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KR970005031B1 - 기체환경에서 2차 전자의 발생,증폭 및 검출장치와 그 방법 - Google Patents

기체환경에서 2차 전자의 발생,증폭 및 검출장치와 그 방법 Download PDF

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KR970005031B1
KR970005031B1 KR1019890700124A KR890700124A KR970005031B1 KR 970005031 B1 KR970005031 B1 KR 970005031B1 KR 1019890700124 A KR1019890700124 A KR 1019890700124A KR 890700124 A KR890700124 A KR 890700124A KR 970005031 B1 KR970005031 B1 KR 970005031B1
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KR
South Korea
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secondary electrons
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electrode
electron
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Inventor
에프 맨쿠소 제임스
비이 맥스웰 윌리암
디이 대닐라토스 제라시모시
Original Assignee
일렉트로-스캔 코오포레이션
리차드 에스 밀랜슨
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Abstract

내용없음.

Description

[발명의 명칭]
기체환경에서 2차 전자의 발생, 증폭 및 검출장치와 그 방법
[도면의 간단한 설명]
제1도는 본 발명의 실시예를 도시한 개략적인 단면도.
제2도는 제1도의 상단부의 상세도로서, 2차 전자의 발생을 도시한 도면.
제3도는 제1도의 하단부의 상세도로서, 2차 전자신호의 증폭을 도시한 도면.
[발명의 상세한 설명]
[발명의 배경]
본 발명은 샘플의 표면으로부터 2차 전지를 발생시키고 이를 증폭 및 검출하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
전자 현미경으로 샘플의 상을 얻기 위해서는, 전자 비임으로 샘플을 주사하고 상기 샘플에서 반사 또는 방출된 전자를 탐지한다. 전자 광학장치(electron optic column )의 완전한 상태를 유지하고 전자 탐지기(electron dector)의 양호한 작동을 허용하기 위해, 상기 샘플은 일반적으로 진공중에서 주사된다.
진공중에서 전자 비임으로 샘플을 주사하는 데는 많은 문제점들이 있다. 생물 표본들은 정확한 상을 얻는데 필요한 시간 동안 진공에서 생존할 수 없다. 젖은 표본들은 정확한 상을 얻기 전에 진공중에서 그들의 유체 성분이 증발된다. 높은 진공에서 기체를 방출하는 물체들은 특별한 주의를 요한다. 비전도성 샘플들은 표면 전하를 축적하여, 상기 표면 전하는 샘플 표면의 세부들을 흐르게 하고 얻어진 상의 해상도를 저하시킨다. 전하 축적 문제를 제거하기 위해, 샘플을 얇은 금속층으로 피복하여 전하를 전도시켜 버릴 수 있게 할 수있다. 그러나, 금속 피복층은 반도체와 같은 샘플들을 손상시킬 수 있고, 따라서 비파괴 검사의 가능성을 배제시키게 한다.
환경 현미경 검사법에 대한 초기의 연구(1970년판 주사 전자 현미경 검사법 43-48페이지의 더블유.씨,.레인의 환경 조절 단계 참조)에서는, 주사 전자 현미경내의 기체 환경에 있는 표본에서 방출된 전자들을 탐지하기 위해 에버하트-손리(Everhart-Thornley)시스템(바이어스식 신틸레이터/광전자 증배관)이 사용되었다. 더블유.씨.레인의 주장에 의하면, 표본의 표면에서 방출된 2차 전자들은 커버 기체(수증기)를 이온화시켜 자유 전자들을 발생시키고, 그 자유 전자들은 에버하트-손리 탐지기에 의해 수집된다고 하고 있다. 그는, 이런 장치를 통해, 에버하트-손리 탐지기에서 신틸레이션(scintillation)이 일어나기 전에 그 기체가 2차 전자 신호의 증촉에 기여했다고 결론지었다.
