ЭНЕРГОФИЛЬТР ДЛЯ КОРПУСКУЛЯРНО-ОПТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ФОРМИРОВАНИЯ И ПЕРЕДАЧИ ИЗОБРАЖЕНИЯ Российский патент 2009 года по МПК H01J37/05 

Изобретение относится к корпускулярно-оптическому приборостроению и может быть использовано при конструировании корпускулярно-оптических систем формирования и передачи изображения (КОСФПИ) с возможностью энергофильтрации и/или прецизионного энергоанализа. Предпочтительными областями его использования являются эмиссионные электронная микроскопия и энергоспектроскопия объектов микро- и нанотехнологии, зеркальная электронная микроскопия, вторично-эмиссионная ионная микроскопия, микро- и нанолитография, а также времяпролетные электронные энергоспектроскопия и микроскопия.

Известен энергетический Омега-фильтр для КОСФПИ, входное и выходное плечи которого расположены на оптической оси упомянутой корпускулярно-оптической системы, содержащий установленные по направлению передачи изображения первый магнитный дефлектор (МД₁), энергоанализатор, образованный магнитными секторами, второй магнитный дефлектор (МД₂) и энергетическую диафрагму (ЭД). МД₁ выполняет функцию направления информационного корпускулярного пучка (ИКП) к энергоанализатору (здесь и далее под ИКП подразумевается корпускулярный пучок, передающий изображение исследуемого участка поверхности образца или дифракционной картины, сформированной в фокальной плоскости объектива КОСФПИ и содержащей информацию о кристаллической структуре исследуемого образца, или передающий информацию об энергоспектре электронов, эмитированных с поверхности образца), а МД₂ - направления ИКП от выхода энергоанализатора к регистрационному экрану (РЭ) КОСФПИ (см., например: ЕР 0218920, H01J 37/05, 37/26, 37/04, 49/44, 49/00, 1988; JP 7282773, H01J 37/05, 37/26, 37/04, 49/44, 49/40, 1995; US 6307205, H01J 37/05, 37/04, 49/44, 49/48, 49/42, 49/00, G21K 1/093, 1/00, 2001). В данном техническом решении входное плечо МД₁ совпадает с входным плечом энергофильтра, а выходное плечо МД₂ соосно входному плечу МД₁ и служит выходным плечом энергофильтра. Конструкция данного энергофильтра позволяет отключать его от КОСФПИ без изменения дальнейшего направления передачи корпускулярного изображения, что обеспечивает возможность передачи изображения как с подключением энергофильтра для энергофильтрации или энергоспектроскопии, так и минуя энергофильтр, что упрощает настройку соответствующей КОСФПИ.

Тем не менее эта конструкция имеет следующие недостатки: невозможность вариации энергетической дисперсии в режимах энергофильтрации или энергоспектроскопии и полное отсутствие энергетической дисперсии при работе с отключенным энергофильтром.

Известен также энергофильтр для КОСФПИ, где в качестве энергоанализатора использован сферический электростатический конденсатор. Здесь, как и в Омега-фильтре, выходная и входная оптические оси энергофильтра соосны, однако в отличие от Омега-фильтра криволинейный участок оптической оси данного энергофильтра представляет собой замкнутую петлю с суммарным углом поворота 360°. МД₁ и МД₂ конструктивно совмещены. Для обеспечения энергофильтрации в электростатическом поле конденсатора установлен дисперсионный экран (US 2005285032, H01J 37/05, 37/04, 49/48, 49/00, 47/00, 2005).

Недостатками данного технического решения являются неизбежные искажения передаваемого изображения, обусловленные возмущением поля конденсатора дисперсионным экраном, и неэффективность последнего.

