Электроннооптическое устройство со скорректированной сферической аберрацией Советский патент 1982 года по МПК H01J29/56 

(54) ЭЛЕКТРОННО-ОПТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО

СО СКОРРЕКТИРОВАННОЙ СФЕРИЧЕСКОЙ Изобретение относится к электронно-оптическим устройствам со скорректированной сферической аберрацией для фокусировки и отклонения пучков заряженных частиц и может применяться в различных, электронно-оптических приборах, например в электронно-лучевых трубках, спектрометрах микроскопах. Известны устройства со скорректированной сферической аберрацией, состоящие из осесимметричных линз, корректоров сферической аберрации, содержащих квадрупольные и октупольные линзы, и отклоняющих элементов. Электроды таких устройств расположены симметрично относительно двух плоскостей симметрии,, перпендикулярных между собой и проходящих через оптическую ось устройства, совпадающую с осью пучка 1. Недостатком таких устройств является невысокое качество изображения из-за чрезвычайно сложной юстировки большого количества электродов квадрупольных и октупольных линз корректоров. Наиболее близким к предлагаемому техническим решением является электронно-опАБЕРРАЦИЕЙтическое устройство, состоящее из так называемых скрещенных линз, корректоров и отклоняющих элементов, применяемое в электронно-лучевых трубках. В таком устройстве поверхности электродов, обращенные в сторону оптической оси устройства, совпадающей с осью пучка, расположены симметрично относительно двух плоскостей симметрии, проходящих через оптическую ось и перпендикулярных между собой. Это устройство состоит из 15-20 электродов с отверстиями, имеющими четное число плоскостей симметрии, проходящих через оптическую ось системы н скомплектованных в группы по 3-5 электродов, аналогичные по функциональным свойствам квадрупольной линзе со скорректированной сферической аберрацией и разнесенные вдоль оптической оси устройства. В целом фокусирующая часть устройства действует как квадруплет квадрупольных линз со скорректированной сферической аберрацией. Между группами электродов помещены два отклоняющих элемента в виде плоских конденсаторов, повернутых относительно друг друга на 90° для отклонения пучка в двух взаимно перпендикулярных направлениях 2. Однако это устройство обладает недостаточно хорошим качеством изображения изза весьма трудоемкой юстировки. Последнее обусловлено сложной конструкцией и наличием большого числа независимо изготавливаемых электродов, подлежаш,их сборке и юстировке. Цель изобретения - упрош.ение конструкции и юстировки. Указанная цель достигается тем, что в электронно-оптическом устройстве- со скорректированной сферической аберрацией, содержащем линзу с расположенными в параллельных плоскостях электродами, поверхности которых, обращенные в сторону оптической оси устройства, совпадающей с осью пучка, расположены симметрично относительно двух плоскостей симметрии, перпендикулярных между сдбой и проходящих через оптическую ось устройства, электроды расположены в параллельных оптической оси плоскостях, каждая из которых содержит по крайней мере одну группу, включающую не менее трех электродов, размещенных в направлении, перпендикулярном оптической оси. Электроды устройства могут быть выполнены в виде проводящих пленок, нанесенных на непроводящие пластины, и иметь пря.моугольную форму. На чертеже представлена схема устройства. Устройство содержит линзу, состоящую из двух непроводящих пластин 1, параллельных между собой и параллельных оптической оси устройства Z, совпадающей с осью пучка, на которые нанесены электроды, сгруппированные в группы 2-9. Электроды каждой пары групп (2-3, 4-5, б-7, ) расположены симметрично относительно плоскостей XOZ и yOZ. Электроды соединены гальванически с источником фокусирующего напряжения и источника.ади отклоняющего напряжения. Устройство работает следующим образом. На симметричные электроды каждой пары групп подаются одинаковые фокусирующие потенциалы от источника фокусирующего напряжения. Отклоняющие напряжения от источников отклоняющего напряжения подаются на электроды пары групп 4-5, и 6-7, причем от одного источника отклоняющее напряжение подается на крайние электроды пары секций 4-5 антисимметрично относительно плоскости XOZ, а от другого - на середине электроды пары групп 6-7 антисимметрично относительно плоскости yOZ. Пучок заряженных частиц из источника последовательно подвергается действию осесимметричной, квадрупольной и октупольной составляющих поля электродов каждой пары групп, причем выбором потенциалов добиваются того, чтобы суммарное действие осесимметричной и квадрупольной составляющих поля всех секций было фокусирующим, а суммарное действие октупольных составляющих корректировало сферическую аберрацию устройства. Одновременно электроды пары групп 4-5 отклоняют пучок в направлении У, а электроды пары групп б-7-в направлении X. Изготавливают и испытывают на электронно-оптической скамье макет устройства, состоящий из двух секций. Секции изготавливают из пластин фольгированного геттинакса размером 40x50 мм при помощи шаблона, обеспечивающего их идентичность. Электроды секций делают прямоугольными длиной 30 мм, причем средние электроды щириной 20мм, а крайние - 5мм; изолирующие зазоры между электродами изготавливают щириной 1,5 мм. Секции скрепляют болтами по углам пластин через отверстия в них, причем между пластинами вставляют калиброванные столбики длиной 20 мм, что обеспечивает параллельность пластин и совмещение плоскостей симметрии линзы. На электроды подается фокусирующее напряжение от двух независимых точек делителя напряжения. Работа устройства проверяется на пучке электронов с энергией 1,5 кэВ. Методом двух сеток измеряют фокусируюц1,ие свойства и сферическую аберрацию третьего порядка. Обработка результатов показывает, что линза действует как суперпозиция совмещенных квадрупольной и октупольной линз, длина которых 30мм. Использование устройства по сравнению с известным представляет больщую гибкость в достижении необходимых функциональных характеристик, позволяет упростить конструкцию устройства в целом, значительно облегчить юстировку и, как следствие, улучшить качество изображения. Устройство предполагает всего 7 юстировок двух цельноизготовленных непроводящих пластин с электродами (по одному параллельному переносу и двум поворотам на каждую пластину и установка в необходимое положение вдоль оптической оси). С ростом сложности функциональной задачи, стоящей перед устройством, и числа электродов, эффективность изготовлен1г)я и юстировки предлагаемого- устройства увеличивается, поэтому при конструировании подобных устройств можно ставить задачи, которые известными устройствами не могут быть решены из-за невозможности обеспечить необходимую точность юстировки. Формула изобретения 1. Электронно-оптическое устройство со скорректированной сферической аберрацией, содержащее линзу с расположенными в параллельных плоскостях электродами, поверхностм которых, обращенные в сторону оптической оси устройства, совпадающей с осью пучка, расположены симметрично относительно двух плоскостей симметрии, перпендикулярных между собой и проходящих через оптическую ось устройства, отличающееся тем, что, с целью упрощения конструкции И юстировки, электроды расположены в параллельных оптической оси плоскостях, каждая из которых содержит по крайней мере одну группу, включающую не менее трех электродов, размещенных в направлении, перпендикулярном оптической оси.

2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что электроды выполнены в виде проводящих плёнок, нанесенных на непроводящие пластины.

3.Устройство по пп. I и 2, отличающееся тем, что электроды выполнены прямоугольными.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 674117, кл. Н 01 J. 29/56, 1977.,

2.Авторское свидетельство СССР

№ 516316, кл. Н 01 J 29/56, 1975 (прототип).