Осветительная система сверхвысоковольтного электронного микроскопа Советский патент 1982 года по МПК H01J37/06 

(54) ОСВЕТИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА СВЕРХВЫСОКОВОЛЬТНОГО ЭЛЕКТРОННОГО МИКРОСКОПА .

. -1-.

Изобретение относится к электроннооптическому приборостроению, в частности к конструкциямосветйт;ельных систем ов хвысоковольтных электронных микроскопов.

Известна осветительная система сверхвысоковольтного электронного микроскопа, которая содержит катод (автоэмиссион- ный), многокаскадный ускоритель электронов и одну магнитную линзу ij.

Недостатком данной осветительной системы является то, что из-за малого э фёктивного размера автоэмиссионного катода, сложной и обладающей большими .габаритами системы откачки электронной пушки до сверхвысокого вакуума, она обладает повышенной чувствительностью к влияИию вибраций, что резко ухудшает ее основные электронно-оптические характеристики.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности является осветительная система сверхвысоковольтного электронного микроскопа, содержащая катод, плоский управляющий электрод, мно. гокаскадный ускоритель электронов и две конденсорныё линзы с общим у мены шением /vlOO, первая из которых - короткофокусная, а другая - длиннофокусная.

Данная система имеет ;больший. эффективный размер катода и более прсхзтую систему откачки электронной пушки f2.

Однако, вследствие использования в ней гексаборидлантанового катода, для

10 получения необходимых электронноогггнче ких характеристик требуется точная юстировка элементов системы, котсрая осуществляется путем перемещения катодного узла. Это значительно |услояс-.

IS няет конструкцию осветительной системы н, как следствие, снижает ее виброустойгг. чивость..

Цель изобретения - повьш1ение вибро устойчивости системы при упрощения юстиМровки...

Указанная цель достигается тем, что осветительная система сверхвысоковольГ ного микроскопа, содержащая катод, плоский управляющий электрод с центральны отверстием,, ускоритель, электронов и последовательно установленные по ходу пучка короткофокусную и длиннофокусную конденсорные линзы, содержит дополнительную .короткофокусную конденсорную инзу,. расположенную между ускорителем электронов и первой линзой, а эмитирующая поверхность катода выполнена плоской и расположена параллельно поверхности управляющего электрода, отверстие которого выполнено в форме усеченного конуса, обращенного вершиной к катоду. При этом расстояние между като дом и управляющим электродом равно 0,07-ОД наименьшего диаметра отверс а угол при вершине ко этого электрода. нуса отверстия составляет 12О-140 . На фиг, 1 схематически показана сис тема, продольный разрез; на фиг. 2 увеличение изображения кдтода с управляющим электродом. Осветительная система сверхвысоко- вольтн1эго электронного микроскопа содержит катод 1 с плоской эмитирующей .поверхностью 2, подогреватели 3 катода управляющий электрод 4, ускоритель 5 электронов, две короткофокусные кон- денсорные линзы 6 и 7 и одну длиннофокусную конденсорную линзу 8. Управляющий электрод 4 имеет отверстие 9 в. форме усеченного конуса, обращенного .вершиной к катоду 1. Осветительная система работает следующим образом. ., Катод 1 из гексаборида лантана или материала с редкоземельными присадками подогревается пропусканием электрического тока через подогреватель 3 до ISOO-IOOO K и эмитирует электроны, которые под действием электрическо го поля управляющего электрода 4 формируются в элeI тpoнный пучок. Электро .ный пучок далее ускоряется.ускорителем 5 электронов, формируется короткофокусными крнденсорными линзами 6 и7и длиннофокусной конденсорной линзой 8и попадает на обьект. Поскольку эмитирующая поверхность 2 катода 1 имеет плоскую форму, то юстировка осветитель ной системы значительно упрощается, так как катод необходимо лишь установить параллельно поверхнорти управляющего электрода 4, что обеспечивается при монтаже осветительной системы. Такое упрощение юстировки позволяет значительно уменьшить габариты катод- кого узла, исключить из конструкции осветительной системы механизм перемещения катодного узла и тем самым повысить ее вйброустойчивость. Управ- ляющий электрод 4 отстоит от катода 1 на расстоянии, равном 0,07-0,1 наименьшего диаметра его конического отверстия 9, а угол при вершине конуса составляет 120-140. Эти соотношения и введение дополнительной короткофокусной конденсорной линзы 6 позволяют увеличить эффективный размер катода (кроссовера) в предлагаемой конструкции осветительной системы практически в три раза по сравнению с известной осветительной системой. Вследствие этого, допустимый уровень вибрации в предлагаемой конструкции осветительной системы при сохранении электронно-оптических параметров, также может быть в три раза выше, кроме того эти соотношения обеспечивают оптимальную напряженность электрического поля на поверхности катода 1 (около 3 кВ/мм), что гарантирует сохранение высоких основных электроннооптических характеристик осветительной системы сЬерхвысоковольтного электронного микроскопа. Электронная яркость предлагаемой осветительной системы при ускоряющих напряжениях порядка 1 MB превышает 1О А/см стер. При расположении торцовой,поверхности управляющего электрода 4 от эмитирующей поверхности 2 катода 1 на расстоянии, большем 0,07-0,1 соответствующего диаметра и угле при вершине конуса, меньшем 1 0-140, электронная яркость падает, а при расположении торцовой поверхности управляющего электрода 4 от эмитирующей поверхности 2 катода 1 на расстоянии, меньшем 0,07-0,1 диаметра отверстия и угле при вершине конуса, .большем 12О-140, ухудшаете стабильность работы электронной пушки. Таким образом, предлагаемая конструкция осветительной системы сверхвысоковольтного электронного микроскопа имеет более высокую виброустойчивость (в три раза большую в сравнении с из- . вестной), упрощенную юстировку и обеспечивает более высокие электронноошические характеристики электронного микроскопа при работе как в просвечивающем и раствором режимах, так и в режимах дифракционных и микродифракционных исследований. Формула изобрет гиия 1. Осветительная система сверхгзысоковольтного электронного мнксогксчта,