Между тем современные методики спектроэлектронной микроскопии требуют обеспечения двух альтернативных энергодисперсионных режимов:

а) энергоспектроскопического режима с высокопрецизионной энергофильтрацией передаваемых корпускулярных изображений, для обеспечения которого необходима большая энергетическая дисперсия энергофильтра;

б) энергоспектрографического режима отображения исследуемого энергетического спектра на РЭ, требующего значительного уменьшения (но не до нуля!) энергетической дисперсии энергофильтра.

Наиболее близким к заявляемому по технической сущности является энергофильтр для КОСФПИ, входное и выходное плечи которого расположены на ее оптической оси, содержащий установленные по направлению передачи изображения МД₁, выполненный с поворотом оптической оси на 90°, первый блок согласующих линз (БСЛ₁), энергоанализатор, второй блок согласующих линз (БСЛ₂), МД₂ и ЭД. Входным плечом энергофильтра служит первое входное плечо МД₁ Первая оптическая ось в МД₁ проходит от первого входа к первому выходу. Первое выходное плечо МД₁ и входное плечо энергоанализатора лежат на оптической оси БСЛ₁, выходное плечо энергоанализатора и входное плечо МД₂ лежат на оптической оси БСЛ₂, выходное плечо МД₂ соосно первому входному плечу МД₁, а ЭД установлена на выходном плече энергофильтра, которым служит выходное плечо МД₂. В прототипе суммарный угол поворота оптической оси энергофильтра равен нулю, энергоанализатор составлен из последовательно расположенных двух магнитных секторов, каждый из которых имеет угол отклонения оптической оси, равный 90°,

БСЛ₁ и БСЛ₂ составлены из квадрупольных линз для последовательной коррекции астигматизма передаваемого изображения; МД₁ установлен для согласования входной оптической оси энергофильтра с оптической осью энергоанализатора, а МД₂ введен в энергофильтр для согласования оптической оси энергоанализатора с оптической осью КОСФПИ (ЕР 0967630, H01J 37/05, 37/153, 37/26, 37/04, 49/46, 2000).

Однако прототип обладает низкой энергетической дисперсией. Кроме того, он не позволяет варьировать значения этой дисперсии, что имеет следствием ограничение возможностей его использования.

Технической задачей предлагаемого изобретения является расширение функций энергофильтра за счет создания возможностей вариации коэффициента его энергетической дисперсии в широком диапазоне.

Решение указанной технической задачи состоит в том, что в энергофильтр для КОСФПИ, входное и выходное плечи которого расположены на ее оптической оси, содержащий расположенные по направлению передачи изображения МД₁, выполненный с поворотом оптической оси на 90°, БСЛ₁, энергоанализатор, БСЛ₂,

МД₂ и ЭД, в котором первая оптическая ось МД₁ проходит от первого входа к первому выходу МД₁, первое выходное плечо МД₂ и входное плечо энергоанализатора лежат на оптической оси БСЛ₁, выходное плечо энергоанализатора и входное плечо МД₂ лежат на оптической оси БСЛ₂, выходное плечо МД₂ соосно первому входному плечу МД₁, а ЭД установлена на выходном плече энергофильтра, вносятся изменения:

1) дополнительно введен блок направляющих линз (БНЛ), выполненный на основе осесимметричных электронных линз и установленный между МД₁ и МД₂ соосно выходному плечу МД₂ для осуществления оптического сопряжения соответствующих главных точек МД₁ и МД₂ в режиме передачи изображения через энергоанализатор;

2) БСЛ₁ и БСЛ₂ выполнены на основе осесимметричных электронных линз из расчета оптического сопряжения центральной точки энергоанализатора и соответствующих главных точек МД₁ и МД₂;

3) МД₁ выполнен с двумя входами, двумя выходами и тремя геометрически идентичными оптическими осями, причем:

- второй вход расположен на прямой, соосной первому входному плечу;

- второй выход расположен на прямой, соосной первому выходному плечу;

- вторая оптическая ось проходит от второго входа ко второму выходу;

- третья оптическая ось проходит от первого входа ко второму выходу;

4) МД₁ электрически подключен к источнику тока, снабженному переключателем полярности;

5) выходное плечо МД₂ направлено в сторону МД₁;

6) в качестве выходного плеча энергофильтра служит второе выходное плечо МД₁.

