DE2009005B2 - Process for imaging object surfaces which are excited to photoemission of electrons by means of electromagnetic radiation sources and electron emission microscope for carrying out the process - Google Patents
Process for imaging object surfaces which are excited to photoemission of electrons by means of electromagnetic radiation sources and electron emission microscope for carrying out the processInfo
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- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
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- H01J37/26—Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes
- H01J37/285—Emission microscopes, e.g. field-emission microscopes
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Description
während einer Umwandlung des kritallinen Gefüges eignet Jedoch ist die erzielte Bildhelligkeit bei hoher elektronenoptischer Vergrößerung für eine bequeme Beobachtung oft zu gering, auch wenn zwei oder mehrere derartige, am Elektronenemissionsmikroskop s angebrachte Lichtquellen gleichzeitig verwendet werden, um die Bestrahlungsstärke auf dem bestrahlten Objekt zu erhöhen, wie dies z. B. aus R. U y e d a, Electron Microscopy 1966, Vol. I1 1966, Tokyo (Sixth International Congress for Electron Microscopy, Kyoto, 1966), Seiten 217 und 218 bekannt ist Die unter der Bezeichnung Laser verfügbaren Lichtquellen würden es nun gestatten, die Bestrahlungsdichte der die Photoelektronen auslösenden Lichtquanten um mehrere Größenordnungen zu steigern und damit auch die Helligkeit des emissionsmikroskopischen Bildes zu erhöhen. Dabei würde jedoch infolge der Monochromasie des Laser-Lichtes die für die Beobachtung und photographische Registrierung der Gefügezusammenst'tzung vorteilhafte Abstufung des Bildkontrastes verlorengehen, denn Objektstellen, deren Grenzenergie der Photoemission über der Energie der Lichtquanten des Laser-Lichtes liegen, würden keine Photoelektronen emittieren, also im Biid auf dem Leuchtschirm schwarz erscheinen, während Objektstellen, deren Grenzenergie der Photoemission unter der Energie der Lichtquanten liegen, infolge der hohen Intensität der Laser-Strahlung auf dem Leuchtschirm fast ohne Differenzierung hell erscheinen würden. Eine Grenzenergie, welche die minimale Energie der Lichtquanten darstellt, die eine Auslösung von Photoelektronen bewirken kann, tritt nur bei Auslösung der Elektronen durch Lichtquanten in Erscheinung, nicht aber beispielsweise bei thermischer Auslösung von Elektronen. Dies beruht auf dem quantenhaften Einzelprozeß der Photoemission. Dadurch würden im emissionselektronenmikroskopischen Bild, welches durch die mit monochromatischer LASER-Strahlung aus dem Objekt ausgelösten Photoelektronen erzeugt wird, in den meisten Fällen die für die phänomenologische Strukturdeutung wichtigen Grautöne fast vollständig fehlen. Durch den Verlust der günstigen, bei Anwendung der Quecksilberlampen gewohnten Grauabstufung bei Verwendung von intensivem monochromatischem Licht, welche für die gleichzeitige Sichtbarkeit der in einem Strukturbild lokalisierbaren Objektdetails mit sehr verschiedener Grenzenergie nötig ist, wäre es auch außerordentlich schwierig und in vielen Fällen unmöglich, die unter Verwendung intensiver monochromatischer Lichtquellen gewonnenen Ergebnisse den Objektdetails zuzuordnen, die in einem mit dem Licht der Quecksilberlampen erzielbaren Strukturbild erkennbar sind.suitable during a transformation of the critical structure. how this z. B. from R. U yeda, Electron Microscopy 1966, Vol. I 1 1966, Tokyo (Sixth International Congress for Electron Microscopy, Kyoto, 1966), pages 217 and 218 is known. The light sources available under the designation laser would now allow to increase the radiation density of the light quanta that trigger the photoelectrons by several orders of magnitude and thus also to increase the brightness of the emission microscopic image. Due to the monochromaticity of the laser light, however, the gradation of the image contrast, which is advantageous for the observation and photographic registration of the structure, would be lost, because object locations whose limit energy of photoemission is above the energy of the light quanta of the laser light would not emit photoelectrons, thus appear black in the image on the luminescent screen, while object areas whose limit energy of photoemission is below the energy of the light quanta would appear bright almost without differentiation due to the high intensity of the laser radiation on the luminescent screen. A limit energy, which represents the minimum energy of the light quanta that can cause photoelectrons to be triggered, only appears when the electrons are triggered by light quanta, but not, for example, when electrons are thermally triggered. This is based on the quantum individual process of photoemission. As a result, in the emission electron microscope image, which is generated by the photoelectrons released from the object with monochromatic LASER radiation, the gray tones important for the phenomenological structure interpretation would be almost completely missing in most cases. Due to the loss of the favorable gray gradation that is familiar with the use of mercury lamps when using intense monochromatic light, which is necessary for the simultaneous visibility of the object details that can be localized in a structure image with very different limit energies, it would also be extremely difficult and in many cases impossible to use the below Using intensive monochromatic light sources to assign the results obtained to the object details that are recognizable in a structural image that can be achieved with the light of the mercury lamps.
