DE1035813B - Linsenanordnung fuer Elektronenmikroskope od. dgl. - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Linsenanordnung für Elektronenmikroskope od. dgl. mit mindestens drei permanentmagnetisch erregten Polschuhlinsen, zu deren Erregung an verschiedenen Stellen der optischen Achse angeordnete, radial gerichtete Magnete in Reihenschaltung dienen.

Gemäß der Erfindung ist bei drei Polschuhlinsen die Linsenanordnung dadurch gekennzeichnet, daß zwei Radialmagnete mit ihren äußeren ungleichnamigen Polen an dem zylindrischen Außenmantel der Linsenkapsel anliegen und daß der eine Magnet mit dem nach innen gerichteten Pol an den miteinander verbundenen Polschuhen der ersten und mittleren Linse anliegt, während der zweite Magnet mit dem nach innen gerichteten Pol an den miteinander verbundenen Polschuhen der mittleren und dritten Linse anliegt.

Hierbei ist besonders wichtig, daß die einzelnen Linsen in einer Kapsel so angeordnet sind, daß sich ein bestimmtes gleichbleibendes Potential der Dauermagnete an dieser Außenkapsel ergibt und infolgedessen nach außen hin keine Streufelder auftreten können.

Bei den als bekannt in Betracht gezogenen Anordnungen handelt es sich um Jochlinsenanordnungen. In welcher Weise bei diesen Anordnungen eine Außen-, kapsel des Magnetes anzuordnen wäre, um eine nach außen hin Streufeldfreie Anordnung zu bekommen, ist diesen Anordnungen nicht zu entnehmen. Gerade in dieser Beziehung bringt aber die vorliegende Anordnung eine besonders einfache und wirksame Ausführung.

Man kann für die bei der Anordnung verwendeten, radial gerichteten Magnete kreisringförmige Scheibenmagnete anwenden, die so magnetisiert sind, daß der Außenrand den einen Pol und der Innenrand den anderen Pol bildet. In der Herstellung einfacher sind Anordnungen, bei denen ein solches ringförmiges, radial gerichtetes Magnetsystem aus einer Anzahl von einzelnen Stabmagneten zusammengesetzt ist, bei denen der eine Pol nach außen und der andere in dem Ringsystem nach innen zu zeigt.

Man wird die Anordnung vorzugsweise so ausbilden, daß die radialen Magnete mit ihren äußeren Polen an dem zylindrischen Außenmantel der Linsenkapsel anliegen. Bei Ausführungen als Dreilinsenanordnung wird man fernerhin die beiden äußeren Polschuhe der ersten und dritten Linse je über einen ringförmigen Deckel aus magnetischem Material mit dem Außenmantel verbinden. Bei dieser Konstruktion ist eine nach außen hin völlig Streufeldfreie Linsenanordnung geschaffen.

Die im Strahlgang zuerst liegende Linse wird man als Objektiv verwenden. Dabei kann man das Objekt Linsenanordnung
für Elektronenmikroskope od. dgl.

Anmelder:
Siemens & Halske Aktiengesellschaft,

Berlin und München,
München 2, Wittelsbacherplatz 2

Manfred Eisfeldt, Berlin-Tempelhof,
ist als Erfinder genannt worden

und die Apperturblende innerhalb des Spaltes dieser Linse bei geeigneter Wahl der Polschuhbohrungen und des Linsenspaltes anordnen. Für die Scharfstellung des Bildes kann dem Objektiv ein magnetischer Regler zugeordnet sein. Man wird jedoch vorzugsweise die Anordnung so wählen, daß dem Objektiv kein besonderer Regler zugeordnet wird, und daß man für die Scharfstellung eine kontinuierliche Regelmöglichkeit der Betriebsspannung des Elektronenmikroskops vorsieht.

Dagegen kann man auch die mittlere Linse der Dreilinsenanordnung als Regellinse ausbilden. Zu diesem Zweck wird man dieser Linse einen Regler zuordnen, der durch Relativbewegung von Magnet' kreisteilen zueinander eine kontinuierliche Änderung der Brennweite erlaubt. Man kann eine magnetische Nebenschluß regelung oder eine Regelung in Betracht ziehen, die unter Beibehaltung der vollen magnetischen Spannung durch Änderung der Spaltweite der Mittellinse eventuell mit gemeinsamer Verschiebung der Projekt!vlinse arbeitet. Die dritte Linse der Anordnuijg wird man als Projektiv mit konstanter Brennweite betreiben. Da solche Mehrlinsenanordnungen eine verhältnismäßig große Axiallänge bekommen, kann man den Außenmantel der Anordnung im Bereich des Linsenspaltes der Mittellinse unterteilen.

