菊池衍射检测器

摘要

本发明涉及一种用于菊池衍射，特别是电子背向散射衍射或透射菊池衍射的检测器，检测器包括可安装至彼此的检测器主体和检测器头。其中，检测器主体包括包围被配置用于检测入射辐射的光电检测器的主体部分。检测器主体还包括相对于入射辐射的传播方向被布置在光电检测器上游的真空窗；及第一主体安装部和第二主体安装部，第一主体安装部被配置为被安装到SEM腔室端口。检测器头部包括闪烁屏和被配置为被安装到第二主体安装部的头部安装部。本发明的模块化检测器允许将检测器主体永久地安装到SEM的SEM腔室端口，并且选择性地将检测器头部安装到延伸通过SEM腔室内的SEM腔室端口的第二主体安装部分。因此，如果不执行菊池衍射，则可以空出SEM腔室。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于菊池衍射(Kikuchi diffraction，KD)的检测器，特别涉及一种与紧凑型SEM，例如台式SEM一起使用的紧凑、轻便且低成本的KD检测器。

背景技术

晶体材料的结构能够使用衍射方法来分析，其中合适的电磁波被材料的原子相干地散射。然后在不同的散射角度记录散射辐射的与依赖于方向的强度。关于晶体材料的各种信息，例如样品的晶体结构、化学键或机械应变，能够从所记录的所施加的辐射的衍射波的与依赖于方向的强度分布中得出。

适当的辐射可以是电磁辐射，例如X射线，或大量粒子辐射，例如电子束或中子束，只要辐射的波长在结构的晶格常数的范围内就可以进行分析。尽管X射线晶体学仍然是全局结构分析中使用最广泛的技术之一，但开发了更多利用电子束来解析晶体结构的方法，并且这些方法中的至少一些可以在功能集成到SEM中。

被集成在SEM中的最常见的分析技术可能仍然是能量色散光谱法(energydispersive spectroscopy，EDS)，也称为EDX，其允许基于入射电子束激发后的样品所发射的特征X射线来表征样品的元素组成。用于测量晶体取向的越来越普遍地集成到电子显微镜中的另一种分析技术是菊池衍射。这种技术可以被实现为电子背向散射衍射(electronbackscatter diffraction，EBSD)，也称为背向散射菊池衍射(BKD)，或被实现为透射菊池衍射(TKD)，也称为透射电子背向散射衍射(t-EBSD)。

在菊池衍射中，将晶体样品放置于扫描电子显微镜(SEM)中，并且用聚焦电子束辐射。至少有一部分电子被分散在样品中，然后以与依赖于角度的强度分布离开该样品。使用二维检测器，菊池花样能够被记录在检测器表面上的心射切面投影(gnomonicprojection)中，并且能够相对于晶体样品的晶体取向和结构进行分析。在EBSD中，相对于初始入射电子束的传播方向，在样品的上游检测到背向散射电子，而在TKD中，在这个方向的样品的下游检测到透射电子和衍射电子。

当前使用的菊池检测器相当复杂，因此需要在电子显微镜的真空室内外的大量安装空间。除此之外，当前可用的高度专业化的菊池检测器直接针对尽可能高的通用性和精确度，而不是针对在各种类型的SEM中广泛使用而提供经济有效的工具。

然而，如今，大多数电子显微镜是由占地面积小的低端或低成本显微镜形成的，例如台式和紧凑型SEM。这些低端显微镜通常地具有相当紧凑的真空室，由于尺寸和重量的原因，这种真空室使安装当前可用的菊池检测器变得复杂甚至不可行。另外，那些低端SEM的价格与当前可用的菊池检测器的价格在相同的范围内。因此，当前可用的菊池检测器的技术和商业可行性仅限于高端SEM。

因此，本发明的一个目的是克服或至少减少现有技术的缺点，并且提供一种能够被应用于多种电子显微镜并且扩大菊池衍射的应用的简单、低成本和紧凑的菊池检测器。

发明内容

通过本发明的主题，即权利要求1的用于菊池衍射的检测器，实现了本发明的目的并且克服了现有技术的缺点。

本发明的一个方面涉及一种用于菊池衍射的检测器，特别是用于电子背向散射衍射EBSD或用于透射菊池衍射TKD的检测器。本发明的检测器原则上可用于这两种测量配置，这两种测量配置的主要区别在于检测器表面相对于样品位置的定位。在不限于此的情况下，下文中，在必要或适当处针对EBSD描述本发明的检测器。

本发明的检测器包括可安装至彼此的检测器主体和检测器头部。换言之，检测器主体和检测器头部可以选择性地彼此安装(连接)，即，能够在检测器主体和检测器头部之间形成可拆卸的连接。下面描述用于实现这种可拆卸连接的检测器主体和检测器头部的各特征。换言之，本发明的检测器具有模块化结构。

根据本发明，检测器主体包括包围被配置用于检测入射辐射的光电检测器的主体部分。主体部分形成检测器主体的主体，并且优选地包括壳体。在这个壳体内，可以设置检测器的紧邻光电检测器的其他部件，特别是控制电子设备和/或用于冷却检测器的装置。被布置在主体部分中，优选是在其外壳中的光电检测器，可以是CCD或CMOS光电检测器中的一个。光电检测器至少包括有源检测器表面，例如硅检测器表面，以及被电连接到有源检测器表面的读出电子器件。光电检测器特别地被配置为检测菊池花样并且包括例如适合于检测菊池花样的尺寸、分辨率和/或灵敏度。

主体部分还包括相对于入射辐射的传播方向被布置在光电检测器的上游的真空窗。真空窗被配置为密封主体部分，特别是针对外部环境密封其中被布置有检测器部件的壳体。在检测器主体的安装状态下，这个外部环境是如下所述的SEM腔室。因此，真空窗被配置为从SEM腔室的真空中密封主体部分，反之亦然。此外，真空窗至少基本上是透明的并且被配置为允许由检测器的闪烁屏发射的入射光子的透射。

根据本发明，检测器主体还包括第一主体安装部和第二主体安装部。其中，第一主体安装部被配置成被安装到SEM的SEM腔室端口。常见的SEM包括用于安装例如检测器、相机、样品制备装置等电子显微镜附件的至少一个腔室端口。那些SEM腔室端口的几何形状和紧固系统通常是标准化的，至少对于给定的制造商而言。因此，对于给定的电子显微镜，第一主体安装部具有已定义的配置。对于本领域技术人员而言，相对于特定SEM和所需安装质量确定第一主体安装部的配置是标准任务。

通常，SEM腔室端口包括至少一个安装法兰，例如圆形安装法兰，例如，围绕在SEM的外壁中的安装孔。安装法兰还可以包括密封装置，例如用于插入真空密封件的安装槽。但是，平坦的真空垫圈也可以与安装法兰一起使用。此外，安装法兰通常包括安装装置，例如安装法兰内的螺孔。然而，可以使用在安装法兰和被安装的部件之间提供形和/或力封闭的其他紧固装置。该腔室端口的安装法兰可以在SEM外壁的外部或内部。示例性地，显微镜附件也可以被插入到SEM外壁的开口中，并且通过卡口式紧固机构和密封装置被固定在其中。

根据本发明，第一主体安装部被配置成安装到SEM的SEM腔室端口。在优选实施例中，第一主体安装部包括被配置为安装至SEM腔室端口的安装法兰的第一安装法兰。特别地，第一安装法兰的尺寸可以适合于上述安装法兰的尺寸。进一步优选地，用于密封装置(例如，密封槽)的孔、螺孔和/或安装结构的定位可以适合于相应元件在SEM安装法兰上的定位。

本发明的检测器的检测器主体还包括被配置为被安装到检测器头部的第二主体安装部。换言之，第二主体安装部在检测器主体的一侧上实现了上述的可拆卸连接。因此，第二主体安装部是实现模块化结构的检测器主体与检测器头部之间的连接机构的一部分。

本发明的检测器的检测器头部包括被配置为安装到第二主体安装部的头部安装部。换言之，头部安装部被配置为第二主体安装部的配对物，使得这两个元件的配置取决于彼此。头部安装部可安装至第二主体安装部，以将检测器头部安装至检测器主体。换言之，头部安装部和第二主体安装部之间的可拆卸连接实现了检测器头部和检测器主体之间的可拆卸连接。头部安装部和第二主体安装部之间的可拆卸连接优选地被配置为提供真空密封连接。因此，这些连接元件优选地被配置为在其中插入密封装置，例如垫圈。

本发明的检测头还包括闪烁屏，即一种将入射的散射电子转换成电磁辐射即光子的结构。示例性地，闪烁屏可以包括被配置为响应于入射的背向散射电子而发射光子的荧光层。在菊池衍射中，闪烁屏相对于入射电子束被放置在样品上游(EBSD)或下游(TKD)附近。闪烁屏优选地被配置成将预期剂量的入射(背向)散射电子转换成电磁辐射，该电磁辐射具有允许在光电检测器处以高量子产率检测到这个电磁辐射的发射的强度和/或优选方向。

本发明的菊池检测器能够有利地用于低端SEM，特别是对于具有紧凑SEM腔室的小型SEM。这是通过提供具有如上所述的模块化结构的菊池检测器来实现的。特别优选地，这种结构允许经由第一主体安装部将检测器主体永久地安装到SEM。然后，能够将检测器头部选择性地安装到第二主体安装部以安装到SEM腔室中。也就是说，在不需要菊池检测器的情况下，可以移除检测器头部以空出SEM腔室中的空间。此外，模块化结构例如通过选择性地替换或维护检测器主体中的部件，例如光电检测器，或检测器头部中的部件，例如闪烁屏，来简化菊池检测器的维护。

在本发明的优选实施例中，第一主体安装部被布置在第二主体安装部和光电检测器之间。换言之，沿着检测器主体的延伸方向，第一主体安装部跟随在光电检测器之后，然后第二主体安装部跟随在第一主体安装部之后。其中，检测器主体的延伸方向优选地对应于入射辐射的传播方向，特别优选地是由闪烁屏响应于入射散射电子而发射的辐射。

换言之，第二主体安装部相对于由闪烁屏发射的入射辐射的传播方向在第一主体安装部的上游延伸。换言之，第一主体安装部被布置在主体部分和第二主体安装部之间，因此第二主体安装部优选地形成检测器主体的最外部(或终端)。在横向方向，即垂直于入射辐射的传播方向(延伸方向)的方向上，第一主体安装部优选地延伸超出第二主体安装部。换言之，第一主体安装部的宽度超过第二主体安装部的宽度，以允许密封SEM腔室端口。

特别优选地，第二主体安装部被配置成在将第一主体安装部安装到SEM腔室端口的外侧之前插入通过SEM腔室端口。换言之，为了将第一主体安装部安装到SEM腔室端口，必须将第二主体安装部插入到SEM腔室中或至少通过SEM腔室端口，取决于SEM的壁厚。因此，第二主体安装部的横向延伸小于第一主体安装部的横向延伸，以允许插入通过SEM腔室端口。第二主体安装部优选地具有例如沿着入射辐射的传播方向的延伸，其延伸SEM外壁的厚度，使得第二主体安装部延伸到SEM腔室中。

因此，当将第一主体安装部安装到SEM腔室端口时，根据本发明的检测器的主体部分被布置在SEM腔室外部，特别是在SEM外部，并且第二主体安装部被布置在SEM腔室内部并且可从SEM腔室内部进入。因此，检测器头部，特别是头部安装部，能够从SEM腔室内被安装到检测器主体，特别是其第二主体安装部。因此，头部安装部被配置成在第二主体安装部从SEM腔室的内侧穿过SEM腔室端口被插入时，被安装于第二主体安装部。也就是说，根据本发明的检测器的检测器主体不必从用于安装检测器头部的SEM腔室端口移除。这增加了用户的SEM通用性，因为当用户不需要菊池测量时，可以空出SEM腔室，同时检测器主体保持安装状态。

进一步优选的，检测器头部包括空心柱，特别优选空心钢柱。空心柱优选为柱状，例如圆柱状。但是，其他形状也是可能的，只要它们允许辐射沿着已经提到的传播(延伸)方向传输即可。根据这个实施例，头部安装部被布置在空心柱的第一端，即被布置在空心柱的一个终端，柱通过该终端被安装到检测器主体的第二主体安装部。进一步优选的，闪烁屏被安装在空心柱的与第一端相对的第二端。

根据这个实施例，入射在第二端附近的检测器头部上的电子在闪烁屏处产生光子，并且这些光子经过空心柱朝第一端行进，在此它们经由真空窗进入检测器主体。光子还穿过检测器主体的主体安装部，因此两者均包括用于允许光子通过的中心孔。特别地，主体安装部的中心孔彼此对准，进一步优选的，沿着入射辐射的传播方向，即本发明的检测器的延伸方向，也与真空窗和光电检测器对准。

在一个优选的实施例中，空心柱的长度对应于SEM腔室端口的面对SEM腔室的侧面与样品位置之间的距离。其中，样品位置是在菊池花样的测量期间样品在SEM腔室中的位置。样品位置优选地由被安装在SEM腔室内的样品台或样品架确定。根据这个实施例，当第一主体安装部被安装到SEM腔室端口时以及当头部安装部被安装到第二主体安装部时，闪烁屏优选地被放置为邻近于SEM腔室的样本位置。因此，由样品散射的相当一部分电子会撞击闪烁屏并且在闪烁屏中产生光子，然后光子能够被光电检测器检测到。空心柱的长度优选地对应于SEM腔室端口的面对SEM腔室的侧面与样品位置之间的距离，使得闪烁屏获得样品产生的辐射的最佳产率和分布。

在本发明的优选实施例中，闪烁屏被安装到屏架，屏架又被安装到检测器头部的空心柱，特别是空心柱的第二端。换言之，在这个实施例中，检测器头部包括屏架，其可连接至空心柱，例如其第二端，并且承载闪烁屏。这个实施例有利地允许通过更换屏架来容易地更换闪烁屏。此外，屏架和空心柱能够分开存储，这更容易为非常敏感的闪烁屏提供足够的存储空间。在这个实施例中，优选地，被安装有屏架的空心柱的长度对应于SEM腔室端口与样品位置之间的距离。

在检测器的优选实施例中，头部安装部包括至少一个法兰元件，并且第二主体安装部包括被配置为用于引导、接收和/或紧固该至少一个法兰元件的至少一个接收元件。优选地，头部安装部包括多个法兰元件，其中该多个法兰元件由一单个法兰的各部分形成，和/或，该多个法兰元件由在如上述定义的横向延伸中延伸的多个法兰形成。优选地，接收元件被配置为用于分别引导法兰元件。示例性地，每个接收元件包括用于接收法兰元件的至少一个凹槽(狭缝)。特别优选地，第二主体安装部包括与第二主体安装部的法兰表面形成凹槽的L形接收元件。然后，将法兰元件平行于法兰表面，即，沿检测器的横向方向，例如垂直于延伸方向，滑入凹槽中。进一步优选的，L形接收元件通过永久安装的螺钉被固定至第二主体安装部。通过拧紧那些螺钉，然后法兰元件通过L形接收元件被固定。根据这个实施例，能够通过简单地使检测器头部的头部安装部在检测器主体的第二主体安装部中滑动而将检测器头部有利地安装到检测器主体，而无需在SEM腔室中插入额外的松动螺钉。

除此之外，头部安装部和/或第二主体安装部还包括用于支持头部安装部和第二主体安装部的正确对准的对准装置。对准装置可以包括弹簧加压的球以及相应的圆形接收孔，其中，当检测器头部与检测器主体对准时，弹簧加压的球被布置在接收孔中。额外地或可选地，检测器头部和检测器主体中的一个包括至少一个定义的终点止动元件，其在检测器头部和检测器主体的对准位置中提供终点止动。特别优选的，这种终点止动由垂直于上述的滑动方向定向的另外的L形元件提供。

在本发明的检测器中，光学系统能够被分配给检测器主体和检测器头部。如已经描述的，光电检测器被布置在检测器主体中，而闪烁屏被布置在检测器头部中。进一步优选的，在检测器主体中，特别是在检测器主体的真空窗和光电检测器之间，被布置有物镜。特别优选的，物镜邻近光电检测器布置。这允许精确地设置将入射辐射成像到光电检测器的有源表面上的性能。

根据一个可替换的优选实施例，检测器的检测器主体，特别优选的其主体部分，包括相对于入射辐射的传播方向被放置在光电检测器的上游的光纤锥。光纤锥优选地由纤维的相干布置形成，纤维的相干布置以形成第一基表面和较小的第二基表面的面对面布置来布置。其中，第一基表面面对检测器头部，并且输入到第一基表面的图像信号作为缩小图像被传输到面对光电检测器的有源表面的第二基表面。其中，该缩小是由第一基表面和第二基表面的比率定义的。进一步优选地，光纤锥形的上游端构成真空窗，因此能够省去额外的真空窗。

额外地或可替换地，检测器头部还包括在入射辐射的传播方向邻近闪烁屏布置的场镜。场镜优选具有高数值孔径，并且允许捕获闪烁屏发射的大部分光以及将其聚焦在其余的光学系统上。其中，场镜的平面侧面向闪烁屏，而场镜的凸形弯曲侧面背向闪烁屏。利用这个实施例，检测器的光效率被最大化，这是有利的，因为本发明的检测器被设计为还与具有较低强度电子束的低端SEM一起使用，因此易于在检测器上提供较低强度的菊池信号。

在本发明的优选实施例中，检测器还包括相对于入射辐射的传播方向邻近真空窗被布置在检测器主体中的微距透镜。额外地或可替换地，检测器包括相对于入射辐射的传播方向邻近闪烁屏被布置在检测器头部中的微距透镜。优选地，微距透镜具有短的焦距，并且因此允许减小检测器的延伸，特别是沿着入射辐射的传播方向，即沿着检测器的光轴的延伸。

本发明的另一个方面涉及一种用于如上所述的根据本发明检测器的检测器主体。其中，本发明的检测器主体至少包括主体部分，该主体部分至少包围被配置用于检测入射辐射，特别是由闪烁屏发出的入射电磁辐射的光电检测器。主体部分优选地进一步包括光电检测器和/或整个检测器的控制电子器件以及用于冷却光电检测器和/或整个检测器的冷却装置。本发明的检测器主体还包括相对于入射辐射的传播方向，特别是相对于例如由被布置在检测器头部中的闪烁屏发射的入射辐射的传播方向被布置在光电检测器的上游的真空窗。

根据本发明的检测器主体还包括被配置成被安装到SEM的SEM腔室端口的第一主体安装部。第一主体安装部优选地包括用于经由SEM腔室端口将显微镜附件安装到SEM的常见的第一安装法兰。第一主体安装部可以包括适应于SEM腔室端口的安装法兰的第一安装法兰。检测器主体还包括被配置成被安装到如上所述的检测器头部的头部安装部的第二主体安装部。

在特别优选的实施例中，第二主体安装部相对于由入射辐射的传播方向在第一主体安装部的上游延伸。进一步优选地，第一主体安装部被布置在第二安装部与光电检测器之间，并且第一主体安装部在第二主体安装部的上方横向延伸。检测器主体及其组件的其他优选实施例对应于相对于本发明的检测器及其组件所描述的优选实施例。

本发明的另一个方面涉及一种用于如上所述的根据本发明的检测器的检测器头部。本发明的检测器头部包括至少一个空心柱，该空心柱具有第一(终)端和与第一端相对的第二(终)端。此外，头部安装部被布置在第一端，并且被配置为被安装至检测器主体的第二主体安装部。闪烁屏优选地经由屏架被安装到第二端。检测器头部的其他优选实施例对应于针对检测器所描述的那些。

本发明的另一个方面涉及一种用于菊池衍射的检测系统，该检测系统包括扫描电子显微镜SEM，其包括SEM真空室和至少一个用于进入SEM腔室的SEM腔室端口。自然地，SEM还包括电子源、一个或多个电子透镜、样品台和/或样品架、真空系统等等。本发明的检测系统还包括如上所述的根据本发明的检测器。

其中，检测器主体的第一主体安装部优选地被安装到SEM的SEM腔室端口，使得当第一主体安装部被安装到SEM腔室端口时，第二主体安装部插入通过SEM腔室端口并且至少部分地延伸到SEM腔室中。优选地，检测器头部经由其头安装部被安装至第二主体安装部，并且被布置在SEM腔室中。因此，可以相对于被放置在邻近检测器头部的闪烁屏的样本位置处的样本执行菊池花样测量。测量完成后，能够将检测器头部从检测器主体上卸下，并且空出SEM腔室，以执行其他测量。

本发明的其他方面和优选的实施方式由从属权利要求、附图和以下附图说明得出。如果没有另外明确说明，则所公开的不同实施例可以有利地彼此组合。

附图说明

通过参考附图对示例性实施例的详细描述，本发明的特征将易于被本领域技术人员理解，其中：

图1示意性地示出了根据一个实施例的检测器主体的透视图；

图2示意性地示出了包括安装至SEM腔室端口的图1所示检测器主体的检测器的外部透视图；

图3示意性地示出了包括安装至SEM腔室端口的图1所示检测器主体的检测器的内部透视图；

图4示意性地示出了安装至SEM腔室端口的图1所示检测器主体的内部透视图；

图5示意性地示出了根据一个实施例的检测器头部的透视图；

图6示意性地示出了根据第一实施例的检测器的横截面；

图7示意性地示出了根据第二实施例的检测器的横截面；

图8示意性地示出了根据第三实施例的检测器的横截面；

图9示意性地示出了根据第四实施例的检测器的横截面；以及

图10示意性地示出了根据第五实施例的检测器的横截面。

其中：

10 检测器

20 检测器主体

21 第一主体安装部

22 第二主体安装部

23 主体部分

24 光电检测器

25 真空窗

26 接收元件

27 对准元件

28 光纤锥

29 控制电子器件

30 检测器头部

31 第一端

32 第二端

33 空心柱

34 头部安装部

35 闪烁屏

36 屏架

37 法兰元件

40 微距透镜

41 场镜

42 物镜

50 SEM腔室端口

具体实施方式

现在将详细参考实施例，其示例在附图中示出。将参考附图描述示例性实施例的效果和特征及其实施方法。在附图中，相同的附图标记表示相同的元件，并且省略多余的描述。本发明可以以各种不同的形式呈现，并且不应被解释为仅限于本文中示出的实施例。提供这些实施例作为示例，使本公开完整，并且向本领域技术人员充分传达本发明的各个方面和特征。

因此，对于本领域有技术人员而言，对于完全理解本发明的特征而言不必要的元件可不进行描述。

如本文所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关联的所列项目的任何和所有组合。此外，当描述本发明的实施例时，“可以”的使用是指“本发明的一个或多个实施例”。在本发明的实施例的以下描述中，单数形式的术语可以包括复数形式，除非上下文另外明确指出。

将理解的是，尽管术语“第一”和“第二”被用于描述各种元素，但是这些元素不应受到这些术语的限制。这些术语被仅用于区分一个元素和另一个元素。例如，在不脱离本发明的范围的情况下，第一元素可以被称为第二元素，并且同样地，第二元素可以被称为第一元素。如本文中所使用的，术语“基本上”、“大约”和类似术语被用作近似术语而不是程度术语，并且旨在解释测量值或计算值中被本领域普通技术人员所公认的固有偏差。此外，如果术语“基本上”与可以使用数值来表示的特征结合使用，则术语“基本上”表示以该值为中心的+/-5％的范围的值。

图1示意性地示出了根据一个实施例的检测器主体20的透视图。如图1中所示的检测器主体20被设计为被安装至例如在图5中示出的检测器头部30，用于形成本发明的检测器10。

图1的检测器主体20包括主体部分23，该主体部分23是用于包围光电检测器(未示出)以及光电检测器和检测器10的整体控制电子器件的塑料壳体。在主体部分23的下侧上，安装有包括多个冷却鳍的热交换器，用于散发检测器主体20发出的热量。

检测器主体20包括被布置在主体部分23的终端处的第一主体安装部21和第二主体安装部22。其中，第一主体安装部21被布置在主体部分23和第二主体安装部22之间。第一主体安装部21被配置成被安装到SEM腔室端口50。因此，第一主体安装部21包括从主体部分23横向延伸的第一安装法兰。多个连接螺杆位于第一安装法兰中并且被配置和定位为适配SEM腔室端口50的安装法兰的相应螺孔。当将检测器主体20安装至SEM腔室端口50时，具有对应于螺杆的开口的扁平真空垫圈(未示出)被放置在第一安装法兰和SEM安装法兰之间。

图2示意性地示出了包括安装至SEM的SEM腔室端口50的图1所示检测器主体20的检测器10的外部透视图。其中，第一主体安装部21紧密地位于周向围绕SEM腔室端口50中的安装开口的安装法兰(未示出)上。第一主体安装部21通过多个螺杆被固定至SEM腔室端口50，扁平真空垫圈被提供在SEM腔室端口50和第一主体安装部21之间。

如图1中所示，第二主体安装部22相对于入射辐射的传播方向在第一主体安装部21的上游延伸。换言之，检测器主体20被配置为检测首先经由第二主体安装部22中的中心孔随后经由第一主体安装部21中的中心孔进入主体部分23的辐射。第二主体安装部22基本上是柱状，并且在传播方向上具有超过或至少等于SEM腔室壁的厚度的延伸。柱状的第二主体安装部22的第一基表面(base surface)被连接至检测器主体20，例如连接至第一主体安装部21。当第一主体安装部21被安装至SEM腔室端口50时，柱状的第二主体安装部22的与第一基表面相对的第二基表面面向SEM腔室。

如图3中所示，如果如图2中所示将第一主体安装部21安装至SEM腔室端口50，则第二基表面与SEM腔室端口50的内表面对齐。换言之，第二主体安装部22的第二基表面和SEM腔室端口50的内表面形成连续的平直面。当检测器主体20被安装到SEM腔室端口50时，第二主体安装部22包括接收元件26和对准元件27，它们都从第二基表面突出到SEM腔室内。

如图1、3和4所示，接收元件26由在第二基表面上彼此相对布置的一对L形紧固件26形成。每个L形紧固件26包括第一支腿和垂直于第一支腿的第二支腿。L形紧固件26用它们各自的第一支腿被安装到第二基表面，使得它们各自的第二支腿平行于第二基表面延伸。

特别地，L形紧固件26经由延伸穿过它们各自的第一支腿的螺杆被安装到第二基表面。因此，每个L形紧固件26在其第二支腿和第二基表面之间形成引导槽。此外，L形紧固件26彼此相对地安装，使得引导槽的开口彼此相对。如例如图5所示的检测器头部30的头部安装部34，特别是这种头部安装部34的法兰元件37，能够滑入用于安装检测器头部30的紧固件26的导向槽中。

第二主体安装部22还包括对准装置27，该对准装置包括第三L形紧固件27a，第三L形紧固件27a以与作为接收元件26安装的L形紧固件26的方向相垂直的方向安装到第二基表面上。因此，如例如图4中所示，当检测器头部30的头部安装部34的法兰元件37滑入第一主体安装部21的接收元件26中时，第三L形紧固件27a用作头部安装部34的终点挡板。此外，四个对准销27b从第二基表面突出，用于将头部安装部34引导到L形紧固件27a的引导槽中。如图3中所示，当将图5的检测器头部30安装到与SEM腔室的内表面对齐的第二主体安装部22上时，安装在屏架36上的闪烁屏35被布置成与SEM腔室中的样品位置相邻，以便检测大部分散射电子。

其中，如图5中详细示出的，检测器头部30的长度对应于SEM腔室端口50(特别是其安装开口)与样品位置(即，在菊池测量期间样品在SEM腔室中的位置)之间的距离。因此，检测器头部30的长度由空心柱33和安装在其上的屏架36形成。特别地，空心柱33包括第一终端31和第二终端32，第一终端31包括被配置用于安装第二主体安装部22的头部安装部34，第二终端32与第一终端相对。包括荧光闪烁屏(phosphor scintillation screen)35的屏架36经由至少两个螺杆被安装到空心柱的第二端。屏架36和空心柱33能够有利地分开存放。在第一终端31处的头部安装部34包括至少两个法兰元件37，其被配置为通过滑到接收元件26中而被安装到第二主体安装部22。

因此，除了已经被安装到第二主体安装部22上的那些螺杆或紧固装置之外，检测器头部30能够被选择性地安装到检测器主体20上。因此，尽管可以将检测器主体20永久地安装到SEM，但是检测器头部30仅在实际执行菊池衍射测量时才安装至检测器主体30。因此，可以将SEM腔室空出来进行其他类型的测量，提高台式SEM的多功能性。

图6至10示意性地示出了根据几个实施例的检测器10的横截面。根据第一实施例的检测器10在图6中示出了处于检测器主体20和检测器头部30的(A)分离状态和(B)附接状态。

根据图6的该第一实施例，检测器主体20包括包围光电检测器24和物镜42的塑料主体部分。其中，物镜42相对于入射辐射的传播方向被布置在光电检测器24的上游。检测器主体20还包括至少被连接至光电检测器24以控制光电检测器24的控制电子器件29。控制电子器件29优选地被配置为例如经由USB连接与计算机通信。而且，检测器10的控制电子器件29与SEM的控制单元通信。

检测器主体20还包括具有从检测器主体20横向延伸的第一安装法兰的第一主体安装部21。检测器主体20还包括也从检测器主体20横向延伸的第二主体安装部22，其延伸小于第一主体安装部21的延伸。接收元件26从第二主体安装部突出以形成引导槽。真空窗25相对于由入射辐射的传播方向被布置在第一主体安装部21和第二主体安装部22之间。

第一实施例的检测器10还包括检测器头部30。检测器头部大体上由空心柱33形成，该空心柱33具有第一终端31和与第一终端31相对的第二终端32。第一终端31包括被配置为被安装到第二主体安装部22的头部安装部34。特别地，头部安装部34包括从空心柱33横向延伸的法兰元件37，该延伸与如上描述的由接收元件26所形成的引导槽的横向延伸相适配。检测器头部30还包括闪烁屏35，闪烁屏35被布置在检测器头部30的第二终端32处并且包括被配置为响应于入射散射电子辐射光子的荧光屏。这些辐射光子形成用于检测器主体20的如上所述的光电检测器24的入射辐射。

在分离状态(A)中，检测器头部30未被安装至检测器主体20。在这个状态中，检测器主体20优选地被安装至SEM腔室端口，例如相对于图3所描述的。在附接状态(B)中，检测器头部30通过将头部安装部31的法兰元件37滑入第一主体安装部22的接收元件26的引导槽中而被安装至检测器主体20。

图7示意性地示出了根据第二实施例的检测器10的横截面。其中，第二实施例的检测器10与第一实施例的区别在于，在入射辐射的传播方向上，即，相对于闪烁屏35所发射并且行至光电检测器24的光子的传播方向，邻近闪烁屏35布置有微距透镜40。

图8示意性地示出了根据第三实施例的检测器10的横截面，其与第二实施例的区别在于，微距透镜40被布置在检测器主体20中，而不是检测器头部30。特别地，微距透镜40被布置在真空窗25、物镜42和光电检测器24之间。

图9示意性地示出了根据第四实施例的检测器10的横截面。其中，第四实施例的检测器10与第一实施例的区别在于，在入射辐射的传播方向上，即，相对于闪烁屏35响应于入射的散射电子所发射的光子的传播方向，邻近闪烁屏35布置有场镜41。场镜41被配置为具有高数值孔径，允许捕获闪烁屏35发射的大部分光以及将它们聚焦在检测器10的光学系统的下游部件上，特别是物镜42上。

图10示意性地示出了根据第五实施例的检测器10的横截面。其中，第五实施例的检测器10与第一实施例的区别在于，检测器主体20包括光纤锥(fiber optical taper)28，而不是物镜42和真空窗25。光纤锥28由多个光纤形成，该多个光纤被相干地布置和连接以形成具有面向检测器头部的第一基表面和与第一基表面相对并且面向光电检测器24的有源表面的第二基表面的锥。光纤锥28被配置为使得输入到第一基表面的图像信号作为缩小图像被传输到第二基表面。其中，该缩小是由第一基表面和第二基表面的比率定义的。如图10中可以看到的，锥28的第一基表面被配置作为真空窗，使得可以省略额外的真空窗。