Die Auslösung der Photoelektronen im Emissionsmikroskop durch monoenergetische Lichtquantun würde die Möglichkeit einer Analyse einer Objektoberfläche bei eiektronenmikroskopischer Vergrößerung der Objektdetails bieten, indem entweder durch Variation der Energie der Lichtquanten die Grenzenergie einzelner Strukturelemente gemessen wird oder bei fester, über der Grenzenergie liegenden Energie der Lichtquanten mit einer bekannten Einrichtung die Energieverteilung der aus einzelnen Objektstellen ausgelösten Elektronen registriert wird. Infolge des Verlustes der Grauabstufung bei der Verwendung von intensivem monochromatischem Licht wäre es jedoch wieder außerordentlich schwierig oder unmöglich, die bei dieser Art der Analyse erhaltenen Meßergebnisse den zugehörigen in einem Strukturbild lokalisierten Objektdetails zuzuordnen.The release of the photoelectrons in the emission microscope by monoenergetic light quanta would do the possibility of analyzing an object surface with an electron microscope enlargement of the object details offer either by varying the energy of the light quanta the limit energy of individual Structural elements is measured or with a fixed energy of the light quanta above the limit energy with a known device the energy distribution of the electrons released from individual object locations is registered. As a result of the loss of gray scale using intense monochromatic light, however, it would again be extraordinary difficult or impossible to combine the measurement results obtained with this type of analysis in one Assign structure picture to localized object details.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betrieb eines Elektronenemissionsmikroskops und hierfür geeignetes Elektronenemissionsmikroskop anzugeben, mit welchem die erwähnten Nachteile vermieden werden.It is therefore the object of the invention to provide a method for operating an electron emission microscope and specify electron emission microscope suitable for this purpose, with which the disadvantages mentioned be avoided.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Abbildung von Objektoberflächen, welche mittels elektromagnetischer Strahlenquellen zur Photoemission von Elektronen angeregt werden, in einem Elektronenemissionsmikroskop, das in einem auf Hochvakuum evakuierbaren Tubus das auf negative Hochspannung gelegte Objekt und elektronenoptische Linsen zur Abbildung der Objektoberfläche mittels der Photoelektronen aufweist, ist dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung eines kontrastreichen, die Zuordnung von bestimmten Aufhellungen zu bestimmten Objektstellen ermöglichenden Übersichtsbildes mit polychromatischem Licht eingestrahlt wird und gleichzeitig oder alternativ vorher oder nachher zur Aufhellung oder zur Erhöhung der Bildhelligkeit der bestimmten Objektstellen mit monochromatischem Licht eingestrahlt wird.The inventive method for imaging object surfaces, which by means of electromagnetic Radiation sources are excited to photoemission of electrons, in an electron emission microscope, the object placed on negative high voltage in a tube that can be evacuated to a high vacuum and has electron-optical lenses for imaging the object surface by means of the photoelectrons, is characterized in that to generate a high-contrast, the assignment of certain bright spots An overview image that enables certain object locations is irradiated with polychromatic light is and at the same time or alternatively before or after to lighten or to increase the Image brightness of the specific object locations is irradiated with monochromatic light.
