执行eds分析的方法和系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及使用与X射线光谱系统结合的带电粒子束系统来识别材料的方法和系统。
【背景技术】
[0002]带电粒子束系统按惯例用于材料分析。使用带电粒子束系统进行材料分析的一种方法包括通过检测由在样品表面上扫描的电子束产生的二级电子或后向散射电子来记录样品的显微图像。对记录的图像的分析提供例如与样品形态有关的信息。使用带电粒子束系统进行材料分析的另一方法包括检测由入射到样品的粒子束产生的X射线。对检测的X射线的分析可提供与样品的元素组成有关的信息。
[0003]通过使用带电粒子束系统将电子束引导至样品上的给定位置，可识别存在于样品上的给定位置处的材料，X射线光谱系统用于响应于被引导到样品的电子束而检测来自样品的X射线的光谱。分析X射线光谱以识别存在于电子束入射在样品上的位置的材料。这种分析称为“能量色散X射线分析”或“H)S”。电子束导致从材料的原子内壳射出电子，并使外壳的电子落到内壳，发射出能量对应于原子的内外电子壳之间的能量差的X射线。这些X射线由X射线光谱系统检测。由于每种化学元素具有独特的原子结构，所以通过分析X射线光谱可识别化学元素。特别地，包含在样品中的元素可通过其在X射线光谱中的特征线或X射线光谱中的特征能量而得以识别。
[0004]EDS分析可用于例如分析来自矿场的样品，以确定贵重矿物的存在，对矿场的服务期限的确定受到EDS分析的影响。相应地，基于EDS分析的矿物识别的高精度是期望的。材料分析可使用已知材料库，从样品上给定位置获得的X射线光谱可与存储在材料库中的数据进行比较，以识别存在于产生X射线光谱的位置处的材料。这在实践中通常十分良好地进行，并允许识别存在于任意样品的许多位置处的材料。然而，会发生针对特定位置记录的X射线光谱与存储在材料库中的材料之一不匹配。那么，不可能将已知材料之一分配给样品的该位置，导致缺少可用于完整分析样品的信息。
【发明内容】
[0005]考虑上述事项进行本发明。
[0006]本发明的实施例提供了处理不对应于存储在材料库中的已知材料的X射线光谱的策略。特别地，一些实施例提供了处理样品的存在多于一种材料而不是可使用材料库识别的单一材料的位置的策略。在这样的情形下，从所述位置记录的X射线光谱是对应于多种材料的X射线光谱的组合。这种情形例如会在激发X射线的电子束落在两种或更多种材料之间的边界时发生，这是由于电子束的激发体积具有显著大小。
[0007]根据一些实施例，一种特定样品的EDS分析的方法使用第一材料集合和相关材料数据，其中，每种材料数据表示相关材料的特性。这种第一材料集合和材料数据还可称为第一材料库。第一材料集合可以是不包含所有已知材料的提炼的材料集合。例如，该第一材料集合不包含已知的但不预期存在于特定样品中的材料。这避免了花费在比较不预期存在于样品中的材料上的计算时间，并允许在可接受时间内执行样品分析。
[0008]根据另一些实施例，将电子束引导至样品上的多个位置，记录与位置相关的能量色散X射线光谱。样品上的位置可布置成例如规则的矩形阵列。
[0009]根据一些实施例，分析每个位置连同相关能量色散X射线光谱，以将材料分配到所述位置。该方法可首先试图将第一材料集合的一种材料分配给所述位置，如果可能的话。为此，提供第一相似性准则，确定的是，如果满足第一相似性准则，则可将来自第一材料集合的材料分配给所述位置。可基于与第一材料集合的数据和处理的位置相关的能量色散X射线光谱来确定第一相似性准则。