그러나, 이러한 더블유.씨.레인의 주장과 결론은 설득력이 없는데, 그 이유는 그의 실험 장치에서는 2차 전자 신호의 효과적인 증폭이 불가능했기 때문이다. 물의 구성 성분인 수소와 산소의 이온화 에너지(한계치)는 너무 높아서 수소와 산소는 방출된 2차 전자들에 의해 이온화될 수 없고, 주장한 증폭 과정은 상당한 기체 압력이 잇는 표본 바로 위의 지역에서만 발생할 수 있다. 에버하트-손리 시스템의 바이어스장(bias field)은 2차 전자 신호를 증폭시키는데 충분하게 2차 전자들의 에너지를 상승시킬 수 없다. 2차 전자들은 기체를 이온화시키기에 충분한 에너지를 받아야 하지만, 기체로 채워진 지역과 표본 둘레의 금속 칼라에서는 바이어스장의 강도를 감소시킨다. 기체로 채워진 지역은 탐지기의 표본 사이에 아주 작은 수직 거리를 차지할 뿐이며, 따라서 2차 전자들은 그 기체로 채워진 지역을 떠나기 전에 탐지기와 표본 사이의 전체 최대 전위차중 아주 적은 부분을 얻을 수 있을 뿐이다. 따라서 전자 에너지는 칼라 내부의 기체롤 이온화하기에 충분한 높은 수준까지 상승될 수 없었다.
레인의 기체 유도식 신호 증폭 관찰기록중 가장 그럴듯한 설명은 상출된 에너지가 높을수록 후방산란된 전자들의 칼라내의 기체를 이온화했다는 것이다. 그 결과 얻어진 이온화 생성물(전자 및/또는 이온)이 신틸레이터에 의해 탐지되었다.
마이크론과 마이크로스코파(Micron and Microscopa)회부 14(4):307-318페이지(1983)에서 다닐라토스는 기체는 통상적인 탐지기를 이용하여(상기 레인의 문헌을 참조)탐지 매체로 작용될 수 있고, 상기 탐지기에서 바이어스가 낮거나 전혀 없는 전하 캐리어들을 수집할 수 있다고 기술하고 있다.
다닐라토스는 기체상태의 탐지 장치의 범위와 효율은, (a) 기체의 성질, (b) 기체의 압력, (c) 기체의 온도, (d) 전극 구조, (e) 전극 바이어스, (f) 가속 전압, (g) 1차 비임 전류의 강도, (h) 주사 속도, (i) 표본의 성질과 같은 여러 가지 변수들에 의해 좌우된다.고 지적하고 있고, 또한 그 시스템에서 각종의 이온쌍 현상들을 이해하기 위해서는 자세한 연구가 필요하다고 결론지었다. 그 내용을 옮기면 다음과 같다.
… 직접 비교를 위해 2차 전자상을 얻는 것은 불가능했다. 그 대신에 몇 종류의 궤적 대비가 있을 수 있었다. 또한, 외부 바이어스는 전혀 작용하지 않았고, 표본과 부착 전극이 어느 정도는 자체 바이어스되는지 모른다. 나타난 결과들은, 새로운 시스템에서 추가 정보를 얻을 수는 있지만 이 정보의 정밀한 특성을 더 연구할 필요가 있다는 것을 지적한다.
[발명의 요약]
본 발명은 샘플의 표면으로부터 2차 전자들을 발생시키고 이를 증폭 및 검출하는 장치를 제공한다. 본 발명에 따른 장치는, 압력 제한 구멍을 갖는 진공 포위체와; 상기 진공 포위체 안에 배치되고, 하전 입자비임을 방출할 수 있는 하전 입자 비임원과; 진공 포위체의 내부에 배치되고, 하전 입자 비임원으로부터 방출된 하전 입자 비임이 상기 압력 제한 구멍을 통과하게 할 수 있는집속 수단과; 진공 포위체 외측에 배치되고, 하전 입자 비임원에서 방출되어 압력 제한구멍을 통과한 하전 입자 비임에 샘플의 표면이 노출될 수 있도록 적어도 6.66N/m2(0.05torr)의 압력의 기체로 둘러싸인 샘플을 상기 압력 제한 구멍과 일치시켜 유지할 수 있는 샘플지지 수단과; 진공 포위체의 외측에 배치되고, 하전 입자 비임원으로부터 방출된 하전입자 비임에 노출된 샘플지지 수단상의 샘플의 표면으로부터 방출된 2차 전자들과 접촉할 수 있도록 상기 샘플지지 수단으로부터 약 1내지 200mm 내의 거리에 위치된 전극과; 상기 전극과 전기 접지부 사이에 연결되고, 샘플 지지 수단상의 샘플의 표면으로부터 방출된 2차 전자들이 기체 분자들과 충돌하여 음전하 캐리어들을 발생시키고 그 발생된 음전하 캐리어들이 다른 기체 분자들과의 다중 충돌에 의해 또 다른 음전하 캐리어들을 발생시켜서 원래의 2차 전자의 수보다 비례적으로 더 많은 갯수의 음전하 캐리어들을 발생시킬 수 있는 강도로, 그리고 심각한 전기 방전이나 아아크 방전을 피할 수 있는 강도의 전기장으로 상기 2차 전자들을 가속시키도록 상기 전극 전위가 샘플 지지 수단 전위에 비해 양이 되게 하고, 전극과 샘플 지지 수단 사이의 전위차를 약 50V 보다는 크고 약 2000V 보다는 작게 유지할 수 있는 전압원과; 상기 전극에 연결된 전류 증폭기와; 상기 전류 증촉기와 전기 접지부 사이에 연결된 전류 탐지 수단으로 구성된다.
