Электронная астигматичная трубчатая линза Советский патент 1983 года по МПК H01J3/18 

Изобретение относится к электронньом линзам для фокусировки пучков заряженных частиц и может быть использовано в различных электроннооптических приборах, например электроннолучевых трубках, спектрометрах, микроскопах.

Известна электронная астигматичная линза, содержащая набор плоскопараллельных электродов с отверстиями, имеющими две плоскости симметрии, например, прямоугольной формы, повернутых поочередно на 90, так называемая скрещённая линза, линза которая способна создавать астигматичное изображение со скорректированной сферической аберрацией 1.

Недостатком скрещенной линзы является невысокая светосила. Минимально возможное соотношение Сторон отверстий в электродах линзы лежит примерно в пределах от 1,6 до 2,0. При этом очевидно, что отношение апертуры скрещенной линзы к ее наружному размеру не может быть выполнено больше, чем примерно 0,6.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является электронная астигматичная трубчатая линза, содержащая два изолированных

электрода цилиндрической формы, обращенные друг к другу края которых имеют выступы и вырезы, образованные линиями пересечения двух цилиндрических поверхностей (электродной системы и секущего.цилиндра). Поле трубчатой Линзы образовано суперпозицией квадрупольной, осесимметричной и октупольной составляющих.Труб10чатая Линза создает линейное изображение точечного предмета, причем сферическая аберрация ширины этого изображения может быть обращена в нуль. Линза светосильна, отношение ее апер15туры к наружному размеру ее электродов практически равно 1 2.

Недостаток .этой ли.нзы заключается в ограниченной возможности изменения ее электронно-оптических харак20теристик. Так оптическая сила линзы при неизменной разности потенциалов между ее электродами ограничена величиной квадрупольной составляющей . поля, которая максимальна при равен25стве диаметров электродной системы Линзы и секущего цилиндра. Кроме того, октупольная составляющая, определяющая сферическую аберрацию линзы, столь резко зависит от квадру30польной .составляклцей (т.е. от герметйческого фактора), что невозможно независимо регулировать фокусирукядив овойства первого и третьего порядков линзы (оптическую силу и сферическую аберрацию) . . Цель изобретения - расширение фун (кциояальных возможностей линзы за счет увеличения пределов регулирования электронно-оптических характерис тик. Указанная цель достигается тем что в электронной астИгматичной труб чатой линзе, содержащей по крайней мере два изолированных электрода, обращение друг к другу края которых имеют по два выступа и выреза, причем выступы одного электрода входят в вырезы другого, выступы и вырезы электродов ограничены линиями, параллельными оптической оси линзы, и линиями, лежащими в плоскости, пер пендикулярной указанной оси,а отношение ширины выступов к ширине вырезов в каждом из электродов составляет от 1/6 до 6. На чертеже показан вариант схемы предлагаемой линзы. Линза состоит из двух электродов 1 и 2, подключенных к делителю 3 напряжения. Электроды расположены последрвательно и соосно с оптической осью Z. Соотношение ширины выступов и вырезов (по длине линий) в электро дах равно двум, при этом ширина выступов 4 электрода I меньше ширины вырезов в нем. Линза повернута вокруг ОСИ Z так, что плоскость симмет рии XOZ проходит через вырезы электрода 1 и выступы 5 электрода 2. Элек роды связаны с точками делителя 3 напряжения, обеспечивающими потенциал электрода 2 выше, чем электрода i Выполненная таким образом астигматичная трубчатая линза позволяет в широких пределах менять ее электронно-оптические характеристики первого и третьегр порядков, т.е. оптическую силу и сферическую аберрацию. Действительно, оптическая сила лин.зы, определяемая в основном квадрупольной составляющей.поля, регулируется в произвольных пределах и ограничивается лишь разумными пределами длины выступов и вырезов. В известном устройстве опт сческая сила ограничена величиной квадрупольной составляющей, создаваемой электродной системой,; получаемой при равенстве ее диаметра и диаметра секущего цили ндра. Сферическая аберрация линзы,зависящая от ок ту ПОЛЬ ной составлякацей, регулируется практически независимо от величины квадрупольной составляющей в указанных пределах изменения с отношения ширины выступов и вырезов в электродах линзы,которое определяет величину октупольной составляющей При соотношении ширины выступов и вырезов больше 6 или меньше 1/6 уменьшается квадрупольная составляющая поля и электронно-оптические св.ойства линзы становятся зависимыми, хотя и в меньшей степени, чем в известном {устройстве. При изменении соотношения ширины выступов и вырезов в электро- дах линзы от значений меньше 1 до значений больше 1 происходит поворот на 45 октупольной составляющей поля, и соответственно, меняется направление коррекции сферической аберрации. Пучок заряженных частиц, например электронов, из источника,, расположенного на оси Z,попадает под действие поля линзы. Квадрупольная составляющая поля собирает электроны в направлении оси У и рассеивает в направлении оси X. Осесимметричная .составляющая поля, более слабая по своей природе, подфокусирует пучок электронов во всех направлениях. Октупольная составляющая поля, величина которой определяется данным соотношением ширины выступов и вырезов в электродах, уменьшает сферическую аберрацию изображения,создаваемого линзой. , В качестве примера конкретного вылолнения рассмотрим линзу, изображенную на чертеже, с диаметром электрод|ной системы 20 мм и длиной выступов и вырезов 40 мм. При этом линза обладает оптической силой, в 2,8 раза превосходящей оптическую силу известной линзы того же диаметра. Величина сферической аберрации при вышеуказанном соотношении ширин выступов и вырезов примерно в 8 раз меньше, чем в известной линзе.. Предлагаемая конструкция линзы в отличие от известной позволяет регулировать ее электронно-оптические характеристики, изменяя в произвольных пределах ее оптическую силу и практически независимо регулировать при этом величину сферической аберрации. Формула изобретения Электронная астигматичная трубчатая линза, содержащая по крайней мере два изолированных электрода, обращенные друг к другу края которых имеют по два выступа и выреза, причем выступы одного электрода входят в вырезы другого, отличающая с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет увеличения пределов регулирования электронно-оптических характеристик, выступы и вырезы электродов ограничены линиями, параллельными оптической оси Линзы, и линиями, лежащими в плоскости, перпендикулярной указанной оси, а отношение ширины выступовк. ширине вырезовв казвдом из электг родов составляет от 1/6 до б.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторекое свидетельство СССР :№ 516316, кл. Н 01 J 29/56, 1975.

2. Андреев Ю.А. и др. Двухэлектродные астигматичные трубчатые линзы. ЖТФ, т. 45, 1975, в, с. 1604 (прототип) . . .