Das Verfahren gemäß der Erfindung ergibt besondere Vorteile für die Materialanalyse aufgrund der Photoemission im emissionsmikroskopischen Bild. Es ist zwar denkbar, eine solche Analyse mit bisher bekannten Geräten durchzuführen, wobei z. B. die Geschwindigkeitsanalyse in einem Elektronenemissionsmikroskop, welches mit einer monochromatischen Lichtquelle ausgerüstet ist, durchgeführt wird und die Bildbeobachtung in einem anderen mit einer polychromatischen Lichtquelle ausgerüsteten Elektronenemissionsmikroskop. Das Aufsuchen derselben Objektstelle in beiden Geräten und die exakte Einstellung derselben Vergrößerung würde die Durchführung dieses Verfahrens experimentell sehr behindern. Erschwerend würde der Umstand hinzutreten, daß infolge der verschiedenen Grauabstufungen die Bilder derselben Objektstelle sehr verschieden aussehen können. Doch abgesehen von dem Aufwand, der zur experimentellen Durchführung erforderlich wäre, wären die Ergebnisse, die man so erhalten würde, von geringem Wert, weil die Adsorptionsschichten, die auf dem Objekt z. B. beim Ausschleusen aus einem Gerät und Einschleusen in das andere entstehen, die Photoemission auf meist irreversible Weise stören.The method according to the invention gives particular advantages for material analysis due to the Photoemission in the emission microscope image. While it is conceivable to do such an analysis with previously known Perform devices, with z. B. the speed analysis in an electron emission microscope, which is equipped with a monochromatic light source, and the image observation in another electron emission microscope equipped with a polychromatic light source. Searching for the same object location in both devices and setting the exact same magnification would hinder the implementation of this method experimentally. That would make it more difficult There is also the fact that as a result of the different shades of gray the images of the same object location are very can look different. But apart from the effort involved in the experimental implementation would be required, the results that would be obtained would be of little value because the adsorbent layers, the on the object z. B. when transferring from one device and transferring into the other arise that disturb the photoemission in mostly irreversible ways.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen an einigen Ausführungsbeispielen näher erläutertThe invention is explained in more detail with reference to the drawings of some exemplary embodiments
Die Fig.2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung. In den F i g. 2a und 2b sind zwei verschiedene Vertikalschnitte der Objektkammer Γ eines Elektronenemissionsmikroskops dargestellt, welches mit drei Quecksilber-Höchstdrucklampen 12 als polychromatische Strahlungsquelle und einer monochromatischen Lichtquelle 14 und mit einem Laser 14 als monochromatische Strahlungsquelle ausgerüstet istThe Fig.2 shows a first embodiment of the Invention. In the F i g. 2a and 2b are two different vertical sections of the object chamber Γ one Electron emission microscope shown, which with three high pressure mercury lamps 12 as polychromatic Radiation source and a monochromatic light source 14 and with a laser 14 as monochromatic radiation source is equipped
Die Strahlungsquelleh, die in einem Zeitpunkt nicht benötigt werden, können durch Unterbrechen der Speisespannung gelöscht werden. Dies ist an der F i g. 2a rechts angebrachten Quecksilber-Höchstdrucklampe schematisch dargestellt Die abwechslungsweise oder gleichzeitige Beleuchtung des Objektes kann auch dadurch erzielt werden, daß die Strahlung der Lichtquellen, die in einem bestimmten Zeitpunkt nicht benötigt wird, durch die Blende 15 bzw. 16 abgefangen wird, die in das Strahlenbündel geschwenkt wird.The radiation sources that are not needed at a point in time can be removed by interrupting the Supply voltage must be deleted. This is at the fig. 2a high-pressure mercury lamp on the right shown schematically The alternating or simultaneous lighting of the object can also can be achieved that the radiation of the light sources, which at a certain point in time not is required, is intercepted by the diaphragm 15 or 16, which is pivoted into the beam.