본 발명은 또한 주사 전자 현미경을 제공하는데, 상기 주사 전자 현미경은, 압력 제한 구멍을 갖는 진공 포위체와; 상기 진공 포위체내에 배치되고, 전자 비임을 방출할 수 있는 전자 비임원과; 상기 진공 포위체내에 배치되고, 전자 비임원에서 방출된 전자 비임이 상기 압력 제한 구멍을 통과하게 할 수 있는 접속 수단과; 상기 진공 포위체의 외측에 배치되고, 전자 비임원으로부터 방출된 전자 비임을 압력 제한 구멍의 직경을 가로질러 주사할 수 있는 전자 비임 주사 수단과; 진공 포위체의 외측에 배치되고, 전자비임원으로부터 방출되어 압력 제한 구멍을 통과한 전자 비임에 샘플의 표면이 노출될 수 있도록 적어도 6.66N/m2(0.05torr)의 압력의 기체로 둘러싸인 샘플을 상기 압력 제한 구멍과 일치시켜 유지할 수 있는 샘플지지 수단과; 진공 포위체의 외측에 배치되고, 전자 비임원으로부터 방출된 전자 비임에 노출된 샘플지지 수단상의 샘플의 표면으로부터 방출된 2차 전자들과 접촉할 수 있도록 상기 샘플 지지수단으로부터 1내지 200mm 내의 거리에 위치된 전극과; 상기 전극과 전기 접지부 사이에 연결되고, 샘플지지 수단상의 샘플의 표면으로부터 방출된 2차 전자들이 기체 분자들과 충돌하여 음전하 캐리어들을 발생시키고 그 발생된 음전하 캐리어들이 다른 기체 분자들과의 다중 충돌에 의해 또 다른 음전하 캐리어들을 발생시켜 원래의 2차 전자의 수보다 비례적으로 더 많은 개수의 음전하 캐리어들을 발생시킬 수 있는 강도로, 그리고 심각한 전기 방전이나 아아크 방전을 피할 수 있는 강도의 전기장으로 상기 2차 전자들을 가속시키도록 상기 전극 전위가 샘플 지지수단 전위에 비해 양이 되게 하고, 전극과 샘플지지 수단 사이의 전위차를 50V 보다는 크고 2000V 보다는 작게 유지할 수 있는 전압원과; 상기 전극에 연결된 전류 증폭기와; 상기 전류 증폭기와 전기 접지부 사이에 연결된 전류 탐지 수단으로 구성된다.
본 발명은 또한, 샘플의 표면에서 방출되는 2차 전지들을 발생시키고 증폭하며 검출하는 방법에 관한 것이다. 이 방법은, 샘플의 표면으로부터 2차 전자들을 방출시키기에 충분한 에너지를 갖는 하전 입자 비임으로 적당한 기체 압력하에 샘플의 표면을 주사하는 단계를 포함한다. 상기 2차 전자들은, 2차 전자들이 기체 분자들과 충돌하여 음전하 캐리어들을 발생시키고 그 발생된 음전하 캐리어들이 다른 기체 분자들과 다중 충돌해서 또 다른 음전하 캐리어들을 발생시키 원래의 2차 전자의 수보다 비례적으로 더 많은 갯수의 음전하 캐리어들을 발생시킬 수 있는 강도로, 그리고 심각한 전기 방전이나 아아크 방전을 피할 수 있는 강도의 전기장으로 가속된다. 이온화된 기체 분자들과 전자로부터 생기는 전류가 탐지되어, 샘플의 표면으로부터 방출된 2차 전자의 수에 비례하는 신호를 탐지한다.
