DE1187335B - Device for compensating the axial astigmatism of electron lenses - Google Patents
Device for compensating the axial astigmatism of electron lensesInfo
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Description
DEUTSCHESGERMAN
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AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL
Int. CL:Int. CL:
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Deutsche KL: 21g-37/20 German KL: 21g -37/20
Nummer: 1187 335Number: 1187 335
Aktenzeichen: T16577 VIII c/21 gFile number: T16577 VIII c / 21 g
Anmeldetag: 23. April 1959Filing date: April 23, 1959
Auslegetag: 18. Februar 1965Opening day: February 18, 1965
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Kompensation des axialen Astigmatismus von Elektronenlinsen mittels eines als Zylinderlinse wirkenden magnetischen Korrektionsfeldes, das durch vier symmetrisch um die optische Achse der zu korrigierenden Elektronenlinse außerhalb des Vakuumraumes angebrachte, senkrecht zu dessen Achse orientierte, mit Gleichstrom gespeiste Korrektionsspulen erzeugt wird.The present invention relates to an apparatus for compensating for axial astigmatism of electron lenses by means of a magnetic correction field acting as a cylinder lens, that by four symmetrically around the optical axis of the electron lens to be corrected outside the Correction coils attached to the vacuum chamber, oriented perpendicular to its axis and fed with direct current is produced.
Bei der Kompensation des axialen Astigmatismus von Elektronenlinsen ist es erforderlich, drei verschiedene Größen in erwünschter Weise einzustellen, nämlich den Azimutwinkel des Korrektionsfeldes, die Intensität des Korrektionsfeldes und die Zentrierung des Stigmators in bezug auf die optische Achse.When compensating for the axial astigmatism of electron lenses, three different ones are required Set sizes in the desired manner, namely the azimuth angle of the correction field, the Intensity of the correction field and the centering of the stigmator in relation to the optical axis.
Bisher bekannte Vorrichtungen ermöglichen nicht eine völlig unabhängige Einstellung dieser drei Größen voneinander. Bei einer erwünschten Einstellung einer von diesen drei Größen wurden nämlich die zwei anderen Größen in unerwünschter Weise beeinflußt und müßten nachgestellt werden. Das ist zeitraubend und erfordert ferner einen erhöhten Aufwand an Bedienungselementen. Der Zweck der Erfindung ist es, diesen Nachteil zu beseitigen.Previously known devices do not allow these three variables to be set completely independently from each other. In the case of a desired setting of one of these three sizes, the two other variables influenced in an undesirable manner and would have to be readjusted. It's time consuming and also requires an increased outlay on operating elements. The purpose of the invention is to eliminate this disadvantage.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Spulenanordnung, zweckmäßig mittels eines Hebels, in einem Bereich von ± 50° um die optische Achse drehbar und in einer Ebene senkrecht zur optischen Achse mittels Schrauben in radialer Richtung verschiebbar ist und daß die an einem Grundkörper befestigte gesamte Korrektionsanordnung mittels Stellschrauben gegenüber dem Strahlerzeugungssystem senkrecht zur optischen Achse verschiebbar ist.According to the invention this is achieved in that the coil arrangement, expediently by means of a Lever, rotatable in a range of ± 50 ° around the optical axis and in a plane perpendicular to the optical axis is displaceable in the radial direction by means of screws and that the on a base body attached entire correction arrangement by means of adjusting screws opposite the beam generation system is displaceable perpendicular to the optical axis.
Mit dieser Anordnung ist es eben möglich, die genannten drei Größen des Korrektionsfeldes völlig unabhängig voneinander einzustellen.With this arrangement it is just possible to fully use the three sizes of the correction field mentioned set independently of each other.
Die Zeichnungen zeigen ein Ausführungsbeispiel der beschriebenen Vorrichtung.The drawings show an embodiment of the device described.
F i g. 1 stellt einen magnetischen Stigmator im axialen Längsschnitt dar,F i g. 1 shows a magnetic stigmator in axial longitudinal section,
Fig. 2 denselben Stigmator im senkrecht zur Achse geführten Schnitt,Fig. 2 shows the same stigmator perpendicular to the axis guided cut,
F i g. 3 die Anordnung von vier Polschuhen eines magnetischen Stigmators mit Darstellung des magnetischen Feldes.F i g. 3 shows the arrangement of four pole pieces of a magnetic stigmator showing the magnetic stigmator Field.