Zweckmäßigerweise sind diese Blenden, wie in Fig.2b dargestellt, so angebracht, daß sie für dasAppropriately, these screens, as shown in Fig.2b, are attached so that they are for the
Beleuchtungsbündel der zugehörigen Lampe eine verstellbare Aperturbegrenzung bilden. Dies bedeutet, daß während des Einschwenkens der Blende in den Strahl die Bestrahlungsintensität auf dem Objekt abnimmt, jedoch die Größe der beleuchteten Fläche des Objektes nicht verändert wird. Dazu können insbesondere sogenannte Irisblenden dienen, bei welchen beim allmählichen Schließen zuerst die Randzonen des Bündels abgeblendet werden.Illumination bundles of the associated lamp form an adjustable aperture limitation. This means, that during the pivoting of the diaphragm into the beam, the irradiation intensity on the object decreases, but the size of the illuminated area of the object is not changed. In particular so-called iris diaphragms are used, in which the edge zones of the Bundle must be dimmed.
Zu Beginn der Beobachtung eines noch unbekannten Objektes wird die Strahlung der monochromatischen Lichtquelle abgeblendet, wobei die in breiten Spektralbereichen emittierenden Quecksilber-Höchstdrucklampen infolge der gut abgestuften Grau-Kontraste der Bilder eine gute Übersicht gewährleisten. Anschließend wird die Blende für die monochromatische Laser-Strahlung geöffnet, wobei infolge zusätzlicher Auslösung von Photoelektronen die Bildintensität einiger Objektteile in dem Maße gesteigert wird, in welchem die Blende geöffnet wird. Dabei ist es zweckmäßig, die Wellenlän- M gen der monochromatischen Lichtquelle so zu wählen, daß von der Intensitätserhöhung besonders interessante Objektdetails betroffen werden und eine Registrierung mit kurzer Belichtungszeit ermöglicht wird. Diese Helligkeitssteigerung unter Beibehaltung der für die Beurteilung wesentlichen Aufhellung durch die Quecksilberlampen ist mit diesem Ausführungsbeispiel des Verfahrens nach der Erfindung möglich. Die dadurch erzielte Einhaltung desselben Bildausschnittes sowie derselben Vergrößerung und Verdrehung des Bildes bei einem Wechsel der für die Bilderzeugung benutzten Lichtquellen ist eine wesentliche Voraussetzung zur praktischen Durchführbarkeit des Verfahrens.At the beginning of the observation of an as yet unknown object, the radiation becomes monochromatic Light source dimmed, with the high pressure mercury lamps emitting in broad spectral ranges ensure a good overview due to the well-graded gray contrasts of the images. Afterward the aperture for the monochromatic laser radiation is opened, whereby as a result of additional triggering of Photoelectrons the image intensity of some parts of the object is increased to the extent that the aperture is opened. It is advisable to use the wavelength M to choose the monochromatic light source so that the increase in intensity is particularly interesting Object details are affected and registration with a short exposure time is made possible. These Increase in brightness while maintaining the brightening caused by the mercury lamps, which is essential for the assessment is possible with this embodiment of the method according to the invention. The thereby achieved compliance with the same image section as well as the same enlargement and rotation of the image a change of the light sources used for the image generation is an essential prerequisite for practical feasibility of the procedure.