[발명의 상세한 설명]
본 발명은 샘플의 표면으로부터 2차 전자들을 발생시키고 이를 증폭 및 검출하는 장치를 제공한다. 제1도에 도시된 바와 같이, 본 발명의 장치는 입력제한 구멍(2)을 갖는 진공 포위체(envelope)(1)와; 상기 진공 포위체(1)의 내부에 배치되고, 하전 입자 비임을 방출할 수 있는 하전 입자 비임원(3)과; 진공 포위체(1)의 내부에 배치되고, 하전 입자 비임원(3)에서 방출된 하전 입자 비임이 압력 제한 구멍(2)을 통과하게 할 수 있게 하는 집속 수단(4)과; 상기 진공 포위체(1)의 외측에 배치되고, 하전 입자 비임원(3)에서 방출되어 압력 제한구멍(2)을 통과한 하전 입자 비임에 샘플의 표면이 노출될 수 있도록 적어도 6.66N/m2(0.05torr)의 압력의 기체로 둘러싸인 샘플을 상기 압력 제한 구멍(2)과 일치시켜 유지할 수 있는 샘플지지 수단(6)과; 상기 진공 포위체(1)의 외측에 배치되고, 하전 입자 비임원(3)에서 방출된 하전 입자 비임에 노출된 샘플지지 수단(6)상의 샘플의 표면으로부터 방출된 2차 전자들과 접촉할 수 있도록 상기 샘플지지 수단(6)으로부터 약 1 내지 200mm 내의 거리에 위치되는 전극(7)과; 상기 전극(7)과 전기 접지부 사이에 연결되고, 샘플지지 수단(6)상의 샘플의 표면으로부터 방출된 2차 전자들이 기체 분자들과 충돌하여 음전하 캐리어들을 발생시키고 음전하 캐리어들의 다른 기체 분자들과의 다중 충돌에 의해 또 다른 음전하 캐리어들을 발생시켜 원래의 2차 전자의 수보다 비례적으로 더 많은 갯수의 음전하 캐리어들을 발생시킬 수 있는 강도로, 그리고 심각한 전기 방전이나 아아크 방전을 피할 수 있는 강도의 전기장으로 상기 2차 전자들을 가속시키도록 상기 전극(7)의 전위가 샘플지지 수단(6)의 전위에 비해 양(positive)이 되게 하고, 전극(7)과 샘플지지 수단(6) 사이의 전위차를 약 50V 보다는 크고 약 2000V 보다는 작게 유지할 수 있는 전압원(8)과; 상기 전극(7)에 접속된 전류 증폭기(9)와; 상기 전류 증폭기(9)와 전기 접지부 사이에 연결된 전류 탐지 수단(10)으로 구성된다. 이 경우에, 음전하 캐리어들은 이온화된 기체 분자들과 자유 전자들을 포함한다.
본 발명에 따르면, 하전 입자 비임원(3)은 전자 비임원이다. 다른 실시예에서, 상기 전극(7)은 샘플지지 수단(6)으로부터 약 10mm 이격되어 위치된다. 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 전압원(8)은 조절 가능하게 구성된다.
2차 전자의 발생
상기 압력 제한 개구(2)는 진공 포위체의 바닥에 배치된 작은 구멍이다. 하전 입자 비임은 상기 구멍을 통하여 이동하여 샘플을 타격한다. 그 결과 하전 입자 비임의 타격에 의해 2차 전자들은 샘플로부터 해제된다. 전극(7)은 네거티브 하전된 2차 전자들을 끌어당기는 포지티브 전압을 갖는다.
2차 전자 신호의 증폭
2차 전자들은 샘플의 표면으로부터 해제되어 양으로(positively) 편의된 전극을 향하여 당겨진다.
