CZ20032493A3 - Systém s korpuskulárním zářením - Google Patents

Description

Vynález se týká systému s korpuskulárním zářením, se zdrojem částic a se zrcadlovým korektorem.

Dosavadní stav techniky

Takový systém je známý například ze spisu EP-B1-0 530 640. Zrcadlový korektor přitom slouží u těchto systémů ke korekci geometrických a na energii závislých chyb zobrazení částicových optických komponent obsažených v systému.

Zrcadlové korektory mají kromě elektrostatického zrcadla magnetický vychylovač paprsku. Jeden takový vychylovač paprsku přitom do jisté míry slouží jako výhybka pro částicové paprsky, aby jednak částicový paprsek vystupující ze zdroje vychyloval k elektrostatickému zrcadlu a jednak aby částicový paprsek odražený elektrostatickým zrcadlem nasměroval do následující zobrazovací optiky.

Aby vychylovač paprsku jako rotačně nesymetrická součást sám nevytvářel chyby druhého řádu, je již ze spisu EP-B1-0 530 640 známé vytvořit tento vychylovač paprsku symetricky tak, aby měl dvě roviny symetrie, které jsou kolmé k rovině dráhy částicového paprsku, a které současně leží v osách úhlů vychýlení dosahovaných v jednotlivých oblastech vychylovače. Tímto symetrickým provedením vychylovače paprsku a současným zobrazením rovin ·· ··· » · * · · • · · · *· ·* »« ·· symetrie za sebou se jedním zrcadlem nebo kombinací zrcadla a kolektivu uvnitř vychylovače paprsku dosáhne průběhu základních drah částícového paprsku symetrického vůči rovinám symetrie, čímž chyby druhého řádu uvnitř vychylovače paprsku zmizí. Aby byl zaručen tento symetrický průběh základních drah uvnitř vychylovače, je zapotřebí, aby elektrostatické zrcadlo bylo uspořádáno jednak konjugovaně s rovinami symetrie vychylovače a jednak aby současně zobrazovalo roviny symetrie za sebou v měřítku 1:1.

Zobrazí-li se u tohoto vychylovače z jen dvou kvadratických sektorových magnetů do rovin symetrie rovina meziobrazu, vznikne sice jednoduchá a krátká konstrukce, avšak v důsledku velké disperze v zrcadle vzniknou kombinační chyby, které mohou být korigovány jen s omezenou kvalitou. Zobrazí-li se naproti tomu do rovin symetrie vychylovače difrakční rovina čočky objektivu, tak v důsledku mizivé disperze v zrcadle takové kombinační chyby nevzniknou. Při tomto provozním režimu však nastává v obrazu disperze, která se může odstranit teprve až po dvojnásobném průchodu vychylovačem, Velká ohnisková vzdálenost vychylovače však potom vyžaduje zmenšení průměru paprsku, které je realizovatelné pouze velmi velkými délkami nebo alespoň dvoustupňovými objektivovými systémy a rovněž alespoň dvoustupňovými zrcadlovými systémy.

Ve spise EP-B1-0 530 640 jsou dále již popsány vychylovače, které jsou pro jednoduchý průchod částícového paprsku bez disperze. Tyto vychylovače však mají buď tři různá magnetická pole s jedním přídavným superponovaným elektrostatickým polem nebo magnetické sektory s částečně konkávními vnějšími plochami. Konkávní vnější plochy magnetických sektorů však vyžadují odpovídajícím způsobem konkávní vytvoření magnetických cívek, čímž však vzniknou výrobně technické problémy, zejména při sériové výrobě.

··

Podstata vynálezu

Úkolem vynálezu je vytvořit systém s korpuskulárním zářením se zrcadlovým korektorem, u něhož bude umožněno dosažení celkově zjednodušené a kompaktní konstrukce.

