ИМПУЛЬСНАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВЫХ МИКРОЗОНДОВЫХ ПРИБОРОВ Российский патент 1994 года по МПК H01J37/28 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в электронно- и ионнолучевых микрозондовых системах.

Известно устройство, состоящее из последовательно расположенных электронной пушки, пары плоских отклоняющих пластин с СВЧ-генератором напряжений, обрезающей диафрагмы конденсорного блока и объективной линзы [1].

Недостатком устройства является сравнительно низкий диапазон реализуемых частот стробирования пучка. Верхний предел частот не превышает рабочей частоты СВЧ-генератора.

Прототипом изобретения является устройство, состоящее из последовательно расположенных источника пучка заряженных частиц, конденсорного блока, двух плоских квадруполей, соединенных с СВЧ-генератором, обрезающей диафрагмы с набором радиальных щелевых отверстий, которая установлена в фокусной плоскости конденсорного блока [2].

Недостатком прототипа является сложность конструкции и настройки такого устройства. Это объясняется тем фактом, что конденсорный блок одновременно использован и для фокусировки пучка и для компенсации отклонения пучка квадрупольными электростатическими отклоняющими системами. Таким образом при необходимости изменения условий формирования электронного пучка возникает необходимость перестройки параметров системы стробирования пучка. Особую сложность представляет юстировка элементов системы, а уход их взаимных осей приводит к искажению амплитудно-частотных характеристик системы. Кроме того, из-за взаимного влияния на условия формирования стробимпульсов как фокусирующих электромагнитных, так и электростатических отклоняющих элементов, надежность системы в целом снижается, так как выход из заданного режима любой из двух составляющих системы приводит к выходу из рабочего режима всей системы. К тому же и короткофокусный режим работы конденсорного блока снижает надежность работы системы в целом, так как ужесточает допуск на колебания фокусного расстояния конденсора. И, наконец, прототип достаточно сложен из-за того, что требует введения в конденсорный блок дополнительно двух магнитных линз, работа которых должна быть синхронизирована с работой стробсистемы.

Целью изобретения является упрощение конструкции системы и повышение ее надежности, а также упрощение ее настройки.

Поставленная цель достигается благодаря тому, что в состав системы введен дополнительный отклоняющий электростатический элемент, размещенный в одной плоскости с обрезающей диафрагмой, которая расположена вне поля конденсора, а обе квадрупольные отклоняющие системы размещены после конденсорного блока, причем электростатический отклоняющий элемент электрически соединен с блоком питания. Кроме того, дополнительный электростатический элемент выполнен в виде квадруполя, электрически соединен с СВЧ-выходом блока питания. В другом варианте дополнительный отклоняющий элемент выполнен в виде металлического кольца, соосно установленного с обрезающей диафрагмой и электрически соединенного с постоянным выходом отрицательной полярности блока питания. И наконец, квадрупольные элементы расположены на расстоянии от конденсорного блока не менее чем диаметр внутреннего канала последнего.

Сущность заявленного технического решения определяется следующий совокупностью существенных отличительных признаков.

Признаки, связанные с введением в состав импульсной системы дополнительного электростатического отклоняющего элемента и размещение квадрупольных отклоняющих систем на расстоянии от конденсорного блока большем, чем диаметр его внутреннего канала, исключает взаимное влияние режимов работы системы стробирования и фокусирующей системы.

Признак, связанный с совмещением в одной плоскости обрезающей диафрагмы и дополнительного электростатического отклоняющего электрода, необходим для упрощения настройки стробирующей системы, так как при асимметричном их размещении вывод отклоняющего пучка на ось симметрии объективной линзы потребовал бы регулировки соотношения напряжений не только между этим электродом и квадруполями, но и соотношения потенциалов между квадруполями, т.е. пришлось бы подавать отличающиеся и строго сбалансированные потенциалы на верхнюю и нижнюю квадрупольные отклоняющие системы, что, очевидно, усложнило бы конструкцию, так как потребовало бы дополнительный источник питания, но и снизило бы надежность системы в целом, так как в реализуемом варианте квадруполи могут быть просто соединены накоротко и питаться от одного СВЧ-источника.

