КОРПУСКУЛЯРНОЕ УСТРОЙСТВО для ФОКУСИРОВКИ ПУЧКОВ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦI; Советский патент 1972 года по МПК G21K1/08 

Изобретение относится к корпускулярн-оОПтичооким ycTpOiftcTiBaiM, служащим для формирования пучков заряженных частиц с малым поперечным сечением и малой угловой расходимостью.

Изобретение 1может быть исполызовано в качестве формирующей линзы рентгеноспектральиого микроанализатора с высокой локальн-остью или растровото корпускулярного микроскопа высокого разрешения, который предназначен, например, для исследования таких частично прозрачных для электронов образцов, какими являются тонкие металлические .пленки или экстракционные репЛИКИ.

Известно эле1ктронно -оптическое устройство, состоящее из магнитной осесимметрнчнюй лиИЗЫ и корректора сферической аберрации третьего порядка этой линзы. Это устройство должно фокусировать пучки электронов предельной яркости, так как сферическая аберрация третьего порядка осесимметричной ма гнитной л«нзы может быть полностью исправлена корректором. Последний состоит из семи оптических элементов: четырех кВадрупольных линз, Образующих один квадруплет, и трех октупольных элементов, которые пространственно совмещены с тремя квадруполвньими линзлми этого квадруплета. Корректор формирует мнимое

йзо.бражение фиктивного источника электронов (ФИЭ) зондового при:бора, которое переиоправлено в отношении сферической аберрации таким образом, чтобы следующая осеси1мметричная линза фор|МИ1ровал1а действительное изображение ФИЭ, свободное от сферической аберраци1И.

Известное устройство имеет недостатки, которые не позволяют увеличить яркость

пучка электронов.

Предлагаемое корпускулярное устройство для фокусировки пучков заряженных частиц предельной яркости отличается от -известного устроЙ1Ства тем, что в состав его коррактирующих элементов введены квадрупольный и секступольный корректоры, которые исправляют полностью астигмат1из1м второго и третьего порядков, обусловленный асимметрией полей, формирующих корпускулярный пучок, а также октупольный корректор, который частично исправляет сферическую аберрацию о се симметрично и линзы.

Для ограничения цучка используется диафрагма с .крестообразной перфорацией, которая пропускает пучок крестообразного сечения.

линза устройства; легко юстируется и вводится, в режим коррекц.ии; формирует корпускулярные пучки предельной яркости, та.к как iBce основные центральные а.беррации оптической системы исправлены либо полностью ((астигматиэм второго и третьего порядков), либо частичию (сферическая аберранля третьего лорядка осеснмметричной линзы).

Устройство может быть использовано для формир01вания луч1К01В электрЮНов ил-и ИОИОБ.

На фиг. 1-3 представлена нри,нципиальная схема устройства.

Устройство состоит из корректоров /, 2 астигматизма второго и третьего торядков и корректора 3 сферической а беррации, а.пертурной диафратмы 4 с крестообразной перфорацией и осесимшетричиой линзы 5, которая фокусирует пучок в плоскости 6. Корректоры могут быть расположены над линзой- 5 (фиг. 1) или под .ней (фиг. 2) или пространственно, совмещены с линзой (фиг. 3). Положеиие апертурной диафрагмы с крестообразной перфорацией та-кже может быть различны ; «аа лиизой 5, под линзой или в ее пределах.

На фиг. 4 ноказаио устройство, содержащее осесимметри.чную мапнитную линзу.

ОсесИМметричяая линза обра.зуется магнитОПроводом 7 и обмоткой 8, имеющий две секции. До входа в осесимметри.чную линзу (.по ходу .пучка) установлены три корректора: квадрупольный. 9, секступольный W и октунольный //.

Квадрупольйый корректор 9 предусмотрен для исправления астигматизма второго порядка (или осевого астигматизма). Квадруиольный корректор может состоять либо из одного ((Механический поворот корректирующего поля), лнбо ив двух квадруполыных элементов, сдвинутых взаимно но азимуту на угол 45° (электрический поворот корректирующего поля). Секступольный корректор 10 служит для исправления астигматизма, третьего порядка, свя.3|анного с асимметрией поля, формирующего корпускулярный пучок. Секступольный корректор может состоять либо на одного (эле.ктрический поворот корректирующего поля), либо из двух секступольных элементов, сдвинутых вза.имно по азимуту на угол 30° (электрический поворот корректирующего поля). Октупольный корректор 11 предназначен для частичного исправления сферической аберрадии третьего порядка осесимметричной линзы. Октупольный корректор люжет состоять либо из одного (механически.й поворот корректирующего поля.), лИбо и:з Двух о.ктупольных элементов, сдвинутых взаимно- ino азимуту на угол 22°30 (для электрического поворота корректирующего поля).

Далее по ходу пучка, непосредственно около оптического канала, магнитопровода, в нема-лнитном зазоре осесимметр.ичной линзы установлена крестообразная диафрагма

12. На фиг. 5 показана крестообразная диафра.гма.

Устройство работает следую.щим образом. Осесимметричная -магнитная линза типа 5 конденсор-объектив (возбуждается так, чтобы .в середи(не ее немагнитного зазора пучо.к имел наименьшее сечение. В этом первая (Половина поля линзы участ1вует в формировании тонкого электронного пз/чка,

0 который в середи.не немагнитного зазора линзы имеет наименьшее сечение, а вторая половина поля отображает пучок со значительным увеличением. Одновременно оучок сильно диафрагмируется, круглой диафрагмой 13, для того чтобы не сказывались осевые аберрации отображающей половины поля. Действительное изображение наименьщего сечения получают в определенной плоскости установки .

0 Увеличива.ющая электронно-оптическая систе(ма (не показана) ноз(воляет отобразить наименьшее сечение пуч1ка, увеличенное в 10-10 раз, на лю:ми.несцентный экран. Таким образом, сильно увеличенное Игзобр-аже5 ни.е наименьщего сечения пучка можно видеть на люминесцентнам экране.

Если диафрагма 12 удалена, то на экране можно наб.людать сечение каустики пучка, в о.бласти его наибольшего сужения. Каустика имеет характерный вид, если поля, формировавщие .корпускулярный пучок, не обладают идеальной круговой симметрией. Вводя в действие сначала квадрупольный 9. а затем секступольный 10 корректоры, добиваются. такой структуры каустического сечения, которая свидетельствовала бы об отсутствии квадрупольной и секступольной асим(метрии поля, формирующего . После этого в действие вво.дится октуиольный

0 корректор, который частично исправляет сферическую аберрацию третьего порядка в двух азимутальных направлениях.

На.конец, по ходу пучка установлена крестообразная диафрагма, а октупольный корректор расположен по ази-муту та.к, чтобы ток корпускулярного пуч(ка, прощедщего через диафрагму, стал максимальным в то время, когда его сечение стало .минимальным.

ИреДМет изобретения

Корпускулярное устройство для фокусировки пучков заряженных частиц, содержащее осесимметри.чную линзу, квадрупольный

5 и секступольный корректоры, огличающееся тем, что, с целью увеличения яркости форMHpyeiMbix корпускулярных пучков, оно содержит октунольный корректор и апертурную диафрагму с крестообразной перфорацией|, которые уста.новлены перед плоскостью фокусировки осесимметричной линзы вокруг общей с .ней- оси сим.метрии, причем крестообразная перфорация диафрагмы и октупольный корректор взаимно сориенти

-ЕЕ