만일 2차 전자들이 기체 분자들을 타격하면, 상기 기체 분자들은 이온화되어 또 다른 전자를 해제한다. 그후, 2개의 전자는 전극을 향하여 당겨져서 기체분자를 타격한다.
그후 전자들은 전극에 의해 수집된다. 전자들의 갯수는 샘플로부터 해제된 갯수보다 많다. 따라서, 전극에 의해 수집된 신호는 샘플로부터 2차 전자 신호의 증폭된 버전이다.
따라서, 본 발명에 따른 장치는 하전 입자 비임에 의해 샘플로부터 방출된 2차 전자들을 검출하여 증폭시키게 된다.
본 발명은 또한 주사 전자 현미경을 제공한다. 제1도에 도시된 바와 같이, 본 발명의 주사 전자 현미경은, 압력 제한 구멍(2)을 갖는 진공 포위체(1)와; 상기 진공 포위체(1) 안에 배치되고 전자 비임을 방출할 수 있는 전자 비임원(3)과; 상기 진공 포위체(1)의 내부에 배치되고, 전자 비임원(3)에서 방출된 전자 비임이 압력 제한 구멍(2)을 통과하게 할 수 있는 집속 수단(4)과; 상기 진공 포위체(1)의 내부에 배치되고, 전자 비임원(3)에서 방출된 전자 비임을 압력 제한 구멍(2)의 직경을 가로질로 주사할 수 있는 전자 비임 주사 수단(5)과; 상기 진공 포위체(1)의 외측에 배치되고, 전자 비임원(3)에서 방출되어 압력 제한 구멍(2)을 통과한 전자 비임에 샘플의 표면이 노출될 수 있도록 적어도 6.66N/m2(0.05torr)의 압력의 기체로 둘러싸인 샘플을 상기 압력 제한 구멍(2)과 일치시켜 유지할 수 있는 샘플 지지 수단(6)과; 상기 진공 포위체(1)의 외측에 배치되고, 전자 비임원(3)에서 방출된 전자 비임에 노출된 샘플 지지 수단(6)상의 샘플의 표면에서 방출된 2차 전자들과 접촉할 수 있도록 상기 샘플 지지 수단(6)으로부터 약 1내지 200mm 내의 거리에 위치되는 전극(7)과; 상기 전극(7)과 전기 접지부 사이에 연결되고, 샘플 지지 수단(6)상의 샘플의 표면으로부터 방출된 2차 전자들이 기체 분자들과 충돌하여 음전하 캐리어들을 발생시키고 그 발생된 음전하 캐리어들이 다른 기체 분자들과의 다중 충돌에 의해 또 다른 음전하 캐리어들을 발생시켜 원래의 2차 전자의 수보다 비례적으로 더 많은 갯수의 음전하 캐리어들을 발생시킬 수 있는 강도로, 그리고 심각한 전기 방전이나 아아크 방전을 피할 수 있는 강도의 전기장으로 상기 2차 전자들을 가속시키도록 상기 전극(7)의 전위가 샘플지지 수단(6)의 전위에 비해 양이 되게 하고, 전극(7)과 샘플 지지 수단(6)사이의 전위차를 약 50V보다는 크고 약 2000V 보다는 작게 유지할 수 있는 전압원(8)과; 상기 전극(7)에 접속된 전류 증폭기(9)와; 상기 전류 증폭기(9)와 전기 접지부 사이에 연결된 전류 탐지 수단(10)으로 구성된다.
본 발명의 일 실시예에서, 전극은 샘플 지지 수단으로부터 약 10mm 이격되어 위치된다. 다른실시예에서, 전압원은 조절가능하게 구성된다. 또 다른 실시예에서, 전자 비임원은 약 1keV 내지 약 40keV의 에너지를 갖는 전자 비임을 방출할 수 있다.
