CN114646689A - 二次电子探头及二次电子探测器 - Google Patents

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CN114646689A CN202011497831.6A CN202011497831A CN114646689A CN 114646689 A CN114646689 A CN 114646689A CN 202011497831 A CN202011497831 A CN 202011497831A CN 114646689 A CN114646689 A CN 114646689A
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张科
陈果
柳鹏
姜开利
范守善
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Hongfujin Precision Industry Shenzhen Co Ltd
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Abstract

一种二次电子探头，包括一多孔碳材料层，该多孔碳材料层由多个碳材料颗粒组成，该多个碳材料颗粒之间存在纳米级或微米级的间隙，该多孔碳材料层为一电子黑体。本发明还提供采用上述二次电子探头的二次电子探测器和扫描电子显微镜探测器。

Description

二次电子探头及二次电子探测器
技术领域
本发明涉及一种二次电子探头，以及使用该二次电子探头的二次电子探测器和扫描电子显微镜探测器。
背景技术
二次电子是指用电子流或离子流轰击物体表面，物体表层5～10nm深度范围内发射出来的电子。二次电子对样品的表面形貌十分敏感，因此，通过探测物体表面发射的二次电子能非常有效的显示物体的表面形貌。二次电子的原理被应用在电子倍增管、光电倍增管、微通道板、法拉第杯与戴利侦测器等侦测元件，也用在扫描电子显微镜等电子成像元件。随着电子技术的飞速发展，二次电子发射现象以及二次电子的探测元件越来越受到人们的广泛关注。现有的二次电子探头的材料一般为金属材料。当二次电子打到金属材料表面时，除了一部分被吸收外，还有大量二次电子被金属材料反射或者穿透金属材料，导致金属材料对二次电子吸收率较低，一般在百分之四十左右。由于一部分物体表面逸出的二次电子不能被二次电子探头收集到，降低了物体表面逸出的二次电子的收集效率，进而也导致现有的二次电子探测器的准确率较低，扫描电子显微镜检测到的物体表面形貌的清晰度和真实度也受到影响。
目前，没有发现对电子的吸收率几乎可以达到100％的材料，这种材料也可以称为电子黑体。现有技术中要达到电子的吸收率100％，需要设计复杂的结构，成本较高，且效果不理想。因此，设计一种结构简单且对电子的吸收率几乎可以达到100％的二次电子探头及二次电子探测器将具有重大意义。
发明内容
有鉴于此，确有必要提供一种对二次电子的吸收率几乎为100％的二次电子探头，以及采用该二次电子探头的二次电子探测器以及扫描电子显微镜探测器。
一种二次电子探头，包括一多孔碳材料层，该多孔碳材料层由多个碳材料颗粒组成，该多个碳材料颗粒之间存在纳米级或微米级的间隙，该多孔碳材料层为一电子黑体。
一种二次电子探测器，包括一二次电子探头以及一测试单元，该二次电子探头与该测试单元通过一导线连接，所述二次电子探头包括一多孔碳材料层，该多孔碳材料层由多个碳材料颗粒组成，该多个碳材料颗粒之间存在纳米级或微米级的间隙，该多孔碳材料层为一电子黑体。