Uvedený úkol splňuje systém s korpuskulárním zářením, se zdrojem Částic, se zrcadlovým korektorem a objektivem, přičemž zrcadlový korektor obsahuje elektrostatické zrcadlo a v dráze paprsku mezi zdrojem částic a elektrostatickým zrcadlem, jakož i mezi elektrostatickým zrcadlem a objektivem, magnetický vychylovač paprsku, přičemž magnetický vychylovač paprsku je pro vždy jednoduchý průchod bezdisperzní, a přičemž magnetický vychylovač paprsku obsahuje čtyřpóly a/nebo čtyřpólové komponenty, které jsou určeny tak, aby na celém průběhu dráhy mezi prvním výstupem z magnetického vychylovače paprsku a objektivem vznikly maximálně dvě roviny konjugované do difrakční roviny objektivu.

Výhodná provedení vynálezu vyplývají ze znaků závislých nároků.

Stejně jako systém popsaný v úvodu v citovaném spise EP-B1-0 530 640 má i systém podle vynálezu vychylovač paprsku, který je pro vždy jeden jednoduchý průchod bezdisperzní. Pod výrazem bez disperze je přitom nutno chápat skutečnost, že disperze vychylovače je tak malá, že při optimálním nastavení komponent vychylovače se může dosáhnout mizivé disperze.

Navíc k bezdisperznosti obsahuje vychylovač čtyřpóly nebo čtyřpólové komponenty, které jsou zvoleny tak, aby na celém průběhu dráhy mezi prvním výstupem z vychylovače a objektivem vznikly t · t·· ·· «· ·· maximálně dvě roviny konjugované do difrakční roviny objektivu, a tudíž dvě roviny meziobrazu difrakční roviny objektivu.

Protože je vychylovač dostatečně teleskopický, probíhají částicové paprsky, které vycházejí z průsečíku rovin symetrie s optickou osou, mimo vychylovač paralelně nebo jen mírně konvergentně.

Rovina konjugovaná do difrakční roviny objektivu je s výhodou shodná s rovinou elektrostatického zrcadla, tedy s rovinou, v níž, na základě opačného elektrostatického pole, leží úvratě pro všechny dráhy. Tento stav je možno nastavit přídavným kolektivem.

Stejně jako známé vychylovače paprsku má i vychylovač paprsku podle vynálezu s výhodou v první oblasti první rovinu symetrie a v druhé oblasti druhou rovinu symetrie, takže vychýlení se vždy provádí symetricky k těmto rovinám symetrie.

V každé ze dvou symetrických oblastí má vychylovač paprsku podle vynálezu vždy alespoň dvě vnější magnetické sektory a alespoň jeden vnitřní magnetický sektor. Mezi vnějšími a vnitřními magnetickými sektory jsou dále upraveny s výhodou driftové dráhy v meziprostorech, v nichž není žádné magnetické pole.

Protože mezi magnetickými sektory jsou upraveny driftové dráhy, mohou mít vstupní a výstupní okraje magnetických sektorů vůči optické ose odlišný sklon, čímž nastane zaostřování paralelně se směrem magnetických polí. Toto zaostřování čtyřpólovými komponentami na vstupních a výstupních okrajích přitom souhlasí se zaostřováním kolmo ke směru magnetického pole, které nastává vychýlenými magnetickými poli, takže vychylovač vytváří celkově stigmatické zobrazení jako kruhová čočka. Alternativně nebo <00 000 « * • 0 * « · » • 0 0 « 0 0 »0 ·♦ přídavně ke skloněným vstupním a výstupním okrajům však mohou být i čtyřpólové elementy uspořádány ve vychylovači nebo bezprostředně před a za vychylovačem.

Úhly vychýlení v jednotlivých magnetických sektorech jsou zvoleny tak, aby vždy po jednoduchém průchodu vychylovačem nastala mizivá celková disperze, Kombinační chyby, které vznikají vzájemným působením disperze a chromatické aberace nebo sférické aberace elektrostatického zrcadla uspořádaného za vychylovačem, se tím odstraní. Kromě toho v meziobrazech nevznikne disperze, která by v druhém průchodu vychylovačem musela být kompenzována extrémně přesně. Takového pro jeden jednoduchý průchod bezdisperzního vychylovače paprsku je možno dosáhnout tehdy, když je magnetické pole ve středním magnetickém sektoru antiparalelní vůči směru magnetického pole ve vnějších magnetických sektorech.