Указанная совокупность известных и новых отличительных признаков необходима и достаточна для функционирования предлагаемого энергофильтра с впервые достигнутой возможностью электрического управления коэффициентом энергетической дисперсии.

Причинно-следственная связь внесенных изменений с достигнутым техническим результатом заключается в следующем.

Управление режимами работы энергофильтра осуществляется переключением магнитной полярности МД₁ на противоположную за счет изменения направления тока, питающего обмотку магнитной катушки МД₁. Таким путем обеспечивается работа энергофильтра в двух альтернативных энергодисперсионных режимах, а именно:

1) без прохождения ИКП энергоанализатора (энергоспектрографический режим);

2) с прохождением ИКП через энергоанализатор (энергоспектроскопический режим).

В первом случае угловая энергетическая дисперсия ИКП при выходе из энергофильтра становится минимальной (но не нулевой!), что позволяет в данном режиме отобразить на РЭ весь исследуемый энергетический спектр либо достигнуть максимальной интенсивности передаваемого корпускулярного изображения (в последней ситуации уровень освещенности корпускулярного изображения и степень его энергофильтрации регулируются размером отверстия ЭД). Во втором случае возможно осуществить высокопрецизионную энергоспектроскопию передаваемого корпускулярного изображения.

По сравнению с прототипом изменены и дополнены функции МД₁ и МД₂, а именно:

- МД₁ дополнительно выполняет новые функции: направление ИКП к РЭ и создание минимальной энергетической дисперсии ИКП на выходе из энергофильтра в энергоспектрографическом режиме;

- МД₂ направляет ИКП в сторону МД₁ (в прототипе МД₂ направлял ИКП к РЭ).

Значительного повышения энергетической дисперсии в энергоспектроскопическом режиме можно добиться путем замедления ИКП перед входом в энергоанализатор с помощью замедляющей линзы, установленной в БСЛ₁. В этом варианте БСЛ₂ включает в свой состав ускоряющую линзу, что необходимо для восстановления энергии ИКП перед его входом в МД₂ (п.2 формулы). Дополнительное расширение диапазона изменения энергетической дисперсии в этом варианте обусловлено тем, что энергетическая дисперсия энергоанализатора обратно пропорциональна величине средней энергии проходящего через него ИКП. Поэтому данную дисперсию можно регулировать напряжением, подаваемым на ближайшие к энергоанализатору крайние электроды указанных линз. При этом имеется дополнительная возможность расширить диапазон величин данной дисперсии за счет вариации оптической силы указанных иммерсионных линз путем изменения напряжений на их фокусирующих электродах.

Энергетическая дисперсия принимает максимальные значения, если БСЛ₁ и БСЛ₂ настроены в режим формирования промежуточных изображений, требующий высоких значений оптической силы линз БСЛ₂. При этом целесообразно установление дополнительной щелевой энергетической диафрагмы (ДЩЭД) на оптической оси второго блока согласующих линз для увеличения энергетического разрешения (п.3 формулы). Установка ДЩЭД и формирование кроссовера ИКП в ее плоскости позволяют реализовать высокопрецизионную энергоспектроскопию передаваемого изображения с максимальной трансмиссией, поскольку дисперсия энергоанализатора не образуется в направлении, перпендикулярном его средней плоскости. Для равномерного распределения освещенности передаваемого изображения ЭД, установленная на выходном плече энергофильтра, выполнена с круглым отверстием.