一种扫描电子显微镜探测器，包括一二次电子探头以及一电流表，该电流表包括一第一接线柱和一第二接线柱，该第一接线柱与该二次电子探头电连接，该第二接线柱接地，扫描电子显微镜的图像显示器与所述二次电子探头以及电流表电连接，并根据电流表中的电流值成像，所述二次电子探头包括一多孔碳材料层，该多孔碳材料层由多个碳材料颗粒组成，该多个碳材料颗粒之间存在纳米级或微米级的间隙，该多孔碳材料层为一电子黑体。
相较于现有技术，本发明所提供的二次电子探头仅采用一多孔碳材料层，结构简单；而且该多孔碳材料层对电子的吸收率几乎可以达到100％，可以看成是二次电子的绝对黑体，当采用该二次电子探头探测样品表面逸出的二次电子时，基本不会有二次电子被漏掉，二次电子的收集效率较高；进而使得采用该二次电子探头的二次电子探测器对电子的收集效率以及探测准确率较高，扫描电子显微镜探测器的得到的样品的表面形貌照片比较清晰，而且真实度比较高。
附图说明
图1为本发明实施例提供的二次电子探头的结构示意图。
图2为本发明实施例提供的碳纳米管结构设置在绝缘基片上的结构示意图。
图3为本发明实施例提供的超顺排碳纳米管阵列设置在绝缘基片上的结构示意图。
图4为本发明实施例提供二次电子探测器的结构示意图。
图5为采用本发明实施例的二次电子探测器以及现有的二次电子探测器测试样品时的结构示意图以及得到的电流强度比较图。
图6为本发明实施例提供的扫描电子显微镜探测器的结构示意图。
图7为采用本发明实施例提供的扫描电子显微镜探测器的扫描电子显微镜以及采用Ti金属作为二次电子探头的扫描电子显微镜扫描样品得到的样品图片。
主要元件符号说明
二次电子探头 10
碳纳米管结构 102，202，302
绝缘基片 104
二次电子探测器 20
测试单元 204
导线 206，306
扫描电子显微镜探测器 30
电流表 304
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明提供的二次电子探头、二次电子探测器以及扫描电子显微镜探测器进一步的详细说明。
请参阅图1，本发明第一实施例提供一种二次电子探头10，该二次电子探头10包括一多孔碳材料层102。该多孔碳材料层102包括多个碳材料颗粒，该多个碳材料颗粒之间存在微小间隙。该多个碳材料颗粒之间的间隙为纳米级或微米级。该多孔碳材料层102为一自支撑结构。所谓“自支撑”即该多孔碳材料层102无需通过设置于一基体表面，也能保持自身特定的形状。
所述微米级是指尺寸小于等于1000微米，纳米级是指尺寸小于等于1000 纳米。进一步地，所述微米级是指尺寸小于等于100微米，纳米级是指尺寸小于等于100纳米。
所述多孔碳材料层102优选为纯碳结构，是指该多孔碳材料层102仅由多个碳材料颗粒组成，不含有其它杂质，而且碳材料颗粒也为纯碳材料颗粒。
所述多孔碳材料层102中的多个碳材料颗粒之间存在纳米级或微米级的微小间隙，二次电子进入到所述多孔碳材料层102之后，会在多孔碳材料层 102中的多个碳材料颗粒之间的微小间隙间进行多次折射、反射，而不能从多孔碳材料层102中发射出去，该多孔碳材料层102对电子的吸收率几乎可以达到100％。也就是说，该多孔碳材料层102可以看成是二次电子的绝对黑体。因此，该多孔碳材料层102对二次电子的收集效果特别好，采用该多孔碳材料层102的二次电子探头10探测样品表面逸出的二次电子时，基本不会有二次电子被漏掉，二次电子收集效率以及探测精确度较高。
请参阅图2，所述多孔碳材料层102可进一步设置在一绝缘基片104的表面。该绝缘基片104优选为一平整结构。该绝缘基片104可以为柔性或硬质基片。例如，玻璃、塑料、硅片、二氧化硅片、石英片、聚甲基丙烯酸甲酯 (PMMA)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、硅、形成有氧化层的硅、石英等。该基片的尺寸根据实际需要进行设定。本实施例中，所述多孔碳材料层 102设置在一硅基片104的表面。