Als Ausführungsbeispiel der beschriebenen Vorrichtung zur Kompensation des axialen Astigmatismus
von Elektronenlinsen ist in Fig. 1 und 2 ein magnetischer Stigmator dargestellt. Unter Polschuhen 1
und 2 ist ein Korrektionssystem angeordnet, das aus vier Polschuhen 3 besteht, die mit in einem Rohr 5
Vorrichtung zur Kompensation des axialen
Astigmatismus von ElektronenlinsenAs an embodiment of the described device for compensating the axial astigmatism of electron lenses, a magnetic stigmator is shown in FIGS. Under pole pieces 1 and 2, a correction system is arranged, which consists of four pole pieces 3, which with in a tube 5 device for compensation of the axial
Electron Lens Astigmatism
Anmelder:Applicant:
Tesla, närodni podnik, Prag-HloubetinTesla, närodni podnik, Prague-Hloubetin
Vertreter:Representative:
Dipl.-Ing. H. Seiler, Patentanwalt,
Berlin 19, Oldenburgallee 10Dipl.-Ing. H. Seiler, patent attorney,
Berlin 19, Oldenburgallee 10
Als Erfinder benannt:Named as inventor:
Armin Delong,Armin Delong,
Vladimir Drahos,Vladimir Drahos,
Jan Speciälny, Brunn (Tschechoslowakei)Jan Speciälny, Brunn (Czechoslovakia)
Beanspruchte Priorität:Claimed priority:
Tschechoslowakei vom 24. April 1958 (2212)Czechoslovakia April 24, 1958 (2212)
aus ferromagnetischem Material befestigten Erregerwicklungen 4 versehen sind. Das Rohr 5 bildet einerseits einen Teil des magnetischen Kreises, andererseits ist es zum Abschirmen des Elektronenstrahls betimmt. Einzelne Erregerwicklungen 4 sind hintereinandergeschaltet und werden über die Klemmen 6 mit Gleichstrom gespeist. Das Rohr 5 ist mit einem aus Isoliermaterial hergestellten Flansch 7 verbunden. In einem Grundkörper 17 ist der aus den Bestandteilen. 3, 4, 5, 6, 7, 8 bestehende Stigmator untergebracht. Die genannten Bestandteile sind zu einer baulichen Einheit zusammengefaßt, die als Ganzes um die optische Achse im Bereich von + 50° mittels eines Hebels 8, der eine mit einer Skala versehene Ringscheibe 9 mitnimmt, drehbar ist. Mit Hilfe von drei Stellschrauben 10, die in einen Ring 11 eingreifen, wird der Stigmator in einer zur optischen Achse senkrechten Ebene verschoben. Das Korrektionssystem ist vom evakuierten Raum des optischen Systems durch eine elastische Abdichtung 12, die in einem Körper 13 gelagert und durch eine Mutter 14 und einen Dichtring 15 zur Oberfläche des Körpers 13 gedrückt wird, abgetrennt. Der Körper 13 ist aus nichtmagnetischem Material hergestellt und ist mit drei Schrauben 16 zu einem Grundkörper 17 des Stigmators befestigt, aus welchem ein Rohr 18 ausläuft. Das System des Stigmators ist mittels dreier Schrauben 19 mit einem Körper 20 des Objektivsmade of ferromagnetic material attached excitation windings 4 are provided. The tube 5 on the one hand forms part of the magnetic circuit, on the other hand it is intended to shield the electron beam. Individual excitation windings 4 are connected in series and are fed with direct current via terminals 6. The tube 5 is connected to a flange 7 made of insulating material. In a base body 17 is made up of the components. 3, 4, 5, 6, 7, 8 existing stigmators housed. The above-mentioned components are combined to form a structural unit which, as a whole, can be rotated around the optical axis in the range of + 50 ° by means of a lever 8 which takes along an annular disk 9 provided with a scale. With the aid of three adjusting screws 10 which engage in a ring 11, the stigmator is displaced in a plane perpendicular to the optical axis. The correction system is separated from the evacuated space of the optical system by an elastic seal 12, which is mounted in a body 13 and is pressed to the surface of the body 13 by a nut 14 and a sealing ring 15. The body 13 is made of non-magnetic material and is fastened with three screws 16 to a base body 17 of the stigmator, from which a tube 18 runs out. The system of the stigmator is by means of three screws 19 with a body 20 of the lens
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verbunden. Der Stigmator kann gegenüber dem StraWerzeuguagssystem in einer zur optischen Achse senkrechten Ebene mit Hilfe von Stellschrauben 21 verschoben werden, wobei eine vakuumdichte Verbindung mit dem optischen System durch einen Dichtring 22 gewährleistet ist.tied together. The stigmator can be compared to the StraWgeneruagssystem in one to the optical axis vertical plane can be moved with the help of adjusting screws 21, with a vacuum-tight connection is ensured with the optical system by a sealing ring 22.