Podle dalšího výhodného příkladného provedení mají magnetická pole ve vnitřním magnetickém sektoru a v obou vnějších magnetických sektorech stejnou velikost. Proto je možno použít hlavní cívky se stejným počtem vinutí pro vytvoření různých magnetických polí v sériovém zapojení, z čehož opět vyplývají malé požadavky na stabilitu proudových zdrojů.

Vychylovač paprsku je dále s výhodou čistě magnetický, to znamená, že elektrostatická pole nejsou upravena ani k vychylování částicového paprsku ani k zaostřování kolmo ke směru vychýlení. Sklon vstupních a výstupních okrajů vnějších magnetických sektorů vůči optické ose a vychýlení paprsku na základě magnetických polí v magnetických sektorech se s výhodou zvolí tak, aby částice vstupující paralelně s optickou osou byly zaostřovány v rovině symetrie vychylovače nebo v její bezprostřední blízkosti. Tím se dosáhne toho, že dráhy v magnetickém poli mimo vychylovač • 0 probíhají paralelně nebo téměř paralelně s optickou osou a v důsledku toho jsou průsečíky drah v magnetickém poli s optickou osou vzdáleny daleko od vstupních a výstupních okrajů vychylovače. Proto je pro zobrazení drah v magnetickém poli zapotřebí jen jediného přídavného kolektivu, přičemž však není zapotřebí žádného přídavného zobrazení axiálních drah, které by vyžadovalo další mezizobrazení.

Odpovídající kolektiv je s výhodou vytvořen jako elektrostatická inverzní čočka se střední elektrodou, takže celkově vznikne jedno zobrazení. Proto může být vychylovač paprsku provozován i při proměnném sloupovém potenciálu při pevném potenciálu. V úvahu však rovněž připadají i jiné formy magnetických a/nebo elektrostatických čoček.

Dále je výhodné, když je mezi vychylovačem paprsku a objektivem uspořádán jeden nebo dva osmipólové elementy nebo elementy vyššího řádu, zejména dvanáctipólové elementy, s alespoň čtyřpólovými, šestipólovými a osmipólovými vinutími. Přídavně může jeden nebo více dvanáctipólových elementů obsahovat ještě dipólová vinutí. Alternativně k těmto dipólovým vinutím jsou však možné i dva nebo tři separátní jednotlivé vychylovací systémy. Dvanáctipólový element nebo dvanáctipólové elementy mohou potom sloužit jako vylepšené nafouknuté stigmátory a mohou zajistit celkově stigmatické zobrazení. Dvanáctipólový element, popřípadě dvanáctipólové elementy, může být přitom vytvořen jako cívka bez jádra. Dále je myslitelné uspořádat oba dvanáctipólové elementy bez dalších vychylovacích systémů mezi vychylovačem a objektivem. V tomto případě by však mělo být všech dvanáct pólo obou dvanáctipólových elementů ovládáno vždy separátně a nezávisle na sobě, to znamená proudem do nich přiváděným. Alternativně k tomu je myslitelné uspořádat jak mezi vychylovačem paprsku a prvním t · 9 « · μ · 9 · · ·♦ *·

·« • ·· dvanáctipólovým elementem zařazeným za prvním vychylovačem paprsku, tak i mezi oběma dvanáctipólovými elementy a, viděno ve směru paprsku, za druhým dvanáctipólovým elementem vždy jednotlivé vychylovací systémy. Tyto jednotlivé vychylovací systémy přitom slouží pro nastavení paprsku.

Dva elektrostatické jednotlivé vychylovače by měly být uspořádány mezi vychylovačem a elektrostatickým zrcadlem. Alternativně mohou být vícepólové elementy uspořádány v elektricko-magnetickém provedení i mezi vychylovačem a elektrostatickým zrcadlem, zejména tehdy, když konstrukční prostor mezi objektivem a vychylovačem paprsku je nedostatečný.

Dále je výhodné uspořádat mezi zdrojem částic a vychylovačem stigmátor, aby se změnami stigmátoru mohly nastavit poměry zobrazení, zejména zbytkové zkreslení a zbytkový astigmatismus, ve vychylovací oblasti vychylovače mezi zdrojem částic a elektrostatickým zrcadlem.