본 발명은 또한, 샘플의 표면으로부터 2차 전자들을 발생시키고 이를 증폭 및 검출하는 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 다른 방법은, 샘플의 표면으로부터 2차 전자들을 방출시키기에 충분한 에너지를 갖는 하전입자 비임으로 적당한 기체 압력하에 샘플의 표면을 주사하는 단계를 포함한다. 상기 2차 전자들은, 2차 전자들이 기체 분자들과 충돌하여 음전하 캐리어들을 발생시키고 그 발생된 음전하 캐리어들이 다른 기체 분자들과 다중 충돌해서 또 다른 음전하 캐리어들을 발생시켜 원래의 2차 전자의 수보다 비레적으로 더많은 갯수의 음전하 캐리어들을 발생시킬 수 있는 강도로, 그리고 심각한 전기 방전이나 아아크 방전을 피할 수 있는 강도의 전기장으로 가속된다. 이온화된 기체 분자들과 전자로부터 발생되는 전류가 탐지되어, 샘플의 표면으로부터 방출된 2차 전자의 수에 비례하는 신호를 탐지한다.
본 발명의 일실시예에서, 하전 입자 비임은 전자 비임이다. 다른 실시예에서, 상기 전자 비임은 약 1내지 40keV의 에너지를 갖는다. 또 다른 실시예에서, 기체압력은 약 6.66N/m2내지 2664N/m2(0.05 내지 20torr)범위내이다. 또 다른 실시예에서, 전기장은 약 50 내지 2000V 범위의 전위를 포함한다.

Claims (13)

  1. (a) 압력 제한 구멍을 갖는 진공 포위체와, (b) 상기 진공 포위체 안에 배치되고, 하전 입자 비임을 방출할 수 있는 하전 입자 비임원과, (c) 진공 포위체의 내부에 배치되고, 하전 입자 비임원으로부터 방출된 하전 입자 비임이 상기 압력 제한 구멍을 통과하게 할 수 있는 집속 수단과, (d) 진공 포위체 외측에 배치되고, 하전 입자 비임원에서 방출되어 압력 제한 구멍을 통과한 하전 입자 비임에 샘플의 표면이 노출될 수 있도록 적어도 6.66N/m2(0.05torr)의 압력의 기체로 둘러싸인 샘플을 상기 압력 제한 구멍과 일치시켜 유지할 수 있는 샘플지지 수단과, (e) 진공 포위체의 외측에 배치되고, 하전 입자 비임원으로부터 방출된 하전 입자 비임에 노출된 샘플 지지 수단상의 샘플의 표면으로부터 방출된 2차 전자들과 접촉할 수 있도록 상기 샘플 지지 수단으로부터 약 1내지 200mm 내의 거리에 위치된 전극과, (f) 상기 전극과 전기 접지부 사이에 연결되고, 샘플지지 수단상의 샘플의 표면으로부터 방출된 2차 전자들이 기체 분자들과 충돌하여 음전하 캐리어들을 발생시키고 그 발생된 음전하 캐리어들이 다른 기체 분자들과의 다중 충돌에 의해 또 다른 음전하 캐리어들을 발생시켜서 원래의 2차 전자의 수보다 비레적으로 더 많은 갯수의 음전하 캐리어들을 발생시킬 수 있는 강도로, 그리고 전기 방전이나 아아크 방전을 피할 수 있는 강도의 전기장으로 상기 2차 전자들을 가속시키도록 상기 전극 전위가 샘플 지지 수단 전위에 비해 양이 되게 하고, 전극과 샘플 지지 수단 사이의 전위차를 약 50V 보다는 크고 약 2000V 보다는 작게 유지할 수 있는 전압원과, (g) 상기 전극에 연결된 전류 증폭기와, (h) 상기 전류 증폭기와 전기 접지부 사이에 연결된 전류 탐지 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 2차 전자 발생, 증폭 및 검출장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 하전 입자 비임원은 전자 비임원인 것을 특징으로 하는 2차 전자 발생, 증폭 및 검출장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 전극은 샘플 지지 수단으로부터 10mm 이격되어 위치되는 것을 특징으로 하는 2차 전자 발생, 증폭 및 검출장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 전압원은 조절가능한 것을 특징으로 하는 2차 전자 발생, 증폭 및 검출장치.
