9.1.6 Абберации конденсорных линз

• | Печать |

Осветительной системе линз присущи все стандартные абберации линз, которые были описаны ранее, такие, как сферическая, хроматическая абберации и астигматизм. Эти дефекты в действительности не так сильно влияют на работу в ПЭМ в режиме параллельного пучка, но они имеют решающее значение, при формировании наилучшего зонда для СПЭМ и АЭМ.

Сферическая аберрация: Этот дефект не играет никакой роли в ограничении формирования параллельного пучка. Однако, как мы уже говорили, в настройках системы освещения, чтобы сформировать максимально тонкий зонд с максимально допустимым током, сферическая аберрация формирующей зонд линзы (C3) контролирует минимально возможный размер зонда. Точно таким же образом, как мы контролируем разрешение изображения, сферическая аберрация ограничивает минимальный радиус получаемого зонда (уравнение 6.22) как r_min~0.91(C_sλ³)^1/4. Формирующая зонд C3 линза имеет короткое фокусное расстояние, чтобы минимизировать C_s. Финальная ограничивающая зонд диафрагма C2 линзы должна быть тщательно подобрана, чтобы дать оптимальное значение (уравнение 6.23) для выбранного размера зонда α_опт=0,77λ^1/4/С_s^1/4. На практике, однако, всегда настроек C1 линзы больше чем доступных для настройки диафрагм С2, так что не всегда возможно выбрать оптимальную диафрагму для каждого зонда.

Хроматическая аберрация: эта аберрация зависит от энергетического разброса электронов. Так как электроны в пучке (в частности, от катодов с полевой эмиссией) имеют очень малый энергетический разброс, то в целом мы рассматриваем их как монохроматические, и из-за этой абберации не происходит обнаруживаемой деградации размеров зонда. Астигматизм: это наиболее распространенный дефект в системе освещения ПЭМ и возникает либо потому, что финальная лимитирующая диафрагма в С2 линзе смещена либо она загрязнена и зарядка, отклоняет пучок. Мы будем предполагать, что диафрагма С2 центрирована, согласно выше описанной процедуре, и мы расскажем, как обнаружить и исправить любой остаточный астигматизм связанный с загрязненными краями диафрагмы. Конденсорный стигматор вводит компенсирующее поля, которое корректирует искажения.

Последовательность операций № 2 А - Обнаружение астигматизма

Вы можете обнаружить астигматизм в системе освещения, глядя на изображение источника электронов на дисплее/экране, следующим образом:

Работа должна проводится в режиме изображения без введенного образца либо через отверстие в образце.

Сфокусируйте C2 линзу до минимально возможного диаметра пучка.

Отрегулируйте C2 диафрагму и направление пучка, таким образом, чтобы он проходил через центр экрана, и изображение пучка было круглым.

Последовательно расфокусируйте пучок по обе стороны от фокуса C2 линзы, таким образом, чтобы пучок расширялся и сжимался около своего минимального размера.

Если присутствует астигматизм, то изображение не будет круглым, а будет эллиптически искажаться и поворачиваться на 90° по обе стороны от фокуса, как показано на рисунке 9.9.

Последовательность операций № 2 В -коррекция астигматизма

сначала перефокусируйте пучок, так, чтобы вы смогли увидеть влияние астигматизма (т. е. пучок стал эллиптически искаженным) в одном направлении.

отрегулируйте стигматоры таким образом, чтобы изображение стало круглым.

После этого недофокусируйте пучок и повторите коррекцию.

Следует повторять процедуру пере/недофокусировки многократно, пока изображение пучка не станет оставаться круглым, расширяясь и сжимаясь на экране (см. рис 9.8).

Если вы не можете сделать изображение круглым, вам придется увеличить диапазон силы стигматоров. Если при максимальной силе стигматоров, не удается сделать пучок круглым, то значит, что на диафрагме С2 слишком много загрязнений и вам необходимо либо заменить либо очистить ее.