特開 2024-96079 荷電粒子顕微鏡法のためのファイバファブリペローキャビティレーザ位相板

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024096079

(43)【公開日】2024-07-11

(54)【発明の名称】荷電粒子顕微鏡法のためのファイバファブリペローキャビティレーザ位相板

(51)【国際特許分類】

   H01J 37/04 20060101AFI20240704BHJP

   H01J 37/26 20060101ALI20240704BHJP

   H01J 37/295 20060101ALI20240704BHJP

【ＦＩ】

H01J37/04 Z

H01J37/26

H01J37/295

【審査請求】未請求

【請求項の数】20

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2023222171

(22)【出願日】2023-12-28

(31)【優先権主張番号】63/436,214

(32)【優先日】2022-12-30

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(71)【出願人】

【識別番号】501233536

【氏名又は名称】エフ イー アイ カンパニ

【氏名又は名称原語表記】ＦＥＩ ＣＯＭＰＡＮＹ

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(74)【代理人】

【識別番号】100135079

【弁理士】

【氏名又は名称】宮崎 修

(72)【発明者】

【氏名】アフリック メイエル

【テーマコード（参考）】

5C101

【Ｆターム（参考）】

5C101AA04

5C101AA15

5C101EE05

5C101EE15

5C101EE59

5C101EE61

5C101EE78

5C101FF01

(57)【要約】

【課題】顕微鏡検査のためのファイバファブリペローキャビティレーザ位相板を提供する。
【解決手段】一態様では、荷電粒子顕微鏡法のためのマイクロファブリペローレーザキャビティは、第１のファイバアセンブリと第２のファイバアセンブリとを含み得、第１のファイバアセンブリ及び第２のファイバアセンブリの各々は、シングルモードファイバを含む入口領域と、マルチモードファイバ又は透明基板を含むスペーサ領域と、屈折率分布型ファイバ又は屈折率分布型レンズを含む収束領域と、マルチモードファイバ又は透明基板を含む検鏡領域と、を含み、入口領域、スペーサ領域、収束領域、及び検鏡領域は、互いに光学的に連通しており、第１のファイバアセンブリの検鏡領域の面は、第２のファイバアセンブリの検鏡領域の面に対向しており、それにより、それらの間に間隙を画定する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

荷電粒子顕微鏡法のためのマイクロファブリペローレーザキャビティであって、
第１のファイバアセンブリと第２のファイバアセンブリとを備え、前記第１のファイバアセンブリ及び前記第２のファイバアセンブリの各々が、
シングルモードファイバを備える入口領域と、
マルチモードファイバ又は透明基板を備えるスペーサ領域と、
屈折率分布型ファイバ又は屈折率分布型レンズを備える収束領域と、
マルチモードファイバ又は透明基板を備える検鏡領域と、を備え、
前記入口領域、スペーサ領域、前記収束領域、及び前記検鏡領域が、互いに光学的に連通しており、
前記第１のファイバアセンブリの前記検鏡領域の面が、前記第２のファイバアセンブリの前記検鏡領域の面に対向しており、それにより、それらの間に間隙を画定する、マイクロファブリペローレーザキャビティ。

【請求項2】

前記屈折率分布型ファイバ又は屈折率分布型レンズが、前記スペーサ領域内の前記マルチモードファイバ又は透明基板から拡大されたレーザビーム直径のレーザビームを受容して、前記レーザビームを前記検鏡領域及び前記間隙内の曲率のミラー放射輝度にモード整合させるように構成される、請求項１に記載のマイクロファブリペローレーザキャビティ。

【請求項3】

前記間隙の長さが、１μｍ～１０００μｍを含む、請求項１に記載のマイクロファブリペローレーザキャビティ。

【請求項4】

前記第１のファイバアセンブリ及び前記第２のファイバアセンブリの前記各々が、約１μＷ～約１Ｗの入力パワーを有するレーザビームを輸送するように構成される、請求項１に記載のマイクロファブリペローレーザキャビティ。

【請求項5】

前記第１のファイバアセンブリ及び前記第２のファイバアセンブリの各々のコア直径が、約１μｍ～約１０００μｍの範囲内である、請求項１に記載のマイクロファブリペローレーザキャビティ。

【請求項6】

前記第１のファイバアセンブリ及び前記第２のファイバアセンブリの各々の前記検鏡領域の前記面が、ミラーを備える、請求項１に記載のマイクロファブリペローレーザキャビティ。

【請求項7】

前記第１のファイバアセンブリ及び前記第２のファイバアセンブリのうちの少なくとも一方のための前記検鏡領域が、高熱伝導性基板を備え、前記高熱伝導性基板が、必要に応じて、誘電体反射コーティングを備え、前記誘電体反射コーティングが、必要に応じて、少なくとも第１の層及び第２の層を備え、前記第１の層及び前記第２の層が、異なる反射率を有する、請求項１に記載のマイクロファブリペローレーザキャビティ。

【請求項8】

前記マイクロファブリペローレーザキャビティは、荷電粒子顕微鏡の荷電粒子ビームの一部分が前記間隙を通過するように、前記荷電粒子顕微鏡のカラム内に位置決めされるように構成される、請求項１に記載のマイクロファブリペローレーザキャビティ。

【請求項9】

前記マイクロファブリペローレーザキャビティが、試料の下流の回折焦点面に位置決めされるように構成され、前記回折焦点面が、前記荷電粒子顕微鏡の磁気レンズの上部磁極片と、前記荷電粒子顕微鏡の前記磁気レンズの下部磁極片との間に位置する、請求項８に記載のマイクロファブリペローレーザキャビティ。

【請求項10】

前記第１のファイバアセンブリの前記面及び前記第２のファイバアセンブリの前記面の少なくとも一部を覆う誘電体コーティングを更に備える、請求項１に記載のマイクロファブリペローレーザキャビティ。

【請求項11】

前記第１のファイバアセンブリ及び前記第２のファイバアセンブリのうちの少なくとも一方の前記検鏡領域と接触する熱シンクを更に備える、請求項１に記載のマイクロファブリペローレーザキャビティ。

【請求項12】

前記間隙内に位置決めされ、かつ前記間隙を通って進行する荷電ビームからの、前記第１のファイバアセンブリの前記面及び前記第２のファイバアセンブリの前記面上の電荷蓄積を低減するように構成された電気シールドを更に備える、請求項１に記載のマイクロファブリペローレーザキャビティ。

【請求項13】

方法であって、
荷電粒子顕微鏡によって、荷電粒子ビームを生成することであって、前記荷電粒子ビームが、前記荷電粒子顕微鏡のビームカラムを通って進行する、生成することと、
前記荷電粒子顕微鏡の後焦点面に位置決めされたマイクロファブリペローレーザキャビティによって、定在波を生成することであって、前記荷電粒子ビームの一部分が、前記定在波を通って伝搬し、前記ビームカラム内で前記定在波との相互作用を経験する、生成することと、
前記荷電粒子顕微鏡の荷電粒子検出器によって、前記相互作用の結果として生じる荷電粒子画像をキャプチャすることと、を含む、方法。

