СПОСОБ ЮСТИРОВКИ ЭЛЕКТРОННО-ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМ Советский патент 1973 года по МПК H01J29/48 

1

Изобретение относится к электронной оптике неосесимцметричиых линз и может быть исП|Оль:з01вано s элактроННых .MHiKipocKOioax, элвкт.роннолучевых трубках, снектро четрах заряженяых частиц и других триборах и устРойствах, которые содержат «еадвупольные, актуполыные, сакступольные и другие лгультппольные лиивы.

И31вестен юнособ юстировки :К.вад|рупольных линз «по кресту, заключающдйся IB том, что на rocTiHpyeiMbie квадрупольные линзы лоочередно 1нода.ют знакоперемениое напряжение (ИЛИ так), так что образуется квадрупольное иоле с переменной во времени полярностью. Иэменение м величины питающего линзы нанряжеиия (тока) для .каждой линзы подбирается режим, при котором на акране наблюдается электровно-аптическое .изо-бражение в виде двух взаимно пер.пендикулярных линий (крестов). О точности ю;стир ОВ1КИ каждой лннзы судят 1ПО симметрии креста, о юстировке всей системы - ло совпадению центров крестов от каждой линзы системы.

Известный способ юстировки имеет ряд недостатков.

Во-первых, недостаточная точность. Величина (предельно достижимой точности поперечного смещения квадрупольной линзы может быть определена как величина минимально различимого смещения изображения

на экране, деленная на коэффициент линейного увеличения, обеспечиваемого данной линзой, примерно равный отнощению расстояний от данной линзы до экрана и до источника. Во-вторых, применение этого способа для юстировки мультинольных линз, содержащих более четырех электродов или полюсов (секступольных, октупольных и др.), или невозможно или приводит к больщим перегрузкам линз по питающему напряжению (току). Это связано с тем, что «а экране получают изображение в виде многолучевой звезды; при этом требуются одинаковые для всех типов линз напряженности нолей вблизи оси линзы и, следовательно, значительное увеличение электрических или магнитных потенциалов на электродах или полюсах по .мере увеличения их числа в линзе. В-третьих, этот способ неприменим для юстировки спиральных мультипольных линз.

Предложенный способ отличается от известного тем, что на все элементы электростатической мультинольной линзы или полюса магнитной подается одинаковый (электростатический или магнитный) потенциал, отличающийся от потенциала элементов, расположенных до и после юстируемой линзы вдоль заданной продольной оси, на величину, обесиечивающую создание на экране изображения с линейным увеличением, большим чем

отношение расстояний от экрана и от источника до юстируемой линзы. В качестве этих элементов могут служить остальные линзы системы или цилиндр, в котором установлены лиНзы, в случае электростатической линзы - диа|фрагмы или электропроводящие стенки вакуумной камеры, в случае магнитной явнополюсной линзы - ее ярмо.

Кроме того, с целью снижения юстировочного потенциала одновременно запитывают две или более линзы, причем на последнюю по ходу пучка линзу, из числа юстируемых одновременно, подают максимально допустимый потенциал, а на первую - потенциал, обеспечивающий создание промежуточного изображения на экране. В случае недостаточно большого линей-ного увеличения изображения .на экране одновременно подают дополнительный потенциал на предпоследнюю линзу.

С целью снижения потенциала первой линзы для создания изображений на нее подают допустимый потенциал и одновременно подают потенциал на вторую линзу. Операцию повторяют до получения на экране изображения с требуемым увеличением. В случае электростатической мультипольной линзы с внутренним и соосным охватывающим электродами (.например, пятиэлектродная квадрупольно-октупольная линза) на внешний электрод дополнительно подают потенциал, образующий с потенциалами соседних элементов, расположенных вдоль заданной оси, разность того же знака, что и юстировочный потенциал внутренних электродов.

.Преимущества способа заключаются в увеличении точности юстировки и расширении класса юстируемых мультипольных линз.