Ein anderes Beispiel des Verfahrens nach der Erfindung betrifft die Beeinflussung der Kontrastverhältnisse. Auch bei diesem Beispiel wird die zunächst geschlossene Blende im Strahlengang des Lasers in zweckmäßigem Maße geöffnet. Da durch die Laser-Strahlung aus einigen Objektbereichen zusätzliche Photoelektronen ausgelöst werden, aus anderen Objektbereichen dagegen nicht, wird der Kontrast des Bildes an gewissen Steilen verstärkt, während er an anderen Stellen unbeeinflußt bleibt. Es ist zweckmäßig, für dieses Beispiel des Verfahrens einen Laser mit stetig variierbarer Wellenlänge zu benutzen. Denn durch Variation der Wellenlänge wird in diesem Beispiel die durch die Laser-Strahlung verursachte Kontrasterhöhung an diejenige Objektstelle verlegt, an der sie besonders nützlich ist. Diese Herstellung des optimalen Konstrastes besonders interessierender Objektstellen so unter Beibehaltung des für die Einordnung der Erkenntnisse nötigen großen Materialumfanges des Bildes unter Verwendung der Quecksilber-Höchstdrucklampen gelingt bei diesem Ausführungsbeispiel des Verfahrens nach der Erfindung.Another example of the method according to the invention relates to influencing the contrast ratios. In this example, too, the initially closed diaphragm in the beam path of the laser is shown in Opened to the appropriate extent. Because of the laser radiation from some areas of the object additional Photoelectrons are triggered, but not from other areas of the object, the contrast of the Image amplified at certain points while remaining unaffected at other points. It is appropriate to use a laser with continuously variable wavelength for this example of the method. Because by In this example, the variation of the wavelength is the increase in contrast caused by the laser radiation relocated to the part of the object where it is particularly useful. This making the optimal Contrasts of particularly interesting object locations while maintaining the for the classification of the Findings require a large amount of material for the picture using the high-pressure mercury lamps succeeds in this embodiment of the method according to the invention.
Wird ein Elektronenemissionsmikroskop mit mehreren Lasern ausgerüstet, wobei wieder mit Blenden die gewünschten Intensitäten der Beleuchtungsbündel eingestellt werden können, ergibt sich die Möglichkeit, die Wellenlängen der einzelnen Laser so zu wählen, daß der Kontrast an verschiedenen, besonders interessierenden Stellen des Objektes erhöht wird.If an electron emission microscope is equipped with several lasers, again with apertures desired intensities of the lighting beam can be set, there is the possibility of the To choose wavelengths of the individual lasers so that the contrast at different, particularly interesting Place the object is increased.
Um die Auswahl der verfügbaren Laser-Wellenlängen zu erhöhen, ist es vorteilhaft, die Laser 17,17i> auf Revolvern mit der Drehachse 19 zu montieren, welche auch noch Laser anderer Wellenlänge enthalten, so daß durch Drehen von beispielsweise 2 Revolvern jeweils 2 verschiedene Laser auf das Objekt gerichtet werden können. In der F i g. 3 ist ein Querschnitt durch einen solchen Revolver dargestellt, der für die Aufnahme von 6 Lasern eingerichtet ist.In order to increase the selection of the available laser wavelengths, it is advantageous to use lasers 17,17i> to mount on turrets with the axis of rotation 19, which also contain lasers of other wavelengths, so that by turning 2 turrets, for example, 2 different lasers can be aimed at the object can. In FIG. 3 shows a cross section through such a revolver, which is used for receiving 6 lasers is set up.
Beim Betrieb eines solchen Elektronenemissionsmikroskops können die Blenden in den Beleuchtungsbündeln der Quecksilberlampen und der Laser wiederum so eingestellt werden, daß die Kontrastverhältnisse an besonders interessierenden Stellen des Objektes optimal sind. Die empirische Einstellung des Optimums erfolgt in einfacher Weise durch Beobachtung des Leuchtschirmbildes. Dieses Verfahren der Kontrastbeeinflussung bedeutet einen großen FortschrittWhen operating such an electron emission microscope, the diaphragms in the light beams can the mercury lamps and the laser in turn can be adjusted so that the contrast ratios on particularly interesting points of the property are optimal. The empirical setting of the optimum takes place in a simple manner by observing the luminescent screen image. This method of influencing the contrast means a great step forward
Weitere Vorteile ergeben sich, wenn das Elektronenemissionsmikroskop außer mit wenigstens einer Quecksilber-Höchstdrucklampe und einem Laser mit fester Wellenlänge noch mit einem Laser 20 mit kontinuierlich einstellbarer Wellenlänge ausgerüstet wird, wie ebenfalls in F i g. 3 dargestellt ist.Further advantages arise when the electron emission microscope except with at least one high pressure mercury lamp and a laser with a fixed Wavelength is still equipped with a laser 20 with continuously adjustable wavelength, as also in Fig. 3 is shown.