【請求項14】

前記荷電粒子ビームが、前記荷電粒子顕微鏡の前記ビームカラム内に位置決めされた試料と更に相互作用する、請求項１３に記載の方法。

【請求項15】

前記試料が、軟組織試料を含む、請求項１４に記載の方法。

【請求項16】

前記荷電粒子ビームが、画像としてキャプチャされる、請求項１３に記載の方法。

【請求項17】

荷電粒子顕微鏡であって、
荷電粒子ビームを生成するように構成された荷電粒子源と、
前記荷電粒子ビームが通って進行するマイクロファブリペローキャビティを画定するビームカラムと、
上部磁極片及び下部磁極片を画定し、かつ前記ビームカラム内に収容された磁気レンズと、
前記ビームカラム内に収容され、かつ前記上部磁極片と前記下部磁極片との間に位置決めされたマイクロファブリペローレーザキャビティと、を備え、
前記マイクロファブリペローレーザキャビティが、前記荷電粒子ビームを通って進むレーザビームを生成するように構成され、必要に応じて、
（ａ）前記レーザビームが、約１μＷ～約１Ｗの入力パワーを有するか、又は
（ｂ）前記マイクロファブリペローレーザキャビティが、約１μｍ～約１０００μｍの範囲の間隙を画定し、前記間隙は、前記レーザビームがそこを通過するように構成されるか、又は
（ｃ）（ａ）及び（ｂ）の両方である、荷電粒子顕微鏡。

【請求項18】

検鏡端部を画定する試料ホルダを更に備え、前記検鏡端部が、試料を保持し、かつ（ｉ）前記上部磁極片と前記下部磁極片との間、及び（ｉｉ）前記荷電粒子ビームの進行経路内に位置決めされるように構成される、請求項１７に記載の荷電粒子顕微鏡。

【請求項19】

前記マイクロファブリペローレーザキャビティが、前記試料ホルダの前記検鏡端部と、前記下部磁極片との間に位置決めされるように更に構成される、請求項１８に記載の荷電粒子顕微鏡。

【請求項20】

検鏡端部を画定するレーザキャビティホルダを更に備え、前記マイクロファブリペローレーザキャビティの前記検鏡端部が、（ｉ）前記マイクロファブリペローレーザキャビティを保持するように構成され、かつ（ｉｉ）前記荷電粒子ビームの進行経路内に位置決めされる、請求項１７に記載の荷電粒子顕微鏡。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

（関連出願の相互参照）
本出願は、（２０２２年１２月３０日に出願された）米国仮特許出願第６３／４３６，２１４号「Ｆｉｂｅｒ Ｆａｂｒｙ－Ｐｅｒｏｔ Ｃａｖｉｔｙ Ｌａｓｅｒ Ｐｈａｓｅ Ｐｌａｔｅ ｆｏｒ Ｃｈａｒｇｅｄ Ｐａｒｔｉｃｌｅ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ」の優先権及び利益を主張するものであり、この出願の全体が、任意の及び全ての目的のために、参照により本明細書に組み込まれる。

【0002】

（発明の分野）
開示される技術は、荷電粒子顕微鏡システムのためのファイバファブリペローキャビティレーザ位相板の分野に関する。

【背景技術】

【0003】

荷電粒子顕微鏡法のための位相板は、顕微鏡検査試料の画像コントラストを高めることができ、それにより、極低温電子顕微鏡法（cryo-electron microscopy、ｃｒｙｏ－ＥＭ）、材料科学におけるソフトマター、及び半導体における薄いラメラにおいて典型的に見出される試料など、低い固有コントラストを有する試料に特に有用であり得る。位相板は、顕微鏡検査試料のコントラストを高めるために顕微鏡システムに組み込まれ得、それにより、画像を記録するために必要とされる線量を低下させ、また、試料への潜在的な照射損傷を軽減することができる。場合によっては、向上した画像コントラストはまた、より高速の画像キャプチャを提供し得る。しかしながら、既存の位相板は、それらの使用を制限する形状因子及び／又は電力消費を有する場合がある。したがって、改善された位相板に対する長年感じられた必要性が、当該分野に存在する。

【発明の概要】

【0004】

記載された長年感じられた必要性を満たすために、本開示は、荷電粒子顕微鏡法のための新規かつ発明的なファイバファブリペローキャビティレーザ位相板を提供する。

【0005】

一態様では、本開示は、荷電粒子顕微鏡法のためのマイクロファブリペローレーザキャビティであって、第１のファイバアセンブリと第２のファイバアセンブリとを備え、第１のファイバアセンブリ及び第２のファイバアセンブリの各々が、シングルモードファイバを備える入口領域と、マルチモードファイバ又は透明基板を備えるスペーサ領域と屈折率分布型ファイバ又は屈折率分布型レンズを備える収束領域と、マルチモードファイバ又は透明基板を備える検鏡領域と、を備え、入口領域、スペーサ領域、収束領域、及び検鏡領域が、互いに光学的に連通しており、第１のファイバアセンブリの検鏡領域の面が、第２のファイバアセンブリの検鏡領域の面に対向し、それにより、それらの間に間隙を画定する、マイクロファブリペローレーザキャビティ、を提供する。

【0006】

また、方法であって、荷電粒子顕微鏡によって、荷電粒子ビームを生成することであって、荷電ビームが、荷電粒子顕微鏡のビームカラムを通って進行する、生成することと、試料の下流の回折焦点面に位置決めされたマイクロファブリペローレーザキャビティによって、第１の回折面がビームカラムの上部磁極片と下部磁極片との間にある状態で（例えば、試料の平行照明のために）、試料の後焦点面内にレーザビームを生成することであって、荷電粒子ビームの一部分が、レーザビームを通って伝搬し、ビームカラム内でレーザビームと相互作用する、生成することと、荷電粒子顕微鏡の荷電粒子検出器によって、相互作用の結果として生じる荷電粒子画像をキャプチャすることと、を含む、方法、が提供される。

【0007】

更に、荷電粒子顕微鏡であって、荷電粒子ビームを生成するように構成された荷電粒子源と、生成された粒子ビームが通って進行するマイクロファブリペローキャビティを画定するビームカラムと、上部磁極片及び下部磁極片を画定し、かつビームカラム内に収容された磁気レンズと、ビームカラム内に収容され、かつ試料の下流の回折焦点面に、第１の回折焦点面が上部磁極片と下部磁極片との間にある状態で（例えば、試料の平行照明のために）位置決めされたマイクロファブリペローレーザキャビティと、を備え、マイクロファブリペローレーザキャビティが、荷電粒子ビームを通って進行するレーザビームを生成するように構成され、必要に応じて、レーザビームが、約１μＷ～約１Ｗの入力パワーを有するか、又はマイクロファブリペローレーザキャビティが、約１μｍ～約１０００μｍの範囲の間隙を画定し、間隙は、レーザビームがそこを通過するように構成される、荷電粒子顕微鏡、が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0008】