При техническом осуществлении энергофильтра в качестве энергоанализатора может быть использован энергоанализатор магнитного типа со стигматичной фокусировкой (см., например: US 3761707, H01J 49/32, 49/26, 1973; US 6066852, H01J 37/05, 49/44, 49/46, 49/48, 37/04, 49/00, 2000). Это позволяет упростить конструкции

БСЛ₁ и БСЛ₂, изъяв из них квадрупольные линзы, в связи с отпавшей необходимостью выполнения функции коррекции астигматизма, возникающего при передаче изображения. Еще более целесообразно использовать в качестве энергоанализатора электростатический сферический конденсатор, обеспечивающий, как известно, стигматизм передачи ИКП при любом угле отклонения оптической оси. Такое выполнение обладает простотой и удобством регулирования напряженности поля энергоанализатора (пропорционально энергии ИКП на его входе) путем изменения напряжения на обкладках сферического конденсатора. В данном варианте наиболее целесообразно выполнение энергоанализатора на базе полусферического конденсатора (п.4 формулы). При этом достигается максимум энергодисперсионного коэффициента, и, как установлено автором, дисторсия корпускулярного изображения, обусловленная действием краевых полей конденсатора, в данном варианте минимальна.

Полюсные наконечники магнитных дефлекторов могут быть плоскими. Однако для гибкой настройки сопрягающихся оптических осей целесообразно выполнение МД₁ и/или МД₂ с цилиндрическими границами полюсных наконечников (п.5 формулы).

Для дальнейшего расширения функциональных возможностей энергофильтр может быть дополнительно оснащен третьим магнитным дефлектором (МД₃), выход которого связан с первым входом МД₁ непосредственно или через блок транспортирующих линз (БТЛ) для оптического сопряжения выходной главной точки МД₃ и входной главной точки МД₁ и вариации увеличения передаваемого изображения; при этом выходное плечо МД₃ соосно первому входному плечу МД₁ (п.6 формулы). В данном варианте изображение образца передается электронными линзами объектива КОСФПИ в главную плоскость МД₃ для обеспечения ахроматичности дальнейшей передачи изображения. Варьируя возбуждения линз, входящих в состав БТЛ, можно электрическим путем управлять изменением энергетической дисперсии энергофильтра в энергоспектрографическом режиме, поскольку величина коэффициента угловой дисперсии на выходе из энергофильтра зависит от значения коэффициента оптического увеличения БТЛ при передаче корпускулярного изображения из МД₃ в МД₁. Автором установлено, что при совпадении полярностей МД₃ и МД₁ в энергоспектрографическом режиме в варианте передачи корпускулярного изображения без образования промежуточного изображения в БТЛ величина коэффициента угловой энергетической дисперсии энергофильтра в энергоспектрографическом режиме равна

где К - коэффициент угловой дисперсии энергофильтра;

N₁ и N₃ - коэффициенты угловой энергетической дисперсии МД₁ и МД₃ соответственно;

М - абсолютная величина коэффициента оптического увеличения БТЛ.

При электрической настройке возбуждений линз БТЛ, соответствующей передаче корпускулярного изображения с образованием промежуточного в БТЛ изображения, величина коэффициента угловой энергетической дисперсии энергофильтра равна

Если полярность МД₃ установлена противоположно полярности МД₁ в энергоспектрографическом режиме, то в варианте передачи корпускулярного изображения без образования промежуточного изображения в БТЛ величина коэффициента угловой дисперсии энергофильтра определяется согласно формуле (2), а при электрической настройке возбуждений линз БТЛ, соответствующей образованию промежуточного изображения в БТЛ, величина коэффициента угловой энергетической дисперсии энергофильтра определяется согласно формуле (1).

Таким образом, во всех указанных вариантах настройки БТЛ энергетическая дисперсия энергофильтра в энергоспектрографическом режиме может быть изменена электрическим путем за счет вариации величины М посредством соответствующего изменения электрических возбуждений линз, входящих в состав БТЛ. Тем самым расширяется диапазон значений энергетической дисперсии энергофильтра в энергоспектрографическом режиме.

При выполнении МД₃ с дополнительным входом и дополнительной оптической осью, проходящей с геометрическим сопряжением дополнительного входа и входного плеча энергофильтра, для возможности подключения электронной пушки (ЭП) к КОСФПИ (п.7 формулы) появляется возможность получения электронных дифракционных картин, содержащих топографическую информацию о приповерхностном слое исследуемого образца. В этом случае применение предлагаемого энергофильтра позволяет осуществить энергоспектроскопию дифракционной картины, что дает дополнительную физико-химическую информацию об исследуемом образце.

На фиг.1 приведена схема энергофильтра, выполненного с использованием пп.1÷5 формулы изобретения; на фиг.2 приведена схема энергофильтра, выполненного с использованием пп.1÷7 формулы изобретения. Места промежуточных изображений отмечены поперечными стрелками.

В данных примерах МД₁ и МД₂ выполнены в виде конструкций с плоскопараллельными парами магнитных полюсных наконечников, симметрично установленных относительно средней плоскости, в которой лежат оптические оси и в которой происходит формирование поперечной энергетической дисперсии. В направлении, перпендикулярном к средней плоскости, энергетической дисперсии нет. Оптические оси МД₁ и МД₂ обозначены дугами.

Во избежание усложнения схем известные детали, касающиеся устройства элементов энергофильтра, опущены, а обе главные точки каждого из магнитных дефлекторов совмещены в оптических центрах последних. В действительности входная и выходная главные точки МД₁ и МД₂ несколько смещены от оптических центров. Однако эти смещения малы, поскольку с оптической точки зрения МД₁ и МД₂ представлют собой слабые линзы.

В энергофильтре (фиг.1) для КОСФПИ его входное а и выходное е плечи установлены на оптической оси КОСФПИ. Энергофильтр содержит расположенные по направлению передачи изображения МД₁ (поз.1), выполненный с поворотом оптической оси на 90°, БСЛ₁ (поз.2), энергоанализатор (поз.3), БСЛ₂ (поз.4), МД₂ (поз.5) и ЭД (поз.6). Входным плечом а энергофильтра служит первое входное плечо МД₁ 1, первая оптическая ось r₁/ МД₁ проходит от первого входа к первому выходу МД₁, первое выходное плечо b' МД₁ и входное плечо b" энергоанализатора 3 лежат на оптической оси b БСЛ₁, выходное плечо с" энергоанализатора 3 и входное плечо с'

МД₂ лежат на оптической оси с БСЛ₂, выходное плечо d' МД₂ соосно первому входному плечу а МД₁, а ЭД 6 установлена на выходном плече е энергофильтра. Энергофильтр дополнительно содержит БНЛ 7, выполненный на основе осесимметричных электронных линз с осью d и установленный между МД₁ и МД₂ (поз.1 и 5 соответственно) соосно выходному плечу d' МД₂, БСЛ₁ и БСЛ₂ (поз.2 и 4 соответственно) выполнены на основе осесимметричных электронных линз, МД₁ выполнен с возможностью образования двух входов, двух выходов и трех геометрически идентичных оптических осей r₁, r₄ и r₅,, обеспечивающих соединение соответствующих входов и выходов, причем в МД₁ второй вход расположен на прямой d", соосной первому входному плечу а, второй выход расположен на прямой е, соосной первому выходному плечу b', оптическая ось r₁ соединяет первые вход и выход, вторая оптическая ось r₄ соединяет вторые вход и выход, а третья оптическая ось r₅ соединяет первый вход и второй выход. МД₁ электрически подключен к источнику тока (поз.8), снабженному переключателем полярности. Выходное плечо d' МД₂ направлено в сторону МД₁, а выходным плечом е энергофильтра служит второе выходное плечо МД₁.

Энергофильтр выполнен с использованием пп.1-5 формулы, а именно:

- в БСЛ₁ и БСЛ₂ (поз.2 и 4) установлены замедляющая и ускоряющая электростатические линзы соответственно;

- на оптической оси с БСЛ₂ установлена ДЩЭД 9;

- в качестве энергоанализатора 3 установлен полусферический конденсатор с оптической осью r_2;

- МД₁ и МД₂ (поз.1 и 5) выполнены с цилиндрическими границами полюсных наконечников;

- на входном плече а энергофильтра в плоскости кроссовера K₁ установлена съемная контрастная апертура 10.