Jako výhodné se dále ukázalo, když částice mají mezi vychylovačem paprsku a elektrostatickým zrcadlem minimální energii, která nesmí být nižší. Proto je zejména i u případů s nízkou kinetickou energií částic výhodné jak mezi zdrojem částic a vychylovačem, tak i mezi vychylovačem a objektivem, uspořádat vždy jednu elektrostatickou imerzní čočku, kterou se kinetická energie částic před vstupem do vychylovače zvýší a po výstupu z vychylovače opět sníží. Proto může být vychylovač provozován při konstantní kinetické energii elektronů v oblasti vychylovače, a proto při konstantních magnetických vychylovacích polích.

Celková výchylka při jednoduchém průchodu vychylovačem činí s výhodou 90°, takže po dvojnásobném průchodu vychylovačem i · · • »

s mezilehlým odrazem částic probíhá vystupující optická osa koaxiálně se vstupující optickou osou.

Celý systém se zrcadlovým korektorem se s výhodou provozuje tak, že současně je korigována chromatická a sférická aberace celého zobrazovacího systému mezi zdrojem částic a objektivem, čímž se celkově může zvýšit rozlišení příslušného systému s korpuskulárním zářením.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude dále blíže objasněn na příkladném provedení podle přiložených výkresů, na nichž obr. 1 znázorňuje principielní skicu rastrového elektronového mikroskopu se zrcadlovým korektorem podle vynálezu, obr. 2 ve zvětšeném měřítku vychylovač paprsku z obr. 1 a obr. 3 diagram průběhů základních drah pro elektrony s energií keV vychylovačem paprsku na obr. 2.

Příklady provedení vynálezu

Rastrový elektronový mikroskop, znázorněný na obr. 1, má zdroj 1 částic s urychlovačem 2 paprsku, zařazeným za zdrojem 1 částic. Částice se po průchodu urychlovačem 2 paprsku urychlí na potenciál vodicí trubky 6 paprsku. V oblasti vodicí trubky 6_ paprsku, která má například vůči zdroji 1 částic potenciál 10 kV, je uspořádána magnetická čočka 3_ kondenzoru a stigmátor 4 zařazený za čočkou 3_ kondenzoru. Čočka 1 kondenzoru přitom slouží k rozšíření svazku v dále uspořádané trubce. Za stigmátorem 4 následuje první elektrostatická imerzní čočka 5., kterou jsou elektrony dále urychleny na vysokou kinetickou energii vnitřní vodicí trubky 2 paprsku. V oblasti vnitřní vodicí trubky ]_ paprsku, přibližně uprostřed »44 4

4 4 4

444 · * 4 ·· * ♦ 4

4 « «4 ·· • 44 rastrového elektronového mikroskopu, je uspořádán vychylovač paprsku s magnetickými sektory 21, 22, 23, 24, 25. Vychylovač paprsku přitom působí jako částicový optický dělič paprsku, který elektronový paprsek vstupující podél první, vstupní optické osy OA1 odchyluje do směru optické osy QA2 vychýlené vůči vstupní optické ose OA1. Současně vychylovač paprsku vychýlí elektronový paprsek probíhající ve směru vychýlené optické osy OA2 do směru výstupní optické osy OA3, která je uspořádána koaxiálně se vstupní optickou osou QA1.

Vychýlení paprsku mezi vstupní optickou osou QA1 a vychýlenou optickou osou OA2 uvnitř vychylovače paprsku se přitom provádí symetricky k první rovině 26 symetrie a vychýlení paprsku mezi vychýlenou optickou osou QA2 a výstupní optickou osou QA3 se provádí symetricky k druhé rovině 27 symetrie. Tři magnetické sektory 21, 22. 23, kterými prochází paprsek pří vychylování od vstupní optické osy QA1 k vychýlené optické ose OA2, proto tvoří první vychylovací oblast, která je symetrická k první rovině 26. symetrie, a tři magnetické sektory 23, 24, 25, kterými prochází paprsek při svém vychýlení z vychýlené optické osy OA2 do výstupní optické osy QA3, tvoří druhou vychylovací oblast, která je uspořádána symetricky k druhé rovině 27 symetrie. Směry magnetického pole ve třech vnějších magnetických sektorech 21, 23, 25 je přitom z důvodů symetrie identické a navzájem paralelní. V obou středních magnetických sektorech 22, 24 je přitom naopak směr magnetického pole antiparalelní se směrem magnetického pole ve třech vnějších magnetických sektorech 21, 23, 25, takže vychýlení paprsku sestává z dílčích vychýlení ve střídavých směrech. Další podrobnosti v souvislosti s vychylovačem paprsku budou dále ještě popsány podle obr. 2, • 999 9 9 ·