本発明を説明する目的で、現在好ましい形態が、図面に示されている。しかしながら、本発明は、示された正確な配置及び手段に限定されないことが、理解される。

【図1】本開示のマイクロファイバファブリペローキャビティレーザ位相板を組み込むことができる顕微鏡システムを示す。

【図2】本開示による、マイクロファイバファブリペローキャビティレーザ位相板を組み込んだ顕微鏡カラムの構成を示す。

【図3】本開示による、マイクロファイバファブリペローキャビティレーザ位相板を示す。

【図4A】本開示による、マイクロファイバファブリペローキャビティレーザ位相板を示す。

【図4B】本開示による、マイクロファイバファブリペローキャビティレーザ位相板を示す。

【図5】本開示による、マイクロファイバファブリペローキャビティレーザ位相板のためのキャビティミラー及び熱シンクのアセンブリを示す。

【図6】本開示による、マイクロファイバファブリペローキャビティレーザ位相板を組み込んだ顕微鏡カラムを示す。

【図7】本開示による、マイクロファイバファブリペローキャビティレーザ位相板を有する顕微鏡システムを利用するためのプロセスフローを示す。

【発明を実施するための形態】

【0009】

本開示は、本開示の一部を形成する添付の図面及び実施例と一緒に、以下の詳細な説明を参照することにより、より容易に理解され得る。本発明は、本明細書に記載及び／又は図示される特定のデバイス、方法、用途、条件、又はパラメータに限定されないこと、及び本明細書で使用される用語は、単なる例示として、特定の実施形態を説明することを目的とするものであり、特許請求の範囲に記載された発明を限定することを意図するものではないことを理解すべきである。また、添付の特許請求の範囲を含む明細書で使用されるとき、単数形「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は、複数形を含み、特定の数値への言及は、文脈が明確に指示しない限り、少なくともその特定の数値を含む。本明細書で使用される場合、「複数」という用語は、２つ以上を意味する。数値の範囲が表現されるとき、別の態様は、一方の特定の数値からのもの、及び／又は、他方の特定の数値までのものを含む。同様に、数値が近似値として表現されるとき、「約又はおよそ（about）」という先行詞を使用することによって、その特定の数値が、別の実施形態を形成することが理解されるであろう。全ての範囲は、包括的かつ組み合わせ可能であり、ステップは、任意の順序で実行され得ることが理解されるべきである。本明細書で引用される全ての文書は、その全体があらゆる目的のために、参照により本明細書に組み込まれている。

【0010】

明確さのために別個の実施形態の文脈で本明細書に説明される、本発明の特定の特徴は、単一の実施形態において組み合わせて提供され得ることも理解されたい。逆に、簡潔にするために、単一の実施形態の文脈で説明される、本発明の様々な特徴は、別々に又は任意のサブコンビネーションで提供され得る。更に、範囲で記載された値への言及は、その範囲内の各値及び全ての値を含む。更に、「有する（comprising（含む、備える））」という用語は、その標準的なオープンエンドの意味を有するが、「からなる（consisting）」も包含するものとして理解されるべきである。例えば、部品Ａ及び部品Ｂを備えるデバイスは、部品Ａ及び部品Ｂに加えて部品を含むことができるが、部品Ａ及び部品Ｂのみから形成することもできる。

【0011】

レーザ位相板（laser phase plate、ＬＰＰ）は、光学的なポンダーモーティブポテンシャル（pondermotive potential）を利用して、ＴＥＭ試料の下流の回折面において、電子ビームに必要な位相変化を与える。吸収、散乱、又はエネルギーシフトを引き起こし得る材料が、電子ビーム経路内に位置しないので、ＬＰＰは、ＴＥＭ用の位相板のほぼ理想的な実装形態である。連続波ＬＰＰの実装では、レーザ光は、光キャビティ内で増強されて、ＧＷ／ｃｍ^２の強度に集結される。巨視的キャビティタイプは、１ｍｍより大きい曲率半径（ＲＯＣ）を有するミラーを有し、１０ｗより大きいレーザパワーを必要とする。

【0012】

本開示は、透過電子顕微鏡（transmission electron microscope、ＴＥＭ）などの荷電粒子顕微鏡内に配置され得るＬＰＰを形成するためのファイバファブリペローキャビティ（Fiber Fabry-Perot Cavity、ＦＦＰＣ）について説明する。ＦＦＰＣは、１ｍｍより小さい曲率半径（radius of curvature、ＲＯＣ）を有するキャビティミラーと、入力ビームを案内するためのファイバ光学コンポーネント（fiber optical component）（例えば、シングルモード（ＳＭファイバ）と、キャビティモード整合領域（例えば、屈折率分布型（gradient index、ＧＲＩＮ）ファイバ）と、２つの凹面ミラー間の循環パワーの強化（例えば、マルチモード（multi-mode、ＭＭ）ファイバ）と、を含み得る。ＦＦＰＣファイバアセンブリの寸法、例えば、１２５ｍｍの直径は、試料と、磁気レンズの下部磁極片との間の数ミリメートルに制限され得る、ＴＥＭの後焦点面の空間に適合することを可能にする。巨視的キャビティタイプに関するＦＦＰＣ性能の改善は、低レーザパワーでのファイバ光学技術の使用を可能にし、それにより、平面光波回路及び集積フォトニクスを含むことができる。巨視的キャビティタイプは、典型的には、本明細書に記載のＦＦＰＣよりもはるかに大きい（例えば、全キャビティ長で６０倍大きい）。したがって、巨視的キャビティは、転送光学レンズ（transfer optical lens）内のＴＥＭの下流の１つ又は複数の中継回折焦点面など、荷電粒子顕微鏡システム内に配置することができる場所に限定される。更に、巨視的キャビティは、対応するキャビティ内レーザパワー生成のために、はるかに大きいパワー入力、例えば、本明細書に記載のＦＦＰＣと比較して、４００倍のパワー入力を必要とする。

【0013】

開示されたＦＦＰＣは、巨視的キャビティタイプに対して、ほぼ３桁の、キャビティ内循環パワーの改善を提供することができる。この改善を利用して、必要なレーザパワーを、例えば２０Ｗから５０ｍＷへ比例的に低減することができる。低減されたパワーへの最大の寄与は、ＦＦＰＣの増大された反射率から生じ、これは、低減されたキャビティ長のための対応策として作用することができ、フィネス及びパワービルドアップにプラスの影響を及ぼすことができる。同様に、減少したキャビティ長は、より小さいＲＯＣを有するミラーを可能にすることができ、より小さいモード焦点半径を生じさせる。そのようなより小さいモード焦点半径はまた、ＬＰＰのカットオン周波数を低減することができる。以下の表１は、巨視的キャビティ及び本明細書に記載のマイクロＦＦＰＣのパラメータ間の例示的かつ非限定的な比較を提供する。

【0014】

【表1】

【0015】

本明細書に記載のＦＦＰＣは、小さなモード焦点半径、高いフィネス、効率的な結合、堅牢なファイバアセンブリ、及びキャビティモードへのオープンアクセスのような、いくつかの望ましい特性を単一の微視的デバイスにおいて組み合わせることができる。有利なことに、ＦＦＰＣは、低パワーレーザが使用され得るように、キャビティパラメータを大幅に改善し、ファイバ光学コンポーネントと統合され、かつ数ミリメートルのＴＥＭの後焦点面の空間に適合するように寸法を小型化する。

【0016】

図１を参照すると、図１は、試料１１０を観察及び／又は特徴付けるために電子ビーム１０５を使用するように構成された顕微鏡システム１００を示す。顕微鏡システム１００は、顕微鏡システム１００の透過領域において、放射を使用して試料１１０の画像を取得することができる。したがって、システム１００は、透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）又は走査型透過電子顕微鏡（Scanning Transmission Electron Microscope、ＳＴＥＭ）を表し得る。

【0017】

真空筐体１２０内では、電子源１２５は、電子－光軸１３０に沿って伝搬し、電子光学照明器１３５を横断する電子ビーム１０５を生成することができ、試料チャンバ１９４内に位置決めされた試料１１０の選択部分に電子を指向／収束させるように機能する。いくつかの例では、試料１１０は、例えば、（局所的に）薄化／平坦化され得るか、又はさもなければ分析のために処理され得るが、これは、全ての例において必要とされるわけではない。

【0018】

偏向器１４０もまた図示されており、これは、とりわけ、ビーム１０５の走査動作をもたらすために使用することができる。試料１１０は、ゴニオメータ１９６によって複数の自由度で位置決めすることができる試料ホルダ１４５上に保持することができる。例えば、試料１１０は、ＸＹ平面内で（とりわけ）移動することができる試料ホルダのホルダカプセル内に位置決めすることができる（図示されているデカルト座標系を参照されたさい。典型的には、Ｚに平行な運動及びＸ／Ｙを中心とする傾斜も可能である）。このような移動により、試料１１０の異なる部分を、軸１３０に沿って（Ｚ方向に）進行する電子ビーム１０５によって照明／撮像／検査することができる（及び／又はビーム走査の代わりに走査動作を実行することができる）。所望される場合、任意選択の冷却デバイス（図示せず）を、試料ホルダ１４５との密接な熱接触状態にして、それによって、試料ホルダ（及びその上の試料１１０）を、例えば、極低温に維持することができる。試料ホルダのホルダカプセルは、試料が真空又は不活性ガス下でＴＥＭの内外に移送され得るように、密封可能であり得る。

【0019】

試料ホルダは、２つの遠位端を有する長いロッドの形態であり得る。試料ホルダは、一方の遠位端にホルダカプセルを含み得、ＴＥＭグリッドなどの試料が、その中に位置決めされる。試料は、試料ホルダの一方の遠位端を、ロードロックを介してＴＥＭカラムに挿入することによって、試料チャンバ内に移送され得る。試料は、試料ホルダによって保持されている間に荷電粒子ビームによって撮像又は処理することができる。

【0020】

電子ビーム１０５は、（例えば）二次電子、後方散乱電子、Ｘ線、及び光放射（カソードルミネセンス）を含む、様々なタイプの誘導放射を試料１１０から発散させるような方法で、試料１１０と相互作用することができる。必要に応じて、これらの放射線タイプのうちの１つ以上は、組み合わされたシンチレータ／光電子増倍管又はＥＤＸ（エネルギー分散型Ｘ線分光法）モジュールとすることができる分析デバイス１５５を用いて検出することができる。しかしながら、代替的又は補足的には、試料１１０を横断（通過）し、試料１１０から出て／発散して、軸１３０に沿って（実質的には、一般にはある程度偏向／散乱するが）伝搬し続ける電子を調査することができる。

【0021】

このような透過電子束は、多種多様な静電レンズ／磁気レンズ、偏向器、及び補正器（非点収差補正装置など）などを含み得る撮像システム（投影レンズ）１６０に入射する。通常（非走査）ＴＥＭモードでは、この撮像システム１６０は、透過電子束を収束させることができる。ＴＥＭカメラ１６５などの様々なタイプの分析装置が、撮像システム１６０の下流に使用され得る。カメラ１６５の位置に、電子束は、静止画像（又は、フーリエ変換図形）を形成することができ、静止画像は、コントローラ／プロセッサ１７０によって処理され得、例えばフラットパネルディスプレイのような表示デバイス（図示せず）上に表示され得る。必要ない場合、カメラ１６５は、軸１３０の邪魔にならないように、後退させる／引き込めることができる。代替的又は追加的に、撮像システム１６０は、透過電子束を蛍光スクリーン１７５に収束させるために使用することができ、蛍光スクリーン１７５は、必要に応じて、軸１３０の邪魔にならないように後退させる／引き込めることができる。試料１１０の（一部の）画像（又は、回折図）は、撮像システム１６０によりスクリーン１７５上に形成され、この画像は、視認ポート１８０を通して視認することができる。

【0022】

分析装置はまた、ＳＴＥＭカメラ１８５を含むことができる。カメラ１８５からの出力は、試料１１０上のビーム１０５の（Ｘ、Ｙ）走査位置の関数として記録することができ、Ｘ、Ｙの関数としてのカメラ１８５からの出力の「マップ（ｍａｐ）」である画像を構築することができる。カメラ１８５は、カメラ１６５に特徴的に存在する画素行列とは異なり、例えば直径が２０ｍｍの１個の画素を含み得る。更に、カメラ１８５は、一般的に、カメラ１６５（例えば、１０^２～１０^３画像／秒）よりも非常に高い取得速度（例えば、１０^６ポイント／秒）を有することになる。この場合も、必要ない場合、カメラ１８５は、軸１３０の邪魔にならないように、後退させる／引き込めることができる。

【0023】

カメラ１６５又は１８５を使用して撮像を行うことの代替として、例えば、電子エネルギー損失分光法（ＥＥＬＳ）モジュールとすることができる分光装置１９０を実行することもできる。部品１６５、１８５、及び１９０の順序／位置は厳密ではなく、多くの可能な変形が考えられることに留意されたい。例えば、分光装置１９０は、撮像システム１６０と一体化され得る。

【0024】

コントローラ１７０は、様々な図示される構成要素に、制御線（バス）を介して接続される。コントローラは、コンピュータ可読命令を格納するためのプロセッサ及び非一時的メモリを少なくとも含む。プロセッサでコンピュータ可読命令を実行することにより、このコントローラ１７０は、アクションを同期させる、設定値を提供する、信号を処理する、計算を実行する、及びメッセージ／情報を表示デバイス（図示せず）に表示するなどの様々な機能を提供することができる。コントローラは、本明細書に記載される方法のいくつか又は全てのステップを実装するように構成することができる。コントローラ１７０は、必要に応じて、筐体１２０の（部分的に）内側又は外側にあり得、一体構造又は複合構造であり得る。

【0025】

ゴニオメータ１９６は、電子ビーム下で顕微鏡の真空チャンバ内で試料を位置決めすることができる。真空チャンバは、試料チャンバ１９４とすることができる。試料は、試料チャンバ内の荷電粒子ビームで撮像又は処理することができる。ゴニオメータ１９６は、筐体１２０と結合することができる。ゴニオメータは、１つ以上の傾斜軸の周りで試料を傾斜させるための１つ以上の作動機構を含むことができる。

【0026】

ゴニオメータ１９６は、顕微鏡１００の外部から試料チャンバ内への試料１１０の移送を容易にするためのロードロック１９５を含む。ロードロック１９５は、試料１１０が、ＴＥＭの外部からロードロック１９５へ、及びロードロック１９５から顕微鏡システム１００の試料チャンバへ移行するための入口点／出口点を含み得る。例えば、ロードロック１９５は、ＴＥＭの外部から試料ホルダを受容するための開口部を一方の端部に含むことができる。ロードロックは、１つ以上のＯリングを介して外部環境から密封可能であり得る。同様に、ロードロック１９５はまた、試料ホルダによって保持された試料をロードロック１９５から顕微鏡の試料チャンバに通過させるために、別の端部（例えば、反対の端部）上に開口部を含むことができる。ロードロックと試料チャンバとの間の開口部は、弁を介して密封可能である。したがって、試料１１０が（試料ホルダを介して）ロードロック１９５内に位置決めされると、ロードロックの環境を試料チャンバから実質的に隔離することができる。

【0027】

ゴニオメータ１９６は、チャンバを保護源１９８及び真空ポンプ１９９の両方と遮断可能な流体連通状態に置くためのガス送達トレイン１９７を含むことができる。ロードロック１９５は、ロードロック１９５の中及び外へ流れるガス流を制御するために、弁を介して１つ以上のガス源及びポンプと結合することができる。一例では、ロードロックは、第１の弁を介して真空ポンプ１９９に流体的に接続され、第２の弁を介して保護ガス源１９８に流体的に接続され得る。弁は、コントローラ１７０によって制御されるそれぞれのアクチュエータを作動させることによって開閉することができる。

【0028】

システム１００はまた、本開示によるマイクロＦＦＰＣ１９１を含み得る。マイクロＦＦＰＣ１９１は、軸１３０に沿って位置決めされ得る。場合によっては、マイクロＦＦＰＣ１９１は、撮像システム１６０内に、又は撮像システム１６０と試料１１０との間に位置決めされ得る。レーザは、外部レーザ源（図示せず）へのマイクロＦＦＰＣ１９１に結合され得、軸１３０と交差するように、レーザ放射を受容し、及び透過させるように構成され得る。透過したレーザ放射は、軸１３０と交差する定在波を形成し得、定在波は、軸１３０に沿って電子ビーム１０５によって生成された放射と相互作用し得る。

【0029】

ＴＥＭシステムは、走査型透過電子顕微鏡などの他のタイプの透過電子顕微鏡システムを含み得る。いくつかの例では、ＴＥＭシステムは、イオンカラムなどの別の荷電粒子カラムを含むことができる。

【0030】

図２は、本開示による、例示的な顕微鏡カラムの構成２００を示す。構成２００は、例えば、図１を参照して説明したシステム１００などのＴＥＭのカラムであり得る。例えば、構成２００は、撮像システム１６０の一部であってもよく、構成２００は、図１の試料１１０の平面から始まり、電子－光軸１３０に沿って延在する。

【0031】

マイクロＦＦＰＣ２０５は、対物レンズ２０４の後焦点面２１０に位置決めされ得る。後焦点面２１０は、試料と相互作用する荷電粒子ビームからの放射２２０が後焦点面２１０で収束するように、対物レンズ２０４から離れた焦点距離の距離とすることができる。マイクロＦＦＰＣ２０５は、放射２２０が通過することができるレーザビーム２２５を含み得、それにより、非散乱放射２３０に対して放射２２０に位相シフトを提供することができる。

【0032】

巨視的キャビティは、そのサイズが大きいため、投影レンズ２４０と検出器２４５との間、又は中間レンズ２３５と投影レンズ２４０との間など、検出器２４５により近接して位置決めされることに限定される。構成２００のこの領域は、典型的には、サイズ（例えば、カラムの直径）がより大きく、それにより、より大きいキャビティが存在することを可能にする。しかしながら、マイクロＦＦＰＣは、サイズが著しく小さく、したがって、カラムの更に上方に、かつ試料により近接して、例えば、後焦点面２１０）などに位置決めされ得る。

【0033】

図３は、本開示によるマイクロＦＦＰＣ３００を示す。マイクロＦＦＰＣ３００は、第１のファイバアセンブリ３０５－ａ及び第２のファイバアセンブリ３０５－ｂを含み得る。各アセンブリ３０５－ａ、３０５－ｂは、入口領域３１０－ａ、３１０－ｂ、収束領域３１５－ａ、３１５－ｂ、及び検鏡領域３２０－ａ、３２０－ｂをそれぞれ含み得る。

【0034】

入口領域３１０－ａ、３１０－ｂは、シングルモードファイバを含み得る。入口領域３１０－ａ、３１０－ｂは、レーザ入力を受容し、レーザを対応する収束領域３１５－ａ、３１５－ｂに向けて透過させるように構成され得る。入口領域３１０－ａ、３１０－ｂは、コア及びクラッドを画定し得、クラッドは、コアを包む。コアは、例えば、（例えば、アセンブリ３０５－ａ、３０５－ｂの透過軸に対して）５μｍ～１０μｍの直径を含み得、クラッドは、１００μｍ～１５０μｍの直径を含み得る。コアは、プラスチック又はガラスから構成され得、クラッドは、コアの屈折率よりも低い屈折率を有する材料（例えば、ガラス、ポリマーなど）から構成され得る。

【0035】

収束領域３１５－ａ、３１５－ｂは、屈折率分布型ファイバを含み得る。収束領域３１５－ａ、３１５－ｂは、対応する入口領域３１０－ａ、３１０－ｂからレーザ入力（例えば、シングルモード入力）を受容するように構成され得、収束領域３１５－ａ、３１５－ｂの長さに沿ってモード整合されたレーザビームを生成することができる。例えば、収束領域３１５－ａ、３１５－ｂは、コア及びクラッドを含むことができる。コアは、透過軸から離れる半径方向距離が増加するにつれて減少する屈折率を含み得る。変化した屈折率は、レーザビームを収束領域３１５－ａ、３１５－ｂの長さに沿って正弦波形態で進行させることができる。収束領域３１５－ａ、３１５－ｂのコアは、例えば、プラスチック又はガラスであり得、クラッドは、コアの屈折率よりも低い屈折率を有する材料（例えば、ガラス、ポリマーなど）から構成され得る。コアは、５０～２５０μｍの直径を含み得、クラッドは、１００～５００μｍの直径を含み得る。

【0036】

検鏡領域３２０－ａ、３２０－ｂは、ミラーを含むか、又はミラーを形成するか、又はミラーであり得る。例えば、検鏡領域３２０－ａ、３２０－ｂは、モード整合されたレーザビームを受容し、アセンブリ３０５－ａ、３０５－ｂによって画定された間隙に向けてレーザビームを透過させるように構成され得る。検鏡領域３２０－ａ、３２０－ｂは、他方のアセンブリから受容されたレーザビームを反射するように更に構成され得る。例えば、検鏡領域３２０－ａは、検鏡領域３２０－ｂから受容されたレーザビームを反射するように構成され得、逆もまた同様である。レーザビームのこの透過率及び反射率は、レーザビームの入力パワーを著しく低減することができる（例えば、表１参照）。例えば、レーザは、例えば、約１μＷ～約１Ｗ、約１０μＷ～０．１Ｗ、約１００μＷ～約０．０１Ｗ、及び全ての中間値の入力電力を有し得る。検鏡領域３２０－ａ、３２０－ｂは、高熱伝導性基板から構成され得る。場合によっては、検鏡領域３２０－ａ、３２０－ｂは、ダイヤモンドから構成され得る。場合によっては、検鏡領域３２０－ａ、３２０－ｂは、シリカ又は石英から構成され得る。

【0037】

検鏡領域３２０－ａ、３２０－ｂは、間隙に対向する湾曲面３２５－ａ、３２５－ｂ（例えば、又は面の一部分が湾曲している）を画定し得る。湾曲面は、間隙内の一点に収束するように、レーザビームを誘導及び収束させることができる。場合によっては、この点は、対応する顕微鏡システムのビーム経路、例えば、図１の電子－光軸１３０と重なり得る。更に、面の曲率半径は、アセンブリ３０５－ａとアセンブリ３０５－ｂとの間の間隙距離に依存し得る。例えば、曲率半径は、アセンブリ３０５－ａ、３０５－ｂ間の間隙長の減少とともに増加し得る。いくつかの例として、間隙の長さは、例えば、１～１０００μｍ、又は３～７５０μｍ、又は５～５００μｍ、又は７～３５０μｍ、又は１０～２５０μｍ、又は２０～１５０μｍであり得る。

【0038】

場合によっては、検鏡領域３２０－ａ、３２０－ｂは、マルチモードファイバを含み得る。場合によっては、検鏡領域３２０－ａ、３２０－ｂ内に湾曲面３２５－ａ、３２５－ｂを形成するために、熱アブレーションを介してなどで、湾曲面３２５－ａ、３２５－ｂをアブレーション又はエッチングすることができる。場合によっては、ミラーは、検鏡領域３２０－ａ、３２０－ｂの異なる組成のものであり得、面３２５－ａ、３２５－ｂ内に画定され得る。例えば、検鏡領域３２０－ａ、３２０－ｂは、ダイヤモンド、シリカ、石英などから構成され得る。面３２５－ａ、３２５－ｂのミラーは、高屈折率材料と低屈折率材料とが交互になった１つ以上の層を含み得る。例えば、ミラーは、酸化チタン（ＴｉＯ_２）及び酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）の交互層から構成され得る。場合によっては、検鏡領域３２０－ａ、３２０－ｂは、基板上に交互層が積層された高熱伝導性基板から構成され得る。場合によっては、ミラーは、検鏡領域３２０－ａ、３２０－ｂの面に（例えば、接着剤、エピタキシなどを介して）結合され得る。

【0039】

場合によっては、検鏡領域３２０－ａ、３２０－ｂは、図３に示されるもののような、対応する収束領域３１５－ａ、３１５－ｂと同一平面上にある結合領域を含み得る。他の場合には、検鏡領域３２０－ａ、３２０－ｂは、検鏡領域３２０－ａ、３２０－ｂの面から離れて遠位に（例えば、透過軸に沿って）延在する壁３２５を更に画定し得る。壁３２５は、収束領域３１５－ａ、３１５－ｂが挿入され得る凹部を画定し得る。壁の一例を図８に示す。検鏡領域３２０－ａ、３２０－ｂは、３００μｍ～７００μｍの直径を含み得る。場合によっては、マイクロＦＦＰＣ３００の全長は、１００～２００μｍ、１００～５００μｍ、５０～１，０００μｍなどであり得る。

【0040】

図４Ａ及び図４Ｂは、本開示によるマイクロＦＦＰＣ４００を示す。マイクロＦＦＰＣ４００は、第１のファイバアセンブリ４０５－ａ及び第２のファイバアセンブリ４０５－ｂを含み得る。各アセンブリ４０５－ａ、４０５－ｂは、入口領域４１０－ａ、４１０－ｂ、スペーサ領域４１５－ａ、４１５－ｂ、収束領域４２０－ａ、４２０－ｂ、及び検鏡領域４２５－ａ、４２５－ｂをそれぞれ含むことができる。

【0041】

入口領域４１０－ａ、４１０－ｂは、シングルモードファイバを含み得る。入口領域４１０－ａ、４１０－ｂは、レーザ入力を受容し、レーザを対応するスペーサ領域４１５－ａ、４１５－ｂに向けて透過させるように構成され得る。入口領域４１０－ａ、４１０－ｂは、コア及びクラッドを画定し得、クラッドは、コアを包む。コアは、例えば、１～１０００μｍ、又は３～７５０μｍ、又は５～５００μｍ、又は７～３５０μｍ、又は１０～２５０μｍ、又は２０～１５０μｍの直径を含み得る。

【0042】

（例えば、アセンブリ４０５－ａ、４０５－ｂの透過軸に対して）、そしてクラッドは、１００μｍ～１５０μｍの直径を含み得る。コアは、プラスチック又はガラスから構成され得、クラッドは、コアの屈折率よりも低い屈折率を有する材料（例えば、ガラス、ポリマーなど）から構成され得る。

【0043】

スペーサ領域４１５－ａ、４１５－ｂは、マルチモードファイバを含み得る。スペーサ領域４１５－ａ、４１５－ｂは、対応する入口領域４１０－ａ、４１０－ｂからレーザ入力（例えば、シングルモード入力）を受容するように構成され得、スペーサ領域４１５－ａ、４１５－ｂの長さに沿ってマルチモードレーザビームを生成することができる。スペーサ領域４１５－ａ、４１５－ｂは、それぞれのアセンブリ４０５－ａ、４０５－ｂを通るビームモード伝搬の増加を容易にし得る。

【0044】

収束領域４２０－ａ、４２０－ｂは、屈折率分布型ファイバを含み得る。収束領域４２０－ａ、４２０－ｂは、対応するスペーサ領域４１５－ａ、４１５－ｂからレーザ入力（例えば、シングルモード入力）を受容するように構成され得、収束領域４２０－ａ、４２０－ｂの長さに沿ってモード整合されたレーザビームを生成することができる。例えば、収束領域４２０－ａ、４２０－ｂは、コア及びクラッドを画定し得る。コアは、透過軸から離れる半径方向距離が増加するにつれて減少する屈折率を含み得る。変化した屈折率は、レーザビームを収束領域４２０－ａ、４２０－ｂの長さに沿って正弦波形態で進行させることができる。収束領域４２０－ａ、４２０－ｂのコアは、プラスチック又はガラスであり得、クラッドは、コアの屈折率よりも低い屈折率を有する材料（例えば、ガラス、ポリマーなど）から構成され得る。コアは、５０～２５０μｍの直径を含み得、クラッドは、１００～５００μｍの直径を含み得る。

【0045】

検鏡領域４２５－ａ、４２５－ｂは、ミラーを含み得る。例えば、検鏡領域４２５－ａ、４２５－ｂは、モード整合されたレーザビームを受容し、アセンブリ４０５－ａ、４０５－ｂによって画定された間隙に向けてレーザビームを透過させるように構成され得る。検鏡領域４２５－ａ、４２５－ｂは、他方のアセンブリから受容されたレーザビームを反射するように更に構成され得る。例えば、検鏡領域４２５－ａは、検鏡領域４２５－ｂから受容されたレーザビームを反射するように構成され得、逆もまた同様である。レーザビームのこの透過率及び反射率は、レーザビームの入力パワーを著しく低減することができる（例えば、表１参照）。場合によっては、検鏡領域４２５－ａ、４２５－ｂは、ダイヤモンドから構成され得る。場合によっては、検鏡領域４２５－ａ、４２５－ｂは、シリカ又は石英から構成され得る。

【0046】

検鏡領域４２５－ａ、４２５－ｂは、間隙に対向する湾曲面４３０－ａ、４３０－ｂ（例えば、又は面の一部分が湾曲している）を画定し得る。湾曲面は、間隙内の一点に収束するように、レーザビームを誘導及び収束させることができる。場合によっては、この点は、対応する顕微鏡システムのビーム経路、例えば、図１の電子－光軸１０３０と重なり得る。更に、面の曲率半径は、アセンブリ４０５－ａとアセンブリ４０５－ｂとの間の間隙距離に依存し得る。例えば、曲率半径は、アセンブリ４０５－ａ、４０５－ｂ間の間隙長の減少とともに増加し得る。場合によっては、曲率半径は、２００～５００μｍであり得る。

【0047】

検鏡領域４２５－ａ、４２５－ｂは、ミラーから構成され得るか、又はミラーを含み得る。場合によっては、検鏡領域４２５－ａ、４２５－ｂは、マルチモードファイバを含み得る。場合によっては、検鏡領域４２５－ａ、４２５－ｂ内に湾曲面４３０－ａ、４３０－ｂを形成するために、熱アブレーションを介してなどで、湾曲面４３０－ａ、４３０－ｂをアブレーション又はエッチングすることができる。場合によっては、ミラーは、検鏡領域４２５－ａ、４２５－ｂの異なる組成のものであり得る。そして面４３０－ａ、４３０－ｂ内に画定され得る。例えば、検鏡領域４２５－ａ、４２５－ｂは、ダイヤモンド、シリカ、石英などから構成され得る。面４３０－ａ、４３０－ｂのミラーは、高屈折率材料と低屈折率材料とが交互になった１つ以上の層を含み得る。例えば、ミラーは、酸化チタン（ＴｉＯ_２）及び酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）の交互層から構成され得る。場合によっては、ミラーは、検鏡領域４２５－ａ、４２５－ｂの面に（例えば、接着剤、エピタキシなどを介して）結合され得る。