Der Stigmator besteht aus vier symmetrisch um die optische Achse angeordneten Polschuhen 3. Der magnetische Fhiß wird dutch direi Erregerwicklungen 4, die auf den Polschuhen 3 angeordnet sind, erregt. Ist die Stsromrichtung in den Erregerwicklungen derart gewählt, daß die Polschuihe abwechselnd je einen Nordpol JV und einen Südpol S bilden, dann hat das zwischen den Potechuhen erregte magnetische Feld einen durch die ia Fig. 3 dargestellten Feldlinien angedeuteten Verlauf. Dieses magnetische Feld wirkt als eine Kombination zweier Zylinderlinsen, einer Sammel- und eiaer Zerstreuungslinse. Der Verlauf des- Feldes ist durch die nachstehenden GleichungenThe stigmator consists of four pole pieces 3 arranged symmetrically about the optical axis. If the direction of current in the exciter windings is selected such that the pole shoes alternately each form a north pole JV and a south pole S , then the magnetic field excited between the potentiometers has a course indicated by the field lines shown generally in FIG. This magnetic field acts as a combination of two cylindrical lenses, a converging lens and a diverging lens. The course of the field is given by the equations below
Hx = kx und Hy = —ky, H x = kx and Hy = —ky,
worin Hx die magnetische FeJdkomponente in Richtung der x-Achse, H3, die magnetische Feldkomponente ia Richtung der y-Achse, k einen Proportic- nalitätsfaktor bedeutetwhere H x is the magnetic field component in the direction of the x-axis, H 3 , the magnetic field component in general in the direction of the y-axis, k is a proportionality factor
Der obenbeschciebene, in F i g. 1 und 2 gezeigte Stigmator dient zur Korrektur des durch das Objektiv erzeugten Bildes. Das zwischen den Polschuhen 3 erzeugte KoereJotioosfeld soll möglichst nahe am Objektiv liegen, damit die zusätzliche Bildverzerrung möglidBt klein wird. Durch Stromänderuogen in den Erregerwickhmgen 4 wird dSe Intensität des Korrektioosfeldes geändert. Die erwünschte Richtung des Korrdrtfcosfeldes wird mittels des Hebels 8 eingestellt, der die nok einer Skala zum Ablesen des Drehwinkels ties Stigtnators versehene Ringscheibe 9 mitnimmt. Die Ablesegenauigkeit fet besser als ±1°. Zum Errekiien einer emwandf reien Korrektur ist es erwünscht, den Mittelpunkt des Korrektionsfeldes in die optische Achse des Objektivs zu verlagern. Dies win! durch eine mechanische Zentrierung des Stigmators mit HMfe der Stellschrauben 10 erreicht.The above-described, shown in FIG. 1 and 2 shown Stigmator is used to correct the image generated by the lens. That between the pole pieces 3 generated KoereJotioosfeld should be as close as possible to Objectively so that the additional image distortion is as small as possible. By current changes in the Excitation voltage 4 becomes the intensity of the correction field changed. The desired direction of the correspondence field is set by means of the lever 8, the nok a scale for reading the angle of rotation ties stigtnators provided washer 9 takes with it. The reading accuracy is better than ± 1 °. It is to achieve a perfect correction it is desirable to move the center of the correction field into the optical axis of the objective. this win! by mechanical centering of the stigmator achieved with HMfe of the set screws 10.
Der beschriebene Stigmator kann zwischen die PoI-sohuhe eingebaut werden, wodurch es möglich wird, unmittelbar die Unsymmetrie des Objektivfeldes und nicht erst das astigaiatische Bild zu korrigieren. Die Vorrichtung stimmt auch dann grundsätzlich mit dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel überein.The stigmator described can be placed between the PoI shoes be built in, which makes it possible to directly remove the asymmetry of the objective field and not first to correct the astigaiatic picture. the The device then basically corresponds to the exemplary embodiment described above.
Mit Hilfe des Stigmators kann auch eine elliptische Verzerrung des Elektronenstrahlenbündels oder eine Dimensionsverzerrung des Bildes bei Reflexions-Elektronenmikroskopen korrigiert werden.With the help of the stigmator can also be an elliptical Distortion of the electron beam or a dimensional distortion of the image in reflection electron microscopes Getting corrected.
Als Vorteil des beschriebenen Stigmators ist zu verzeichnen, daß das System der Erregerwicklungen außerhalb des evakuierten Raumes angeordnet ist, so daß es nicht nötig ist, komplizierte Vakuumdurchführungen vorzusehen. Der Korrektionswinkel wird in einfacher Weise durch mechanisches Drehen des ganzen Systems um die optische Achse eingestellt, und die Intensität des Korrektionsfeldes wird durch Änderung des Erregerstroms bewirkt. Durch Unterbringung des Korrektionssystems außerhalb der Elektronenbahn wird die Bldung von Verunreinigungen verhindert, deren Ladungen die Feldsymmetrie stören. Das System kann zum Erreichen einer optimalen Korrektur mechanisch zentriert werden, und seine Herstellung ist einfacher als die der bisher bekannten Stigmatoren.The advantage of the stigmator described is that the system of excitation windings is arranged outside the evacuated space, so that it is not necessary, complicated vacuum feedthroughs to be provided. The correction angle is easily set by turning the whole system around the optical axis, and the intensity of the correction field is adjusted by Changes in the excitation current caused. By placing the correction system outside the electron path the formation of impurities whose charges disturb the field symmetry is prevented. The system can be mechanically centered to achieve an optimal correction, and his Production is easier than that of the previously known stigmators.
Claims (1)
Deutsche Patentschriften Nr. 842 087, 855 287,
873 729, 942 518, 961735;
schweizerische Patentschrift Nr. 304 852.Considered publications:
German patents No. 842 087, 855 287,
873 729, 942 518, 961735;
Swiss patent specification No. 304 852.
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