Bei der beschriebenen Dreilinsenanordnung wird die erste und die dritte Linse mit der magnetischen Spannung betrieben, die ein radial gerichtetes Permanentmagnetsystem hergibt, während die mittlere Linse mit einer magnetischen Spannung arbeitet,

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die sich aus der Summe zweier hintereinander geschalteter, radial gerichteter Permanentmagnetsysteme zusammensetzt.

Man kann aber die Anordnung der vorliegend beschriebenen Art auch so ausbilden, daß vier Permanentsysteme verwendet werden und daß an jeder der drei Hauptlinsen eines Elektronenmikroskops eine magnetische Spannung liegt, die sich durch die Reihenschaltung je zweier radialer Permanentmagnetsysteme ergibt. Zu diesem Zweck wird man die beiden äußeren Polschuhe der ersten (Objektiv-) und dritten (Projektiv-) Linse je über ein radial gerichtetes Permanentmagnetsystem mit dem Außenmantel verbinden, dabei liegen nunmehr die vier Permanentmagnetsysteme der Gesamtanordnung so, daß ihre Polarität zur Erzielung einer Reihenschaltung von jeweils zwei aufeinander folgenden Magnetsystemen wechselt. Um auch bei einer solchen Anordnung ein nach außen hin Streufeldfreies Gesamtsystem zu bekommen, ist es zweckmäßig, dabei zu einem Fünflinsensystem überzugehen in der Weise, daß die beiden äußeren, als Kondensator bzw. als Korrekturlinse benutzten Linsen ihre magnetische Spannung nur von dem ihnen jeweils benachbarten, radial gerichteten Permanentmagnetsystem bekommen, während zur Erregung der drei mittleren Linsen je eine Reihenschaltung von zwei radial gerichteten benachbarten Permanentmagnetsystemen dient.

In den Figuren sind schematisch zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.

Fig. 1 zeigt eine mit drei permanentmagnetisch erregten Polschuhlinsen ausgerüstete Anordnung. Mit 1 ist das Objektiv, mit 2 die Zwischenlinse, mit 3 das Projektiv der Anordnung bezeichnet. Die Linsen sind gebildet durch Polschuhsysteme in der Weise, daß zum Objektiv der obere Polschuh 4 und der untere Polschuh 5, zur Mittellinse der obere Polschuh 6 und der untere Polschuh 7 und zum Projektiv der obere Polschuh 8 und der untere Polschuh 9 gehört. Die einander benachbarten Polschuhe 5, 6 und 7, 8 bestehen aus einem Stück. Die einzelnen Polschuhe werden in der gewünschten axialen Relativlage zueinander durch die Ringe 10, 11, 12 aus unmagnetischem Material gehalten. Der aus diesen drei Ringen und den Polschuhen gebildete Gesamtpolschuheinsatz ist als vakuumdichtes Rohr ausgeführt und bildet somit gleichzeitig die Vakuumwand des Elektronenmikroskops im Bereich der Abbildungslinsen. Das Magnetsystem der Linsen besteht aus dem Außenmantel 14, 13, der im Bereich des Spaltes der Mittellinse 2 unterteilt ist, und den beiden Weicheisendeckeln 15, 16, die den Außenmantel mit den Polschuhen 4 bzw. 9 verbinden. Zur Erregung der Anordnungen dienen die beiden radial gerichteten Permanentmagnetsysteme 17, 18, die mit ihrem inneren Rand an den Polschuhen 5, 6 bzw. 7, 8 und mit ihrem äußeren Rand am Außenmantel 13 bzw. 14 anliegen. Die Polarität dieser beiden Permanentmagnetsysteme 17, 18 ist so gewählt, daß an der Mittellinse2 die Summe der durch beide Magnete gegebenen magnetischen Spannungen liegt. An der Linse 1 und 3 dagegen Hegt nur die Spannung jeweils eines dieser Magnetsysteme. Bei der Mittellinse 2 ist noch ein Regelkörper 19 a angedeutet, der durch in der Figur nicht dargestellte, von außen her zu bedienende mechanische Antriebe radial nach innen zu verstellt werden kann, so daß durch diesen Regelkörper die Brennweite der Mittellinse und damit die Vergrößerung der Gesamtanordnung geregelt werden kann. Man kann an Stelle von 19 a auch einen zylindrischen Ring 19 b anwenden, der zum Regeln als Nebenschluß axial nach oben verstellbar ist.