Признак, связанный с размещением квадруполей, а следовательно, и диафрагмы на большем чем в прототипе расстоянии от конденсорного блока, кроме указанных факторов, также обеспечивает достижение цели изобретения и благодаря тому, что конденсор в заявленном варианте работает в длиннофокусном (т.е. ненасыщенном) режиме. Это приводит к тому, что, во-первых, упрощается конструкция конденсора, так как известно, что "тонкая линза" (а именно в этом режиме работает конденсор) менее чувствительна к разъюстировке. Во-вторых, система становится более устойчивой к колебаниям ускоряющего напряжения или токам возбуждения конденсора из-за того, что в длиннофокусном режиме глубина фокуса линзы (конденсора) увеличивается, а следовательно, в более широких диапазонах колебаний параметров фокусирующей системы обрезающая диафрагма будет находиться в пределах глубины резкости конденсора. Другими словами, данный признак позволяет упростить систему и повысить ее надежность.

На чертеже показана предлагаемая система.

Система содержит электронную пушку 1, первый конденсор 2, второй конденсор 3, стробсистему 4, обрезающую диафрагму 5, объективную линзу 6, растровую систему 7, квадрупольные отклоняющие системы 8, дополнительный электростатический отклоняющий элемент 9.

Предлагаемая система работает следующим образом.

Электронный пучок, генерированный пушкой 1, фокусируется с помощью конденсора 2 и уменьшенное изображение кроссовера пушки 1 с помощью конденсора 3 совмещается с плоскостью обрезающей диафрагмы 5. При этом пучок стробируется с помощью стробсистемы 4. После этого пучок с объективной линзой 6 фокусируется на поверхности объекта и сканируется по нему растровой системой 7. Стробирование пучка происходит следующим образом. Полем верхнего квадруполя пучок отклоняется от оси и перемещается по круговой траектории по диафрагме 5. С помощью полей, создаваемых дополнительной электростатической отклоняющей системой 9 и нижним квадруполем, пучок возвращается на ось системы после прохождения стробсистемы 4.

Предлагаемая система проста в эксплуатации и позволяет независимо друг от друга изменять режимы работы как фокусирующей электронно-оптической системы, так и стробсистемы.

Область использования: электронно- и ионнолучевые микрозондовые системы. Сущность изобретения: система содержит электронную пушку 1, первый конденсатор 2, второй конденсатор 3, стробсистему 4, обрезающую диафрагму 5, объективную линзу 6, растровую систему 7, квадрупольные отклоняющие системы 8, дополнительный электромеханический отклоняющий элемент 9 с соответствующими связями. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. ИМПУЛЬСНАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВЫХ МИКРОЗОНДОВЫХ ПРИБОРОВ, состоящая из блока питания, имеющего постоянные по току и напряжению выходы и СВЧ-выходы, электрически соединенные с соосно расположенными электронной пушкой, конденсорным блоком, объективной линзой и расположенными выше объективной линзы двумя квадрупольными электростатическими отклоняющими системами, между которыми установлена обрезающая диафрагма с радиальными щелевыми отверстиями, отличающаяся тем, что, с целью упрощения конструкции системы, а также повышения ее надежности, в состав системы введен дополнительный электростатический отклоняющий элемент, размещенный в плоскости фокусировки конденсора вместе с обрезающей диафрагмой, которая расположена вне поля конденсора, а обе квадрупольные отклоняющие системы размещены после конденсорного блока, причем дополнительный электростатический отклоняющий элемент электрически соединен с блоком питания. 2. Система по п.1, отличающаяся тем, что дополнительный электростатический отклоняющий элемент выполнен в виде квадруполя, электрически соединен с СВЧ-выходом блока питания. 3. Система по п. 1, отличающаяся тем, что дополнительный отклоняющий элемент выполнен в виде металлического кольца, соосного с обрезающей диафрагмой и электрически соединенного с постоянным выходом отрицательной полярности блока питания. 4. Система по п.1, отличающаяся тем, что квадрупольные элементы расположены на расстоянии от конденсорного блока не меньше, чем диаметр внутреннего канала конденсорного блока.