[0001] 本发明涉及二次电子探测器技术领域，具体涉及一种高压悬浮的半导体二次电子探测器。

[0002] 在高真空环境中，电子枪发射电子束，到达样品表面，与样品的核外电子发生弹性和非弹性碰撞，产生二次电子，背散射电子，透射电子，俄歇电子，X射线等特征信号，对激发出的信号进行选择性收集和放大，能够得到样品形貌，成分等关键信息。

[0003] 其中，在SEM成像中最主要的两类电子信号为二次电子和背散射电子；二次电子是电子束与样品表面非弹性碰撞产生的，能量较弱，并且对表面形貌敏感，因此可以用来分析形貌，尺寸等信息；而背散射电子是电子束与样品发生弹性碰撞产生的，能量比二次电子高一个数量级，且对成分敏感，但背散射电子数量比二次电子少很多，因此针对不同的电子信号，一般需要采用不同的探测器进行信号收集和放大。

[0004] 在SEM中常规的二次电子探测器为E‑T探测器，由栅网、闪烁体、导光柱、光电倍增管和高压电源组成，二次电子信号由栅网收集之后，打到闪烁体上产生光信号，经过导光柱传输到光电倍增管中进行光子‑电子的倍增放大，最终输出电压信号进行成像；而背散射电子由于能量较高通常使用半导体探测器进行成像，半导体探测器的工作原理是利用入射的背散射电子在半导体中产生电子‑空穴对，在硅中形成电子‑空穴对需要3.6eV的能量，产生的电子‑空穴对的数量与入射电子的能量及数量成正比。

[0005] 因此，目前技术仍存在以下缺点：

[0006] 1.针对不同信号需要采用不同的探测器；E‑T探测器需要经过电‑光‑电的转变过程，速度较慢，带宽有限，无法满足高速成像的应用需求；半导体探测器只对高能电子敏感，直接用于二次电子探测时存在噪声大，信号弱等问题，无法实现高分辨成像，需要通过电子提速来提高二次电子能量。

[0007] 2.将半导体探测器悬浮于高压之上可以实现电子提速，提高二次电子能量，但不可避免存在耐压风险，以及探测器容易打火失效等严重问题。

[0008] 3.现有半导体探测器使用跨阻放大方式，其地端与高压地连一起，为了满足耐压要求，探测器需要远离高压源，因此安装位置受限，从而影响探测收集角度，并且其信噪比也会受到收集角度的影响。

[0024] 如图1‑2所述，本发明提供了一种高压悬浮的半导体二次电子探测器，包括预放大器1、磁感应线圈2、电磁传感器3和主放大器，其中：

[0025] 预放大器1，用于放大电流信号，预放大器1的接地端与高压地端分离，预放大器1与磁感应线圈2串联。

[0026] 在一个具体实施方式中，预放大器1能实现放大电流信号即可，对预放大器1的芯片及电路等不做进一步限制。

[0027] 磁感应线圈2，经预放大器1放大的电流流经磁感应线圈2产生磁场，磁场大小与流经磁感应线圈2的电流大小成正比。

[0028] 电磁传感器3，用于感应磁感应线圈2产生的磁场，并转换为电压差输出，电压差大小与磁场大小成正比；电磁传感器3的芯片可选用电阻小的芯片，可以提高带宽。

[0029] 主放大器，用于放大处理电磁传感器3输出的电压差信号，并传输至主控制器的采样单元；主放大器的芯片可选用低噪声、高带宽的差分输入芯片，可以提高共模抑制比，减小噪声，以提高信噪比。

[0030] 还包括通讯模块，通讯模块与主控制器电性连接，通讯模块还与上位机通信连接；经采样单元采集电压差信号，再由通讯模块传输至上位机。

[0031] 在一个具体实施方式中，如图2所示，磁感应线圈2为圆形闭环，预放大器1和电磁传感器3于磁感应线圈2的轴心对称设置，此设置使电磁传感器3位于磁场较强位置，可以更好地感应磁场大小，提高探测器灵敏度；另外磁感应线圈2设计为圆形闭环，可以进一步增大磁场，提高探测器灵敏度，同时也可以通过增加匝数、磁芯来进一步提高此效果。

[0032] 以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。