9 ’ » ·♦ • ·*

999

9« « • «9 *

9·

V ramenu vychýleném vůči vstupní optické ose OA1 je za vychylovačem paprsku uspořádáno elektrostatické zrcadlo 9. Elektrony odražené elektrostatickým zrcadlem 9 vstupují opět do magnetického sektoru 23 a uvnitř něho se v důsledku opačného směru pohybu vychýlí vůči prvnímu průchodu magnetickým sektorem 23 do opačného směru. Odražené elektrony potom procházejí oběma následující magnetickými sektory 24, 25, až konečně opět vystupují z vychylovače paprsku ve směru výstupní optické osy OA3, koaxiální se vstupní optickou osou OA1. Vychýlení paprsku, které přitom při jednoduchém průchodu vychylovačem paprsku vznikne, je přitom stanoveno na hodnotu 90°, takže vychylovač paprsku je celkově symetrický k vychýlené optické ose OA2. Protože magnetické sektory mají kromě svých vlastností způsobujících vychýlení paprsku i zobrazovací vlastnosti, vzniknou obrazy zrcadlové roviny 29 v rovinách 30, 31 nacházejících se u rovin 26, 27 symetrie vychylovače paprsku. Při ideálním nastavení leží obrazy zrcadlové roviny 29 přesně v rovinách 26, 27 symetrie vychylovače, přičemž však nepatrné odchylky od tohoto ideálního nastavení nepůsobí velmi nevýhodně.

Za vychylovačem paprsku následuje ve směru pohybu elektronů bezprostředně druhá elektrostatická imerzní čočka 15, kterou se elektrony zbrzdí na energii vodicí trubky 17 paprsku objektivové čočky. Potom ve směru paprsku následuje systém ze dvou dvanáctipólových elementů 11. 13 s jednoduchými vychylovacími systémy 10, 12, 14 uspořádanými před nimi, mezi nimi a za nimi.

Na základě krátké ohniskové vzdálenosti a z toho vyplývající prostorové blízkosti mezi hlavní rovinou a difrakční rovinou 28. objektivu 16 je relativně nekritické to, zda rovina, v níž je zobrazena zrcadlová rovina 29, přesně souhlasí s difrakční rovinou 28 objektivu 16. Celkově vznikají mezi zrcadlovou rovinou 29 a objektivem 16 jen dva meziobrazy difrakční roviny 28 objektivu 16, z nichž jeden leží v blízkosti meziobrazu 30 zrcadlové roviny 29 a druhý v blízkosti zrcadlové roviny 29.

V normálním případě odpovídá potenciál vodicí trubky 17 paprsku v objektivu 16 potenciálu vodicí trubky 6 paprsku v oblasti čočky 3. kondenzoru. Objektivem 16 se vstupující elektronový paprsek zaostřuje do ohniskové roviny 18 objektivu 16. Objektiv £6 přitom může být vytvořen buď jako čistě magnetická čočka nebo jako kombinace magnetické čočky a elektrostatické imerzní čočky. V posledním případě se elektrická imerzní čočka vytvoří tím, že vodicí trubka 17 paprsku končí uvnitř čočky objektivu 16 ve výšce mezery mezi pólovými nástavci čočky objektivu 16 nebo za ní a elektrony se po výstupu z vodicí trubky 17 paprsku zbrzdí na potenciál sondy uspořádané v blízkosti ohniskové roviny 18 čočky objektivu £6.