Mit einem solchen Emissionsmikroskop kann die Messung der Grenzenergie der Photoemission von Elektronen durchgeführt werden. Ein erstes Bild des gewählten Objektbereiches wird mit ausgeblendeter Strahlung der Quecksilberlampeii und des kontinuierlichen Lasers mit dem Licht des Lasers mit fester Energie der Lichtquanten aufgenommen. Bei einem zweiten Bild sind die Blenden so eingestellt, daß nur das Licht des veränderlichen Lasers das Objekt erreicht Die Grenzenergie der Objektstellen, die im Lichte des Lasers mit niedriger Energie der Lichtquanten nicht abgebildet werden, im Licht des Lasers mit höherer Energie der Lichtquanten jedoch aufgehellt sind, liegt zwischen den Energien der Lichtquanten der beiden Laser. Die energetische Auflösung dieses Verfahrens ist durch Änderung der Wellenlänge des kontinuierlich einstellbaren Lasers variabel.With such an emission microscope, the measurement of the limit energy of the photoemission of Electrons are carried out. A first image of the selected object area is hidden with Radiation of the mercury lamp and the continuous Laser recorded with the light of the laser with fixed energy of the light quanta. With a second picture the apertures are set so that only the light from the variable laser reaches the object. The limit energy of the object locations that are not imaged in the light of the laser with low energy of the light quanta , but the light quanta are brightened in the light of the laser with higher energy, lies between the Energies of the light quanta of the two lasers. The energetic dissolution of this procedure is through Change of the wavelength of the continuously adjustable laser variable.
Für die Aufnahme eines dritten Bildes wird die Strahlung der beiden Laser abgeblendet und diejenige der Quecksilberlampe zum Objekt durchgelassen. Dieses dritte Bild ermöglicht die Zuordnung der beobachteten Grenzenergie zu den entsprechenden Objektstellen. Der Vergleich der Bilder erfolgt zweckmäßigerweise mittels eines Stereo-Betrachtungsgerätes, wobei die durch die Anordnung gegebene Einhaltung desselben Vergrößerungsmaßstabes beider Bilder unabdingbare Voraussetzung für die Durchführung dieser Analyse ist.For the recording of a third image, the radiation from the two lasers is masked off and the one the mercury lamp let through to the object. This third picture enables the assignment of the observed limit energy to the corresponding object locations. The comparison of the images is expedient by means of a stereo viewing device, the given by the arrangement Compliance with the same magnification of both images is an indispensable prerequisite for the implementation this analysis is.
Ein weiteres Beispiel der Anwendung des Elektronenemissionsmikroskops entsprechend diesem Ausführungsbeispiel ist die Registrierung der Grenzenergie der Photoemission sämtlicher Details eines emissionselektronenmikroskopischen Bildes. Dabei wird in einem ersten Schritt die Strahlung der Laser abgeblendet und ein Bild des gewählten Objektbereiches mit den durch das Licht der Quecksilberlampen ausgelösten Photoelektronen aufgenommen. Dieses Bild dient zur Orientierung und später zum Eintragen der gewonnenen Ergebnisse. Mit Elektronen, die mit Licht des kontinuierlich veränderlichen Lasers (das Licht der anderen Quellen ist abgeblendet) ausgelöst wurden, wird eine Serie photographischer Bilder eines ausgewählten Objektbereiches aufgenommen, indem die Energie der von dem Laser emittierten Lichtquanten zwischen jeweils zwei Aufnahmen um den Betrag Δ Ε geändert wird. Die Grenzenergie der Photoemission eines Objektdetails, welches auf dem Bild mit der Quantenenergie Enoch nicht erkennbar ist, sondern nur auf den Bildern mit größerer Energie der auslösenden Lichtquanten, liegt zwischen Eund E+ AE Another example of the application of the electron emission microscope according to this embodiment is the registration of the limit energy of the photo emission of all details of an emission electron microscope image. In a first step, the radiation from the laser is dimmed and an image of the selected area of the object is taken with the photoelectrons released by the light from the mercury lamps. This picture is used for orientation and later for entering the results obtained. A series of photographic images of a selected area of the object is recorded using electrons that were triggered with light from the continuously variable laser (the light from the other sources is blocked out) by increasing the energy of the light quanta emitted by the laser by the amount Δ Ε between each two images will be changed. The limit energy of the photoemission of an object detail, which cannot be seen on the image with the quantum energy Enoch, but only on the images with the higher energy of the triggering light quanta, lies between E and E + AE
Durch Anwendung des in diesem Beispiel erwähnten Verfahrens können die Grenzenergien der Photoemission von sämtlichen Bereichen des Objektes gemessen werden, und die daraus resultierende Materialanalyse bedeutet einen großen Fortschritt.By using the method mentioned in this example, the limit energies of the photoemission be measured from all areas of the object, and the resulting material analysis means a great step forward.
