Корпускулярное устройство для фокусировки пучков заряженных частицi;

 

355667

О П И С А Н И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскиз

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

М. Кл. G 21k 1. 0 0

Заявлено 07.Х11.1970 (№ 1499697/26-25) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 16.Х.1972. Бюллетень № 31

Дата опубликования описания З.XI.1972

Комитет оо делам изобретений и открытий ори Совете Министров

СССР

УДК 5 3 7.333.335 (088.8) Авто.ры изобретения Г. В. Дер-Шварц, А. Н. Игнатьев, Б. Н. Васичев и В. Н, Капличный

Заявитель

КОРПУСКУЛЯРНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОКУСИРОВКИ

ПУЧКОВ ЗАРЯ)КЕН НЪ|Х ЧАСТИЦ

Изобретение относится к корпускулярнооптическим устройствам, служащим для формирования пучков заряженных части ц Ic IM3лым поперечным сечением и малой угло вой ра,схо.димостью.

Изобретение может быть использовано в качестве формирующей линзы рентгеноспектрального микроанализатора с высокой локальностью или растрового корпускулярного микроскопа высокого разрешения,, который пред назначен, например, для исследования таких частично прозрачных для электроно|в образцов, какими являются тонкие металли ческие,пленки или экстракционные реплики.

Известно электронно-оптическое устройство, состоящее из магнитной осесимметричной ли нзы и корректора сферической аберрации третьего порядка этой линзы. Это устройство должно фокусиро вать пучки электро|нов,предельной яркости, так как сферическая аберрация третьего порядка осесимметрич ной магнитной линзы может быть полностью исправлена корректором, Последний,состоит из семи оптических элементов: четырех квадрупольных линз, образующих один квадруплет, и трех октупольных элемен tOiB, которые пространственно совмещены с тремя квадруполыны ми линзами этого квадруплета. Корректор формирует мнимое изображение фиктивного источника электронов (ФИЭ) зондо вого прибора, которое переис пра влено в отношении сферической аберрации таким образом, чтобы следующая

5 осесимметричная линза формировала действительное изображение ФИЭ, свободное от сферической аберрации.

Известное устройство имеет .недостатки, которые не позволяют увеличи ть яркость

10 пучка электронов.

Предлагаемое корпускулярное устройство для фокусировки пучков заряженных частиц предельной яркости отличается от из вестного устройства тем, что в со став его aêоррек15 тирующих элементов введены квадрупольный и секступольный корректоры, которые исправляют полностью астигмаTIHç ì .второго и третьего порядков, обусловленный асимметрией полей, фор мирующих корпускуляр20 ный пучок, а также октуполь|ный корректор, который частично исправляет сферическую аберрацию осесимметричной линзы, Для ограничения пучка используется диафрагма с .крестообразной перфорацией, ко25 торая пропускает пучок крестообразного сече ния.

Вследствие этого устройство обладает практически такой же хроматической аберрацией .положения и такой же гибкостью

30 установки на резкость, как осеспмметричная

355 667

3 линза устройства; легко юстируется и вводится, в режим коррекции; формирует кор,пускулярные пучки предельной яркости, так как iBcp основные центральные аберрации оптической системы исправлены либо полностью (астигматизм второго и третьего порядков), лнбо частично (сферическая аберрация третьего поряд|ка осесимметричной линзы) .

Устройство может быть использовано для формирolBàHèÿ пучочков электрîHQIB или ио нов.

На фиг. 1 — 3 представлена принципиальная схема устройства.

Устройство состоит из корректоров 1, 2 астигмат изма IBTopoDo и третьего порядков и корректора 8 сферической аберрации, апер,турной диафратмы 4 с крестообразной перфорацией и осесим метричной линзы 5, которая; фокусирует |пучок в плоскости б. Корректоры могут быть расположены над линзой 5 (фиг. 1) или под .ней (фиг. 2) или пространственно, совмещены с линзой (фиг. 3). Положение а пертур ной диафрагмы с крестообразной перфорацией также может быть различным: над линзой 5, под линзой или в ее предела .

На фиг. 4 показано устройство, содержащее осесимметричную мапнитную линзу.