Zpětně rozptýlené elektrony nebo sekundární elektrony, vzniklé vzájemným působením se sondou uspořádanou v blízkosti ohniskové roviny 18 objektivu 16, se vyšším potenciálem vodicí trubky 17 paprsku znovu urychlí dovnitř vodicí trubky 17 paprsku a procházejí po dráze mezi čočkou objektivu 16 a vychylovačem paprsku v opačném směru. V důsledku nyní opět invertovaného směru pohybu se zpětně rozptýlené elektrony a sekundární elektrony při vstupu do vychylovače paprsku v magnetickém sektoru 25 vychýlí do opačného směru, takže se oddělí od vstupujícího elektronového paprsku. Detektorem 20 uspořádaným ve vychýleném bočním ramenu za vychylovačem paprsku mohou být detekovány jak sekundární elektrony, tak i zpětně rozptýlené elektrony.Elektrostatickou Čočkou 19. předřazenou před detektorem 20, se přikládáním různých potenciálů umožní energetické vzájemné oddělování zpětně rozptýlených elektronů a sekundárních elektronů metodou protipóle.

* ··· » » · « · · «·· v « · t v Φ « · · · ·«« «· ·*

Celý vychylovač paprsku sestává celkem z pěti magnetických sektorů 21, 22, 23, 24, 25.. Všech pět magnetických sektorů 21, 22, 23, 24, 25 má přitom čistě konvexní vnější plochy, takže cívky potřebné pro vytvoření magnetického pole v těchto magnetických sektorech 21, 22, 23, 24, 25 jsou vyrobitelné relativně jednoduše. Oba vnitřní magnetické sektory 22, 24 mají přitom identické provedení. Rovněž tři vnější magnetické sektory 21, 23, 25 mohou být provedeny identicky, přičemž však pro první magnetický sektor 21 rovněž postačí to, když tento první magnetický sektor 21 - jak je znázorněno na obr. 2 - bude mít provedení symetrické pouze s polovinou třetího magnetického sektoru 23. Pátý, poslední magnetický sektor 25 rovněž musí mít jen z poloviny symetrické provedení s polovinou třetího magnetického sektoru 23 a ve své druhé polovině může být optimalizován vůči dále případně uspořádanému detekčnímu systému. Jednotlivé magnetické sektory 2 1, 22, 23, 24, 25 jsou vytvořeny tak, aby vstupní okraj 21a prvního magnetického sektoru 2_1 byl kolmý ke vstupní optické ose OA1, aby vstupní, popřípadě výstupní, okraj 23c třetího magnetického sektoru 23 byl kolmý k vychýlené optické ose OA2, a aby vstupní, popřípadě výstupní, okraj 25b pátého magnetického sektoru 25 byl kolmý k výstupní optické ose QA3. Sklon vstupních a výstupních okrajů přitom určuje účinek zaostřování při vstupu, popřípadě výstupu, do a z vychylovacích polí B paralelně nebo antiparalelně ke směru magnetického pole, a tudíž kolmo k rovině vyobrazení na obr. 2.

Vstupní a výstupní okraje 21b, 22a, 22b, 23a, 23b, 24a, 24b a 25a uvnitř vychylovače jsou naproti tomu vždy silně skloněny vůči vychýlené optické ose QA2. Tím se uvnitř vychylovače paprsku dosáhne zaostření paralelně, popřípadě antiparalelně, ke směru magnetického pole v magnetických sektorech 21, 22. 23, 24, 25, aby toto zaostření čtyřpólovými komponentami bylo přesně stejně velké • · ··· • · * · · • · · ·

jako zaostření, které se vytvoří magnetickými poli kolmo ke směru magnetického pole, takže vychylovač paprsku vytvoří pro jednoduchý průchod stigmatické zobrazení, které odpovídá zobrazení kruhové čočky.

Délky driftových drah mezi jednotlivými magnetickými sektory 21, 22, 23, 24, 25 a úhly vychýlení v jednotlivých magnetických sektorech 21, 22, 23, 24, 25, z nichž na základě podmínek symetrie je k dispozici beztak jen jedna hodnota jako volný parametr, vzniknou z toho, že pro vychylovač paprsku se požaduje bezdisperznost pro jednoduchý průchod a teleskopicky vstupující elektronový svazek má opouštět vychylovač jako co nejmírněji zaostřený.

Na obr. 3 jsou znázorněny základní dráhy pro jednoduchý průchod vychylovačem paprsku z obr. 2 pro elektron s kinetickou energií o hodnotě 15 keV. Jak je vidět, probíhají veškeré základní dráhy uvnitř vychylovače symetricky k rovinám 26, 27 symetrie. Dráhy x_r, y& v magnetickém poli probíhající téměř paralelně s optickou osou O A se stigmaticky zaostřují v rovině 26, 27 symetrie. V rovině 26, 27 symetrie proto vznikne stigmatický ohybový obraz. Zaostření dráhy se přitom provede dipólovými poli v magnetických sektorech, zatímco zaostření yg se provede čtyřpólovými poli, která vzniknou sklonem vstupních a výstupních okrajů magnetických sektorů uvnitř vychylovače paprsku. Protože současně i aperturové dráhy x„, y^mají průběh symetrický k rovině 26, 27 symetrie, působí celý vychylovač paprsku pro jeden jednoduchý průchod jako magnetická kruhová čočka. Jak lze z průběhu disperzní dráhy x* seznat, zmizí ve vychylovači paprsku disperze již při jednoduchém průchodu, takže vychylovač paprsku je pro jednoduchý průchod bezdisperzní. Na obr. 3 je dále znázorněn průběh magnetické intenzity Ψχ. pole podél optické osy OA. Bezdisperznost vychylovače

ft ··· »4 * • ·

I 9 > 9 pro jeden jediný průchod vyplývá z požadavku, aby dráhový integrál součinu z magnetické intenzity pole, jakož i z aperturové dráhy Xg_ a z dráhy Χχ v magnetickém poli mezi vstupem a výstupem z vychylovače zmizel, tedy má platit ίΨι χ_α dz = 0 a ίΨι χ_γ dz = 0.

U příkladného provedení znázorněného na obrázcích jsou upraveny pouze dva vnitřní magnetické sektory 22,, 24. Je však rovněž možné tyto vnitřní magnetické sektory 22, 24 dále rozdělit na více magnetických sektorů, takže vznikne vychylovač se sedmi nebo i více magnetickými sektory a srovnatelnými možnostmi zobrazení. Potom částicový paprsek při každém jednoduchém průchodu vychylovačem prochází čtyřmi nebo více magnetickými sektory.

Claims (17)

1. Systém s korpuskulárním zářením, se zdrojem (1) částic, se zrcadlovým korektorem (9, 21-25) a objektivem (16), přičemž zrcadlový korektor obsahuje elektrostatické zrcadlo (9) a v dráze paprsku mezi zdrojem (1) částic a elektrostatickým zrcadlem (9), jakož i mezi elektrostatickým zrcadlem (9) a objektivem (16), magnetický vychylovač (21, 22, 23, 24, 25) paprsku, přičemž magnetický vychylovač (21, 22, 23, 24, 25) paprsku je pro vždy jednoduchý průchod bezdisperzní, a přičemž magnetický vychylovač (21, 22, 23, 24, 25) paprsku obsahuje čtyřpóly a/nebo čtyřpólové komponenty, které jsou určeny tak, aby na celém průběhu dráhy mezi prvním výstupem z magnetického vychylovače (21, 22, 23, 24, 25) paprsku a objektivem (16) vznikly maximálně dvě roviny (28, 30) konjugované do difrakční roviny (28) objektivu (16).

2. Systém s korpuskulárním zářením podle nároku 1, přičemž difrakční rovina (28) objektivu (16) je zobrazena do zrcadlové roviny (29) elektrostatického zrcadla (9).

3. Systém s korpuskulárním zářením podle nároku 1 nebo 2, přičemž vychylovač paprsku obsahuje alespoň tři vnější magnetické sektory (21, 23, 35) a alespoň dva vnitřní magnetické sektory (22, 24), přičemž mezi zdrojem (1) částic a zrcadlem (9) jsou uspořádány dva vnější magnetické sektory (21, 23) s jedním mezi nimi uspořádaným vnitřním magnetickým sektorem (22) a mezi zrcadlem (9) a objektivem (16) jsou uspořádány dva vnější magnetické sektory (23, 25) s jedním mezi nimi uspořádaným vnitřním magnetickým sektorem (24).