В энергоспектроскопическом режиме ИКП поступает на вход энергофильтра (плечо а), проходит контрастную апертуру 10 и поступает на первый вход МД₁ (поз.1), полем которого вдоль оптической оси r₁ отклоняется на угол 90° к первому выходу МД₁, приобретая угловую энергетическую дисперсию. При этом оптическими элементами КОСФПИ, установленными перед энергофильтром (на фиг.1 не показаны), корпускулярное изображение передается в главную плоскость МД₁, в которой расположена его входная главная точка (в окрестности центра O₁), что необходимо для обеспечения ахроматичности конечного изображения вне зависимости от выбора полярности МД₁. После выхода из МД₁ на ось b' ИКП через БСЛ₁ (поз.2) поступает на вход энергоанализатора 3, вдоль оптической оси r₂ которого ИКП выходит на ось с, проходит БСЛ₂ (поз.4), в котором он восстанавливает энергию, и поступает на вход МД₂ (поз.5), полярность которого установлена противоположной полярности МД₁, после чего вдоль оптической оси r₃ поворачивает на угол 90° в сторону БНЛ 7, выходя на ось d, и, пройдя БНЛ 7, входит вторично в МД₁ через его второй вход, вдоль его второй оптической оси r₄ выходит через второй выход на ось е, проходит ЭД 6 и с помощью проекционного блока (не показан) передает отфильтрованное по энергии увеличенное корпускулярное изображение на РЭ.

В энергоспектрографическом режиме, в котором на РЭ отображается исследуемый энергетический спектр, или в режиме слабой энергофильтрации изображения с целью достижения его максимальной яркости магнитную полярность МД₁ (поз.1) переключают посредством источника тока 8. В этом случае ИКП, войдя по оптической оси а в поле МД₁ движется вдоль его третьей оптической оси r₅, выходит через его второй выход на ось е, проходит через ЭД 6 и с помощью проекционного блока (не показан), в зависимости от настройки последнего, передает на РЭ увеличенное корпускулярное изображение либо отображает на РЭ полный энергетический спектр ИКП.

Энергофильтр для КОСФПИ, выполненный с использованием пп.1÷7 формулы (фиг.2), дополнительно оснащен МД₃ (поз.11), выход которого связан с первым входом МД₁ (поз.1) через БТЛ 12 для оптического сопряжения выходной главной точки МД₃ и входной главной точки МД₁ и вариации увеличения передаваемого изображения. Выходное плечо а' МД₃ соосно первому входному плечу а МД₁. Оптическая ось r₆ проходит с сопряжением выходного плеча а' МД₃ с входным плечом ƒ энергофильтра, соосного в данном варианте с оптической осью объектива КОСФПИ. Полярности МД₃ и МД₁ в энергоспектрографическом режиме работы энергофильтра в данном примере совпадают. МД₃ снабжен дополнительным входом и дополнительной оптической осью r₇, проходящей с геометрическим сопряжением дополнительного входа и плеча ƒ энергофильтра, для возможности подключения ЭП 13 с оптической осью g к КОСФПИ.

ИКП e₁ образован в результате освещения исследуемого образца излучением светового или синхротронного источников (не показаны) или ПЭП e₀, сгенерированным ЭП 13.

Независимо от источника освещения образца, порождающего ИКП, последний ускоряется полем объектива и вдоль оси ƒ поступает на основной вход МД₃ (поз.11), являющийся в данном варианте входом энергофильтра, вдоль оптической оси r₆ выходит на ось а и через БТЛ 12 поступает на первый вход МД₁ (поз.1). Дальнейшее движение ИКП происходит, как в примере фиг 1. Благодаря оптическому сопряжению главных точек МД₃ и МД₁ осуществленному БТЛ 12, корпускулярное изображение передается во входную главную плоскость МД₁, что необходимо для обеспечения ахроматичности передаваемого корпускулярного изображения. Изменением электрических возбуждений линз, входящих в состав БТЛ 12, обеспечивается вариация оптического увеличения М передаваемого изображения и тем самым изменяется величина коэффициента угловой энергетической дисперсии энергофильтра в энергоспектрографическом режиме согласно формуле (1).

В варианте электронного освещения образца ПЭП е₀, сгенерированный ЭП 13, вдоль оптической оси g поступает на дополнительный вход МД₃, отклоняется его магнитным полем вдоль оптической оси r₇ и по оптической оси ƒ проходит объектив КОСФПИ, фокусируясь в его фокальной плоскости, тормозится полем объектива вблизи образца, и, становясь параллельным, когерентно освещает исследуемую поверхность образца по нормали к ней, порождая ИКП с формированием дифракционной картины в фокальной плоскости объектива. Данная дифракционной картина, как и корпускулярное изображение образца, может быть передана через энергофильтр на РЭ.

Предлагаемое техническое решение по сравнению с прототипом существенно расширяет функции энергофильтра за счет создания возможностей вариации коэффициента его энергетической дисперсии электрическим путем в широком диапазоне, что имеет следствием достижение универсальности использования энергофильтра в спектромикроскопических исследованиях. Это проиллюстрировано возможностью работы предлагаемого энергофильтра в энергоспектроскопическом и энергоспектрографическом режимах.

Положительным эффектом, производным от достигнутого, является возможность альтернативной передачи изображения, что значительно упрощает наладку соответствующей КОСФПИ за счет автономной настройки элементов энергофильтра.

Кроме того, предлагаемый энергофильтр обладает необходимыми корпускулярно-оптическими свойствами для обеспечения времяпролетных электронной микроскопии и энергоспектроскопии.

Использование предлагаемого энергофильтра в эмиссионных электронном микроскопе и энергоспектрометре и их времяпролетных аналогах позволяет значительно расширить спектр получаемой физико-химической информации об исследуемом образце.