Eine zweite Ausführungsform, bei der in einer Anordnung fünf Linsen im Strahlgang hintereinanderliegen, ist in Fig. 2 dargestellt. Soweit die Einzelteile mit denen in Fig. 1 übereinstimmen, sind die gleichen Bezugszeichen verwendet. In diesem Falle sind außer den beiden Permanentmagnetsystemen 17 und 18 noch zwei weitere Systeme 20 und 21 vorgesehen, die mit

ίο ihrer Polarität so angeordnet sind, daß auch an den Linsen 1 und 3 nunmehr die Summe zweier in Reihe geschalteter radialer Magnetsysteme liegt. Der obere Polschuh 4 des Objektivs ist in diesem Fall noch mit einem Polschuh 22 zusammengebaut, der mit dem Weicheisenteller 23 eine Vorlinse bildet, an der die magnetische Spannung des Systems 20 liegt. Diese Vorlinse ist so bemessen, daß sie als Kondensator des Gesamtsystems arbeitet. In ähnlicher Weise ist der untere Polschuh 9 der Linse 3 mit einem ringförmigen Polschuh 24 zusammengebaut, der mit dem unteren Weicheisendeckel 25 eine Nachlinse bildet, die als zusätzliche Korrekturlinse des Projektivs benutzt wird. Auch durch diese Fünflinsenanordnung ist bei der dargestellten Konstruktion eine in sich geschlossene, nach außen hin völlig Streufeldfreie Anordnung geschaffen worden.

Claims (6)

Patentansprüche

1. Linsenanordnung für Elektronenmikroskope od. dgl. mit mindestens drei permanentmagnetisch erregten Polschuhlinsen, zu deren Erregung an verschiedenen Stellen der optischen Achse angeordnete, radial gerichtete Magnete in Reihenschaltung dienen, dadurch gekennzeichnet, daß bei drei Polschuhlinsen zwei Radialmagnete mit ihren äußeren ungleichnamigen Polen an dem zylindrischen Außenmantel der Linsenkapsel anliegen und daß der eine Magnet mit dem nach innen gerichteten Pol an den miteinander verbundenen Polschuhen der ersten und mittleren Linse anliegt, während der zweite Magnet mit dem nach innen gerichteten Pol an den miteinander verbundenen Polschuhen der mittleren und dritten Linse anliegt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden äußeren Polschuhe der ersten und dritten Linse je über einen ringförmigen Deckel aus magnetischem Material mit dem Außenmantel verbunden sind.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der mittleren Linse ein Regler zugeordnet ist, der durch Relativbewegung von Magnetkreisteilen zueinander eine kontinuierliche Änderung der Brennweite erlaubt.

4. Anordnung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenmantel im Bereich des Linsenspaltes der Mittellinse geteilt ist.

5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle von zwei Radialmagneten vier Radialmagnete angeordnet sind und daß dabei die beiden äußeren Polschuhe der ersten (Objektiv-) und dritten (Projektiv-) Linse je über ein radial gerichtetes Permanentmagnetsystem mit dem Außenmantel verbunden sind und daß die vier Permanentmagnetsysteme der Gesamtanordnung so liegen, daß ihre Polarität zur Erzielung einer Reihenschaltung von jeweils zwei aufeinander folgenden Magnetsystemen wechselt.

6. Anordnung nach Anspruch 1 und 5 mit fünf Polschuhlinsen, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden äußeren, als Kondensator bzw. Korrekturlinse verwendeten Linsen ihre magnetische Spannung nur von dem ihnen jeweils benachbarten radial gerichteten Permanentmagnetsystem bekommen, während zur Erregung der drei mittleren

Linsen je die Reihenschaltung von zwei radial gerichteten benachbarten Permanentmagnetsystemen dient.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 857 991.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen