DE102024002216A1

DE102024002216A1 - X-ray optics and X-ray microscope with X-ray optics

Info

Publication number: DE102024002216A1
Application number: DE102024002216.3A
Authority: DE
Inventors: Gerd Schneider; Stefan Rehbein
Original assignee: Helmholtz Zentrum Berlin fuer Materialien und Energie GmbH
Current assignee: Helmholtz Zentrum Berlin fuer Materialien und Energie GmbH
Priority date: 2024-06-25
Filing date: 2024-06-25
Publication date: 2026-01-08
Also published as: WO2026002336A2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Röntgenoptik (1) zur Fokussierung von Röntgenstrahlung (300) in eine Brennebene (100), umfassend zumindest eine diffraktive Röntgenlinse (2), eine Beugungsordnung-Filterapertur (3), OSA, wobei die diffraktive Röntgenlinse (2) und die Beugungsordnung-Filterapertur (3) entlang einer optischen Achse (200) der Röntgenoptik (1) angeordnet sind, wobei die Röntgenoptik (1) eine entlang der optische Achse (200) verlaufende Haltevorrichtung (12) und eine entlang der optischen Achse (200) verlaufende erste Abschirmvorrichtung (11) aufweist, wobei die Haltevorrichtung (12) mit der diffraktiven Röntgenlinse (2) verbunden ist, wobei die erste Abschirmvorrichtung (11) als eine die optische Achse (200) umgreifende erste Abschirmvorrichtung (11) ausgebildet ist, und mit der Beugungsordnung-Filterapertur (3) verbunden ist und damit ein erstes Volumen (V1) begrenzt, in dem sowohl die Haltevorrichtung (12) als auch die diffraktive Röntgenlinse (2) umfänglich abgeschirmt sind, so dass durch Röntgenstrahlung (300) im ersten Volumen (V1) erzeugte Elektronen (e-) durch die erste Abschirmvorrichtung (11) abgeschirmt werden.The invention relates to an X-ray optic (1) for focusing X-rays (300) into a focal plane (100), comprising at least one diffractive X-ray lens (2), a diffraction order filter aperture (3), and an optical system (OSA), wherein the diffractive X-ray lens (2) and the diffraction order filter aperture (3) are arranged along an optical axis (200) of the X-ray optic (1), wherein the X-ray optic (1) has a holding device (12) extending along the optical axis (200) and a first shielding device (11) extending along the optical axis (200), wherein the holding device (12) is connected to the diffractive X-ray lens (2), wherein the first shielding device (11) is designed as a first shielding device (11) encompassing the optical axis (200) and is connected to the diffraction order filter aperture (3) and thus defines a first volume (V1) in which both the holding device (12) and the diffractive X-ray lens (2) are fully shielded so that electrons (e-) generated by X-ray radiation (300) in the first volume (V1) are shielded by the first shielding device (11).

Description

Die Erfindung betrifft eine Röntgenoptik für ein Röntgenmikroskop sowie ein Röntgenmikroskop mit der erfindungsgemäßen Röntgenoptik.The invention relates to an X-ray optic for an X-ray microscope and to an X-ray microscope with the X-ray optic according to the invention.

Röntgenmikroskope dienen der Erforschung von Materialien mit einer Auflösung im Nanometerbereich. In Raster-Röntgenmikroskopen wird eine Probe mit fokussierter Röntgenstrahlung abgetastet.X-ray microscopes are used to study materials with nanometer-scale resolution. In scanning X-ray microscopes, a sample is scanned with focused X-rays.

Dabei wird üblicher Weise Röntgenstrahlung im soft und tender Röntgenbereich, also im Bereich von 0,124 nm bis 24,8 nm bzw. im Energiebereich Bereich 50 eV bis 10 keV, verwendet, die mittels einer, eine Fresnel'schen Zonenplatte - vereinfachend im Kontext der Spezifikation auch nur als Zonenplatte bezeichnet - umfassende Röntgenoptik auf die Probe fokussiert wird.Typically, X-rays in the soft and tender X-ray range, i.e., in the range of 0.124 nm to 24.8 nm or in the energy range of 50 eV to 10 keV, are used, which are focused onto the sample by means of an X-ray optic comprising a Fresnel zone plate - for simplicity in the context of the specification also referred to as a zone plate.

Die Wechselwirkung der Röntgenstrahlung mit der Probe ermöglicht verschiedene bildgebende Kontrastmechanismen. In Durchstrahlung (Transmission) der Probe kann sowohl Absorption als auch Phasenschiebung innerhalb der Probe bestimmt werden. Des Weiteren erzeugt die Wechselwirkung auf der Seite der Röntgenoptik die Anregung einer Röntgenfluoreszenz sowie von Photoelektronen, die oberflächennah aus der Probe austreten können. Diese letztgenannten Sekundärsignale erlauben ebenso wie die Durchstrahlung eine Bildgebung komplementärer Information.The interaction of X-rays with the sample enables various imaging contrast mechanisms. In transmitted X-rays, both absorption and phase shifts within the sample can be determined. Furthermore, on the X-ray optics side, the interaction generates the excitation of X-ray fluorescence and photoelectrons, which can emanate from the sample near the surface. These latter secondary signals, like transmitted X-rays, allow for the imaging of complementary information.

1 zeigt den typischen Aufbau eines Raster-Röntgenmikroskops mit den entsprechenden Detektoren. Die Röntgenoptik definiert eine Brennebene, in der eine Probe angeordnet werden kann. Die Brennebene umfasst dabei einen durch die Röntgenoptik erzeugbaren Röntgenfokus und verläuft orthogonal zu einer optischen Achse der Röntgenoptik. Die Brennebene definiert wiederum einen Anregungsraum, der sich auf Seite der Röntgenoptik bis zur Brennebene erstreckt und einen sich auf der anderen Seite der Brennebene erstreckenden Transmissionsraum. 1 This shows the typical setup of a scanning X-ray microscope with its corresponding detectors. The X-ray optics define a focal plane in which a sample can be positioned. The focal plane encompasses an X-ray focus generated by the X-ray optics and is orthogonal to an optical axis of the X-ray optics. The focal plane, in turn, defines an excitation space that extends on the X-ray optics side up to the focal plane and a transmission space extending on the other side of the focal plane.

Transmissionsseitig, also im Transmissionsraum, ist ein Photonendetektor angeordnet, der dazu eingerichtet ist, transmittierten Röntgenphotonen zu detektieren. Dieser Detektor kann beispielsweise eine geeignete Photodiode umfassen.On the transmission side, i.e., in the transmission chamber, a photon detector is arranged, which is designed to detect transmitted X-ray photons. This detector can, for example, include a suitable photodiode.

Exposition der Probe mit Röntgenstrahlung induziert des Weiteren einen elektrischen Probenstrom, der mittels eines Picoamperemeter erfasst werden kann.Exposure of the sample to X-rays also induces an electrical sample current, which can be detected using a picoammeter.

Die Röntgenstrahlung erzeugt transmissionsseitig zudem an einer Rückseite der Probe Photoelektronen, die mittels eines Kanalelektronenvervielfachers - in Fachkreisen als Channeltron bezeichnet - erfasst werden können. Überdies erzeugt die Röntgenstrahlung auf Seite des Anregungsraumes ein Fluoreszenzsignal, das ebenso mittels eines Photodetektors aufgezeichnet werden kann.On the transmission side, the X-rays also generate photoelectrons on the back side of the sample, which can be detected using a channel electron multiplier (also known as a channeltron). Furthermore, on the excitation side, the X-rays produce a fluorescence signal, which can also be recorded using a photodetector.

Die auf Seite des Anregungsraumes oberflächennah aus der Probe austretenden Photoelektronen sind bisher nicht einzeln zählbar, weil auch die Wechselwirkung der Röntgenstrahlung mit der diffraktiven Röntgenoptik insbesondere mit der Zonenplatte, die zur Fokussierung der Strahlung dient, zu einer großen Anzahl von Photoelektronen (komponentenerzeugte Elektronen) führt, die mit einer solchen Messung interferieren würde.The photoelectrons emerging from the sample near the surface on the excitation chamber side cannot yet be counted individually because the interaction of the X-ray radiation with the diffractive X-ray optics, in particular with the zone plate used to focus the radiation, leads to a large number of photoelectrons (component-generated electrons) that would interfere with such a measurement.

Typischerweise beträgt der Abstand zwischen Zonenplatte und Brennebene und damit einer Probe nur wenige Millimeter, sodass durch ein Anlegen eines elektrischen Potentials keine Trennung zwischen den komponentenerzeugten Elektronen und den Elektronen aus dem Röntgenfokus aus der Probe möglich ist.Typically, the distance between the zone plate and the focal plane, and thus a sample, is only a few millimeters, so that by applying an electrical potential it is not possible to separate the component-generated electrons from the electrons from the X-ray focus in the sample.

Bisherige Röntgenmikroskope messen daher den sog. Probenstrom ohne die Möglichkeit, beispielsweise durch ein entsprechend angeordnetes Channeltron diese anregungsraumseitig entstehenden Elektronen aus der Probe zu zählen.Current X-ray microscopes therefore measure the so-called sample current without the possibility of counting these electrons generated on the excitation side of the sample, for example by means of a suitably arranged channeltron.

Nachteilig bei diesen Messungen ist die damit verbundene hohe Strahlenbelastung, da sonst die erzeugten Ströme in der Probe zu gering ausfallen, um verlässlich messbar zu sein sowie die notwendige Leitfähigkeit der Probe.A disadvantage of these measurements is the associated high radiation exposure, as otherwise the generated currents in the sample would be too low to be reliably measurable, as would the necessary conductivity of the sample.

Andererseits können mit der Messung der transmissionsseitig aus der Probe austretenden Photoelektronen nur Proben vermessen werden, die so dünn sind, dass die Röntgenstrahlung trotz Absorption durch die Probe transmissionsseitig ausreichend Elektronen erzeugt.On the other hand, measuring the photoelectrons emitted from the sample on the transmission side is only possible for measuring samples that are so thin that the X-ray radiation generates a sufficient number of electrons on the transmission side despite absorption by the sample.

Zur Messung der Oberfläche dickerer Proben ist es daher zwingend erforderlich, die Elektronen anregungsseitig zu messen. Im Prinzip kann diese auch mittels Photoemissionselektronenmikroskopie (PEEM) erfolgen, allerdings beschränken sich die mit PEEM zu messenden Proben idealerweise auf leitfähige Materialien.To measure the surface area of thicker samples, it is therefore essential to measure the electrons on the excitation side. In principle, this can also be done using photoemission electron microscopy (PEEM), however, the samples to be measured with PEEM are ideally limited to conductive materials.

Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung bereitzustellen, welche die vorgenannten Nachteile behebt.The object of the invention is therefore to provide a device that eliminates the aforementioned disadvantages.

Das erfindungsgemäße Problem wird durch eine Röntgenoptik gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben und werden nachfolgend beschrieben.The problem according to the invention is solved by an X-ray optic according to claim 1. Advantageous embodiments of the invention are described in the Subclaims are specified and are described below.

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung umfasst eine Röntgenoptik zur Fokussierung von Röntgenstrahlung in eine Brennebene für ein Röntgenmikroskop, insbesondere für ein Raster-Röntgenmikroskop, zumindest die folgenden Komponenten:

- eine diffraktive Röntgenlinse,
- eine Beugungsordnung-Filterapertur, OSA (englisch: Order Sorting Aperture),

wobei die diffraktive Röntgenlinse und die Beugungsordnung-Filterapertur (OSA) entlang einer optischen Achse der Röntgenoptik angeordnet sind, wobei die Röntgenoptik eine sich entlang der optische Achse erstreckende Haltevorrichtung und eine entlang der optischen Achse verlaufende erste Abschirmvorrichtung aufweist, wobei die Haltevorrichtung mit der diffraktiven Röntgenlinse verbunden ist, wobei die erste Abschirmvorrichtung als eine die optische Achse umschließende erste Abschirmvorrichtung ausgebildet ist, und mit der Beugungsordnung-Filterapertur (OSA) insbesondere abschließend und umlaufend verbunden ist und mit dieser ein erstes Volumen begrenzt, in dem sowohl die Haltevorrichtung als auch die diffraktive Röntgenlinse umfänglich abgeschirmt sind, so dass durch Röntgenstrahlung im ersten Volumen erzeugte Elektronen durch die erste Abschirmvorrichtung und insbesondere durch die OSA abgeschirmt, insbesondere absorbiert werden.According to a first aspect of the invention, an X-ray optic for focusing X-ray radiation into a focal plane for an X-ray microscope, in particular for a scanning X-ray microscope, comprises at least the following components:

- a diffractive X-ray lens,
- an order sorting aperture, OSA (English: Order Sorting Aperture),

wherein the diffractive X-ray lens and the diffraction order filter aperture (OSA) are arranged along an optical axis of the X-ray optics, wherein the X-ray optics have a holding device extending along the optical axis and a first shielding device extending along the optical axis, wherein the holding device is connected to the diffractive X-ray lens, wherein the first shielding device is designed as a first shielding device enclosing the optical axis, and is connected to the diffraction order filter aperture (OSA) in a particularly terminating and circumferential manner and delimits a first volume in which both the holding device and the diffractive X-ray lens are circumferentially shielded, so that electrons generated by X-rays in the first volume are shielded, in particular absorbed, by the first shielding device and in particular by the OSA.

Anhand der Röntgenoptik kann eine Anregungsstrahlrichtung definiert werden, wobei die Anregungsstrahlrichtung entlang der optischen Achse verläuft und eine Reihenfolge entlang der optischen Achse festlegt. So ist die diffraktive Röntgenlinse entlang dieser Richtung näher zu einer Röntgenquelle als die OSA angeordnet. Dadurch schließt das erste Volumen auch die diffraktive Röntgenlinse ein.X-ray optics allow for the definition of an excitation beam direction, where the excitation beam direction runs along the optical axis and establishes a sequence along this axis. Thus, the diffractive X-ray lens is positioned closer to an X-ray source along this direction than the OSA. Consequently, the first volume also includes the diffractive X-ray lens.

Die Haltevorrichtung kann in Form einer Haltestange ausgebildet sein, die sich lateral versetzt zur optischen Achse entlang der optischen Achse erstreckt, so dass sie nicht oder nur wenig mit einem Anregungsstrahl interferiert.The holding device can be designed in the form of a support rod that extends laterally offset to the optical axis along the optical axis, so that it does not interfere or only interferes slightly with an excitation beam.

Die OSA kann ein Absorbermaterial umfassen, das dazu eingerichtet ist, Röntgenstrahlung im Wellenlängenbereich 0,124 nm bis 24,8 nm, bzw. im Energiebereich von 50 eV bis 10 keV zu absorbieren. Beispielsweise kann die OSA Gold umfassen oder aus Gold bestehen.The OSA can include an absorber material designed to absorb X-rays in the wavelength range of 0.124 nm to 24.8 nm, or in the energy range of 50 eV to 10 keV. For example, the OSA can include gold or be made of gold.

Die OSA umfasst insbesondere ein scheibenförmiges Element, das eine Apertur aufweist, insbesondere wobei die Apertur einen Durchmesser im Bereich von 0.01 mm bis 0.3 mm, insbesondere einen Durchmesser im Bereich von 0.02 mm bis 0.08 mm aufweist.The OSA comprises in particular a disc-shaped element having an aperture, in particular wherein the aperture has a diameter in the range of 0.01 mm to 0.3 mm, in particular a diameter in the range of 0.02 mm to 0.08 mm.

Die diffraktive Röntgenlinse ist insbesondere eine fokussierende diffraktive Röntgenlinse. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die diffraktive Röntgenlinse eine Zonenplatte, wie beispielsweise eine Fresnel'sche Zonenplatte. Die diffraktive Röntgenlinse kann auch als Zonenplatte ausgeführt sein.The diffractive X-ray lens is, in particular, a focusing diffractive X-ray lens. According to one embodiment of the invention, the diffractive X-ray lens comprises a zone plate, such as a Fresnel zone plate. The diffractive X-ray lens can also be configured as a zone plate.

Insbesondere kann die Röntgenlinse eine Fresnel'sche Zonenplatte mit einem Mittenstop umfassen, so dass ein ungebeugter Röntgenstrahl nicht durch die Röntgenlinse propagiert.In particular, the X-ray lens can include a Fresnel zone plate with a center stop, so that an undiffracted X-ray beam is not propagated through the X-ray lens.

Die diffraktive Röntgenlinse ist insbesondere dazu eingerichtet, auftreffende Röntgenstrahlung in einer ersten und ggf. auch höheren Beugungsordnungen zu beugen.The diffractive X-ray lens is specifically designed to diffract incident X-ray radiation in a first and possibly also higher diffraction order.

Die diffraktive Röntgenlinse kann dazu eingerichtet sein, eine nullte Beugungsordnung (also ungebeugte Röntgenstrahlung) eines Anregungsstrahls zu blockieren und für eine erste Beugungsordnung durchlässig zu sein. Die diffraktive Röntgenlinse kann weiterhin dazu eingerichtet sein, höhere Ordnungen selektiv zu blockieren oder zu transmittieren.The diffractive X-ray lens can be configured to block the zeroth diffraction order (i.e., undiffracted X-rays) of an excitation beam while allowing the first diffraction order to pass through. The diffractive X-ray lens can also be configured to selectively block or transmit higher orders.

Die erste Abschirmvorrichtung ist erfindungsgemäß insbesondere von solcher Gestalt, dass sie die optische Achse umlaufend abschirmt und damit das erste Volumen begrenzt, das insbesondere entlang der optischen Achse durch die OSA und radial beispielsweise mittels einer Wandung der ersten Abschirmvorrichtung begrenzt wird. Dadurch wird eine Abschirmung von Elektronen erreicht, die innerhalb des ersten Volumens beispielsweise durch Wechselwirkung von Anregungsröntgenstrahlung mit der Röntgenlinse oder durch Wechselwirkung mit einer in das erste Volumen weisende Seite der OSA erzeugt werden.According to the invention, the first shielding device is particularly shaped such that it shields the optical axis circumferentially and thus delimits the first volume, which is delimited in particular along the optical axis by the OSA and radially, for example, by means of a wall of the first shielding device. This achieves shielding of electrons that are generated within the first volume, for example, by interaction of excitation X-rays with the X-ray lens or by interaction with a side of the OSA facing into the first volume.

Solche von der Röntgenoptik oder anderen Gerätekomponenten in Wechselwirkung mit der Röntgenstrahlung erzeugten Elektronen werden im Kontext der Spezifikation auch als komponentenerzeugte Elektronen bezeichnet, insbesondere in Unterscheidung zu Elektronen, die durch Bestrahlung einer in einer Brennebene angeordneten Probe entstehen.Such electrons, generated by the X-ray optics or other device components in interaction with the X-ray radiation, are also referred to as component-generated electrons in the context of the specification, particularly in contrast to electrons generated by irradiating a sample arranged in a focal plane.

In einer der OSA entgegen der Anregungsstrahlrichtung liegenden Richtung ist das erste Volumen zumindest bereichsweise für Anregungsstrahlung transparent, so dass Röntgenstrahlung in die Röntgenoptik eingestrahlt werden kann.In a direction opposite to the excitation beam direction of the OSA, the first volume is at least partially transparent to excitation radiation, so that X-rays can be directed into the X-ray optics.

Die erste Abschirmvorrichtung erstreckt sich insbesondere über eine Länge entlang der optischen Achse, so dass komponentenerzeugte Elektronen nicht in Richtung der Anregungsstrahlrichtung aus dem ersten Volumen herauspropagieren können. Insbesondere erstreckt sich die erste Abschirmvorrichtung über eine Länge zwischen 5 mm bis 50 mm, insbesondere über eine Länge zwischen 15 mm bis 25 mm entlang der optischen Achse.The first shielding device extends, in particular, over a length along the optical axis such that component-generated electrons cannot propagate out of the first volume in the direction of the excitation beam. In particular, the first shielding device extends over a length of between 5 mm and 50 mm, and especially over a length of between 15 mm and 25 mm, along the optical axis.

Insbesondere sind die erste Abschirmvorrichtung und die Haltevorrichtung starr mit der OSA bzw. der Röntgenlinse verbunden.In particular, the first shielding device and the holding device are rigidly connected to the OSA or the X-ray lens.

Auf diese Weise wird eine Röntgenoptik zur Verfügung gestellt, die es erstmals ermöglicht anregungsraumseitig quantitative Messungen bzgl. einer von einer Probe stammenden Elektronenzahl durchzuführen. Damit erlaubt die erfindungsgemäße Röntgenoptik die Verwirklichung einer Epi-Geometrie (d.h. im Anregungsraum oberhalb der Probenoberfläche, die der Anregungsstrahlrichtung zugewandt ist) bzgl. eines Elektronendetektors, wie beispielsweise eines Channeltrons, eines Röntgenmikroskops und damit einer Oberflächenvermessung von Proben, die so dick sind, dass keine oder nur ein marginaler Bruchteil an Röntgenstrahlung in Transmission messbar ist.In this way, an X-ray optic is provided that, for the first time, makes it possible to perform quantitative measurements on the excitation chamber side with respect to the number of electrons originating from a sample. Thus, the X-ray optic according to the invention allows the realization of an epi-geometry (i.e., in the excitation chamber above the sample surface facing the excitation beam direction) with respect to an electron detector, such as a channeltron or an X-ray microscope, and therefore enables surface measurement of samples that are so thick that no or only a marginal fraction of X-ray radiation is measurable in transmission.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Haltevorrichtung als eine die optische Achse umgreifende zweite Abschirmvorrichtung ausgebildet, die mit der Röntgenlinse ein zweites Volumen entlang der optische Achse einschließt, das im ersten Volumen liegt, so dass durch Röntgenstrahlung im zweiten Volumen erzeugte Elektronen durch die zweite Abschirmvorrichtung abgeschirmt insbesondere absorbiert werden.According to one embodiment of the invention, the holding device is designed as a second shielding device encompassing the optical axis, which encloses a second volume along the optical axis with the X-ray lens, which lies in the first volume, so that electrons generated by X-ray radiation in the second volume are shielded, in particular absorbed, by the second shielding device.

Insbesondere ist die zweite Abschirmvorrichtung abschließend und umlaufend mit der Röntgenlinse verbunden.In particular, the second shielding device is completely and circumferentially connected to the X-ray lens.

Die Ausgestaltung der Haltevorrichtung als zweite Abschirmvorrichtung verbessert einerseits eine Stabilität der Haltevorrichtung, und andererseits wird eine verbesserte Abschirmung von komponentenerzeugten Elektronen erreicht, die im Bereich der Röntgenoptik erzeugt werden und kein Signal der Probe darstellen.The design of the holding device as a second shielding device improves, on the one hand, the stability of the holding device, and on the other hand, improved shielding of component-generated electrons is achieved, which are generated in the area of the X-ray optics and do not represent a signal of the sample.

Die zweite Abschirmvorrichtung ist insbesondere von solcher Gestalt, dass sie die optische Achse umlaufend abschirmt und damit das zweite Volumen begrenzt, das insbesondere entlang der optischen Achse durch die Röntgenlinse und radial beispielsweise mittels einer Wandung der zweiten Abschirmvorrichtung begrenzt wird.The second shielding device is of such a shape in particular that it shields the optical axis all around and thus limits the second volume, which is limited in particular along the optical axis by the X-ray lens and radially, for example, by means of a wall of the second shielding device.

In einer der Röntgenlinse entgegen der Anregungsstrahlrichtung liegenden Richtung ist das zweite Volumen zumindest bereichsweise für Anregungsstrahlung transparent.In a direction opposite to the excitation beam direction of the X-ray lens, the second volume is at least partially transparent to excitation radiation.

Die zweite Abschirmvorrichtung erstreckt sich insbesondere über eine Länge entlang der optischen Achse, so dass in der Röntgenoptik komponentenerzeugte Elektronen nicht in Richtung der Anregungsstrahlrichtung propagieren können. Insbesondere erstreckt sich die zweite Abschirmvorrichtung über eine Länge eine Länge zwischen 5 mm bis 50 mm, insbesondere über eine Länge zwischen 15 mm bis 25 mm entlang der optischen Achse.The second shielding device extends, in particular, over a length along the optical axis such that electrons generated by components in the X-ray optics cannot propagate in the direction of the excitation beam. In particular, the second shielding device extends over a length of between 5 mm and 50 mm, and especially over a length of between 15 mm and 25 mm, along the optical axis.

Dadurch wird eine Abschirmung von komponentenerzeugten Elektronen erreicht, die innerhalb des zweiten Volumens beispielsweise durch Wechselwirkung von Anregungsröntgenstrahlung mit der Röntgenlinse erzeugt werden.This achieves a shielding of component-generated electrons, which are produced within the second volume, for example, by the interaction of excitation X-ray radiation with the X-ray lens.

Entsprechend weist die zweite Abschirmvorrichtung insbesondere ein Material auf, das für Röntgenstrahlung intransparent ist.Accordingly, the second shielding device has in particular a material that is opaque to X-rays.

Diese Ausführungsform stellt eine Röntgenoptik zur Verfügung, die eine Vielzahl an Absorberwandungen bzw. nicht-transparenten Wandungen aufweist, so dass eine Wahrscheinlichkeit einer Elektronenabsorption im ersten und im zweiten Volumen so hoch ist, dass die trotz Abschirmvorrichtungen austretenden komponentenerzeugten Elektronen vernachlässigbar sind.This embodiment provides an X-ray optic that has a plurality of absorber walls or non-transparent walls, such that the probability of electron absorption in the first and second volumes is so high that the component-generated electrons escaping despite shielding devices are negligible.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die erste Abschirmvorrichtung die zweite Abschirmvorrichtung zumindest teilweise umfasst, so dass das erste Volumen auf einer innenliegenden Seite des ersten Volumens zumindest teilweise durch die zweite Abschirmvorrichtung begrenzt wird.According to a further embodiment of the invention, it is provided that the first shielding device at least partially encompasses the second shielding device, so that the first volume is at least partially limited on an inner side of the first volume by the second shielding device.

Diese Ausführungsform erlaubt eine verbesserte Abschirmung komponentenerzeugter Elektronen in der Röntgenoptik.This embodiment allows for improved shielding of component-generated electrons in X-ray optics.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind das erste und das zweite Volumen konzentrisch entlang der optischen Achse zueinander angeordnet.According to a further embodiment of the invention, the first and second volumes are arranged concentrically to each other along the optical axis.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung schließt die erste Abschirmvorrichtung mit einer ersten Stirnseite mit der Beugungsordnung-Filterapertur ab (OSA) und/oder die Haltevorrichtung schließt mit einer ersten Stirnseite mit der Röntgenlinse ab.According to a further embodiment of the invention, the first shielding device terminates with a first end face with the diffraction order filter aperture (OSA) and/or the holding device terminates with a first end face with the X-ray lens.

Diese Ausführungsform definiert eine im Wesentlichen zylinderförmige erste Abschirmvorrichtung und eine Haltevorrichtung, die eine Stirnseite ausbilden, aus der komponentenerzeugte Elektronen nicht heraustreten können.This embodiment defines a substantially cylindrical first shielding device tung and a holding device that forms an end face from which component-generated electrons cannot escape.

Eine zweite Stirnseite der ersten Abschirmvorrichtung und/oder der Haltevorrichtung ist insbesondere transparent für Anregungsstrahlung und kann daher offen sein.A second end face of the first shielding device and/or the holding device is particularly transparent to excitation radiation and can therefore be open.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die erste Abschirmvorrichtung eine Röhre (länglicher Hohlkörper), insbesondere eine gerade Röhre und/oder wobei die Haltevorrichtung ebenfalls eine Röhre ist.According to a further embodiment of the invention, the first shielding device is a tube (elongated hollow body), in particular a straight tube and/or wherein the holding device is also a tube.

Jede dieser Röhren weist also eine Wandung auf, wobei zumindest die Wandung der ersten Abschirmvorrichtung ein elektronenabsorbierendes Material aufweist. Gleiches kann auch für die Haltevorrichtung gelten, insbesondere, wenn diese als Abschirmvorrichtung ausgebildet ist.Each of these tubes therefore has a wall, with at least the wall of the first shielding device having an electron-absorbing material. The same can also apply to the holding device, especially if it is designed as a shielding device.

Die Röhre der ersten Abschirmvorrichtung weist eine insbesondere zylinderförmige Wandung auf, insbesondere wobei die erste Stirnseite durch die OSA begrenzt ist.The tube of the first shielding device has a particularly cylindrical wall, in particular wherein the first end face is bounded by the OSA.

Ein Querschnitt der Röhre muss jedoch nicht zwangsläufig kreisförmig sein, sondern kann zumindest bereichsweise oder vollständig eckig, oval oder elliptisch ausgeformt sein.However, the cross-section of the tube does not necessarily have to be circular, but can be at least partially or completely angular, oval or elliptical.

Die Röhre der Haltevorrichtung weist eine insbesondere zylinderförmige Wandung auf, insbesondere wobei die erste Stirnseite durch die Röntgenlinse begrenzt ist.The tube of the holding device has a particularly cylindrical wall, in particular wherein the first end face is limited by the X-ray lens.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Röntgenoptik eine erste Justageeinrichtung aufweist, wobei die erste Justageeinrichtung dazu ausgebildet ist, die Beugungsordnung-Filterapertur (OSA) zumindest senkrecht zur optischen Achse insbesondere entlang zweiter Achsen zu verschieben, insbesondere wobei die erste Justageeinrichtung dazu ausgebildet ist, die Beugungsordnung-Filterapertur auch entlang der optischen Achse zu verschieben und/oder wobei die Röntgenoptik eine zweite Justageeinrichtung aufweist, wobei die zweite Justageeinrichtung dazu ausgebildet ist, die Röntgenlinse zumindest senkrecht zur optischen Achse insbesondere entlang zweiter Achsen zu verschieben, insbesondere wobei die zweite Justageeinrichtung dazu ausgebildet ist, die Röntgenlinse auch entlang der optische Achse zu verschieben.According to a further embodiment of the invention, the X-ray optics comprises a first adjustment device, wherein the first adjustment device is configured to move the diffraction order filter aperture (OSA) at least perpendicular to the optical axis, in particular along second axes, in particular wherein the first adjustment device is configured to also move the diffraction order filter aperture along the optical axis and/or wherein the X-ray optics comprises a second adjustment device, wherein the second adjustment device is configured to move the X-ray lens at least perpendicular to the optical axis, in particular along second axes, in particular wherein the second adjustment device is configured to also move the X-ray lens along the optical axis.

Die erste und die zweite Justageeinrichtung kann in einer Justageanordnung zusammengefasst sein oder separat ausgebildet sein.The first and second adjustment devices can be combined in one adjustment arrangement or be designed separately.

Die erste und/oder die zweite Justageeinrichtung erlaubt es die Röntgenlinse und/oder die OSA bezüglich eines Anregungsstrahls auszurichten. Dazu kann es vorteilhaft sein, wenn die Röntgenlinse und/oder die OSA auch entlang der optischen Achse verlagerbar ist/sind.The first and/or second adjustment mechanism allows the X-ray lens and/or the OSA to be aligned with respect to an excitation beam. It can be advantageous if the X-ray lens and/or the OSA can also be moved along the optical axis.

Durch die erste und die zweite Justageeinrichtung sind die Röntgenlinse und die OSA relativ zueinander und weiterhin auch relativ zur optischen Achse verlagerbar.The first and second adjustment devices allow the X-ray lens and the OSA to be moved relative to each other and also relative to the optical axis.

Die erste und/oder die zweite Justageeinrichtung ist insbesondere außerhalb des ersten und des zweiten Volumens angeordnet.The first and/or the second adjustment device is located, in particular, outside the first and the second volume.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die erste Justageeinrichtung über die erste Abschirmvorrichtung mit der Beugungsordnung-Filterapertur (OSA) verbunden, so dass die erste Justageeinrichtung dazu ausgebildet ist, die erste Abschirmvorrichtung zusammen mit der Beugungsordnung-Filterapertur zu verlagern. Zusätzlich oder alternativ kann vorgesehen sein, dass die zweite Justageeinrichtung über die Haltevorrichtung mit der Röntgenlinse verbunden ist, so dass die zweite Justageeinrichtung dazu ausgebildet ist, die Haltevorrichtung zusammen mit der Röntgenlinse zu verlagern.According to a further embodiment of the invention, the first adjustment device is connected to the diffraction order filter aperture (DPA) via the first shielding device, such that the first adjustment device is configured to move the first shielding device together with the diffraction order filter aperture. Additionally or alternatively, it can be provided that the second adjustment device is connected to the X-ray lens via the holding device, such that the second adjustment device is configured to move the holding device together with the X-ray lens.

Dies erlaubt es, durch Verlagern der ersten Abschirmvorrichtung und/oder der Halteeinrichtung die OSA bzw. die Röntgenlinse bzgl. eines Anregungsstrahls auszurichten.This allows the OSA or the X-ray lens to be aligned with respect to an excitation beam by relocating the first shielding device and/or the holding device.

Diese Ausführungsform erlaubt es weiterhin, die erste und/oder die Justageeinrichtung außerhalb des ersten Volumens anzuordnen, was zu einer kompakten Röntgenoptik beiträgt.This embodiment also allows the first and/or adjustment device to be arranged outside the first volume, contributing to a compact X-ray optics design.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die erste Abschirmvorrichtung zumindest in einem Bereich elektrisch leitend, wobei die erste Abschirmvorrichtung in diesem Bereich dazu eingerichtet ist, auf ein elektrisches Potenzial gegenüber einem Massepotential gesetzt zu werden, so dass insbesondere komponentenerzeugte Elektronen von der ersten Abschirmvorrichtung im Falle eines positiven elektrischen Potenzials angezogen oder im Falle eines negativen elektrischen Potenzials abgestoßen werden, insbesondere wobei das Massepotential an einer zu untersuchenden Probe oder in der Brennebene anliegt.According to a further embodiment of the invention, the first shielding device is electrically conductive at least in one area, wherein the first shielding device in this area is configured to be placed at an electrical potential relative to a ground potential, so that, in particular, component-generated electrons are attracted to the first shielding device in the case of a positive electrical potential or repelled in the case of a negative electrical potential, in particular wherein the ground potential is located at a sample to be examined or in the focal plane.

Das elektrische Potential liegt bezüglich des Massepotenzials betragsmäßig insbesondere im Bereich von 1 V bis mehrere kV, insbesondere bis 100 kV. Die Höhe des Potenzials hängt beispielsweise von der Energie der eingestrahlten Röntgenstrahlung ab.The electrical potential, in terms of magnitude, lies particularly close to the ground potential. The voltage ranges from 1 V to several kV, especially up to 100 kV. The potential depends, for example, on the energy of the incident X-rays.

Insbesondere kann vorgesehen sein, das elektrische Potenzial mittels einer Einstelleinrichtung in der Höhe anzupassen. Die Einstellvorrichtung kann von der Röntgenoptik umfasst sein, oder an diese angeschlossen oder an diese anschließbar sein.In particular, it may be provided that the electrical potential can be adjusted vertically by means of an adjustment device. The adjustment device may be encompassed by, connected to, or connectable to the X-ray optics.

Sofern die erste Abschirmvorrichtung auf ein positives Potenzial gesetzt ist, erlaubt diese Ausführungsform, im ersten Volumen komponentenerzeugte Elektronen auf die erste Abschirmvorrichtung hin zu lenken, so dass eine verbesserte Abschirmung erreicht wird.Provided that the first shielding device is set to a positive potential, this embodiment allows component-generated electrons in the first volume to be directed towards the first shielding device, thus achieving improved shielding.

Sofern die erste Abschirmvorrichtung auf ein negatives Potenzial gesetzt wird, ist ausreichend sichergestellt, dass von einer Probe stammende Elektronen nicht von der ersten Abschirmvorrichtung angezogen werden, und so ggf. nicht detektiert werden.Provided that the first shielding device is set to a negative potential, it is sufficiently ensured that electrons originating from a sample are not attracted to the first shielding device and thus may not be detected.

Dazu kann die erste Abschirmvorrichtung entsprechend mit einem positiven oder negativen elektrischen Potenzial beaufschlagt werden, z.B. durch eine einstellbare Spannungsquelle, deren Massepotenzial auf der Probe oder in der Brennebene anliegt und deren positiver oder negativer elektrischer Pol mit der ersten Abschirmvorrichtung elektrisch verbunden ist.For this purpose, the first shielding device can be supplied with a positive or negative electrical potential, e.g. by an adjustable voltage source whose ground potential is on the sample or in the focal plane and whose positive or negative electrical pole is electrically connected to the first shielding device.

Insbesondere kann das elektrische Potenzial der ersten Abschirmvorrichtung dem Massepotential gleich gesetzt sein. Die elektrische Leitfähigkeit der ersten Abschirmvorrichtung stellt dann sicher, dass sich keine ungewünschten elektrischen Potenziale gegenüber der Probe aufbauen.In particular, the electrical potential of the first shielding device can be set equal to the ground potential. The electrical conductivity of the first shielding device then ensures that no unwanted electrical potentials build up relative to the sample.

Die erste Abschirmvorrichtung kann zu diesem Zwecke mit einer entsprechenden leitfähigen Beschichtung beschichtet sein, oder ein elektrisch leitfähiges Material umfassen.For this purpose, the first shielding device can be coated with a suitable conductive coating or comprise an electrically conductive material.

Als elektrisch leitfähig im Kontext der vorliegenden Spezifikation wird insbesondere eine elektrische Leitfähigkeit größer als 1 S/m, insbesondere größer als 10⁴ S/m angesehen.In the context of this specification, electrical conductivity is defined in particular as an electrical conductivity greater than 1 S/m, especially greater than ^10⁴ S/m.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Haltevorrichtung, insbesondere die zweite Abschirmvorrichtung zumindest in einem Bereich elektrisch leitend, wobei die Haltevorrichtung dazu eingerichtet ist, auf ein elektrisches Potenzial gegenüber einem Massepotential gesetzt zu werden, so dass komponentenerzeugte Elektronen von der Haltevorrichtung angezogen werden, insbesondere wobei das Massepotential an einer zu untersuchenden Probe oder in der Brennebene anliegt.According to a further embodiment of the invention, the holding device, in particular the second shielding device, is electrically conductive at least in one area, wherein the holding device is configured to be placed at an electrical potential relative to a ground potential, so that component-generated electrons are attracted to the holding device, in particular wherein the ground potential is located at a sample to be examined or in the focal plane.

Das elektrische Potenzial der ersten und der zweiten Abschirmvorrichtung kann gleich hoch oder verschieden hoch voneinander sein.The electrical potential of the first and second shielding devices can be the same or different from each other.

Vorzugsweise kann die erste Abschirmvorrichtung auf einem negativen Potenzial und die zweite Abschirmvorrichtung auf einem positiven Potenzial gegenüber dem Massepotenzial gehalten werden.Preferably, the first shielding device can be held at a negative potential and the second shielding device at a positive potential relative to ground potential.

Alternativ kann vorgesehen sein, dass die erste Abschirmvorrichtung auf einem positiven Potenzial und die zweite Abschirmvorrichtung auf einem negativen Potenzial gegenüber dem Massepotenzial gehalten werden.Alternatively, it can be provided that the first shielding device is held at a positive potential and the second shielding device at a negative potential relative to ground potential.

Alternativ kann vorgesehen sein, dass sowohl die erste Abschirmvorrichtung auf einem negativen oder positiven Potenzial und die zweite Abschirmvorrichtung auf dem gleichen Potenzial gegenüber dem Massepotenzial gehalten werden.Alternatively, it can be provided that both the first shielding device are held at a negative or positive potential and the second shielding device is held at the same potential relative to ground potential.

Alternativ kann vorgesehen sein, dass die erste Abschirmvorrichtung auf dem Massepotenzial und die zweite Abschirmvorrichtung auf einem positiven oder negativen Potenzial gegenüber dem Massepotenzial gehalten werden.Alternatively, it can be provided that the first shielding device is held at ground potential and the second shielding device is held at a positive or negative potential relative to ground potential.

Alternativ kann vorgesehen sein, dass die erste Abschirmvorrichtung auf dem eine positiven oder negativen Potenzial und die zweite Abschirmvorrichtung auf dem Massepotenzial gegenüber dem Massepotenzial gehalten werden.Alternatively, it can be provided that the first shielding device is held at a positive or negative potential and the second shielding device is held at ground potential relative to ground potential.

Alternativ kann vorgesehen sein, dass die erste Abschirmvorrichtung und die zweite Abschirmvorrichtung auf dem Massepotenzial gehalten werden.Alternatively, it can be provided that the first shielding device and the second shielding device are held at ground potential.

Diese Ausführungsform erlaubt es, im ersten und im zweiten Volumen erzeugte Elektronen auf die zweite Abschirmvorrichtung hin zu lenken, oder auch von dieser abzulenken, so dass eine verbesserte Abschirmung von komponentenerzeugten Elektronen von der Probe erreicht wird.This embodiment makes it possible to direct electrons generated in the first and second volumes towards the second shielding device, or to deflect them away from it, so that improved shielding of component-generated electrons from the sample is achieved.

Dazu kann die zweite Abschirmvorrichtung entsprechend mit einem positiven oder einem negativen elektrischen Potenzial beaufschlagt werden, z.B. durch eine Spannungsquelle, deren Massepotenzial auf der Probe oder in der Brennebene anliegt und deren positiver oder negativer elektrische Pol mit der zweiten Abschirmvorrichtung elektrisch verbunden ist.For this purpose, the second shielding device can be supplied with a positive or a negative electrical potential, e.g. by a voltage source whose ground potential is on the sample or in the firing plane and whose positive or negative electrical pole is electrically connected to the second shielding device.

Insbesondere kann das elektrische Potenzial der zweiten Abschirmvorrichtung dem Massepotential gleich gesetzt sein. Die elektrische Leitfähigkeit stellt dann sicher, dass sich keine ungewünschten elektrischen Potenziale gegenüber der Probe aufbauen.In particular, the electrical potential of the second shielding device can be connected to the ground potential. The tial must be set equal. The electrical conductivity then ensures that no unwanted electrical potentials build up relative to the sample.

Die zweite Abschirmvorrichtung kann zu diesem Zwecke mit einer entsprechenden leitfähigen Beschichtung beschichtet sein, oder ein elektrisch leitfähiges Material umfassen.For this purpose, the second shielding device can be coated with a suitable conductive coating or comprise an electrically conductive material.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Beugungsordnung-Filterapertur (OSA) ein massives, also ein masse behaftetes Röntgenfenster umfasst, das eine Apertur der Beugungsordnung-Filterapertur abdeckt, wobei das Röntgenfenster dazu ausgebildet ist, Elektronen abzuschirmen, so dass diese nicht aus dem ersten Volumen durch das Röntgenfenster propagieren.According to a further embodiment of the invention, the diffraction order filter aperture (OSA) comprises a solid, i.e., a mass-bearing X-ray window that covers an aperture of the diffraction order filter aperture, wherein the X-ray window is designed to shield electrons so that they do not propagate from the first volume through the X-ray window.

Insbesondere sollte das Röntgenfenster für Röntgenstrahlen transparent zu sein. D.h. die Transparenz des Röntgenfensters sollte zumindest 5% betragen.In particular, the X-ray window should be transparent to X-rays. That is, the transparency of the X-ray window should be at least 5%.

Diese Ausführungsform stellt eine noch weiter verbesserte Röntgenoptik zur Verfügung, die eine verbesserte Abschirmung von aus der Röntgenoptik stammenden Elektronen erreicht.This embodiment provides a further improved X-ray optics system, which achieves improved shielding of electrons originating from the X-ray optics.

Ein solches Röntgenfenster kann beispielsweise als Folie ausgestaltet sein. Die Folie kann eine Dicke im Bereich von 20 nm bis 500 nm, insbesondere im Bereich von 50 nm bis 300 nm, insbesondere im Bereich von 75 bis 150 nm aufweisen.Such an X-ray window can, for example, be designed as a film. The film can have a thickness in the range of 20 nm to 500 nm, particularly in the range of 50 nm to 300 nm, and especially in the range of 75 to 150 nm.

Das Röntgenfenster kann beispielsweise Silizium Nitrit aufweisen oder aus Silizium Nitrit bestehen.The X-ray window may, for example, contain silicon nitrite or consist of silicon nitrite.

Unabhängig davon kann die OSA ebenfalls Silizium umfassen oder sogar aus Silizium bestehen.Regardless, the OSA can also include silicon or even consist of silicon.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Beugungsordnung-Filterapertur (OSA) eine erste Seite und eine zweite Seite auf, wobei die erste Seite beispielsweise mit einem Normalenvektor der Seite der Röntgenlinse zugewandt ist und in einen Anregungsraum weist und die zweite Seite in die entgegengesetzte Richtung weist, wobei eine Anregungsstrahlrichtung entlang der optischen Achse von der Röntgenlinse in Richtung der Beugungsordnung-Filterapertur (OSA) in Richtung des Transmissionsraums zeigt.According to a further embodiment of the invention, the diffraction order filter aperture (OSA) has a first side and a second side, wherein the first side is, for example, oriented with a normal vector to the side of the X-ray lens and points into an excitation space, and the second side points in the opposite direction, wherein an excitation beam direction along the optical axis from the X-ray lens points towards the diffraction order filter aperture (OSA) in the direction of the transmission space.

Diese Ausführungsform dient zur klaren Definition der strukturellen und geometrischen Ausgestaltung der Röntgenoptik.This embodiment serves to clearly define the structural and geometric design of the X-ray optics.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst die Röntgenoptik einen Elektronendetektor, insbesondere einen Kanalelektronenvervielfacher, wobei der Elektronendetektor bezüglich der Brennebene auf der gleichen Seite angeordnet ist wie die Beugungsordnung-Filterapertur (OSA) und die Röntgenlinse.According to a further embodiment of the invention, the X-ray optics comprise an electron detector, in particular a channel electron multiplier, wherein the electron detector is arranged on the same side with respect to the focal plane as the diffraction order filter aperture (OSA) and the X-ray lens.

Ein Kanalelektronenvervielfacher wird gemeinhin in Fachkreisen und auch im Rahmen dieser Spezifikation auch als Channeltron bezeichnet.A channel electron multiplier is commonly referred to as a channeltron in technical circles and also within the scope of this specification.

Diese Ausführungsform offenbart, dass der Elektronendetektor, der dazu eingerichtet ist, die durch Wechselwirkung mit der Anregungsstrahlung von einer Probe emittierten Elektronen zu detektieren, bezüglich der Brennebene auf der gleichen Seite angeordnet ist, wie die Röntgenlinse und die OSA. Die Seite wird hier in Bezug zu einer Epi-Geometrie bezüglich der Röntgenoptik und des Elektronendetektors definiert, insbesondere in Abgrenzung zu einer Transmission-Geometrie, bei der der Elektronendetektor in Richtung des Anregungsstrahls jenseits einer Probe ausgerichtet ist.This embodiment discloses that the electron detector, which is configured to detect electrons emitted from a sample by interaction with the excitation radiation, is arranged on the same side of the focal plane as the X-ray lens and the OSA. The side is defined here in relation to an epi-geometry with respect to the X-ray optics and the electron detector, particularly in contrast to a transmission geometry in which the electron detector is oriented towards the excitation beam beyond a sample.

Insbesondere ist der Elektronendetektor so angeordnet, dass er in Richtung eines Anregungsstrahls ausgerichtet ist (und nicht entgegen dieser Richtung).In particular, the electron detector is arranged so that it is aligned in the direction of an excitation beam (and not against this direction).

Diese Kombination von Elektronendetektor und Anregungsoptik (i.e. OSA und Röntgenlinse) auf der gleichen Seite des Anregungsraums (in Bezug auf den Transmissionsraum) ist insbesondere nur sinnhaft, wenn die Röntgenoptik die erste und/oder die zweite Abschirmvorrichtung umfasst.This combination of electron detector and excitation optics (i.e. OSA and X-ray lens) on the same side of the excitation space (with respect to the transmission space) is particularly useful only if the X-ray optics include the first and/or the second shielding device.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Elektronendetektor dazu eingerichtet und ausgebildet ist, eine Richtung- und/oder eine Energie der detektierten Elektronen zu bestimmen.According to a further embodiment of the invention, the electron detector is provided to be set up and configured to determine a direction and/or an energy of the detected electrons.

Mit anderen Worten kann der Elektronendetektor dazu eingerichtet sein, einen Detektionswinkel der auftreffenden Elektronen und eine Elektronenenergie zu bestimmen.In other words, the electron detector can be configured to determine a detection angle of the incident electrons and an electron energy.

Solche Detektoren sind beispielsweise im Zusammenhang mit als LEED bezeichneten Messerverfahren und Apparaturen (aus dem englischen: LEED: Low-Energy Electron-Diffraction) beakannt.Such detectors are known, for example, in connection with measurement methods and apparatuses known as LEED (from the English: LEED: Low-Energy Electron-Diffraction).

Diese Ausführungsform erlaubt es, zusätzliche Informationen über die Probenstruktur und Probenbeschaffenheit zu ermitteln. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Elektronendetektor eine Detektionsröhre aufweist, die auf einer Stirnseite der Detektionsröhre eine Detektionsöffnung aufweist, die in Richtung der Brennebene weist, wobei die Detektionsröhre eine Ausnehmung in einer Wandung der Detektionsröhre aufweist, in der die erste Abschirmvorrichtung angeordnet ist; insbesondere so, dass die Beugungsordnung-Filterapertur (OSA) im Bereich der Detektionsöffnung liegt.This embodiment allows for the determination of additional information about the sample structure and sample properties. According to a further embodiment of the invention, the electron detector comprises a detection tube which has a detection aperture on one end face of the detection tube, directed towards the The focal plane is defined, wherein the detection tube has a recess in a wall of the detection tube in which the first shielding device is arranged; in particular such that the diffraction order filter aperture (OSA) is located in the region of the detection aperture.

Insbesondere liegt die OSA in einer Ebene mit der Detektionsöffnung.In particular, the OSA lies in the same plane as the detection aperture.

Die Ausnehmung in der Detektionsröhre erlaubt eine ultra-kompakte Bauweise, bei der die Anregungsoptik -umfassend die OSA und die Röntgenlinse- mit der Detektionsoptik -umfassend die Detektionsröhre samt Elektronendetektor- im Anregungsraum angeordnet sein können. Insbesondere ist die Ausnehmung so groß, dass die erste Abschirmvorrichtung Spielraum für eine laterale Justage aufweist.The recess in the detection tube allows for an ultra-compact design, in which the excitation optics – comprising the OSA and the X-ray lens – can be arranged in the excitation chamber together with the detection optics – comprising the detection tube and electron detector. In particular, the recess is large enough to allow the first shielding device some leeway for lateral adjustment.

Die Ausnehmung hat insbesondere die Form einer Öffnung in der Detektionsröhre, welche vollständig umfasst sein kann. Die Öffnung kann insbesondere umfänglich bis zu 10% bis 50% größer sein als die erste Abschirmvorrichtung.The recess takes the form of an opening in the detection tube, which may be completely enclosed. The opening may be, in particular, 10% to 50% larger in circumference than the first shielding device.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Detektionsröhre trichterförmig ausgebildet, wobei eine Trichterachse der trichterförmigen Detektionsröhre gekrümmt ist, insbesondere wobei sich die Trichterachse ausgehend von der Brennebene von der optischen Achse wegkrümmt, wobei die Detektionsröhre sich zur Detektionsöffnung der Detektionsröhre hin aufweitet.According to a further embodiment of the invention, the detection tube is funnel-shaped, wherein a funnel axis of the funnel-shaped detection tube is curved, in particular wherein the funnel axis curves away from the optical axis starting from the focal plane, wherein the detection tube widens towards the detection opening of the detection tube.

Insbesondere können die Trichterachse und die optische Achse in der Brennebene aufeinanderliegen.In particular, the funnel axis and the optical axis can coincide in the focal plane.

Diese Ausgestaltung der Detektionsröhre erlaubt eine bezüglich der optischen Achse des Anregungsstrahls lateral versetzte Anordnung des Elektronendetektors. Dies ist insbesondere wichtig, da entlang der optischen Achse bereits die Röntgenlinse und die OSA angeordnet sind, und ein Elektronendetektor aus Platzgründen schwierig ebenfalls auf der optischen Achse anordenbar ist.This design of the detection tube allows the electron detector to be positioned laterally offset from the optical axis of the excitation beam. This is particularly important because the X-ray lens and the OSA are already located along the optical axis, and it is difficult to also position an electron detector on the optical axis due to space constraints.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst die Röntgenoptik eine Schutzblende, die von einer ersten Position in eine zweite Position verlagerbar ist, wobei die Schutzblende in der ersten Position die Detektionsöffnung abdeckt, wobei die Schutzblende in der zweiten Position die Detektionsöffnung freigibt, insbesondere vollständig freigibt, insbesondere wobei die Schutzblende so beschaffen ist, dass aus einer Brennebene und/oder einer Ionenquelle, wie eine lonenfeinstrahlquelle abgestrahlte Ionen von der Schutzblende absorbiert und/oder reflektiert werden, sofern diese in der ersten Position ist.According to a further embodiment of the invention, the X-ray optics comprise a protective aperture which can be moved from a first position to a second position, wherein the protective aperture in the first position covers the detection aperture, wherein the protective aperture in the second position exposes the detection aperture, in particular completely exposes it, and in particular wherein the protective aperture is designed such that ions emitted from a focal plane and/or an ion source, such as a fine-beam ion source, are absorbed and/or reflected by the protective aperture when it is in the first position.

Diese Schutzblende erlaubt es nach Erfassen einer Oberfläche der Probe, die Probe beispielsweise mittels einer lonenfeinstrahlquelle schichtweise abzutragen und nachdem eine Schicht abgetragen wurde, die Probe abermals aufzunehmen (zu mikroskopieren), so dass eine 3D-Struktur der Probe ermittelt werden kann. Die Schutzblende schützt den Elektronendetektor während der Ionenbehandlung vor den Ionen.This protective aperture allows, after capturing a surface of the sample, for example using a fine-beam ion source, the sample to be ablated layer by layer, and after each layer has been removed, the sample to be recaptured (microscopically examined) so that a 3D structure of the sample can be determined. The protective aperture shields the electron detector from the ions during ion treatment.

Auf diese Weise kann der Elektronendetektor geschont werden, ohne diesen abzuschalten.In this way, the electron detector can be protected without having to switch it off.

Zum Verlagern der Schutzblende kann ein entsprechender Antrieb oder eine manuelle Einrichtung vorgesehen sein.A suitable drive or manual device may be provided for repositioning the protective cover.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst die Röntgenoptik eine Röntgenquelle, die dazu ausgebildet ist, Röntgenstrahlung entlang der optischen Achse, insbesondere entlang der Anregungsstrahlrichtung, durch die Röntgenoptik zu emittieren.According to a further embodiment of the invention, the X-ray optics comprise an X-ray source which is configured to emit X-rays along the optical axis, in particular along the excitation beam direction, through the X-ray optics.

Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Röntgenmikroskop offenbart, insbesondere ein Raster-Röntgenmikroskop, wobei das Röntgenmikroskop die Röntgenoptik gemäß einer der Ausführungsformen des ersten Aspekts der Erfindung umfasst.According to a second aspect of the invention, an X-ray microscope is disclosed, in particular a scanning X-ray microscope, wherein the X-ray microscope comprises the X-ray optics according to one of the embodiments of the first aspect of the invention.

Ein Röntgenmikroskop umfasst dabei insbesondere weiterhin einen Probenhalter, der dazu ausgebildet ist, eine Probe zu halten.An X-ray microscope also includes, in particular, a sample holder designed to hold a sample.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Röntgenmikroskop als Epi- Röntgenmikroskop, insbesondere als Raster-Epi-Röntgenmikroskop konfiguriert. D.h. sowohl Detektion als auch Anregung sind bezüglich der Probe oder eines Probenhalters auf der gleichen Seite angeordnet.According to another embodiment, the X-ray microscope is configured as an epi-X-ray microscope, in particular as a scanning epi-X-ray microscope. That is, both detection and excitation are arranged on the same side with respect to the sample or a sample holder.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, weist das Röntgenmikroskop eine lonenfeinstrahlquelle auf, die dazu eingerichtet ist, eine zu untersuchende Probe schichtweise mittels Ionenbestrahlung abzutragen.According to a further embodiment of the invention, the X-ray microscope has a fine ion beam source which is designed to remove a sample to be examined layer by layer by means of ion irradiation.

Als lonenfeinstrahlquelle wird wie aus der Fachliteratur bekannt, insbesondere der englische Fachbegriff einer Focused Ion-Beam Quelle verwendet, die dazu eingerichtet ist einen Ionenstrahl fokussiert auf eine Probe zu richten.As is known from the technical literature, the English term "Focused Ion-Beam Source" is used as a fine ion beam source, which is designed to focus an ion beam onto a sample.

Insbesondere ist die lonenfeinstrahlquelle bezüglich der Brennebene auf Seite der Röntgenoptik angeordnet.In particular, the ion fine beam source is arranged on the side of the X-ray optics with respect to the focal plane.

Ein solches Röntgenmikroskop erlaubt es, eine Probe schichtweise abzutragen und aufzunehmen, so dass 3D-Strukturen einer Probe mittels des erfindungsgemäßen Röntgenmikroskops ermittelt werden können.Such an X-ray microscope makes it possible to remove and record a sample layer by layer, so that 3D structures of a sample can be determined using the X-ray microscope according to the invention.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Röntgenoptik entlang der optischen Achse zwischen einem ersten Zustand und einem zweiten Zustand verlagerbar, wobei im ersten Zustand ein Abstand zwischen einer Brennebene und der Detektionsöffnung so groß ist, dass die Schutzblende zwischen die zu Brennebene und die Detektionsöffnung in die erste Position verlagert werden kann, und im zweiten Zustand so nah der Brennebene angeordnet ist, dass, die Schutzblende nicht mehr zwischen Brennebene und Detektionsöffnung passt.According to a further embodiment of the invention, the X-ray optics are displaceable along the optical axis between a first state and a second state, wherein in the first state a distance between a focal plane and the detection aperture is so large that the protective aperture can be moved into the first position between the focal plane and the detection aperture, and in the second state is arranged so close to the focal plane that the protective aperture no longer fits between the focal plane and the detection aperture.

Das Röntgenmikroskop ist insbesondere dazu eingerichtet, eine zu erfassende Oberfläche einer Probe in der Brennebene beispielsweise im Probenhalter zu halten.The X-ray microscope is specifically designed to hold the surface of a sample to be examined in the focal plane, for example in the sample holder.

Diese Ausführungsform erlaubt es, möglichst viele von einer Probe stammende Elektronen zu erfassen, da der Abstand zwischen Detektionsöffnung und Probe während der Messung so gering wie möglich gehalten wird, wobei gleichzeitig gewährleistet ist, dass die Probe schichtweise bei geschütztem Detektor abgetragen werden kann.This embodiment allows as many electrons as possible originating from a sample to be detected, since the distance between the detection aperture and the sample is kept as small as possible during the measurement, while at the same time ensuring that the sample can be removed layer by layer with the detector protected.

Beispiele und FigurenbeschreibungExamples and character description

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figurenbeschreibung von Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen:

1 ein Röntgenmikroskop-System aus dem Stand der Technik;
2 eine schematische Abbildung einer erfindungsgemäßen Röntgenoptik; und
3 eine schematische Abbildung einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.

Further features and advantages of the invention are explained below with reference to the description of exemplary embodiments in the figures. These show:

1 a state-of-the-art X-ray microscope system;
2 a schematic illustration of an X-ray optic according to the invention; and
3 a schematic illustration of a further embodiment of the invention.

In 1 ist eine schematische Darstellung eines Röntgenmikroskops 1000 aus dem Stand der Technik dargestellt. Das Röntgenmikroskop 1000 umfasst eine Anregungsoptik 1' mit einer Röntgenlinse 2 sowie einer OSA 3, die entlang einer optischen Achse 200 des Röntgenmikroskops 1000 angeordnet sind. Schematisch ist der Strahlengang der Anregungsstrahlung 300 anhand der in Richtung einer Brennebene 100 mit einer Probe 400 weisenden Pfeile 300 dargestellt. Die in 1 dargestellte diffraktive Röntgenlinse ist eine Zonenplatte 2, die so ausgestaltet ist, dass eine durch die Zonenplatte 2 erzeugte erste Beugungsordnung der auf sie treffenden Röntgenstrahlung 300 zu einem Fokus 301 in der Brennebene 100 des Röntgenmikroskops 1000 gebeugt wird. Eine nullte Beugungsordnung wird durch einen zentral auf der optischen Achse angeordneten Filter 2-1, z.B. durch einen Mittenstop, der Teil der Zonenplatte 2 sein kann, blockiert und gelangt nicht zur Probe 400. Entlang einer Anregungsrichtung 201 folgt nach der Zonenplatte 2 eine auf der optischen Achse 200 angeordnete OSA 3 (order sorting aperture) die im Kontext dieser Spezifikation auch als Beugungsordnung-Filterapertur bezeichnet wird.In 1 Figure 1 is a schematic representation of a prior art X-ray microscope 1000. The X-ray microscope 1000 comprises an excitation optic 1' with an X-ray lens 2 and an OSA 3, which are arranged along an optical axis 200 of the X-ray microscope 1000. The beam path of the excitation radiation 300 is schematically represented by the arrows 300 pointing towards a focal plane 100 with a sample 400. The in 1 The diffractive X-ray lens shown is a zone plate 2, designed such that a first diffraction order of the incident X-ray radiation 300, generated by the zone plate 2, is diffracted to a focus 301 in the focal plane 100 of the X-ray microscope 1000. A zeroth diffraction order is blocked by a filter 2-1 arranged centrally on the optical axis, e.g., by a center stop, which can be part of the zone plate 2, and does not reach the sample 400. Following the zone plate 2 along an excitation direction 201, an OSA 3 (order sorting aperture) is arranged on the optical axis 200; in the context of this specification, this is also referred to as the diffraction order filter aperture.

Prinzipiell kann anstelle der in den Beispielen dargestellten Zonenplatte auch eine andere Art von diffraktiver Röntgenlinse verwendet werden, so dass die Beispiele nicht als auf die Zonenplatte eingeschränkt zu verstehen sind.In principle, instead of the zone plate shown in the examples, another type of diffractive X-ray lens can also be used, so the examples should not be understood as being limited to the zone plate.

Die OSA 3 weist eine auf der optischen Achse 200 angeordnete zentrale Öffnung, die Apertur 3-1, auf, die alle weiteren durch die Zonenplatte 2 erzeugten Beugungsordnungen des Röntgenstrahls 300 blockiert, und lediglich die erste Beugungsordnung durch die Apertur 3-1 in Richtung Probe 400 propagieren lässt, wo sie einen Fokus 301 in der Brennebene 100 ausbildet, wobei die Brenneben sich senkrecht zur optischen Achse 200 erstreckt, und mittels des Röntgenmikroskops 1000 zumindest bereichsweise mit dem Fokus 301 abgetastet werden kann.The OSA 3 has a central opening, the aperture 3-1, arranged on the optical axis 200, which blocks all further diffraction orders of the X-ray beam 300 generated by the zone plate 2, and allows only the first diffraction order to propagate through the aperture 3-1 towards the sample 400, where it forms a focus 301 in the focal plane 100, the focal plane extending perpendicular to the optical axis 200, and can be scanned at least partially with the focus 301 by means of the X-ray microscope 1000.

Ein Probenhalter 401 des Röntgenmikroskops 1000 hält eine zu untersuchende Probe 400 in der Brennebene 100.A sample holder 401 of the X-ray microscope 1000 holds a sample 400 to be examined in the focal plane 100.

Die Brennebene 100 unterteilt den Raum im Wesentlichen in zwei Bereiche. Ein erster Bereich wird im Kontext dieser Spezifikation als Anregungsraum 101 bezeichnet, und liegt auf der Seite der Brennebene 100, welche die Röntgenlinse, bzw. die Zonenplatte 2 und die OSA 3 umfasst.The focal plane 100 essentially divides the space into two areas. A first area is referred to in the context of this specification as excitation space 101 and lies on the side of the focal plane 100 that includes the X-ray lens, or zone plate 2 and the OSA 3.

Ein zweiter Bereich wird im Kontext dieser Spezifikation als Transmissionsraum 102 bezeichnet und umfasst einen sich in Transmissionsrichtung 201 zur Brennebene 100 erstreckenden Raum, also den Raum, der sich auf der vom Anregungsraum 101 gegenüberliegenden Seite der Brennebene 100 erstreckt.A second area is referred to in the context of this specification as transmission space 102 and comprises a space extending in the transmission direction 201 to the focal plane 100, i.e. the space which extends on the side of the focal plane 100 opposite the excitation space 101.

Der auf die Probe treffende Anregungsstrahl 300 kann mit der Probe 400 in mannigfaltiger Weise wechselwirken. Zum einen erzeugt der Anregungsstrahl 300 eine Probenfluoreszenz FL, die mittels eines Fluoreszenzdetektors 1001 auf Seiten des Anregungsraumes 101 detektiert werden kann. Weiterhin induziert die Bestrahlung mit Röntgenstrahlung ggf. einen elektrischen Strom in der Probe, der mittels eines an die Probe 400 angeschlossenen Stromsensors 1002 erfasst werden kann.The excitation beam 300 striking the sample can interact with the sample 400 in a variety of ways. Firstly, the excitation beam 300 generates sample fluorescence FL, which can be detected by a fluorescence detector 1001 on the side of the excitation chamber 101. Furthermore, the irradiation with X-rays may induce an electric current in the sample, which can be detected by a current sensor 1002 connected to the sample 400.

Sofern die Probe 400 ausreichend dünn ist, kann der Anregungsstrahl 300 je nach Beschaffenheit der Probe transmissionsseitig Elektronen (e^-) aus der Probe herauslösen. Diese können mittels eines im Transmissionsraum 102 angeordneten Elektronendetektors 1003 erfasst werden. Zudem kann die transmittierte Röntgenstrahlung 302 mittels eines entlang der optischen Achse 200 angeordneten Detektors1004, beispielsweise einer Photodiode gemessen werden.Provided the sample 400 is sufficiently thin, the excitation beam 300 can, depending on the properties of the sample, eject electrons ( ^e⁻ ) from the sample on the transmission side. These can be detected by means of an electron detector 1003 arranged in the transmission chamber 102. In addition, the transmitted X-ray radiation 302 can be measured by means of a detector 1004, for example a photodiode, arranged along the optical axis 200.

Nachteilig an dieser Anordnung ist, dass dieses Röntgenmikroskop 1000 aus dem Stand der Technik es nicht erlaubt, anregungsraumseitig, d.h. in Epi-Geometrie, ebenfalls oder alternativ die von der Probe 400 emittierten Elektronen e^- von Elektronen zu unterscheiden, die durch Wechselwirkung der Anregungsstrahlung 300 mit Komponenten der Röntgenoptik 1', der Zonenplatte 2 und der OSA 3, entstanden sind. Ein auf Seiten des Anregungsraumes 101 positionierter Elektronendetektor (nicht dargestellt) würde lediglich die Gesamtheit aller Elektronen erfassen, was keine Aussage über die Probenbeschaffenheit zuließe.A disadvantage of this arrangement is that this prior art X-ray microscope 1000 does not allow, either on the excitation chamber side (i.e., in epi-geometry), the differentiation, either directly or alternatively, between the electrons ^e- emitted by the sample 400 and electrons generated by the interaction of the excitation radiation 300 with components of the X-ray optics 1', the zone plate 2, and the OSA 3. An electron detector positioned on the excitation chamber 101 side (not shown) would only detect all electrons, which would provide no information about the sample properties.

Diese hypothetische Situation ist in 2, Panel A) dargestellt. In 2, Panel A) ist ein Elektronendetektor 10 dargestellt, der auf Seite des Anregungsraumes 101 angeordnet ist. Die Röntgenoptik 1' umfasst dabei eine Röntgenlinse 2 sowie die OSA 3. Die auf diese Elemente treffende Röntgenstrahlung 300 erzeugt durch Wechselwirkung mit diesen Elementen Elektronen e- (im Kontext der Spezifikation auch als komponentenerzeugte Elektronen subsummiert), die von dem Elektronendetektor 10 erfasst werden. Zusätzlich erzeugt die auf die Probe 400 treffende Röntgenstrahlung 300 ebenfalls Elektronen e-, die auch von dem Detektor 10 erfasst werden. Ein so erfasstes Detektionssignal kann nicht ausgewertet werden, da das Signal-zu-Rausch-Verhältnis aufgrund des komponentenerzeugten Elektronenanteils zu gering ist, um den von der Probe stammenden Elektronenanteil zu ermitteln.This hypothetical situation is in 2 , Panel A). In 2 In Figure 1 (Panel A), an electron detector 10 is shown, which is arranged on the side of the excitation chamber 101. The X-ray optics 1' comprise an X-ray lens 2 and the OSA 3. The X-ray radiation 300 striking these elements generates electrons e- (also referred to as component-generated electrons in the context of this specification) through interaction with them, which are detected by the electron detector 10. Additionally, the X-ray radiation 300 striking the sample 400 also generates electrons e-, which are likewise detected by the detector 10. A detection signal thus acquired cannot be evaluated because the signal-to-noise ratio is too low due to the component-generated electron component to determine the electron component originating from the sample.

Eine Verbesserung einer Röntgenoptik 1 für diese Art der Anwendung ist in 2 Panel B) schematisch dargestellt.An improvement in X-ray optics 1 for this type of application is in 2 Panel B) is shown schematically.

In 2 Panel B) ist eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung dargestellt, die eine erste und eine zweite Abschirmvorrichtung 11, 12, die auch als Haltevorrichtungen dienen, umfasst.In 2 Panel B) shows an advantageous embodiment of the invention, comprising a first and a second shielding device 11, 12, which also serve as holding devices.

Die Röntgenoptik 1 weist eine OSA 3 und eine Röntgenlinse in Form einer Zonenplatte 2 auf, die auf einer optischen Achse 200 der Röntgenoptik 1 angeordnet sind. Entsprechend der Anordnung der OSA 3 und der Zonenplatte 2 kann eine Anregungsstrahlrichtung 201 definiert werden, die entlang der optischen Achse 200 von der Zonenplatte 2 in Richtung OSA 3 zeigt.The X-ray optics 1 includes an OSA 3 and an X-ray lens in the form of a zone plate 2, which are arranged on an optical axis 200 of the X-ray optics 1. According to the arrangement of the OSA 3 and the zone plate 2, an excitation beam direction 201 can be defined, which points along the optical axis 200 from the zone plate 2 towards the OSA 3.

Röntgenstrahlen 300 einer nicht dargestellten Röntgenquelle sind als gestrichelte Pfeile angedeutet.X-rays 300 from an X-ray source not shown are indicated by dashed arrows.

Die in die Röntgenoptik 1 einfallende Röntgenstrahlung 300 wird von der Zonenplatte 2 aufgrund einer eingeprägten Fresnel-Struktur in verschiedene Beugungsordnungen gebeugt. The X-ray radiation 300 incident on the X-ray optics 1 is diffracted into different diffraction orders by the zone plate 2 due to an imprinted Fresnel structure.

Die nullte Beugungsordnung der Zonenplatte 2, also der ungebeugte Anteil der Röntgenstrahlung 300, wird durch den Filter 2-1, und der OSA 3 geblockt, so dass die nullte Beugungsordnung der Zonenplatte hinter der OSA herausgefiltert ist. Die erste Beugungsordnung der Zonenplatte propagiert durch die OSA in den Fokus auf der Probe. Weitere Beugungsordnungen propagieren in Richtung der OSA 3 und werden teilweise von dieser herausgefiltert.The zeroth diffraction order of zone plate 2, i.e., the undiffracted component of the X-ray radiation 300, is blocked by filter 2-1 and OSA 3, so that the zeroth diffraction order of the zone plate is filtered out behind the OSA. The first diffraction order of the zone plate propagates through the OSA to the focus on the sample. Further diffraction orders propagate towards OSA 3 and are partially filtered out by it.

Die Aufgabe der OSA 3 ist es, nur eine bestimmte Beugungsordnung, wie beispielsweise die erste Beugungsordnung des Anregungsröntgenstrahls 300 in Richtung Brennebene 100 propagieren zu lassen.The task of the OSA 3 is to propagate only a specific diffraction order, such as the first diffraction order of the excitation X-ray beam 300 towards the focal plane 100.

Die OSA 3 ist eine kreisförmige Scheibe mit einer zentral angeordneten Apertur 3-1, die einen Durchmesser im sub-Millimeterbereich aufweist. Die OSA kann beispielsweise ein Metall oder Silizium aufweisen oder aus diesem bestehen, oder aus Silizium beschichtet mit einer dünnen Silizium-Nitrid Schicht bestehen, die den offenen Bereich der OSA überdeckt und transparent für Röntgenstrahlung ist.The OSA 3 is a circular disk with a centrally located aperture 3-1, which has a diameter in the sub-millimeter range. The OSA can, for example, be made of or consist of a metal or silicon, or be made of silicon coated with a thin silicon nitride layer that covers the open area of the OSA and is transparent to X-rays.

Die OSA 3 ist so ausgestaltet, dass sie weiche Röntgenstrahlung absorbiert - mit Ausnahme im Bereich der Apertur 3-1, wo sie durchlässig ist. Dadurch kann Röntgenstrahlung 300 nur durch die Apertur 3-1 in Richtung Brennebene 100 gelangen und dort einen Fokus 301 in der Brennebene 100 ausbilden, so dass eine dort angeordnete Probe 400 mit dem Fokus 301 abgetastet werden kann.The OSA 3 is designed to absorb soft X-rays – except in the region of aperture 3-1, where it is transparent. This allows X-rays 300 to pass only through aperture 3-1 towards focal plane 100 and form a focus 301 in focal plane 100, so that a sample 400 positioned there can be scanned with focus 301.

Röntgenstrahlung 300, die auf die Röntgenlinse 2, die OSA 3 oder andere Bauteile der Röntgenoptik 1 trifft kann zur Herauslösung von Elektronen aus dem Material dieser Komponenten führen, die mit einer Messung von Elektronen aus einer Probe in der Brennebene interferieren.X-ray radiation 300, which hits the X-ray lens 2, the OSA 3 or other components of the X-ray optics 1, can lead to the release of electrons from the material of these components, which interfere with a measurement of electrons from a sample in the focal plane.

Aus diesem Grund sieht die erfindungsgemäße Röntgenoptik 1 eine erste Abschirmvorrichtung 11 vor, die sich zylinderförmig (als Röhre) um die optische Achse 200 erstreckt und auf einer ersten Stirnseite 11-1 mit der OSA 3 abschließt, so dass die zylinderförmige erste Abschirmvorrichtung 11 ein erstes Volumen V1 mit einer Wandung 11-2 der ersten Abschirmvorrichtung 11 einschließt.For this reason, the X-ray optics 1 according to the invention provides a first shielding device 11 which extends cylindrically (as a tube) around the optical axis 200 and terminates at a first end face 11-1 with the OSA 3, so that the cylindrical first shielding device 11 forms a first volume V1 with a wall 11-2 of the first shielding device 11 encloses.

Die Wandung 11-2 der ersten Abschirmvorrichtung 11 weist ein Material auf, das Elektronen aufnehmen insbesondere absorbieren kann aber zumindest intransparent für Elektronen ist. Dieses Material kann ein elektrisch leitfähiges Material sein, wie beispielsweise ein Metall oder ein nichtleitendes Material wie Glas, oder ein nichtleitendes Material wie Glas, beschichtet mit einer leitfähigen Schicht aus Metall.The wall 11-2 of the first shielding device 11 comprises a material that can receive, in particular absorb, electrons, but is at least opaque to electrons. This material can be an electrically conductive material, such as a metal, or a non-conductive material such as glass, or a non-conductive material such as glass coated with a conductive layer of metal.

Die erste Abschirmvorrichtung 11 erstreckt sich entgegen der Anregungsstrahlrichtung 201 über die Röntgenlinse 2 hinweg, so dass auch die Röntgenlinse 2 im ersten Volumen V1 eingeschlossen ist. Insbesondere erstreckt sich die erste Abschirmvorrichtung 11 entgegen der Anregungsstrahlrichtung 201 noch weiter als die Röntgenlinse 2 hinweg, insbesondere mehrere Millimeter.The first shielding device 11 extends across the X-ray lens 2 in the opposite direction to the excitation beam 201, so that the X-ray lens 2 is also enclosed in the first volume V1. In particular, the first shielding device 11 extends even further than the X-ray lens 2 in the opposite direction to the excitation beam 201, in particular by several millimeters.