所述碳材料颗粒包括线状颗粒和球状颗粒的一种或两种。所述线状颗粒的横截面的最大直径小于等于1000微米。所述线状颗粒可以为碳纤维、碳微米线、碳纳米管等。所述球状颗粒的最大直径小于等于1000微米。所述球状颗粒可以为碳纳米球或者碳微米球等。优选的，所述碳材料颗粒为碳纳米管，所述多孔碳材料层102为一碳纳米管结构。该碳纳米管结构优选为纯碳纳米管结构，是指该碳纳米管结构仅包括碳纳米管，不含有其它杂质，而且碳纳米管也为纯碳纳米管。该碳纳米管结构为碳纳米管阵列或者碳纳米管网络结构。
当所述碳纳米管结构为碳纳米管阵列时，所述碳纳米管阵列优选设置在所述绝缘基片104的表面。且所述碳纳米管阵列中碳纳米管的延伸方向与所述绝缘基片104之间存在一交叉角度，该交叉角度大于0度小于等于90度，这样更有利于碳纳米管阵列中的多个碳纳米管之间的微小间隙阻止二次电子从碳纳米管阵列中射出，提高碳纳米管阵列对二次电子的吸收率，进而提高对二次电子的探测精确度。
请参阅图3，本实施例中，所述碳纳米管结构为一超顺排碳纳米管阵列，该超顺排碳纳米管阵列设置在所述绝缘基片104的表面。所述超顺排碳纳米管阵列可以直接生长于所述绝缘基片104上，也可以从其生长基底转移至所述绝缘基片104上。该超顺排碳纳米管阵列包括多个彼此平行且垂直于所述绝缘基片104的碳纳米管。当然，所述超顺排碳纳米管阵列中存在少数随机排列的碳纳米管，这些碳纳米管不会对超顺排碳纳米管阵列中大多数碳纳米管的整体取向排列构成明显影响。该超顺排碳纳米管阵列中基本不含有杂质，如无定型碳或残留的催化剂金属颗粒等。该超顺排碳纳米管阵列中的碳纳米管彼此通过范德华力紧密接触形成阵列。
该超顺排碳纳米管阵列的尺寸、厚度及表面的面积不限，根据实际需要进行限定。所述超顺排碳纳米管阵列的制备方法已为众多前案公开，例如可参阅冯辰等人在2008年8月13日公开的中国专利申请 CN101239712A。当然，所述碳纳米管阵列并不限定于所述超顺排碳纳米管阵列，也可以为其它碳纳米管阵列。
所述碳纳米管网络结构中碳纳米管之间形成的网孔非常小，为微米级或纳米级。所述碳纳米管网络结构可以是碳纳米管海绵体、碳纳米管膜状结构、碳纳米管纸、或者由多个碳纳米管线编制或缠绕在一起形成的网络结构等。当然，所述碳纳米管网络结构并不限定于所述碳纳米管海绵体、碳纳米管膜状结构、碳纳米管纸、或者由多个碳纳米管线编制或缠绕在一起形成的网络结构，也可以为其它碳纳米管网络结构。
所述碳纳米管海绵体是由多个碳纳米管相互缠绕形成的海绵状碳纳米管宏观体，该碳纳米管海绵体为一自支撑的多孔结构。
所述碳纳米管线包括多个碳纳米管，该多个碳纳米管之间通过范德华力首尾相连形成一宏观的线状结构。所述碳纳米管线可以为非扭转的碳纳米管线或扭转的碳纳米管线。所述非扭转的碳纳米管线包括多个沿该非扭转的碳纳米管线长度方向排列的碳纳米管。所述扭转的碳纳米管线由多个碳纳米管基本平行排列并沿该扭转的碳纳米管线的轴向旋转加捻构成。所述扭转的碳纳米管线可以通过将所述非扭转的碳纳米管线的两端相对回转形成。在将所述非扭转的碳纳米管线的两端相对回转的过程中，该非扭转的碳纳米管线中的碳纳米管会沿碳纳米管线的轴向方向螺旋状排列，且在延伸方向通过范德华力首尾相连，进而形成所述扭转的碳纳米管线。
所述碳纳米管膜状结构为多个碳纳米管膜层叠设置在一起形成，相邻的碳纳米管膜之间通过范德华力相结合，碳纳米管膜状结构中的碳纳米管之间存在微小的间隙。所述碳纳米管膜可为一碳纳米管拉膜，一碳纳米管絮化膜，或一碳纳米管碾压膜。