Das Ausführungsbeispiel entsprechend der F i g. 4 ν eist eine öffnung im Leuchtschirm 4a des Elektronenemissionsmikroskops und dahinter einen Auffänger für die Messung des Elektronenstromes und/oder eine Vorrichtung zur Messung der Energieverteilung des Elektronenstrahles auf. Am Emissionsmikroskop sind wiederum beispielsweise 2 Quecksilberlampen, ein Laser mit fester und ein Laser mit veränderlichen Wellenlänge angebracht, deren Strahlung auf das Objekt gerichtet ist.The embodiment according to FIG. 4 ν is an opening in the luminescent screen 4a of the electron emission microscope and behind it a collector for measuring the electron flow and / or a Device for measuring the energy distribution of the electron beam. Are on the emission microscope again, for example, 2 mercury lamps, one laser with fixed and one laser with variable Wavelength attached, the radiation of which is directed to the object.
Die F i g. 4 zeigt schematisch im Tubus 1 zwei Leuchtschirme 4 und 4a, die um eine rechts bzw. links befindliche Achse geschwenkt werden können. Der um die linke Achse schwenkbare Leuchtschirm 4a enthält eine vorteilhaft veränderliche Blende, durch welche das Elektronenbündel ausgeblendet wird, welches aus einem bestimmten Bereich des Objektes stammt.The F i g. 4 schematically shows two luminous screens 4 and 4a in the tube 1, which are arranged around one on the right and one on the left Axis located can be swiveled. Contains the luminescent screen 4a pivotable about the left axis an advantageously variable aperture, through which the electron beam is masked out, which from a specific area of the property.
Unterhalb der Leuchtschirme kann in einer Kammer 21, welche ebenfalls auf Hochvakuum evakuierbar ist, beispielsweise mittels eines Schlittens die Einrichtung 22 zur Herstellung photographischer Aufnahmen des Objektes gegen die Einrichtungen zur Durchführung der Messung ausgetauscht werden.Below the luminous screens, in a chamber 21, which can also be evacuated to a high vacuum, for example by means of a slide the device 22 for producing photographic recordings of the Object to be exchanged for the facilities for performing the measurement.
In der Fig.4 ist in Arbeitsstellung in der optischen Achse des Elektronenemissionsmikroskops die Einrichtung 22 zur Herstellung photographischer Aufnahmen dargestellt. Links stellt ein Faradaybecher 23 eine Einrichtung dar, mit welcher der durch die Blendenöffnung im Leuchtschirm hindurchtretende Elektronenstrom gemessen werden kann. Rechts ist eine Einrichtung skizziert, welche gestattet, die Verteilung der Geschwindigkeit der aus dem gewählten Objektbereich austretenden Photoelektronen zu bestimmen. Diese Einrichtung besteht aus einem Monochromator für Elektronen, dessen Austrittsspalt mit einer Einrichtung zur Messung des Elektronenstroms ausgerüstet ist. Als Beispiel eines Monochromators ist in Fig.4 eine unter der Bezeichnung »Möllenstedtscher Geschwindigkeitsanalysator« bekannte elektrostatische Einzellinse 24 dargestellt, als Elektronenauffänger unterhalb der Blende 25 ist zur Messung der zu erwartenden kleinen Ströme ein Sekundärelektronenvervielfacher 26 eingezeichnet. In Figure 4 is in the working position in the optical Axis of the electron emission microscope, the device 22 for producing photographic recordings shown. On the left, a Faraday cup 23 represents a device with which the through the aperture electron flow passing through the fluorescent screen can be measured. Right is one Establishment outlined, which allows the distribution of the speed of the selected object area to determine emitted photoelectrons. This device consists of a monochromator for electrons whose exit slit is equipped with a device for measuring the electron current. An example of a monochromator is shown in FIG under the name "Möllenstedtscher Velocity Analyzer" known electrostatic single lens 24 shown as an electron collector below the Diaphragm 25 shows a secondary electron multiplier 26 for measuring the small currents to be expected.
