Электронная ахроматическая линза

 

ЭЛЕКТРОННАЯ АХРОМАТИЧЕСКАЯ ЛИНЗА, содержащая магнитную квадрупольную линзу и электростатическую линзу с двумя плоскостями симметрии, пространственно совмещенные, установленные соосно и так, что угол между плоскостями симметрии электростатической линзы и.плоскостями симметрии магнитной линзы, проходящими через ее полюса, составляет 45°, отличающаяся тем, что, с целью улучшения качества изображения путем уменьшения оберраций, электростатическая линза выполнена в виде .скрещенной линзы, состоящей по крайней мере из двух электродов с отверстиями , отношение размеров в продольных плоскостях симметрии которых находится в пределах 1,0-0,5, а плоскость симметрии магнитной линзы, проходящая через ее южные полюса, расположена, под углом минус 45° относительно продольной плоскости симметрии отверстия первого по ходу электронного пучка электрода скрещенной линзы. СП со N3 СО /

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

g(5g Н 01 J 29/56; Н 01 J 31/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3505189/18-21 (22) 20.09.82 (46) 23.02.84. Бюл. № 7 (72) И. А. Петров и Т. Б. Станская (53) 621.385.832 (088.8) (56) 1. Кальман В. М., Явор С. Я. Электронная оптика. Л., «Наука», 1968, с. 430.

2. Явор С. Я. Фокусировка заряженных иастиц квадрупольными линзами. М., «Атомнздат», 1968, с. 163 (прототип). (54) (57) ЭЛЕКТРОННАЯ АХРОМАТИЧЕСКАЯ ЛИНЗА, содержащая магнитную квадрупольную линзу и электростатическую линзу с двумя плоскостями симметрии, пространСтвенно совмещенные, установленные со„,Я0„„1075329 A осно и так, что угол между плоскостями симметрии электростатической линзы и,плоскостями симметрии магнитной линзы, проходящими через ее полюса, составляет 45, отличающаяся тем, что, с целью улучшения качества изображения путем уменьшения оберраций, электростатическая линза выполнена в виде. скрещенной линзы, состоящей по крайней мере из двух электродов с отверстиями, отношение размеров в продольных плоскостях симметрии которых находится в пределах 1,0 — 0,5, а плоскость симметрии магнитной линзы, проходящая через ее южные полюса, расположена под углом минус 45 относительно продольной плоскости симметрии отверстия первого по ходу электронного пучка электрода. скрещенной линзы.

1075329

Изобретение относится к электронным линзам с коррекцией хроматической аберрацией при фокусировке электронных пучков и может быть использовано в различных электрониооптических приборах, например электроннолучевых трубках, микроскопах и т.д.

Известно электронное ахроматическое магнитное зеркало, представляющее собой магнит с двумерным полем, обладающим плоскостью антисимметрии. Электроны, направленные в магнитное поле зеркала и движущиеся в средней плоскости, поворачиваются магнитным полем и выходят из зеркала с той же стороны, с которой они вошли в него. При определенном распределении

10 торин имеют форму петель, а точки входа и выхода электронов совмещаются, т.е. зеркало полностью ахроматично в средней плоскости (1) .

Недостатками устройства являются искривление оси пучка, отсутствие фокусировки в средней плоскости, отсутствие ахроматичности вне средней плоскости.

Наиболее близким к изобретению является электронная ахроматическая линза, содержащая магнитную квадрупольную линзу и электростатическую линзу с двумя плоскостями симметрии, пространственно совмещенные, установленные соосно и так, что угол между плоскостями симметрии электростатической линзы и плоскостями симметрии магнитной линзы, проходящими через ее полюса, составляет 45 . Известная линза относится к системам с прямой осью и плоскостями симметрии. При определенном подборе параметров электростатической и магнитной линз обеспечивается ахроматическая фокусировка (2) .

Зо

Недостатком известной линзы является невысокое качество изображения из-за наличия значительной сферической аберрации, которая в результате взаимодействия электрического и магнитного полей оказывается больше, чем у линз, взятых по отдельности

Кроме того, дополнительные аберрации, воз-никающие при взаимодействии полей линз из-за неточности их взаиморасположения, еще более ухудшают качество изображения.

Целью изобретения является улучшение качества изображения за счет уменьшения аберраций.