所述碳纳米管拉膜包括多个基本相互平行且基本平行于碳纳米管拉膜表面排列的碳纳米管。具体地，所述碳纳米管拉膜包括多个所述碳纳米管通过范德华力首尾相连且基本沿同一方向择优取向排列。所述碳纳米管拉膜可通过从碳纳米管阵列中直接拉取获得，为一自支撑结构。由于该自支撑结构的碳纳米管拉膜中大量碳纳米管通过范德华力相互吸引，从而使碳纳米管拉膜具有特定的形状，形成一自支撑结构。所述碳纳米管拉膜的厚度为0.5纳米～100微米，宽度与拉取该碳纳米管拉膜的碳纳米管阵列的尺寸有关，长度不限。所述碳纳米管拉膜的结构及其制备方法请参见范守善等人于2007年2 月9日申请的，于2008年8月13日公开的第CN101239712A号中国公开专利申请。为节省篇幅，仅引用于此，但所述申请所有技术揭露也应视为本发明申请技术揭露的一部分。所述碳纳米管拉膜中多数碳纳米管是通过范德华力首尾相连。某一实施例中，所述碳纳米管膜状结构由多层碳纳米管拉膜层叠且交叉形成，相邻的碳纳米管拉膜中的碳纳米管之间具有一交叉角度α，且该交叉角度α大于0度且小于等于90度，所述多个碳纳米管拉膜中的碳纳米管相互交织形成一网状的膜结构。
所述碳纳米管絮化膜包括多个相互缠绕且均匀分布的碳纳米管。所述碳纳米管之间通过范德华力相互吸引、缠绕，形成网络状结构，以形成一自支撑的碳纳米管絮化膜。所述碳纳米管絮化膜各向同性。该碳纳米管絮化膜可通过对一碳纳米管阵列絮化处理而获得。所述碳纳米管絮化膜的结构及制备方法请参见范守善等人于2007年4月13日申请，并于2008年10月15日公开的第CN101284662A号中国公开专利申请。为节省篇幅，仅引用于此，但所述申请所有技术揭露也应视为本发明申请技术揭露的一部分。
所述碳纳米管碾压膜包括多个碳纳米管无序排列、沿一个方向择优取向排列或沿多个方向择优取向排列，相邻的碳纳米管通过范德华力结合。该碳纳米管碾压膜可以采用一平面压头沿垂直于上述碳纳米管阵列生长的基底的方向挤压上述碳纳米管阵列而获得，此时所述碳纳米管碾压膜中的碳纳米管无序排列，该碳纳米管碾压膜各向同性；所述碳纳米管碾压膜也可以采用一滚轴状压头沿某一固定方向碾压上述碳纳米管阵列而获得，此时所述碳纳米管碾压膜中的碳纳米管在所述固定方向择优取向；所述碳纳米管碾压膜还可以采用滚轴状压头沿不同方向碾压上述碳纳米管阵列而获得，此时所述碳纳米管碾压膜中的碳纳米管沿不同方向择优取向。所述碳纳米管碾压膜的结构及制备方法请参见范守善等人于2007年6月1日申请，于2008年12月3 日公开的第CN101314464A号中国公开专利申请。为节省篇幅，仅引用于此，但所述申请所有技术揭露也应视为本发明申请技术揭露的一部分。
所述碳纳米管纸包括多个基本沿同一方向延伸排列的碳纳米管，且该多个碳纳米管在其延伸方向通过范德华力首尾相连，且所述多个碳纳米管基本平行于该碳纳米管纸的表面设置。所述碳纳米管纸的结构及制备方法请参见范守善等人于2011年12月21日申请，于2015年7月1日公告的第CN103172044B号中国公告专利。为节省篇幅，仅引用于此，但所述申请所有技术揭露也应视为本发明申请技术揭露的一部分。
由于所述碳纳米管结构比较纯净，碳纳米管结构中碳纳米管的比表面积比较大，碳纳米管结构本身具有很大的粘性，因此，当所述碳纳米管结构设置在所述绝缘基片104上时。所述碳纳米管结构可以通过自身的粘结力固定在所述绝缘基片104的表面上。可以理解，为了使所述碳纳米管结构更好的固定在所述绝缘基片104的表面，所述碳纳米管结构也可以通过一胶粘剂固定在所述绝缘基片104的表面上。本实施例中，所述碳纳米管结构通过自身的粘结力固定在所述绝缘基片104的表面上。
由于电子束的能量越高，其在多孔碳材料层102中的穿透深度越深，反之，穿透深度越浅。对于能量小于等于20keV的电子束，优选的，所述多孔碳材料层102的厚度范围为200微米到600微米，在该厚度范围内，电子束即不容易穿透多孔碳材料层102，也不容易从多孔碳材料层102中反射出去，在该范围内多孔碳材料层102对电子的吸收率比较高。更优选的，所述多孔碳材料层102的厚度为300-500微米。更优选的，所述多孔碳材料层102的厚度范围为250-400微米。
