執(zhí)行eds分析的方法和系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及使用與X射線光譜系統(tǒng)結(jié)合的帶電粒子束系統(tǒng)來(lái)識(shí)別材料的方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]帶電粒子束系統(tǒng)按慣例用于材料分析。使用帶電粒子束系統(tǒng)進(jìn)行材料分析的一種方法包括通過(guò)檢測(cè)由在樣品表面上掃描的電子束產(chǎn)生的二級(jí)電子或后向散射電子來(lái)記錄樣品的顯微圖像。對(duì)記錄的圖像的分析提供例如與樣品形態(tài)有關(guān)的信息。使用帶電粒子束系統(tǒng)進(jìn)行材料分析的另一方法包括檢測(cè)由入射到樣品的粒子束產(chǎn)生的X射線。對(duì)檢測(cè)的X射線的分析可提供與樣品的元素組成有關(guān)的信息。
[0003]通過(guò)使用帶電粒子束系統(tǒng)將電子束引導(dǎo)至樣品上的給定位置，可識(shí)別存在于樣品上的給定位置處的材料，X射線光譜系統(tǒng)用于響應(yīng)于被引導(dǎo)到樣品的電子束而檢測(cè)來(lái)自樣品的X射線的光譜。分析X射線光譜以識(shí)別存在于電子束入射在樣品上的位置的材料。這種分析稱為“能量色散X射線分析”或“H)S”。電子束導(dǎo)致從材料的原子內(nèi)殼射出電子，并使外殼的電子落到內(nèi)殼，發(fā)射出能量對(duì)應(yīng)于原子的內(nèi)外電子殼之間的能量差的X射線。這些X射線由X射線光譜系統(tǒng)檢測(cè)。由于每種化學(xué)元素具有獨(dú)特的原子結(jié)構(gòu)，所以通過(guò)分析X射線光譜可識(shí)別化學(xué)元素。特別地，包含在樣品中的元素可通過(guò)其在X射線光譜中的特征線或X射線光譜中的特征能量而得以識(shí)別。
[0004]EDS分析可用于例如分析來(lái)自礦場(chǎng)的樣品，以確定貴重礦物的存在，對(duì)礦場(chǎng)的服務(wù)期限的確定受到EDS分析的影響。相應(yīng)地，基于EDS分析的礦物識(shí)別的高精度是期望的。材料分析可使用已知材料庫(kù)，從樣品上給定位置獲得的X射線光譜可與存儲(chǔ)在材料庫(kù)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，以識(shí)別存在于產(chǎn)生X射線光譜的位置處的材料。這在實(shí)踐中通常十分良好地進(jìn)行，并允許識(shí)別存在于任意樣品的許多位置處的材料。然而，會(huì)發(fā)生針對(duì)特定位置記錄的X射線光譜與存儲(chǔ)在材料庫(kù)中的材料之一不匹配。那么，不可能將已知材料之一分配給樣品的該位置，導(dǎo)致缺少可用于完整分析樣品的信息。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]考慮上述事項(xiàng)進(jìn)行本發(fā)明。
[0006]本發(fā)明的實(shí)施例提供了處理不對(duì)應(yīng)于存儲(chǔ)在材料庫(kù)中的已知材料的X射線光譜的策略。特別地，一些實(shí)施例提供了處理樣品的存在多于一種材料而不是可使用材料庫(kù)識(shí)別的單一材料的位置的策略。在這樣的情形下，從所述位置記錄的X射線光譜是對(duì)應(yīng)于多種材料的X射線光譜的組合。這種情形例如會(huì)在激發(fā)X射線的電子束落在兩種或更多種材料之間的邊界時(shí)發(fā)生，這是由于電子束的激發(fā)體積具有顯著大小。
[0007]根據(jù)一些實(shí)施例，一種特定樣品的EDS分析的方法使用第一材料集合和相關(guān)材料數(shù)據(jù)，其中，每種材料數(shù)據(jù)表示相關(guān)材料的特性。這種第一材料集合和材料數(shù)據(jù)還可稱為第一材料庫(kù)。第一材料集合可以是不包含所有已知材料的提煉的材料集合。例如，該第一材料集合不包含已知的但不預(yù)期存在于特定樣品中的材料。這避免了花費(fèi)在比較不預(yù)期存在于樣品中的材料上的計(jì)算時(shí)間，并允許在可接受時(shí)間內(nèi)執(zhí)行樣品分析。
[0008]根據(jù)另一些實(shí)施例，將電子束引導(dǎo)至樣品上的多個(gè)位置，記錄與位置相關(guān)的能量色散X射線光譜。樣品上的位置可布置成例如規(guī)則的矩形陣列。
[0009]根據(jù)一些實(shí)施例，分析每個(gè)位置連同相關(guān)能量色散X射線光譜，以將材料分配到所述位置。該方法可首先試圖將第一材料集合的一種材料分配給所述位置，如果可能的話。為此，提供第一相似性準(zhǔn)則，確定的是，如果滿足第一相似性準(zhǔn)則，則可將來(lái)自第一材料集合的材料分配給所述位置?？苫谂c第一材料集合的數(shù)據(jù)和處理的位置相關(guān)的能量色散X射線光譜來(lái)確定第一相似性準(zhǔn)則。