Осесимметричная линза образуется магнитопроводом 7 и обмоткой 8, имеющий две секции. До входа в осесимметричную линзу (по ходу .пучка) установлены три корректора,: квадрупольный 9, секступольный 10 и октупольный 11.

К вадруполь|ный корректор 9 предусмотрен для исправления àстипмат изма,второго порядка (или осевого астигматизма). Квадру|польный IKoppBKTop может состоять либо из одного (механический поворот корректирующего поля), либо из двух квадрупольных элементов, сдвинутых взаим но IIо азимуту на угол 45 (электрический поворот корректирующего поля) . Секступольный корректор 10 служит для исправления астигматизма. третьего порядка, связанного с асим метрией поля, формирующего корпускулярный пучок. Секступольный корректор может состоять либо из одного (электрический поворот корректирующего, поля), либо из двух секступольных элементов, сд|винутых взаимно по азимуту на угол 30 (электрический поворот корректирующего поля) . Октупольный корректор 11 предназначен для частичного исправления сферической аберрации третьего порядка осесимметричной ли нзы.

Октупольный корректор может состоять либо из одного (механический по ворот корректирующего поля), либо из двух октупольных элементов, сдвинутых взаимно IIIo аз имуту на угол 22 30 (для электрического поворота корректирующего поля).

Далее по ходу пучка, непосредствен но около оптического канала магнитопро вода, в немапнитном зазоре осесимметрич ной ли нзы установлена крестообразная диафрагма

4

12. На фиг. 5 показана крестообразная диафр а.гм а.

Устройство работает следующим образом.

Осесимметричная магнитная л инза типа конденсор-объективов возбуждается так, чтобы в середине ее немагнитного зазора пучок имел наименьшее сечение. В этом случае первая половина поля линзы участвует в формировании тонкого электронного пучка, который в середине не магнитного зазора линзы имеет наименьшее сечение, à IBTорая половина поля отображает пучок Ico значительным увеличением. Одновременно пучок сильно диафрагмируется, круглой диафрагмой 18, для того чтобы не сказывались осевые аберрации о тображающей половины ноля. Действительное изображение наименьшего сечения получают в определенной плоскости установки.

У величивающая электронно-оптическая система (не показана) позволяет отобразить наиме нь шее сечение пучка, увеличенное в

104 — 10 раз, на люминесцентный экран. Таким о бразом, сильно у1величенно е изображение наименьшего, сечения пучка мож но видеть на люми,несце нтнам экране.

Если диафрагма 12 удалена, то на экране можно наблюдать сечение каусти ки пучка. в области его наибольшего суждения. КаустиКа имеет характерный вид, если поля, формиро ва в шие,корпускулярный пучок, не о бладают идеальной круговой, симметрией.

Вводя в действие сначала квадрупольный 9, а затем секступольный 10 корректоры, добиваются, такой структуры каустического сечения, которая свидетельствовала бы об отсутствии к вадрупольной и сексту польной асимметрии поля, формирующего пучок. После этого в,действие вводится окту польный

KoppQIKTop, IKoTopbIH частично исправляет сфериче скую аберрацию третьего порядка в двух азимутальных напра влениях.

Наконец, по ходу пучка установлена крестообразная диафрагма, а октупольный корректор расположен,по азимуту так, чтобы ток корпускулярного пучка, прошедшего через диафрагму, стал ма ксимальным в то ,время, когда его сечение стало .минимальным.

Предмет изобретения

Корпускулярное устройство для фокуси,ровки пучков заряженных частиц, содержащее осесимметричную линзу, квадрупольный и секступольный корректоры, отличающееся тем, что, с целью увеличения яркости формируемых корпускулярных пучков, оно содержит октупольный корректор и апертурную диафрагму с крестообразной перфорацией, которые установлены перед плоскостью фокусировки осесимметричной линзы .вокруг общей с ней оси симметрии, причем крестообразная перфора ция диафрагмы и октупольный корректор взаимно сориентиро ва ны по азимуту.

4виг 5

Редактор Т. Орловская

Заказ 3666/4 Изд, ¹ 1521 Тираж 406 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий прп Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

Составитель Е. Шульгин

Техред А. Камышникова

Корректоры: T. Миронова и Н. Прокуратова