当所述多孔碳材料层102为超顺排碳纳米管阵列时，所述超顺排碳纳米管阵列的高度优选为350-600微米。在该高度范围内，电子即不容易穿透超顺排碳纳米管阵列，也不容易从超顺排碳纳米管阵列中反射出去，在该高度范围内超顺排碳纳米管阵列对电子的吸收率比较高。更优选的，所述超顺排碳纳米管阵列的高度为400-550微米。本实施例中，所述多孔碳材料层104为超顺排碳纳米管阵列，该超顺排碳纳米管阵列的厚度为550微米。
所述二次电子探头10在使用时，当电子束撞击样品的表面时，样品发射出二次电子，该二次电子被所述多孔碳材料层102收集到，进而探测到二次电子。
本发明的二次电子探头10仅采用一多孔碳材料层，结构简单；而且该微孔结构102可以看成是二次电子的绝对黑体。因此，该多孔碳材料层对二次电子的收集效果特别好，采用该二次电子探头探测样品表面逸出的二次电子时，基本不会有二次电子被漏掉，该二次电子探头10对二次电子的吸收率可以达到99.99以上，收集效果以及探测准确率较高。所述多孔碳材料层可以为碳纳米管结构，由于碳纳米管结构具有良好的导电性能，柔性和强度，在高温、低温等极端恶劣的环境下也可以应用，因此该二次电子探头10的应用范围较广。而且碳纳米管结构的质量比较轻，有利于实际操作，该二次电子探头10可以适用于对质量和体积要求严格的微型设备。
请参阅图4，本发明第二实施例提供一二次电子探测器20，该二次电子探测器20包括一二次电子探头202以及一测试单元204。该测试单元204包括第一接线柱和第二接线柱，其中，第一接线柱通过一导线206与所述二次电子探头202电连接，第二接线柱接地。
所述二次电子探头202采用第一实施例中的二次电子探头10，该二次电子探头202包括第一实施例中的二次电子探头10的所有技术特征，在此不再赘述。
所述测试单元204用于对二次电子探头202收集的二次电子进行测试并进行数值转换。该测试单元204可以为电流表、电压表或温度显示器等。本实施例中，所述测试单元204为一电流表，当二次电子探头202收集到的二次电子通过导线传输到电流表时，可以通过电流表读取该二次电子产生的电流值，进而得到样品表面逸出的二次电子的多少。
所述测试单元204测得的信号可以进一步通过一输出单元(图未示)输出。所述输出单元可以为一图像显示器、报警器等。本实施例中，所述输出单元为一LCD显示器，该LCD显示器根据所述测试单元204测得的电流信号形成一图像输出。
所述二次电子探测器20在使用时，当电子束撞击样品的表面时，样品表面逸出二次电子，该二次电子被所述二次电子探头202收集到，该二次电子探头202收集到的二次电子通过导线传输到所述测试单元204，所述测试单元204对该二次电子进行测试，例如该测试单元204可以测试所述二次电子探头202收集到的二次电子产生的电流、电压或温度等，通过该测试单元204测试的数值可以得到样品表面逸出的二次电子的多少，该测试单元204的测得的信号可以进一步通过一输出单元输出，例如形成图像等。
请参阅图5，采用本发明的采用超顺排碳纳米管阵列作为二次电子探头的二次电子探测器20以及现有的Ti金属作为二次电子探头的二次电子探测器，分别对Al、Si/SiO2、Ti、Cu、Ag、Au进行测试，两个二次电子探测器的区别仅在于二次电子探头的材料不同，其它元件均相同。由图5a中插图可以看出，在相同条件下，测试Au样品时，本发明的二次电子探测器20对二次电子的的收集效率提高了46.21％；测试Si/SiO2样品时(其中SiO2的厚度为300 nm)，收集效率提高了67.5％。图5b中的斜率表示在相同样品下，本发明的二次电子探测器20以及现有的Ti金属作为二次电子探头的二次电子探测器探测同一样品时的采集到的电流强度之比，由图5b可以看出，在测试Al、 Si/SiO2、Ti、Cu、Ag、Au样品时，本发明的二次电子探测器20收集效率相对于现有的Ti金属作为二次电子探头的二次电子探测器均提高50％左右。说明相对于现有的Ti金属作为二次电子探头的二次电子探测器，本发明的二次电子探测器20中收集到的样品表面逸出的二次电子更多，对二次电子的收集效果更好，且该二次电子探测器20探测二次电子的准确率更高。
