Optimalizace scintilačního detektoru pro detekci nízkoenegiových signálních elektronů v elektronové mikroskopii

Abstract

Dizertační práce se zabývá optimalizací scintilačního detektoru pro účinnou detekci nízkoenergiových signálních elektronů v komoře vzorku rastrovacího elektronového mikroskopu. Řešení vycházelo ze studia mechanismů ztrát energie signálních elektronů během jejich interakce s vodivou vrstvou a scintilátorem, které je možné studovat pomocí simulací založených na stochastické metodě Monte Carlo. Na základě testovacích simulací a srovnání jejich výsledků s dostupnými experimentálními daty byl vybrán vhodný Monte Carlo software. Následně byly kvantifikovány ztráty energie signálních elektronů rozdílných energií při jejich průchodu konkrétními vodivými vrstvami na povrchu scintilátorů a během jejich interakce se scintilátory. Výsledky simulací umožnily definovat kritéria pro optimalizaci vodivých vrstev, které byly následně naneseny na scintilátory a experimentálně měřeny ve scintilačním detektoru rastrovacího elektronového mikroskopu. Tato měření umožnila verifikovat výsledky simulací a poskytla řadu nových informací o vlivu materiálu a tloušťky vodivých vrstev, v kombinaci s materiálem scintilátoru a světlovodu. Zvýšení detekční účinnosti scintilačního detektoru s optimalizovanými vodivými vrstvami, schopného detekovat nízkoenergiové signálních elektrony, bylo experimentálně prokázáno.

The dissertation thesis deals with optimization of the scintillation detector for efficient detection of low energy signal electrons in a specimen chamber of a scanning electron microscope. The solution was based on the study of signal electron energy loss mechanisms during their interaction with a conductive layer and a scintillator that can be studied using simulations based on the stochastics Monte Carlo methods. Based on test simulations and their comparison with experimental data, the ideal Monte Carlo software was chosen and used for the study of signal electron energy losses during their transport through the conductive layer as well as following interaction with scintillator, in dependency on the signal electron energy. Simulation results allowed to define criteria for the optimization of the conductive layer. According to these parameters, the optimized layers were deposited on the surface of different scintillators and experimentally tested in the scintillation detector of the scanning electron microscope. Experimental measurements allowed to verify accomplished simulations and provide new information about impact of materials and thicknesses of conductive layers in combination with materials of scintillators and light guides. The increase of the detection efficiency of the scintillation detector equipped with optimised conductive layers and its capability to detect low energy signal electrons were experimentally proved.