Изобретение относится к корпускулярно-оптическому приборостроению. Энергофильтр (ЭФ) для корпускулярно-оптической системы формирования и передачи изображения содержит расположенные по направлению передачи изображения первый магнитный дефлектор (МД₁) с поворотом оптической оси на 90°, первый блок согласующих линз (БСЛ₁), энергоанализатор (ЭА), второй блок согласующих линз (БСЛ₂), второй магнитный дефлектор (МД₂) и энергетическую диафрагму (ЭД). Входным плечом ЭФ служит первое входное плечо МД₁, первая оптическая ось МД₁ проходит от первого входа к первому выходу МД₁, первое выходное плечо МД₁ и входное плечо ЭА лежат на оси БСЛ₁, выходное плечо ЭА и входное плечо МД₂ лежат на оси БСЛ₂, выходное плечо МД₂ соосно первому входному плечу МД₁, а ЭД установлена на выходном плече ЭФ. Между МД₁ и МД₂ введен блок направляющих линз (БНЛ). БСЛ₁, БСЛ₂ и БНЛ выполнены на базе осесимметричных линз. МД выполнен с двумя входами, двумя выходами и тремя идентичными оптическими осями, при этом его второй вход расположен на прямой, соосной его первому входному плечу, а второй выход - на прямой, соосной его первому выходному плечу; вторая оптическая ось проходит от второго входа ко второму выходу, а третья оптическая ось - от первого входа ко второму выходу. МД₁ подключен к источнику тока изменяемой полярности. Выходное плечо МД₂ направлено в сторону МД₁, а второе выходное плечо МД₁ служит выходным плечом ЭФ. В БСЛ₁ и БСЛ₂ могут быть установлены замедляющая и ускоряющая электростатические линзы соответственно, а ЭА может быть выполнен на базе полусферического конденсатора. Возможно выполнение ЭФ с третьим МД, выход которого связан с первым входом МД₁. МД₂ может иметь оптическое сопряжение с МД₁ через блок транспортирующих линз с возможностью вариации энергетической дисперсии ЭФ и быть выполнен с дополнительным входом и дополнительной оптической осью для освещения образца электронной пушкой по нормали к его поверхности. Технический результат - расширение функций ЭФ за счет возможности вариации его энергетической дисперсии в широком диапазоне. 6 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Энергофильтр для корпускулярно-оптической системы формирования и передачи изображения, входное и выходное плечи которого расположены на ее оптической оси, содержащий установленные по направлению передачи изображения первый магнитный дефлектор, выполненный с поворотом оптической оси на 90°, первый блок согласующих линз, энергоанализатор, второй блок согласующих линз, второй магнитный дефлектор и энергетическую диафрагму, при этом первая оптическая ось первого магнитного дефлектора проходит от первого входа к первому выходу данного дефлектора, первое выходное плечо данного дефлектора и входное плечо энергоанализатора лежат на оптической оси первого блока согласующих линз, выходное плечо энергоанализатора и входное плечо второго магнитного дефлектора лежат на оптической оси второго блока согласующих линз, выходное плечо второго магнитного дефлектора соосно первому входному плечу первого магнитного дефлектора, а энергетическая диафрагма установлена на выходном плече энергофильтра, отличающийся тем, что он дополнительно содержит блок направляющих линз, выполненный на основе осесимметричных электронных линз и установленный между первым и вторым магнитными дефлекторами соосно выходному плечу второго магнитного дефлектора, первый и второй блоки согласующих линз выполнены на основе осесимметричных электронных линз из расчета оптического сопряжения центральной точки энергоанализатора и соответствующих главных точек первого и второго магнитных дефлекторов, первый магнитный дефлектор выполнен с двумя входами, двумя выходами и тремя геометрически идентичными оптическими осями и электрически подключен к источнику тока, снабженному переключателем полярности, причем в данном магнитном дефлекторе второй вход расположен на прямой, соосной первому входному плечу, второй выход расположен на прямой, соосной первому выходному плечу, вторая оптическая ось проходит от второго входа ко второму выходу, третья оптическая ось проходит от первого входа ко второму выходу, при этом выходное плечо второго магнитного дефлектора направлено в сторону первого магнитного дефлектора, а второе выходное плечо первого магнитного дефлектора служит выходным плечом энергофильтра.

2. Энергофильтр по п.1, отличающийся тем, что в первом и втором блоках согласующих линз установлены замедляющая и ускоряющая электростатические линзы соответственно.

3. Энергофильтр по п.1, отличающийся тем, что на оптической оси второго блока согласующих линз установлена дополнительная щелевая энергетическая диафрагма.

4. Энергофильтр по п.1, отличающийся тем, что в качестве энергоанализатора установлен полусферический конденсатор.

5. Энергофильтр по п.1, отличающийся тем, что первый и/или второй магнитный дефлектор(ы) выполнен(ы) с цилиндрическими границами полюсных наконечников.

6. Энергофильтр по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно оснащен третьим магнитным дефлектором, выход которого связан с первым входом первого магнитного дефлектора непосредственно или через блок транспортирующих линз для оптического сопряжения выходной главной точки третьего магнитного дефлектора и входной главной точки первого магнитного дефлектора и вариации увеличения передаваемого изображения, при этом выходное плечо третьего магнитного дефлектора соосно первому входному плечу первого магнитного дефлектора.

7. Энергофильтр по п.6, отличающийся тем, что третий магнитный дефлектор выполнен с дополнительным входом и дополнительной оптической осью, проходящей с геометрическим сопряжением дополнительного входа и входного плеча энергофильтра, для возможности подключения электронной пушки к корпускулярно-оптической системе.