Auf diese Weise schließt die erste Abschirmvorrichtung 11 das erste Volumen V1 ein, aus dem keine Elektronen in Richtung Brennebene 100 gelangen können, mit Ausnahme durch die Apertur 3-1 der OSA 3.In this way, the first shielding device 11 encloses the first volume V1, from which no electrons can escape towards the focal plane 100, except through the aperture 3-1 of the OSA 3.

Um auch diese Möglichkeit der komponentenerzeugten Elektronenkontamination auszuschließen, kann die Apertur 3-1 der OSA 3 durch ein Röntgenfenster (nicht dargestellt) abgedeckt sein. Das Röntgenfenster ist für die Röntgenstrahlung durchlässig, weist ein Material auf, das unter Bestrahlung mit der Röntgenstrahlung nicht dazu neigt, Elektronen freizusetzen und ist nicht für Elektronen durchlässig. Das Röntgenfenster kann beispielsweise eine Silizium-Nitrit Folie umfassen oder als solche ausgebildet sein, was die vorgenannten Eigenschaften in vorteilhafter Weise umsetzt.To also rule out this possibility of component-generated electron contamination, aperture 3-1 of OSA 3 can be covered by an X-ray window (not shown). The X-ray window is transparent to X-rays, has a material that does not tend to release electrons when irradiated with X-rays, and is not transparent to electrons. The X-ray window can, for example, comprise or be designed as a silicon nitride foil, which advantageously implements the aforementioned properties.

Die Höhe der Transmission des Röntgenfensters wirkt sich im Wesentlichen auf eine Messzeit aus. Je nach Wellenlänge der Röntgenstrahlung hätte man bei einer Si3N4 (Silizium Nitrit) Folie von 100 nm Dicke eine Transmission von mehr als 50 % (ca. 50 % bei 300 eV Photonenenergie und über 90 % bei einer Photonenenergie ab 1 keV). Als untere Grenze für die Transmission käme 5 % in Betracht, damit die Messzeiten in einem verträglichen Rahmen bleiben.The transmission level of the X-ray window significantly affects the measurement time. Depending on the wavelength of the X-rays, a 100 nm thick Si3N4 (silicon nitrite) foil would have a transmission of more than 50% (approximately 50% at 300 eV photon energy and over 90% at photon energies above 1 keV). A lower limit of 5% for the transmission would be suitable to keep measurement times within a reasonable range.

Um die Abschirmung von komponentenerzeugten Elektronen noch weiter zu verbessern und um eine verbesserte Stabilität der Röntgenlinse 2 in der Röntgenoptik 1 zu gewährleisten, weist die in 2 Panel B) dargestellte Röntgenoptik 1 eine zweite Abschirmvorrichtung 12 auf.To further improve the shielding of component-generated electrons and to ensure improved stability of the X-ray lens 2 in the X-ray optics 1, the [description of the following is missing from the original text] 2 Panel B) shows an X-ray optic 1 and a second shielding device 12.

Die zweite Abschirmvorrichtung 12 weist in dem gezeigten Beispiel ebenfalls eine zylinderförmige Wandung (Röhre) 12-2 auf, die an einer ersten Stirnseite 12-1 mit der Röntgenlinse 2 abschließt und sich von dort entgegen der Anregungsstrahlrichtung 201 entlang der optischen Achse 200 erstreckt.In the example shown, the second shielding device 12 also has a cylindrical wall (tube) 12-2, which terminates at a first end face 12-1 with the X-ray lens 2 and extends from there along the optical axis 200 in the opposite direction to the excitation beam 201.

Die Wandung 12-2 der zweiten Abschirmvorrichtung 12 schließt ein zylinderförmiges zweites Volumen V2 ein, das im ersten Volumen V1 angeordnet ist. Die erste und die zweite Abschirmvorrichtung 11, 12 sind zumindest bereichsweise insbesondere konzentrisch um die optische Achse 200 angeordnet.The wall 12-2 of the second shielding device 12 encloses a cylindrical second volume V2, which is arranged within the first volume V1. The first and second shielding devices 11, 12 are arranged, at least partially, in particular concentrically around the optical axis 200.

Das zweite Volumen V2 ist dazu eingerichtet, Elektronen, die innerhalb des zweiten Volumens V2 entstehen, mit der Wandung 12-2 der zweiten Abschirmvorrichtung 12 abzufangen, und am Propagieren in das sich darum erstreckende erste Volumen V1 zu hindern.The second volume V2 is designed to intercept electrons generated within the second volume V2 with the wall 12-2 of the second shielding device 12 and to prevent them from propagating into the first volume V1 extending around it.

Die Wandung 12-2 der zweiten Abschirmvorrichtung 12 weist aus diesem Grund ein Material auf, das für diese Aufgabe geeignet ist, beispielsweise ein Metall, wie bereits im Zusammenhang mit der ersten Abschirmvorrichtung 11 beschrieben.For this reason, the wall 12-2 of the second shielding device 12 has a material suitable for this task, for example a metal, as already described in connection with the first shielding device 11.

Die erste und zweite Abschirmvorrichtung 11,12 bilden somit im Wesentlichen zwei konzentrisch angeordnete Röhren aus, wobei die zweite Abschirmvorrichtung 12 einen geringeren Durchmesser als die erste Abschirmvorrichtung 11 aufweist und damit innenliegend zur ersten Abschirmvorrichtung 11 angeordnet ist.The first and second shielding devices 11,12 thus essentially form two concentrically arranged tubes, wherein the second shielding device 12 has a smaller diameter than the first shielding device 11 and is therefore arranged inside the first shielding device 11.

Diese Anordnung der Abschirmvorrichtungen 11, 12 erlaubt es, komponentenerzeugte Elektronen innerhalb des ersten und des zweiten Volumens V1, V2 zu halten. Dadurch kann wie in 2 B) dargestellt ein Elektronendetektor 10 auf der gleichen Seite, im Anregungsraum 101, wie die OSA 3 und die Röntgenlinse 2 bezüglich der Brennebene 100 angeordnet werden (Epi-Geometrie). Diese Konfiguration war in den, aus dem Stand der Technik bekannten Röntgenmikroskopen aus zuvor genannten Gründen nicht sinnvoll.This arrangement of the shielding devices 11, 12 allows component-generated electrons to be contained within the first and second volumes V1, V2. This allows, as in 2 B) An electron detector 10 is shown on the same side, in the excitation chamber 101, as the OSA 3 and the X-ray lens 2 are arranged with respect to the focal plane 100 (epi-geometry). This configuration was not practical in the X-ray microscopes known from the prior art for the reasons mentioned above.

Gegenüberliegend vom Anregungsraum 101 bezüglich der Brennebene 100 erstreckt sich der Transmissionsraum 102.Opposite the excitation chamber 101 with respect to the firing plane 100 extends the transmission chamber 102.

Der Elektronendetektor 10 weist eine Detektionsröhre 10-1 auf, die sich mit einer Ausnehmung 10-2 in einer Wandung 10-3 um die erste Abschirmvorrichtung 11 erstreckt und in Richtung der Brennebene 100 eine Detektionsöffnung 10-4 ausbildet. Die erste Abschirmvorrichtung 11 samt OSA 3 und innengelagerter zweiter Abschirmvorrichtung 12 mit daran befestigter Röntgenlinse 2 sind durch eine Ausnehmung 10-2 in der Wandung 10-3 der Detektionsröhre 10-1 Richtung Detektionsöffnung 10-4 angeordnet. Damit erlaubt die Röntgenoptik 1 Anregung und Detektion von der gleichen Seite bezüglich der Brennebene 100. Dies ist in Fachkreisen als Epi-Konfiguration (Geometrie) bekannt.The electron detector 10 has a detection tube 10-1 which extends around the first shielding device 11 with a recess 10-2 in a wall 10-3 and forms a detection aperture 10-4 in the direction of the focal plane 100. The first shielding device 11 together with OSA 3 and internally mounted second shielding device 12 with attached X-ray lens 2 are separated by a recess 10-2 in the wall 10-3 of the detector. The ion tube 10-1 is arranged in the direction of the detection aperture 10-4. This allows the X-ray optics 1 to excite and detect from the same side with respect to the focal plane 100. This is known in technical circles as the epi-configuration (geometry).

Diese Anordnung ist nur sinnvoll möglich, weil komponentenerzeugte Elektronen durch die erste und die zweite Abschirmvorrichtung 11, 12, die Röntgenlinse 2, die OSA 3 und ggf. das Röntgenfenster nicht auf den Elektronendetektor 10 gelangen können und somit lediglich aus der Brennebene 100 stammende Elektronen e^- von dem Elektronendetektor 10 detektierbar sind.This arrangement is only possible because component-generated electrons cannot reach the electron detector 10 through the first and second shielding devices 11, 12, the X-ray lens 2, the OSA 3 and, if applicable, the X-ray window, and thus only electrons ^e- originating from the focal plane 100 can be detected by the electron detector 10.

Die Detektionsröhre 10-1 öffnet sich trichterförmig in Richtung der Detektionsöffnung 10-4 und verjüngt sich entlang einer von der optischen Achse 200 weggebogenen Trichterachse hin zu einer Detektionseinheit (nicht dargestellt) des Elektronendetektors 10, die dazu ausgebildet ist, die Elektronen zu detektieren.The detection tube 10-1 opens in a funnel shape towards the detection aperture 10-4 and tapers along a funnel axis bent away from the optical axis 200 towards a detection unit (not shown) of the electron detector 10, which is designed to detect the electrons.

Es kann vorteilhaft sein, die erste Abschirmvorrichtung 11 auf ein gegenüber der Brennebene 100 oder der Probe 400 negatives elektrisches Potenzial zu setzten. Insbesondere kann die Brennebene 100 bzw. eine dort angeordnete Probe 400 auf einem Massepotenzial gehalten werden. Dadurch wird verhindert, dass aus der Probe 400 entstammende Elektronen durch die erste Abschirmvorrichtung 11 absorbiert werden und zum Elektronendetektor 10 gelangen. Der Elektronendetektor 10 kann seinerseits auf ein gegenüber der ersten Abschirmvorrichtung 11 und/oder gegenüber der Probe 400 positives Potenzial gesetzt sein, so dass aus der Probe 400 stammende Elektronen zu dem Elektronendetektor 10 hingelenkt werden.It can be advantageous to set the first shielding device 11 to an electrical potential that is negative relative to the focal plane 100 or the sample 400. In particular, the focal plane 100 or a sample 400 arranged thereon can be kept at a ground potential. This prevents electrons originating from the sample 400 from being absorbed by the first shielding device 11 and reaching the electron detector 10. The electron detector 10, in turn, can be set to a potential that is positive relative to the first shielding device 11 and/or relative to the sample 400, so that electrons originating from the sample 400 are directed towards the electron detector 10.

Weiterhin bewirkt ein negatives Potenzial der ersten Abschirmvorrichtung 11, dass komponenteninduzierte Elektronen im ersten Volumen V1 in Richtung der Wandung 11-2 der zweiten Abschirmvorrichtung 12 abgelenkt werden und damit eine Wahrscheinlichkeit erhöht wird, von der Wandung der zweiten Abschirmvorrichtung 12 aufgenommen zu werden und nicht zur Brennebene 100 zu propagieren.Furthermore, a negative potential of the first shielding device 11 causes component-induced electrons in the first volume V1 to be deflected towards the wall 11-2 of the second shielding device 12, thus increasing the probability of being absorbed by the wall of the second shielding device 12 and not propagating to the focal plane 100.

Um diesen Effekt zu verstärken, kann die zweite Abschirmvorrichtung 12 mit einem positiven elektrischen Potenzial beaufschlagt werden.To enhance this effect, the second shielding device 12 can be subjected to a positive electrical potential.

Alternativ können die elektrischen Potenziale der ersten und der zweiten Abschirmvorrichtung 11, 12 wie in den Ausführungsformen der Erfindung dargelegten Konstellationen ausgeführt sein. Insbesondere kann es vorteilhaft sein, den Elektronendetektor 10 auf ein gegenüber der Brennebene 100 oder Probe 400, sowie der ersten und der zweiten Abschirmvorrichtung 11, 12 positives Potenzial zu setzen.Alternatively, the electrical potentials of the first and second shielding devices 11, 12 can be configured as shown in the embodiments of the invention. In particular, it can be advantageous to set the electron detector 10 to a positive potential relative to the focal plane 100 or sample 400, as well as to the first and second shielding devices 11, 12.

Stets sollte beachtet werden, dass die elektrischen Potenziale der ersten und der zweiten Abschirmvorrichtung so eingestellt sind, bzw. so niedrig sind, dass aus der Brennebene 100 stammende Elektronen noch zur Detektionseinheit des Elektronendetektors 10 gelangen, ohne ebenfalls insbesondere von der ersten Abschirmvorrichtung 11 aufgenommen zu werden. Dies kann dadurch erreicht werden, dass auch der Elektronendetektor 10 bzw. die Detektionseinheit auf ein positives elektrisches Potenzial gegenüber der Brennebene 100 gesetzt wird.It should always be ensured that the electrical potentials of the first and second shielding devices are set, or are set, so low that electrons originating from the focal plane 100 can still reach the detection unit of the electron detector 10 without also being absorbed, in particular, by the first shielding device 11. This can be achieved by setting the electron detector 10, or the detection unit, to a positive electrical potential relative to the focal plane 100.

Zu Justage-Zwecken kann die Röntgenoptik 1 eine erste und/oder ein zweite Justageeinrichtung aufweisen (nicht dargestellt), die es erlaubt, die erste bzw. die zweite Abschirmvorrichtung 11, 12 lateral bezüglich der optischen Achse zu verlagern, um die daran befestigte Röntgenlinse 2 bzw. die OSA 3 gegenüber der optische Achse 200 und einem Anregungsstrahl 300 optimal auszurichten. Die erste und/oder die zweite Justageeinrichtung kann weiterhin dazu ausgebildet sein, die Röntgenlinse 2 bzw. die OSA 3 auch entlang der optischen Achse 200 zu verlagern. Die Verlagerung der Röntgenlinse 2 und der OSA 3 erfolgt insbesondere relativ zueinander. Die erste und die zweite Justageeinrichtung kann in einer Justageanordnung zusammengefasst sein.For adjustment purposes, the X-ray optics 1 can have a first and/or a second adjustment device (not shown) that allows the first or second shielding device 11, 12 to be moved laterally with respect to the optical axis in order to optimally align the X-ray lens 2 or the OSA 3 attached thereto with respect to the optical axis 200 and an excitation beam 300. The first and/or the second adjustment device can further be configured to also move the X-ray lens 2 or the OSA 3 along the optical axis 200. The movement of the X-ray lens 2 and the OSA 3 is carried out, in particular, relative to each other. The first and the second adjustment devices can be combined in an adjustment arrangement.

In 3, Panel A) und B) ist eine Fortbildung der in 2 dargestellten Ausführungsform dargestellt.In 3 , Panel A) and B) is a training course of the in 2 The illustrated embodiment is shown.

Die Röntgenoptik 1 in 3 weist zusätzlich eine Schutzblende 4 auf, die zwischen einer ersten und einer zweiten Position verlagerbar ist. In der ersten Position, die in 3 Panel A) dargestellt ist, befindet sich die Schutzblende 4 zwischen Brennebene 100 und Detektionsöffnung 10-4 und deckt diese bezüglich der Brennebene 100 vollständig ab.X-ray optics 1 in 3 It also features a protective cover 4, which can be moved between a first and a second position. In the first position, which is in 3 As shown in Panel A), the protective aperture 4 is located between the focal plane 100 and the detection aperture 10-4 and completely covers it with respect to the focal plane 100.

In der zweiten Position, die in 3, Panel B) dargestellt ist, gibt die Schutzblende 4 die Detektionsöffnung 10-4 bezüglich der Brennebene 100 vollständig frei.In the second position, which is in 3 , Panel B) shows that the protective aperture 4 completely exposes the detection aperture 10-4 with respect to the focal plane 100.

In der ersten Position ist es dann möglich, mittels einer lonenfeinstrahlquelle 5, die Probe 400 zu bestrahlen und gleichzeitig den Elektronendetektor 10 vor der Ionenstrahlung 500 zu schützen. Insbesondere negativ geladene Ionen können dem Elektronendetektor 10 Schaden zu fügen.In the first position, it is then possible to irradiate the sample 400 using a fine ion beam source 5 and simultaneously protect the electron detector 10 from the ion radiation 500. In particular, negatively charged ions can damage the electron detector 10.

Das Verfahren des abwechselnden Röntgenmikroskopieren und Abtragen von der Probe ist besonders vorteilhaft bei Röntgenmikroskopen ermöglicht, die eine erfindungsgemäße Röntgenoptik 1 aufweisen.The method of alternating X-ray microscopy and ablation of the sample is particularly advantageous in X-ray microscopes. enabled, which have an X-ray optic 1 according to the invention.

Zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die Röntgenoptik 1 entlang der optischen Achse 200 zwischen einem ersten Zustand und einem zweiten Zustand verlagerbar ist. Im ersten Zustand ist ein Abstand d zwischen der Brennebene 100 und der Detektionsöffnung 10-4 so groß, dass die Schutzblende 4 zwischen die Brennebene 100 und die Detektionsöffnung 10-4 in die erste Position verlagert werden kann, und im zweiten Zustand ist der Abstand d so klein, dass die Schutzblende 4 nicht mehr zwischen Brennebene 100 und Detektionsöffnung 10-4 passt.Additionally, the X-ray optics 1 can be displaced along the optical axis 200 between a first state and a second state. In the first state, the distance d between the focal plane 100 and the detection aperture 10-4 is such that the protective diaphragm 4 can be moved into the first position between the focal plane 100 and the detection aperture 10-4, and in the second state, the distance d is so small that the protective diaphragm 4 no longer fits between the focal plane 100 and the detection aperture 10-4.

Dies hat den Vorteil, dass der Elektronendetektor 10 im zweiten Zustand sehr nah an die Brennebene 100 und damit an eine dort angeordnete Probe 400 herangeführt sein kann, so dass eine Elektronendetektionseffizienz im Vergleich zum ersten Zustand erhöht ist.This has the advantage that the electron detector 10 in the second state can be brought very close to the focal plane 100 and thus to a sample 400 arranged there, so that an electron detection efficiency is increased compared to the first state.

Der Abstand d zwischen der Brennebene 100 und der Detektionsöffnung 10-4 kann insbesondere als Abstand zwischen einer von der Detektionsöffnung 10-4 umfassten Ebene und der Brennebene 100 definiert sein.The distance d between the focal plane 100 and the detection aperture 10-4 can in particular be defined as the distance between a plane encompassed by the detection aperture 10-4 and the focal plane 100.

Die Brennebene ist insbesondere eine Ebene, die allein anhand der Röntgenoptik bestimmbar ist. Die Brennebene kann sich in einem Abstand zur Röntgenoptik erstrecken, der so bemessen ist, dass der Fokus von Röntgenstrahlung, die durch die Röntgenoptik fokussiert wurde, in dieser Brennebene umfasst ist. Ferner kann die Brennebene sich orthogonal zur optischen Achse der Röntgenoptik erstrecken. Der Abstand kann insbesondere in Bezug auf eine der optischen Komponenten der Röntgenoptik gemessen werden, so kann der Abstand beispielsweise einem Abstand zwischen der Röntgenlinse oder der OSA entsprechen.The focal plane is, in particular, a plane that can be determined solely from the X-ray optics. The focal plane can extend at a distance from the X-ray optics such that the focus of X-rays focused by the X-ray optics is encompassed by this focal plane. Furthermore, the focal plane can extend orthogonally to the optical axis of the X-ray optics. The distance can be measured, in particular, with respect to one of the optical components of the X-ray optics; for example, the distance can correspond to the distance between the X-ray lens and the OSA (Optical Sight Area).

Der Abstand der Brennebene z.B. zur Röntgenlinse kann aus diesem Grund von einer Wellenlänge der verwendeten Röntgenstrahlung abhängen, ist aber immer klar und eindeutig innerhalb einer sehr begrenzten Abstandsbereich (im Rahmen von 3 mm bis 15 mm) bestimmbar, der einer Umsetzung der erfindungsgemäßen Lehre nicht im Wege steht.The distance of the focal plane, e.g., to the X-ray lens, can therefore depend on a wavelength of the X-ray radiation used, but is always clearly and unambiguously determinable within a very limited distance range (in the range of 3 mm to 15 mm), which does not stand in the way of implementing the teaching according to the invention.

ReferenzlisteReference list

11: RöntgenoptikX-ray optics
1'1': Röntgenoptik (Stand der Technik)X-ray optics (state of the art)
22: Zonenplatte/ RöntgenlinseZone plate/ X-ray lens
2-12-1: MittenstopMid-stop
33: OSAOSA
3-13-1: AperturAperture
1010: Elektronendetektorelectron detector
10-110-1: Detektionsröhredetection tube
10-210-2: AusnehmungExclusion
10-310-3: Wandungwall
10-410-4: DetektionsöffnungDetection aperture
1111: erste Abschirmvorrichtungfirst shielding device
11-111-1: StirnseiteFront
11-211-2: Wandungwall
1212: zweite Abschirmvorrichtung / Haltevorrichtungsecond shielding device / holding device
12-112-1: StirnseiteFront
12-212-2: Wandungwall
100100: BrennebeneFocal plane
101101: AnregungsraumInspiration space
102102: TransmissionsraumTransmission space
200200: optische Achseoptical axis
201201: Anregungsrichtung/TransmissionsrichtungExcitation direction/transmission direction
300300: AnregungsstrahlungExcitation radiation
301301: Fokusfocus
302302: transmittierte Röntgenstrahlungtransmitted X-ray radiation
400400: Probesample
401401: ProbenhalterSample holder
500500: IonenstrahlungIon radiation
10001000: Mikroskopmicroscope
10011001: Photonendetektor / PhotodiodePhoton detector / photodiode
10021002: StromsensorCurrent sensor
10031003: Elektronendetektorelectron detector
10041004: X-Ray-DetektorX-ray detector
dd: Abstand zur BrennebeneDistance to the focal plane
ee: Elektronenelectrons
FLFL: Fluoreszenzfluorescence
V1V1: erste Volumenfirst volumes
V2V2: zweite Volumensecond volumes

Claims

An X-ray optic (1) for focusing X-ray radiation (300) into a focal plane (100), comprising at least the following components: - a diffractive X-ray lens (2) and - a diffraction order filter aperture (3), OSA, wherein the diffractive X-ray lens (2) and the diffraction order filter aperture (3) diffraction-order filter aperture (3) are arranged along an optical axis (200) of the X-ray optics (1), characterized in that the X-ray optics (1) has a holding device (12) extending along the optical axis (200) and a first shielding device (11) extending along the optical axis (200), wherein the holding device (12) is connected to the diffractive X-ray lens (2), wherein the first shielding device (11) is designed as a first shielding device (11) enclosing the optical axis (200), and is connected to the diffraction-order filter aperture (3) and delimits a first volume (V1) in which both the holding device (12) and the diffractive X-ray lens (2) are fully shielded, so that electrons ( ^e- ) generated by X-ray radiation (300) in the first volume (V1) are shielded by the first shielding device (11).

X-ray optics according to Claim 1 , characterized in that the holding device (12) is designed as a second shielding device (12) enclosing the optical axis (200), which encloses a second volume (V2) along the optical axis (200) with the diffractive X-ray lens (2), which lies in the first volume (V1), so that electrons generated by X-ray radiation (300) in the second volume (V2) are shielded by the second shielding device (12).

X-ray optics according to Claim 2 , characterized in that the first shielding device (11) at least partially encompasses the second shielding device (12), such that the first volume (V1) is at least partially bounded on an inner side of the first volume (V1) by the second shielding device.

The X-ray optics (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the first shielding device (11) is electrically conductive at least in one region, wherein the first shielding device (11) is configured in this region to be placed at a positive or a negative electrical potential relative to a ground potential, so that electrons ( ^e- ) are attracted or repelled by the first shielding device (11) and/or wherein the holding device (12) is electrically conductive at least in one region, wherein the holding device (12) is configured to be placed at a positive or a negative electrical potential relative to a ground potential, so that electrons are attracted or repelled by the holding device (12).

The X-ray optics (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the diffraction order filter aperture (3) comprises a solid X-ray window that covers an aperture (3-1) of the diffraction order filter aperture (3), wherein the X-ray window is configured to shield electrons so that they do not propagate through the X-ray window.

The X-ray optics (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the X-ray optics (1) comprises an electron detector (10), wherein the electron detector (10) is arranged on the same side with respect to the focal plane (100) as the diffraction order filter aperture (3) and the diffractive X-ray lens (2).

X-ray optics (1) according to Claim 6 , characterized in that the X-ray optics (1) comprises a protective aperture (4) which can be moved from a first position to a second position, wherein the protective aperture (4) in the first position covers a detection aperture (10-4) of the electron detector (10), wherein the protective aperture (4) in the second position exposes the detection aperture (10-4).

An X-ray microscope comprising an X-ray optic (1) according to one of the preceding claims.

The X-ray microscope according to Claim 8 characterized in that the X-ray microscope has an ion fine beam source (5) which is designed to remove a sample (400) to be examined layer by layer by means of ion irradiation.

The X-ray microscope according to one of the Claims 8 or 9 as well as Claim 7 , characterized in that the X-ray optics (1) is displaceable along the optical axis (200) between a first state and a second state, wherein in the first state a distance (d) between the focal plane (100) and the detection aperture (10-4) is such that the protective aperture (4) can be displaced between the focal plane (100) and the detection aperture (10-4) into the first position, and in the second state is arranged so close to the focal plane (100) that the protective aperture (4) no longer fits between the focal plane (100) and the detection aperture (10-4).