Ein Beispiel der Anwendung des Elektronenemissionsmikroskops gemäß diesem Ausführungsbeispiel betrifft ebenfalls die Materialanalyse durch Messung der Photoemission. Zuerst sei die Strahlung des Lasers durch die Blende abgedeckt. Mit den Elektronen, die durch die Quecksilber-Höchstdrucklampe ausgelöst wurden, wird das Objekt abgebildet und so verschoben, daß die aus der zu analysierenden Objektstelle ausgelösten Elektronen durch die im Leuchtschirm ausgesparte Blendenöffnung in eine Apparatur eintreten, die für die Messung der Intensität des Elektronenstrahles und/oder zur Messung der Energieverteilung der Elektronen dieses Bündel eingerichtet ist. Dann unterbricht man die Strahlung der Quecksilberlampen, läßt die Strahlung der monochromatischen Lichtquelle oder -quellen das Objekt erreichen und mißt die Anzahl und die Energieverteilung der aus dem ausgewählten Objektbereich emittierten Photoelektronen. Eine sichere Zuordnung der Strukturelemente, die auf diese Weise analysiert wurden, zu dem vorliegenden Objekt, ist mit diesem Ausführungsbeispiel des Verfahrens nach der Erfindung möglich.An example of the application of the electron emission microscope according to this embodiment also relates to material analysis by measuring the photoemission. First is the radiation from the laser covered by the aperture. With the electrons released by the high pressure mercury lamp were, the object is mapped and shifted so that the from the object point to be analyzed released electrons enter an apparatus through the aperture cut out in the luminescent screen, those for measuring the intensity of the electron beam and / or for measuring the energy distribution the electrons of this bundle is established. Then you cut off the radiation from the mercury lamps, lets the radiation from the monochromatic light source or sources reach the object and measures the number and the energy distribution of the photoelectrons emitted from the selected object area. A safe one Assignment of the structural elements that have been analyzed in this way to the present object is with this embodiment of the method according to the invention possible.
Ein weiteres Beispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betrieb des zuletzt beschriebenen Elektronenemissionsmikroskops betrifft die Messung der Photoemission z. B. von Photokathoden für Photozellen. Dabei wird wie in dem beschriebenen Verfahren zur Materialanalyse nach Einstellung des Bildes einer interessierenden Objektstelle auf die im Leuchtschirm ausgesparte Blendenöffnung die Strahlung der Quecksilberlampen abgeblendet, die eines Lasers aufgeblendet und die Messung der Photoelektronen aus Objektbereichen mikroskopischer Größe durchgeführt. Die Ergebnisse werden wieder den Bereichen des mit Licht der polychromatischen Lichtquelle erzeugten Bildes zugeordnet. Auf diese Weise kann bei der Herstellung von Photokathoden nach Messung der spektralen Emission an den günstigsten Objektstellen die Suche nach einer Technologie erfolgen, welche die günstigen Zustände auf der ganzen Fläche der Kathode erzeugt.Another example of the method according to the invention for operating the electron emission microscope described last concerns the measurement of photoemission z. B. of photocathodes for photocells. Included is as in the described method for material analysis after setting the image of a object point of interest to the aperture cut out in the luminescent screen, the radiation from the mercury lamps dimmed, that of a laser faded in and the measurement of photoelectrons from object areas microscopic size. The results will return the areas of light with the associated with polychromatic light source generated image. In this way can be used in the manufacture of Photocathodes after measuring the spectral emission at the most favorable object locations the search for one Technology takes place, which creates the favorable conditions on the whole surface of the cathode.
Hierzu 5 Blatt ZeichnungenIn addition 5 sheets of drawings
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