【0048】

場合によっては、検鏡領域４２５－ａ、４２５－ｂは、図４に示されるもののような、対応する収束領域４２０－ａ、４２０－ｂと同一平面上にある結合領域を含み得る。他の場合には、検鏡領域４２５－ａ、４２５－ｂは、収束領域４２０－ａ、４２０－ｂが挿入され得る凹部を更に画定し得る。凹部の一例を図４Ｂに示す。検鏡領域４２５－ａ、４２５－ｂは、３００μｍ～７００μｍの直径を含み得る。

【0049】

図５は、本開示によるマイクロＦＦＰＣ５００を示す。マイクロＦＦＰＣ５００は、第１のファイバアセンブリ５０５－ａ及び第２のファイバアセンブリ５０５－ｂを含み得る。各アセンブリ５０５－ａ、５０５－ｂは、入口領域５１０－ａ、５１０－ｂ、スペーサ領域５１５－ａ、５１５－ｂ、収束領域５２０－ａ、５２０－ｂ、及び検鏡領域５２５－ａ、５２５－ｂをそれぞれ含み得、これらは、図３、図４Ａ、及び図４Ｂに関して論じられた入口領域、収束領域、スペーサ領域、及び検鏡領域であり得る。

【0050】

第１のファイバアセンブリ５０５－ａ及び第２のファイバアセンブリ５０５－ｂはまた、それぞれヒートシンク５３５－ａ及び５３５－ｂを含み得る。ヒートシンク５３５－ａ及び５３５－ｂは、入口領域５１０－ａ、５１０－ｂ、スペーサ領域５１５－ａ、５１５－ｂ、収束領域５２０－ａ、５２０－ｂ、検鏡領域５２５－ａ、５２５－ｂ、又はこれらの組み合わせの外面上に位置決めされ得る。場合によっては、ヒートシンク５３５－ａ、５３５－ｂは、レーザビームの伝搬軸を中心に円周方向に延在し得る。ヒートシンク５３５－ａ、５３５－ｂは、電子－光軸１３０に垂直に（例えば、それぞれアセンブリ５０５－ａ、５０５－ｂの長さに沿って）延びるセクション５４０－ａ、５４０－ｂを含み得る。ヒートシンク５３５－ａ、５３５－ｂはまた、電子－光軸１３０に平行に延びるセクション５４５－ａ、５４５ｂを含み得る。平行セクション５４５－ａ、５４５－ｂは、検鏡領域５２５－ａ、５２５－ｂからのレーザ放射が電子－光軸１３０を通過することを可能にするために、縁部５５０－ａ、５５０－ｂを画定し得る。場合によっては、縁部５５０－ａ、５５０－ｂは、レーザ放射がヒートシンク５３５－ａ、５３５－ｂに接触するのを最小限に抑えるように形成され得る。例えば、検鏡領域５２５－ａ、５２５－ｂの面は、それぞれの検鏡領域から放射されたレーザ放射を収束させるように湾曲され得る。縁部５５０－ａ、５５０－ｂは、この収束が生じることを可能にするように角度付けされ得る。

【0051】

図６は、本開示による顕微鏡カラム６００を示す。カラム６００は、図１の顕微鏡システム１００などの顕微鏡システム内に実装され得る。場合によっては、カラム６００は、撮像システム１６０の一部を含み得る。

【0052】

場合によっては、カラム６００は、上部磁極片６０５と下部磁極片６１０とを含むことができる磁気レンズを含み得る。場合によっては、試料平面は、上部磁極片６０５と下部磁極片６１０との間に（例えば、電子－光軸に沿って）位置し得る。試料ホルダ６２５は、試料を試料平面に位置決めすることができる（例えば、試料ホルダ６２５の、試料を収容する遠位端を再位置決めすることによって）。

【0053】

アパーチャホルダ６１５などのアパーチャホルダは、カラム６００内にＦＦＰＣを位置決めすることができる。例えば、アパーチャホルダ６１５の遠位端は、ＦＦＰＣ（例えば、本明細書に記載のＦＦＰＣ２００～５００）を収容することができる。アパーチャホルダ６１５は、ＦＦＰＣが電子－光軸に沿って位置決めされるように、ＦＦＰＣを位置決めすることができる。加えて、ＦＦＰＣは、試料の下流に位置決めすることができるが、場合によっては、上部磁極片６０５と下部磁極片６１０との間に位置決めすることもできる。場合によっては、ＦＦＰＣは、レンズ６２０の後焦点面などの後焦点面に位置決めされ得る。

【0054】

図７は、本開示による、ＦＦＰＣを実装するためのプロセス７００を示す。ステップ７０５において、ＦＦＰＣを顕微鏡システム内に位置決めすることができる。ＦＦＰＣは、図２～図５により詳細に説明されるようなＦＦＰＣ２００、３００、４００－ａ、４００－ｂ、５００の一例であり得る。場合によっては、ＦＦＰＣは、図１の顕微鏡システム１００などの顕微鏡システム内に位置決めされ得る。場合によっては、ＦＦＰＣは、図６のカラム６００などの顕微鏡カラム内に位置決めされ得る。場合によっては、ＦＦＰＣは、磁気レンズの上部磁極片と下部磁極片との間に位置決めされ得る。場合によっては、ＦＦＰＣは、試料の後焦点面又は回折面など、試料の下流に位置決めされ得る。場合によっては、ＦＦＰＣは、顕微鏡システムのアパーチャホルダを介して位置決めされ得る。

【0055】

ステップ７１０において、レーザビームが、生成され得る。レーザビームは、ＦＦＰＣを通過して、顕微鏡システムの電子－光軸を横切ることができる。ステップ７１５において、電子ビームが、生成され得る。電子ビームは、例えば、顕微鏡システムの電子源によって生成され得る。電子ビームは、電子光学ビームに沿って進行し、試料平面を通過し、ＦＦＰＣから進行するレーザビームと相互作用し得る。ステップ７２０において、電子放射が、キャプチャされ得る。電子放射は、レーザビームと相互作用する放射に起因し得る。場合によっては、電子放射はまた、レーザビームとの相互作用の前に、顕微鏡システムの試料と相互作用する。放射は、図１のカメラ１６５又は図２の検出器２４５などの検出器によってキャプチャされ得る。

【0056】

例示的な実施形態
以下の態様は、例示にすぎず、添付された特許請求の範囲の本開示の範囲を限定するものではない。任意の１つ以上の実施形態の任意の部分が、任意の他の１つ以上の実施形態の任意の部分と組み合わされ得ることを理解されたい。

【0057】

実施形態１
荷電粒子顕微鏡法のためのマイクロファブリペローレーザキャビティであって、第１のファイバアセンブリと第２のファイバアセンブリとを備え、第１のファイバアセンブリ及び第２のファイバアセンブリの各々が、シングルモードファイバを備える入口領域と、マルチモードファイバ又は透明基板を備えるスペーサ領域と、屈折率分布型ファイバ又は屈折率分布型レンズを備える収束領域と、マルチモードファイバ又は透明基板を備える検鏡領域と、を備え、入口領域、スペーサ領域、収束領域、及び検鏡領域が、互いに光学的に連通しており、第１のファイバアセンブリの検鏡領域の面が、第２のファイバアセンブリの検鏡領域の面に対向し、それにより、それらの間に間隙を画定する、マイクロファブリペローレーザキャビティ。