4. Systém s korpuskulárním zářením podle nároku 3, přičemž magnetické pole ve vnitřních magnetických sektorech (22, 24) je antiparalelní ke směru magnetického pole ve vnějších magnetických sektorech (21, 23, 25).

5. Systém s korpuskulárním zářením podle jednoho z nároků 1 až 4, přičemž vychylovač paprsku je čistě magnetický.

6. Systém s korpuskulárním zářením podle jednoho z nároků 1 až 5, přičemž vychylovač paprsku způsobuje v první oblasti (21, 22, 23) vychýlení symetricky k první rovině (26) symetrie a v druhé oblasti (23, 24, 25) vychýlení symetricky k druhé rovině (27) symetrie.

7. Systém s korpuskulárním zářením podle jednoho z nároků 1 až 6, přičemž vychylovač má mezi vnějšími a vnitřními magnetickými sektory volné driftové dráhy v prostoru prostém magnetického pole.

8. Systém s korpuskulárním zářením podle jednoho z nároků 1 až 7, přičemž vstupní a výstupní okraje (21b, 23a, 23b, 25a) vnějších magnetických sektorů (21, 23, 25), přivrácené k vnitřním magnetickým sektorům (22, 24), jsou skloněny k optické ose částicového paprsku,

9. Systém s korpuskulárním zářením podle jednoho z nároků 1 až 8, přičemž úhly vychýlení v jednotlivých magnetických sektorech (21, 22, 23, 24, 25) jsou zvoleny tak, aby vždy po jednoduchém průchodu vychylovačem paprsku vznikala mizivá disperze.

10. Systém s korpuskulárním zářením podle jednoho z nároků 1 až 9, přičemž magnetická pole všech magnetických sektorů mají stejnou velikost.

11. Systém s korpuskulárním zářením podle jednoho z nároků 6 až 10, přičemž částice vstupující do vychylovače přibližně paralelně s optickou osou jsou stigmaticky zaostřovány v rovině (26, 27) symetrie.

12. Systém s korpuskulárním zářením podle jednoho z nároků 1 až 11, přičemž mezi vychylovačem (21, 22, 23, 24, 25) paprsku a objektivem (16) je uspořádán jeden nebo dva magnetické nebo elektrostatické osmipóly nebo vícepólové elementy vyššího řádu (11,

13).

13. Systém s korpuskulárním zářením podle jednoho z nároků 1 až 12, přičemž mezi zdrojem (1) částic a vychylovačem (21, 22, 23, 24, 25) je uspořádán stigmátor (4).

14. Systém s korpuskulárním zářením podle jednoho z nároků 1 až 13, přičemž mezi zdrojem (1) částic a vychylovačem (21, 22, 23, 24, 25) a/nebo mezi vychylovačem (21, 22, 23, 24, 25) a objektivem (16) je uspořádán kolektiv (5, 15).

15. Systém s korpuskulárním zářením podle nároku 14, přičemž kolektiv mezi zdrojem (1) částic a vychylovačem (21, 22, 23, 24, 25) je tvořen imerzní čočkou (5), kterou se zvýší kinetická energie částic před vstupem do vychylovače (21, 22, 23, 24, 25).

16. Systém s korpuskulárním zářením podle jednoho z nároků 14 nebo 15, přičemž kolektivem mezi vychylovačem (21, 22, 23, 24, 25) a objektivem (16) je imerzní čočka (15), kterou se kinetická energie částic po výstupu z vychylovače (21, 22, 23, 24, 25) sníží.

« · *

17. Systém s korpuskulárním zářením podle jednoho z nároků 1 až 16, přičemž je upraven detektor (20) částic, který je uspořádán na straně magnetického sektoru (25), nejblíže sousedního k objektivu (16), odvrácené od objektivu (16) a na straně ležící vzhledem k výstupní optické ose (OA3) protilehle k elektrostatickému zrcadlu (9), přičemž magnetický sektor (25), nejblíže sousedící s objektivem (16), způsobuje oddělování částic shromážděných objektivem (16) a vystupujících ze sondy od primárních částic.