基于微分代数方法的维恩滤波器与镜内收集系统实现二次电子高收集效率的分析方法

本文提出了一种基于微分代数(DA)的创新分析方法，用于优化配备维恩滤波器(Wien filter)的减速场扫描电镜(SEM)中二次电子(SE)的收集效率。研究通过建立改进的维恩条件，解决了非匹配边缘场导致的电子光学轴偏移问题，并系统分析了维恩滤波器方位角和激励参数对一次电子(PE)光学特性及SE电流密度分布(CDD)的影响。实验验证表明，该方法能有效消除探测器中心孔造成的图像阴影，为低电压SEM在半导体缺陷检测等领域的应用提供了重要技术支撑。

　　

Highlight亮点

本研究创新性地将微分代数(DA)方法应用于维恩滤波器(Wien filter)系统，通过建立改进的维恩条件，成功解决了非匹配边缘场导致的电子束偏移难题，为高精度电子光学系统设计提供了新思路。

The analysis approach for high SE collection efficiency

高效SE收集分析方法

在本节中，我们将详细介绍针对包含减速场透镜和维恩滤波器的SEM系统所提出的分析方法，具体流程如图1所示。

Description of the system

系统描述

以配备维恩滤波器的低电压SEM为例（图5），该系统包含：聚光镜L₁、磁浸没物镜L₂、三个静电偏转器D₁-D₃和维恩滤波器W₁。通过精确控制这些组件的协同工作，实现了对PE束流的精准调控。

Experimental demonstration

实验验证

研究证实，优化参数的维恩滤波器能有效将SE全部导入探测器有效区域，彻底消除了传统镜内探测器中心孔造成的图像阴影。虽然非匹配边缘场会引入色散从而轻微影响图像清晰度，但通过我们开发的补偿算法可显著改善这一现象。

Conclusions

结论

本研究提出的分析方法不仅实现了SE的高效收集，还系统解决了维恩滤波器非匹配边缘场对PE光学特性的影响。特别值得关注的是，我们建立的改进维恩条件使偏转后的电子光学轴能精确回归中心轴，这项突破为下一代高分辨率SEM的研发奠定了重要基础。

（注：根据要求已去除文献引用标识和图示标识，专业术语均保留英文缩写并规范使用上下标）