【0058】

実施形態２
屈折率分布型ファイバ又は屈折率分布型レンズが、スペーサ領域内のマルチモードファイバ又は透明基板から拡大されたレーザビーム直径を受容して、レーザビームを検鏡領域及び間隙内の曲率のミラー放射輝度にモード整合させるように構成される、実施形態１に記載のマイクロファブリペローレーザキャビティ。

【0059】

実施形態３
間隙の長さが、１μｍ～１０００μｍを含む、実施形態１又は２に記載のマイクロファブリペローレーザキャビティ。いくつかの例として、間隙の長さは、例えば、１～１０００μｍ、又は３～７５０μｍ、又は５～５００μｍ、又は７～３５０μｍ、又は１０～２５０μｍ、又は２０～１５０μｍであり得る。

【0060】

実施形態４
第１のファイバアセンブリ及び第２のファイバアセンブリの各々が、約１μＷ～約１Ｗの入力パワーを有するレーザビームを輸送するように構成されている、実施形態１から３のいずれか１つに記載のマイクロファブリペローレーザキャビティ。レーザは、例えば、約１μＷ～約１Ｗ、約１０μＷ～０．１Ｗ、約１００μＷ～約０．０１Ｗ、及び全ての中間値の入力パワーを有し得る。

【0061】

実施形態５
第１のファイバアセンブリ及び第２のファイバアセンブリの各々のコア直径が、約１μｍ～約１０００μｍの範囲内である、実施形態１から４のいずれか１つに記載のマイクロファブリペローレーザキャビティ。いくつかの例として、コア直径は、例えば、１～１０００μｍ、又は３～７５０μｍ、又は５～５００μｍ、又は７～３５０μｍ、又は１０～２５０μｍ、又は２０～１５０μｍであり得る。

【0062】

実施形態６
第１のファイバアセンブリ及び第２のファイバアセンブリの各々の検鏡領域の面が、ミラーを備える、実施形態１から５のいずれか１つに記載のマイクロファブリペローレーザキャビティ。

【0063】

実施形態７
第１のファイバアセンブリ及び第２のファイバアセンブリのうちの少なくとも一方のための検鏡領域が、ダイヤモンドを備え、ダイヤモンドが、必要に応じて、誘電体反射コーティングを備え、誘電体反射コーティングが、必要に応じて、少なくとも第１の層及び第２の層を備え、第１の層及び第２の層が、異なる反射率を有する、実施形態１から６のいずれか１つに記載のマイクロファブリペローレーザキャビティ。

【0064】

実施形態８
マイクロファブリペローレーザキャビティは、荷電粒子顕微鏡の荷電粒子ビームの一部分がマイクロファブリペローレーザキャビティの間隙を通過するように、荷電粒子顕微鏡のビームカラム内に位置決めされるように構成される、実施形態１から７のいずれか１つに記載のマイクロファブリペローレーザキャビティ。

【0065】

実施形態９
マイクロファブリペローレーザキャビティが、荷電粒子顕微鏡の磁気レンズの上部磁極片と、荷電粒子顕微鏡の磁気レンズの下部磁極片との間に位置決めされるように構成される、実施形態１から８のいずれか１つに記載のマイクロファブリペローレーザキャビティ。

【0066】

実施形態１０
第１のファイバアセンブリの面及び第２のファイバアセンブリの面の少なくとも一部分を覆う誘電体コーティングを更に備える、実施形態１から９のいずれか１つに記載のマイクロファブリペローレーザキャビティ。

【0067】

実施形態１１
第１のファイバアセンブリ及び第２のファイバアセンブリのうちの少なくとも一方の検鏡領域と接触する熱シンクを更に備える、実施形態１から１０のいずれか１つに記載のマイクロファブリペローレーザキャビティ。

【0068】

実施形態１２
間隙内に位置決めされ、かつ間隙を通って進行する荷電ビームからの、第１のファイバアセンブリの面及び第２のファイバアセンブリの面上の電荷蓄積を低減するように構成された電気シールドを更に備える、実施形態１から１１のいずれか１つに記載のマイクロファブリペローレーザキャビティ。

【0069】

実施形態１３
方法であって、荷電粒子顕微鏡によって、荷電粒子ビームを生成することであって、荷電ビームが、荷電粒子顕微鏡のビームカラムを通って進行する、生成することと、ビームカラムの上部磁極片と下部磁極片との間に位置決めされたマイクロファブリペローレーザキャビティによって、試料の後焦点面内にレーザビームを生成することであって、荷電粒子ビームの一部分が、レーザビームを通って伝搬し、ビームカラム内でレーザビームと相互作用する、生成することと、荷電粒子顕微鏡の荷電粒子検出器によって、相互作用の結果として生じる荷電粒子画像をキャプチャすることと、を含む、方法。

【0070】

実施形態１４
荷電粒子ビームが、荷電粒子顕微鏡のビームカラム内に位置決めされた試料と更に相互作用する、実施形態１３に記載の方法。

【0071】

実施形態１５
試料が、軟組織試料を含む、実施形態１３又は１４に記載の方法。

【0072】

実施形態１６
荷電粒子ビームが、画像としてキャプチャされる、実施形態１３から１５のいずれか１つに記載の方法。

【0073】

実施形態１７
荷電粒子顕微鏡であって、荷電粒子ビームを生成するように構成された荷電粒子源と、生成された粒子ビームが通って進行するマイクロファブリペローキャビティを画定するビームカラムと、上部磁極片及び下部磁極片を画定し、かつビームカラム内に収容された磁気レンズと、ビームカラム内に収容され、かつ上部磁極片と下部磁極片との間に位置決めされたマイクロファブリペローレーザキャビティと、を備え、マイクロファブリペローレーザキャビティが、荷電粒子ビームを通って進行するレーザビームを生成するように構成され、必要に応じて、レーザビームが、約１μＷ～約１Ｗの入力パワーを有するか、又はマイクロファブリペローレーザキャビティが、約１μｍ～約１０００μｍの範囲の間隙を画定し、かつ間隙は、レーザビームがそこを通過するように構成されるか、又は（ａ）及び（ｂ）の両方である、荷電粒子顕微鏡。間隙の長さは、例えば、１～１０００μｍ、又は３～７５０μｍ、又は５～５００μｍ、又は７～３５０μｍ、又は１０～２５０μｍ、又は２０～１５０μｍであり得る。

【0074】

実施形態１８
検鏡端部（speculum end）を画定する試料ホルダを更に備え、検鏡端部が、試料を保持し、かつ（ｉ）上部磁極片と下部磁極片との間、及び（ｉｉ）荷電粒子ビームの進行経路内に位置決めされるように構成される、実施形態１７に記載の荷電粒子顕微鏡。

【0075】

実施形態１９
マイクロファブリペローレーザキャビティが、試料ホルダの検鏡端部と、下部磁極片との間に位置決めされるように更に構成される、実施形態１７又は１８に記載の荷電粒子顕微鏡。

【0076】

実施形態２０
検鏡端部を画定するレーザキャビティホルダを更に備え、マイクロファブリペローレーザキャビティホルダの検鏡端部が、（ｉ）マイクロファブリペローレーザキャビティを保持するように構成され、かつ（ｉｉ）荷電粒子ビームの進行経路内に位置決めされる、実施形態１７から１９のいずれか１つに記載の荷電粒子顕微鏡。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図5】

【図6】

【図7】

【外国語明細書】