[0010]根據(jù)一些實(shí)施例，第一材料集合的材料數(shù)據(jù)包括與材料相關(guān)的元素組成范圍，處理位置包括基于與處理的位置相關(guān)的能量色散X射線光譜確定與處理的位置相關(guān)的元素組成。如果所確定的元素組成落入第一材料集合的材料數(shù)據(jù)之一的元素組成范圍，則滿足第一相似性準(zhǔn)則。那么，可將與該匹配的元素組成范圍相關(guān)的材料分配給處理的位置。例如，石英由44重量％的Si和56重量％的0組成。由于不可避免的測(cè)量誤差，與第一集合中的材料石英相關(guān)的元素組成范圍例如是40重量％至50重量％的Si以及50重量％至60重量％的0，如果從X射線光譜確定的元素組成的Si和0的量落入這些范圍內(nèi)，則將材料石英分配給處理的位置。如果例如，從X射線光譜確定的元素組成是30重量％的Si和65重量％的0，則對(duì)于材料石英，不滿足相似性準(zhǔn)則，不可能將材料石英分配給處理的位置。此夕卜，如果該元素組成不落入第一集合的其它元素組成范圍之一內(nèi)，則不滿足第一相似性測(cè)度，不可能將第一集合的材料分配給處理的位置。
[0011]根據(jù)其它實(shí)施例，第一集合的材料數(shù)據(jù)包括相關(guān)材料的樣品X射線光譜，第一相似性準(zhǔn)則表示兩種X射線光譜之間的相似性。例如，可以計(jì)算出這種相似性測(cè)度作為與處理的位置相關(guān)的(標(biāo)準(zhǔn)化的)所記錄X射線光譜和與第一集合的材料相關(guān)的樣品X射線光譜之間的平方差之和。如果相似性測(cè)度超過(guò)閾值，則滿足第一相似性準(zhǔn)則。
[0012]利用上述方法，通?？蓪⒉牧戏峙浣o樣品的大量位置。仍然殘留了許多位置，對(duì)于這些位置，不能從第一材料集合中找到合適材料。根據(jù)一些實(shí)施例，該方法包括確定沒(méi)有分配有第一材料集合中的材料的多個(gè)位置的第一位置組?？梢蕴幚淼谝晃恢媒M的位置，如下進(jìn)一步所示。
[0013]根據(jù)一些實(shí)施例，通過(guò)確定分配有材料并相對(duì)于處理的位置滿足第一接近度準(zhǔn)則的第二位置組、并基于分配給第二位置組中的位置的材料將至少一種材料分配給處理的位置來(lái)處理沒(méi)有分配有材料的位置。根據(jù)本文中的一些實(shí)施例，對(duì)于最靠近處理的位置的少量位置，滿足相對(duì)于處理的位置的第一接近度準(zhǔn)則。例如，少量可以小于50、小于20或小于
10。第二組的位置可以鄰近處理的位置，鄰近的材料之一還可分配給處理的位置。
[0014]根據(jù)一些實(shí)施例，基于處理的位置與第二位置組的每個(gè)位置的比較來(lái)選擇來(lái)自第二位置組中的一個(gè)位置，分配給所選擇位置的材料還分配給處理的位置。從第二組選擇的位置可以是第二組的與處理的位置具有最高相似性的位置。根據(jù)本文中的一些實(shí)施例，基于存在于處理的位置和第二組的位置處的主元素確定最高相似性。處于給定位置的主元素是那些存在于給定位置的具有顯著重量百分比的化學(xué)元素。在存在于所述位置的所有元素中具有最高重量百分比的化學(xué)元素是該位置的主元素。例如，從第二組選擇位置可包括基于與分配給所述位置的材料相關(guān)的材料數(shù)據(jù)確定第二組的每個(gè)位置的主元素，以及基于與處理的位置相關(guān)的能量色散X射線光譜確定與處理的位置相關(guān)的元素組成，其中，元素組成包括主元素。那么選擇第二組的具有與處理的位置相同的主元素的位置，將選擇的位置的材料分配給處理的位置。
[0015]根據(jù)其它示例性實(shí)施例，基于分配給第二位置組中的位置的材料分配處理的位置的材料包括從第二位置組中選擇多個(gè)位置，設(shè)定多種材料的假定混合物，并且如果滿足基于與處理的位置相關(guān)聯(lián)的能量色散X射線光譜和多個(gè)位置的材料的材料數(shù)據(jù)確定的第二相似性準(zhǔn)則，則將多種材料的至少一種材料分配給處理的位置。例如，第二個(gè)相似性準(zhǔn)則可表示兩個(gè)X射線光譜之間的相似性。這種相似性測(cè)度可從處理的位置的X射線光譜和多種材料的假定混合物的X射線光譜中計(jì)算出，其中，假定混合物的X射線光譜是多種材料的X射線光譜的線性組合。此外，可確定多種材料在假定混合物中具有的比例，并選擇在混合物中具有最高比例的材料分配給處理的位置。
[0016]根據(jù)其它實(shí)施例，可以通過(guò)比較第二材料集合和相關(guān)材料數(shù)據(jù)來(lái)處理沒(méi)有分配有材料的位置，其中，每種材料數(shù)據(jù)表示相關(guān)材料的特性，以及其中，第二材料集合具有比第一集合高的材料數(shù)量。另外，第二材料集合和材料數(shù)據(jù)可稱為材料庫(kù)，其中，第二集合是包括大量已知材