При предложенном режиме питния мультипольная линза создает поля, состоящие из осесимметричных полей и мультипольных полей с удвоенным числом плоскостей симметрии по сравнению с обычным .питанием мультипольной линзы. Для мультипольных линз с четырьмя (квадруполь) и более равномерно расположенными ъокруг продольной оси и на равном расстоянии от нее электродами или полюсами возникающие поля с удвоенным числом плоскостей симметрии не влияют на электронно-оптические свойства первого порядка образованных .осесимметричных полей, поэтому для юстировки .можно рассматривать изображение на экране, создаваемое осесимметричными полями, и анализировать его изменения при некотором изменении подаваемого на линзу юстировочного потенциала или ускоряющего .напряжения.

На фиг. 1 показано подключение электростатической квадрупольной линзы к источнику питания; на .фиг. 2 - .подключение магнитной квадрупольной линзы к источнику питания (соседними элементами является ярмо линзы).

Для определения предельной точности юстировки предложенным способом была использована система трех электростатических мультипольных линз: диаметр апертуры линз 8 мм, электроды во.гнутые с малым углом выреза, длина каждой линзы 45 мм. На входе и выходе системы на расстояниях 6 мм от крайних линз расположены диафрагмы с диаметром апертуры 3 мм, находящиеся под потенциалом анода. Длина системы 150 мм. Расстояние от источника до входной диафрагмы 30мм, от ВЫХОДНО.Й диафрагмы до экрана 160 мм. Энергия частиц 4 кв.

Для юстировки системы относительно источника на все три линзы оо отно.щению к диафрагмам был пода.н потенциал, равный-

3 кв. Внутри системы на расстоянии 120 мм от входной диафрагмы образовалось промежуточное изображение, а на экране - второе изображение источника. Общее линейное увеличение системы составило -20, что позволило выполнить юстировку системы с погрешностью +5 мкм. Точность юстировки такой системы из квадрупольных линз «по кресту составила для первой линзы +20 мкм, для второй ±40 мкм и для третьей ±80 мкм.

Предмет и зобретениЯ

1. Способ юстировки электронно-оптических систем, содержащих мультипольные

линзы, выполненные в виде ло крайней мере четырех элементов, равномерно расположенных вокруг продольной оси системы, основанный на пропускании через нее пучка заряженных частиц от источника, анализе элекгронно-оптического изображения, создаваемого юстируемыми линзами при подаче юстировочных потенциалов с последовательны. совмещением юстируемых линз с заданной осью, отличающийся тем, что, с целью увеличения точности юстировки и расширения класса юстируемых мультипольных линз, на все элементы мультилольной линзы подают один и тот же юстировочный потенциал, отличный от потенциалов соседних элементов,

расположенных вдоль заданной оси, на величину, обеспечивающую создание «а экране изображения с линейным увеличением ббльшим, чем отношение расстояний от экрана и от источника до. юстируемой линзы.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью снижения юстировочного потенциала, одновременно зачитывают по крайней мере две линзы, причем на последнюю по ходу пучка линзу, из числа юстируемых одновременно, подают максимально допустимый потенциал, а на первую - потенциал, о.беспечивающий создание промежуточного изображения и изо.бражения на экране.

3.Способ по ПП. 1, 2, отличающийся тем, что, с целью обеспечения необходимого линейного увеличения изображения на экране, одновременно подают дополнительный потенциал на предпоследнюю линзу.

4.Способ по пп. 1, 2, отличающийся тем, что, с целью снижения потенциала первой

линзы, на нее подают допустимый потенциал с одновременной подачей потенциала на вторую линзу.

5. Способ по пп. 1, 2, отличающийся тем, что, с целью юстировки системы, содержащей по крайней мере одну электростатическую

линзу с внутренним и соосным охватывающим электродами, на последний дополнительно подают .потенциал, образующий с потенциалами соседних элементов, расположенных вдоль заданной оси, разность того же знака, что и юстировочный потенциал внутренних электродов.