本发明提供的二次电子探测器20采用多孔碳材料层作为二次电子探头，多孔碳材料层可以看成是二次电子的绝对黑体。因此，该多孔碳材料层对二次电子的收集效果特别好，采用该二次电子探测器20探测样品表面逸出的二次电子时，基本不会有二次电子被漏掉，二次电子收集效率以及探测准确率较高。二次电子探测器20中的二次电子探头仅采用多孔碳材料层即可实现对二次电子的吸收率几乎达到100％，因此，该二次电子探测器20的结构简单。当所述多孔碳材料层为碳纳米管结构时，由于碳纳米管结构具有良好的导电性能，柔性和强度，在高温、低温等极端恶劣的环境下也可以应用，因此该二次电子探测器20的应用范围较广；而且碳纳米管结构的质量比较轻，有利于实际操作，该二次电子探测器20可以适用于对质量和体积要求严格的微型设备。
请参阅图6，本发明第三实施例提供一种扫描电子显微镜探测器30，该扫描电子显微镜探测器30包括一二次电子探头302以及一电流表304。该电流表304包括一第一接线柱和一第二接线柱，其中，第一接线柱通过导线与该二次电子探头302电连接，第二接线柱接地。扫描电子显微镜的图像显示器与所述二次电子探头302以及电流表304电连接，并根据电流表304中的电流值成像。
所述二次电子探头302为第一实施例中的二次电子探头10，其包括第一实施例中的二次电子探头10的所有技术特征，在此不再赘述。也就是说，该二次电子探头302包括第一实施例中的所述多孔碳材料层102。
所述二次电子探头302可以设置在扫描电子显微镜的腔室内的任何位置，只要保证与样品间隔开即可。优选的，所述二次电子探头302设置在扫描电子显微镜的腔室的侧壁上。由于样品一般放置在扫描电子显微镜腔室内的底部，当二次电子探头302设置在扫描电子显微镜的腔室的侧壁上时，该二次电子探头302位于样品的斜上方，更有利于对样品表面逸出的二次电子进行收集。相对于现有的扫描电子显微镜探测器，本发明的二次电子探头302 与样品的距离比较近，进而使得二次电子的收集率更高。可以理解，所述二次电子探头302也可以不固定在扫描显微镜的腔室的侧壁，而是通过一固定支架设置在所述扫描显微镜的腔室内。
当所述二次电子探头302中的多孔碳材料层102为碳纳米管阵列时，所述碳纳米管阵列中的碳纳米管的延伸方向与所述腔室的侧壁之间优选存在一交叉角度，该交叉角度大于0度小于等于90度，这样更有利于碳纳米管阵列中的多个碳纳米管之间的微小间隙阻止二次电子从碳纳米管阵列中射出，提高碳纳米管阵列对二次电子的收集率。本实施例中，所述多孔碳材料层102 为一超顺排碳纳米管阵列，该超顺排碳纳米管阵列中的碳纳米管的延伸方向垂直于所述扫描显微镜的腔室的侧壁。
所述扫描电子显微镜探测器30在使用时，当扫描电子显微镜的电子发射端发射的高能电子束撞击样品时，样品表面逸出二次电子，该二次电子被所述二次电子探头302收集到，通过电流表304读取该二次电子探头302收集到的二次电子产生的电流，扫描电子显微镜的图像显示装置根据该电流值成像，进而的到样品的表面形貌的照片。