  5. (a)압력 제한 구멍을 갖는 진공 포위체와, (b) 상기 진공 포위체 안에 배치되고, 전자 비임을 방출할 수 있는 전자 비임원과, (c) 상기 진공 포위체내에 배치되고, 전자 비임원에서 방출된 전자 비임이 상기 압력 제한 구멍을 통과하게 할 수 있는 접속 수단과, (d) 상기 진공 포위체의 외측에 배치되고, 전자 비임원으로부터 방출된 전자 비임을 압력 제한구멍의 직경을 가로질러 주사할수 있는 전자 비임 주사 수단과, (e) 진공 포위체의 외측에 배치되고, 전자 비임원으로부터 방출되어 압력 제한 구멍을 통과한 전자 비임에 샘플의 표면이 노출될 수 있도록 적어도 6.66N/m2(0.05torr)의 압력의 기체로 둘러싸인 샘플을 상기 압력제한 구멍과 일치시켜 유지할 수 있는 샘플 지지 수단과, (f) 진공 포위체의 외측에 배치되고, 전자 비임원으로부터 방출된 전자 비임에 노출된 샘플지지 수단상의 샘플의 표면으로부터 방출된 2차 전자들과 접촉할 수 있도록 상기 샘플지지 수단으로부터 약 1내지 200mm 내의 거리에 위치된 전극과, (g) 상기 전극과 전기 접지부 사이에 연결되고, 샘플 지지 수단상의 샘플의 표면으로부터 방출된 2차 전자들이 기체 분자들과 충돌하여 음전하 캐리어들을 발생시키고 그 발생된 음전하 캐리어들이 다른 기체 분자들과의 다중충돌에 의해 또 다른 음전하 캐리어들을 발생시켜서 원래의 2차 전자의 수보다 비례적으로 더 많은 갯수의 음전하 캐리어들을 발생시킬 수 있는 강도로, 그리고 전기 방전이나 아아크 방전을 피할 수 있는 강도의 전기장으로 상기 2차 전자들을 가속시키도록 상기 전극 전위가 샘플지지 수단 전위에 비해 양이 되게 하고, 전극과 샘플 지지 수단 사이의 전위차를 약 50V 보다는 크고 약 2000V 보다는 작게 유지할 수 있는 전압원과, (h) 상기 전극에 연결된 전류 증폭기와, (i) 상기 전류 증폭기와 전기 접지부 사이에 연결된 전류탐지 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 주사 현미경.
  6. 제5항에 있어서, 상기 전극이 샘플 지지 수단으로부터 약 10mm 이격된 것을 특징으로 하는 주사 현미경.
  7. 제5항에 있어서, 상기 전압원은 조절가능한 것을 특징으로 하는 주사 현미경.
  8. 제5항에 있어서, 상기 전자 비임원은 약 1keV 내지 40keV 범위내의 에너지를 갖는 전자 비임을 방출하는 것을 특징으로 하는 주사 현미경.
  9. (a) 샘플의 표면에서 2차 전자들을 방출시킬 수 있는 에너지를 갖는 하전 입자 비임으로 적당한 기체 압력하에서 샘플의 표면을 주사하는 단계와, (b) 2차 전자들이 기체 분자들과 충돌하여 음전하 캐리어들을 발생시키고 그 발생된 음전하 캐리어들이 다른 기체 분자들과 다중 충돌하여 음전하 캐리어들을 더 발생시켜 원래의 2차 전자의 수에 비례적으로 더 많은 갯수의 음전하 캐리어들을 발생시킬 수 있는 강도이지만 심각한 전기 방전이나 아아크 방전을 피할 수 있는 강도의 전기장으로 2차 전자들을 가속하는 단계와, (c) 전자들과 이온화된 기체 분자들로부터 발생되는 전류를 탐지하여, 샘플의 표면에서 방출된 2차 전자의 수에 비례하는 신호를 탐지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 2차 전자의 발생, 증폭 및 검출방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 하전 입자 비임은 전자 비임인 것을 특징으로 하는 2차 전자의 발생, 증폭 및 검출방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 전자 비임원은 약 1keV 내지 40keV 범위의 에너지를 갖는 것을 특징으로 하는 2차 전자의 발생, 증폭 및 검출방법.
  12. 제9항에 있어서, 상기 기체 압력은 약 6.66N/m2(0.05torr) 내지 2664N/m2(2 0torr) 범위내에 속하는 것을 특징으로 하는 2차 전자의 발생, 증폭 및 검출방법.
  13. 제9항에 있어서, 상기 전기장은 약 50V에서 2000V까지의 범위의 전위차를 포함하는 것을 특징으로 하는 2차 전자의 발생, 증폭 및 검출방법.
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