[0010]根据一些实施例，第一材料集合的材料数据包括与材料相关的元素组成范围，处理位置包括基于与处理的位置相关的能量色散X射线光谱确定与处理的位置相关的元素组成。如果所确定的元素组成落入第一材料集合的材料数据之一的元素组成范围，则满足第一相似性准则。那么，可将与该匹配的元素组成范围相关的材料分配给处理的位置。例如，石英由44重量％的Si和56重量％的0组成。由于不可避免的测量误差，与第一集合中的材料石英相关的元素组成范围例如是40重量％至50重量％的Si以及50重量％至60重量％的0，如果从X射线光谱确定的元素组成的Si和0的量落入这些范围内，则将材料石英分配给处理的位置。如果例如，从X射线光谱确定的元素组成是30重量％的Si和65重量％的0，则对于材料石英，不满足相似性准则，不可能将材料石英分配给处理的位置。此夕卜，如果该元素组成不落入第一集合的其它元素组成范围之一内，则不满足第一相似性测度，不可能将第一集合的材料分配给处理的位置。
[0011]根据其它实施例，第一集合的材料数据包括相关材料的样品X射线光谱，第一相似性准则表示两种X射线光谱之间的相似性。例如，可以计算出这种相似性测度作为与处理的位置相关的(标准化的)所记录X射线光谱和与第一集合的材料相关的样品X射线光谱之间的平方差之和。如果相似性测度超过阈值，则满足第一相似性准则。
[0012]利用上述方法，通常可将材料分配给样品的大量位置。仍然残留了许多位置，对于这些位置，不能从第一材料集合中找到合适材料。根据一些实施例，该方法包括确定没有分配有第一材料集合中的材料的多个位置的第一位置组。可以处理第一位置组的位置，如下进一步所示。
[0013]根据一些实施例，通过确定分配有材料并相对于处理的位置满足第一接近度准则的第二位置组、并基于分配给第二位置组中的位置的材料将至少一种材料分配给处理的位置来处理没有分配有材料的位置。根据本文中的一些实施例，对于最靠近处理的位置的少量位置，满足相对于处理的位置的第一接近度准则。例如，少量可以小于50、小于20或小于
10。第二组的位置可以邻近处理的位置，邻近的材料之一还可分配给处理的位置。
[0014]根据一些实施例，基于处理的位置与第二位置组的每个位置的比较来选择来自第二位置组中的一个位置，分配给所选择位置的材料还分配给处理的位置。从第二组选择的位置可以是第二组的与处理的位置具有最高相似性的位置。根据本文中的一些实施例，基于存在于处理的位置和第二组的位置处的主元素确定最高相似性。处于给定位置的主元素是那些存在于给定位置的具有显著重量百分比的化学元素。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学元素是该位置的主元素。例如，从第二组选择位置可包括基于与分配给所述位置的材料相关的材料数据确定第二组的每个位置的主元素，以及基于与处理的位置相关的能量色散X射线光谱确定与处理的位置相关的元素组成，其中，元素组成包括主元素。那么选择第二组的具有与处理的位置相同的主元素的位置，将选择的位置的材料分配给处理的位置。
[0015]根据其它示例性实施例，基于分配给第二位置组中的位置的材料分配处理的位置的材料包括从第二位置组中选择多个位置，设定多种材料的假定混合物，并且如果满足基于与处理的位置相关联的能量色散X射线光谱和多个位置的材料的材料数据确定的第二相似性准则，则将多种材料的至少一种材料分配给处理的位置。例如，第二个相似性准则可表示两个X射线光谱之间的相似性。这种相似性测度可从处理的位置的X射线光谱和多种材料的假定混合物的X射线光谱中计算出，其中，假定混合物的X射线光谱是多种材料的X射线光谱的线性组合。此外，可确定多种材料在假定混合物中具有的比例，并选择在混合物中具有最高比例的材料分配给处理的位置。
[0016]根据其它实施例，可以通过比较第二材料集合和相关材料数据来处理没有分配有材料的位置，其中，每种材料数据表示相关材料的特性，以及其中，第二材料集合具有比第一集合高的材料数量。另外，第二材料集合和材料数据可称为材料库，其中，第二集合是包括大量已知材