图7中a和b分别为本发明的采用超顺排碳纳米管阵列作为二次电子探头的扫描电子显微镜以及采用Ti金属作为二次电子探头的扫描电子显微镜测试同一待测样品时采集到的图像，待测样品为将一金电极放置在Si/SiO2衬底上。图7中a和b采用的扫描电子显微镜中仅二次电子探头不同，其它元件均相同，扫描的样品也完全相同。比较图7中a和b可以看出，与现有的采用Ti 金属作为二次电子探头的扫描电子显微镜采集到的图像相比，采用本发明的扫描电子显微镜探测器30的扫描电子显微镜采集到的图像颜色更深，说明本发明的扫描电子显微镜探测器30收集的电流较强，收集到的二次电子较多。
本发明提供的扫描电子显微镜探测器30中，二次电子探头采用多孔碳材料层，该碳多孔碳材料层中的多个碳材料颗粒之间存在微小间隙，二次电子进入到所述多孔碳材料层之后，会在多孔碳材料层中的多个碳材料颗粒之间的微小间隙间进行多次折射、反射，而不能从多孔碳材料层中射出，多孔碳材料层可以看成是二次电子的绝对黑体。因此，所述扫描电子显微镜探测器30对二次电子的收集效果特别好，采用该扫描电子显微镜探测器探测样品表面逸出的二次电子时，基本不会有二次电子被漏掉，进而使得采用该扫描电子显微镜探测器30的扫描电子显微镜得到的样品的表面形貌照片比较清晰，而且真实度比较高。而且由于多孔碳材料层对二次电子的吸收率在99.99％以上，几乎可以达到100％，因此电流表得到的电信号较强，因此，无需像现有的扫描电子显微镜进行电-光-电的转换，扫描电子显微镜探测器 30中的所述二次电子探头收集到二次电子通过电流表直接测得电流值，扫描电子显微镜的图像显示器根据该电流信号成像，进而得到样品的表面形貌照片，测试流程简单，测试时间较短；而且本发明的扫描电子显微镜探测器可以使得扫描电子显微镜的结构简化，成本降低。
另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其他变化，当然，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种二次电子探头，其特征在于，包括一多孔碳材料层，该多孔碳材料层由多个碳材料颗粒组成，该多个碳材料颗粒之间存在纳米级或微米级的间隙，该多孔碳材料层为一电子黑体。
2.如权利要求1中所述的二次电子探头，其特征在于，所述碳材料颗粒为碳纳米管、碳纤维、碳纳米线、碳微米球或碳纳米球中的一种或多种。
3.如权利要求2中所述的二次电子探头，其特征在于，所述碳纳米管结构为碳纳米管阵列或者碳纳米管网络结构。
4.如权利要求3中所述的二次电子探头，其特征在于，所述碳纳米管网络结构为碳纳米管海绵体、碳纳米管膜状结构、碳纳米管纸、或者由多个碳纳米管线编制或缠绕在一起形成的网络结构。
5.如权利要求1中所述的二次电子探头，其特征在于，所述多孔碳材料层的厚度范围为200微米到600微米。
6.如权利要求1中所述的二次电子探头，其特征在于，所述多孔碳材料层为一超顺排碳纳米管阵列，该超顺排碳纳米管阵列的高度为400-550微米。
7.如权利要求1中所述的二次电子探头，其特征在于，所述多孔碳材料层设置在一绝缘基片上。
8.一种二次电子探测器，包括一二次电子探头以及一测试单元，该二次电子探头与该测试单元通过一导线连接，其特征在于，所述二次电子探头为权利要求1～7中任一项权利要求中的二次电子探头。
9.一种扫描电子显微镜探测器，包括一二次电子探头以及一电流表，该电流表包括一第一接线柱和一第二接线柱，该第一接线柱与该二次电子探头电连接，该第二接线柱接地，扫描电子显微镜的图像显示器与所述二次电子探头以及电流表电连接，并根据电流表中的电流值成像，其特征在于，所述二次电子探头为权利要求1～7中任一项权利要求中的二次电子探头。
10.如权利要求9中所述的扫描电子显微镜探测器，其特征在于，所述二次电子探头设置在扫描电子显微镜的腔室的侧壁上。
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