Цель достигается тем, что в электронной ахроматической линзе, содержащей магнитную квадрупольную линзу и электростатическую линзу с двумя плоскостями симметрии, пространственно совмещенные, установленные соосно и так, что угол между плоскостями симметрии электростатической линзы и плоскостями симметрии магнитной линзы, проходящими через ее полюса, составляет 45, электростатическая линза выполнена в виде скрещенной линзы, состоящей

S5 поля и при определенном угле падения траек-15 по крайней мере из двух электродов с отверстиями, отношение размеров в продоль ных плоскостях симметрии которых находится в пределах 1,0 — 0,5, а плоскость симметрии магнитной линзы, проходящая через ее южные полюса, расположена под углом минус 45 относительно продольной плоскости симметрии отверстия первого по ходу электронного пучка электрода скрещенной линзы.

Ахроматическая линза обеспечивает более высокое качество изображения по сравнению с известными линзами, так как при взаимодействии полей магнитной и электростатической ее частей одновременно обеспечивается устранение хроматической и сферической аберраций. Первая устраняется благодаря взаимодействию квадрупольных составляющих полей электростатической и магнитной частей линзы, а вторая — благодаря наличию октупольных составляющих в поле скрещенной линзы.

Пределы изменения отношениия размеров отверстий в электродах скрещенной линзы определяют величину октупольной составляющей, необходимой для коррекции сферической аберрации. При отношении размеров больше 1,0 октупольная составляющая практически не меняется, а при отношении меньше 0,5 скрещенная линза вырождается в цилиндрическую и теряет свои свойства.

В линзе уменьшаются также дополнитель ные аберрации, связанные с неточностью изготовления и сборки электростатической скрещенной линзы и установки ее относительно магнитной линзы вследствие большой технологичности конструкции линзы.

Взаиморасположение частей ахроматической линзы строго определено, и при положительном угле 45 поставленная цель не обеспечивается, более того, качество изображения может быть хуже, чем в известной линзе. Это связано с ориентацией октупольных составляющих поля линзы.

На чертеже приведено схематическое изображение ахроматической линзы.

Линза содержит магнитную квадрупольную линзу 1 и электростатическую скрещенную линзу 2. Оси координат обозначены

ОХ, ОУ, 07, плоскости симметрии магнии ной линзы — Х OZ и Y OZ.

Обе линзы расположены по оси Z, явля.ющейся оптической осью, так, что плоскости симметрии линзы 1 — XOZ a Y OZ, проходящие через ее полюса, и плоскости симметрии линзы 2 — XOZ u YOZ составляют .угол 45, причем плоскость симметрии ХOZ, проходящая через южные полюса, составляет угол минус 45 с плоскостью XOZ, с которой совпадает продольная плоскость симметрии первого по ходу пучка электрода линзы 2 (направление отсчета угла против часовой стрелки) . Оба электрода линзы 2 заключены между плоскостями, проходящими через

1075329

3 торцы линзы 1 (т.е. обе линзы пространственно совмещены). Соотношение сторон отверстия в первом электроде скрещенной линзы — 2:1, и соотношение сторон отверстия во втором электроде — 1,5:1, т.е. отношение размеров отверстий в продольных плоскостях их симметрий равно 0,75.

Расстояние между электродами и их положение относительно полюсов магнитной квадруполвной линзы вдоль оси Z не является принципиальным и выбирается опти- 10 мальным в каждом конкретном случае.

Ахроматическая линза работает следующим образом.

На пучок электронов воздействует магнитное поле линзы 1, оказывающее собирающее действие в плоскости XOZ и рассеивающее 15 действие в плоскости Y0Z. Действие квадрупольной составляющей линзы 2 противоположно. В результате взаимодействия линз

1 2 обеспечивается фокусировка с коррекцией хроматической аберрации. Октупольные составляющие поля скрещенной линзы 2, взаимодействуя с полями линз 1 и 2, корректируют сферическую аберрацию, при: чем благодаря различию размеров отверстий в электродах линзы 2 октупольные составляющие имеют такую величину, что обеспечивается коррекция сферической аберрации всего линейного изображения.

Предлагаемая ахроматическая линза позволяет по сравнению с известной создавать более высокое качество изображения за счет устранения сферической аберрации и уменьшения аберраций, связанных с неточностью сборки всей линзы в целом.

Редактор И. Шулла

Заказ 235 46

Составитель E. Пчелов

Техред И. Верес Корректор А. Зимокосов

Тираж 683 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент>, г. Ужгород, ул. Проектная, 4