DE1188742B

DE1188742B - Electrostatic immersion objective for an emission microscope

Info

Publication number: DE1188742B
Application number: DET22969A
Authority: DE
Inventors: Dr Heinrich Dueker
Original assignee: Trueb Taeuber & Co A G
Current assignee: Trueb Taeuber & Co A G
Priority date: 1961-11-22
Filing date: 1962-11-05
Publication date: 1965-03-11
Also published as: CH391128A; GB1025674A; FR1339891A; US3201588A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Int. Cl.:Int. Cl .:

HOIjHOIj

Deutschem.: 21g-37/20 German: 21g -37/20

Nummer: 1188 742Number: 1188 742

Aktenzeichen: T 22969 VIII c/21 gFile number: T 22969 VIII c / 21 g

Anmeldetag: 5. November 1962Filing date: November 5, 1962

Auslegetag: 11. März 1965Opening day: March 11, 1965

Die Erfindung betrifft ein elektrostatisches Immersions-Objektiv, wie es beispielsweise bei Emissions-Elektronenmikroskopen benötigt wird, bestehend aus einer Kathode, einer Zwischenelektrode, einer Steuerelektrode und einer Anode, wobei die Zwischenelektrode, die Steuerelektrode und die Anode je eine Bohrung aufweisen.The invention relates to an electrostatic immersion objective such as is used, for example, in emission electron microscopes is required, consisting of a cathode, an intermediate electrode, a control electrode and an anode, the intermediate electrode, the control electrode and the anode each being one Have bore.

Eine bekannte Form eines elektrostatischen Immersions-Objektivs ist in F i g. 1 gezeigt. Das Objektiv besteht aus einer Kathode K, einer Steuerelektrode S und einer Anödet. Die KathodeK befindet sich auf einem stark negativen Potential gegenüber der Anode; die Steuerelektrode S liegt an einem Potential, welches in der Nähe des Kathodenpotentials liegt. Die durch irgendeinen Effekt (Temperatur, Bombardierung mit Korpuskeln oder elektromagnetischen Wellen) an der Kathode K ausgelösten Elektronen werden durch das zwischen Anode A und Kathode K liegende elektrostatische Feld beschleunigt und gelangen durch das Loch in der Anode A in den Bildraum. Durch die Steuerwirkung der Steuerelektrode S wirkt die ganze Anordnung auf die Elektronen als Sammellinse, so daß im Bildraum unterhalb der Anode A eine Abbildung der Oberfläche der Kathode K durch die emittierten Elektronen zustande kommt. Objekt der Figur ist also die Kathodenoberfläche. One known form of electrostatic immersion lens is shown in FIG. 1 shown. The objective consists of a cathode K, a control electrode S and an anode. The cathode K is at a strongly negative potential with respect to the anode; the control electrode S is at a potential which is close to the cathode potential. The electrons released at cathode K by any effect (temperature, bombardment with corpuscles or electromagnetic waves) are accelerated by the electrostatic field between anode A and cathode K and pass through the hole in anode A into the image space. Due to the control action of the control electrode S, the entire arrangement acts as a converging lens on the electrons, so that in the image space below the anode A an image of the surface of the cathode K is produced by the emitted electrons. The object of the figure is therefore the cathode surface.

Das Auflösungsvermögen einer solchen Anordnung ist gegeben durch die FormelThe resolving power of such an arrangement is given by the formula

-ν _E . -ν _E.

δ bedeutet das Auflösungsvermögen, ε ist die mittlere Geschwindigkeit der emittierten Elektronen, in Elektronenvolt gemessen, E ist die Feldstärke vor der Kathode, und k ist ein Zahlenfaktor, welcher von der Geometrie des Objektivs und von der Beschaffenheit des Objekts abhängt. δ means the resolving power, ε is the mean speed of the emitted electrons, measured in electron volts, E is the field strength in front of the cathode, and k is a numerical factor that depends on the geometry of the lens and the nature of the object.

Die Geschwindigkeitsverteilung und damit der Wert ε kann durch die Form des Objektivs nicht beeinflußt werden. Um also eine gute Auflösung zu erhalten, müssen die Faktoren E und k beeinflußt werden. Die Feldstärke E vor der Kathode soll möglichst hoch sein, während der Faktor k, welcher die Abbildungseigenschaften des Objektivs enthält, möglichst klein werden soll. Gute Abbildungseigenschaften bedeuten kleine Linsenfehler.The speed distribution and thus the value ε cannot be influenced by the shape of the lens. So in order to get a good resolution, the factors E and k have to be influenced. The field strength E in front of the cathode should be as high as possible, while the factor k, which contains the imaging properties of the objective, should be as small as possible. Good imaging properties mean small lens defects.

Das in F i g. 1 gezeigte Immersions-Objektiv stellt einen Kompromiß dar, welcher keine optimalen Verhältnisse schafft. Das Feld zwischen Anode A und Kathode K wird durch die Steuerelektrode S stark abgeschirmt. Je enger das Loch der Steuerelektrode 5 Elektrostatisches Immersions-Objektiv für ein
EmissionsmikroskopThe in Fig. The immersion objective shown in FIG. 1 represents a compromise which does not create optimal conditions. The field between anode A and cathode K is strongly shielded by the control electrode S. The narrower the hole of the control electrode 5 electrostatic immersion lens for one
Emission microscope

Anmelder:Applicant:

Trüb, Täuber & Co. A. G., Zürich (Schweiz)
Vertreter:Trüb, Täuber & Co. AG, Zurich (Switzerland)
Representative:

Dr.-Ing. E. Maier, Patentanwalt,
München 22, Widenmayerstr. 4Dr.-Ing. E. Maier, patent attorney,
Munich 22, Widenmayerstr. 4th

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

Dr. Heinrich Düker, Stuttgart-MöhringenDr. Heinrich Düker, Stuttgart-Möhringen

Beanspruchte Priorität:Claimed priority:

Schweiz vom 22. November 1961 (13 599)Switzerland of November 22, 1961 (13 599)

wird, um so kleiner wird der Durchgriff des Feldes und um so kleiner die Feldstärke vor der Kathode. Wird aber das Loch der Steuerelektrode S weiter gemacht, so verschlechtern sich die Abbildungseigenschaften des Objektivs und damit wächst der Faktor k. the smaller the penetration of the field and the smaller the field strength in front of the cathode. If, however, the hole in the control electrode S is made wider, the imaging properties of the objective deteriorate and the factor k thus increases.

Es ist ein Versuch bekanntgeworden (A. S ep tier, These, Paris, 1954), die Verhältnisse dadurch zu verbessern, daß zwischen Steuerelektrode und Kathode eine weitere Elektrode auf Anodenpotential eingeschaltet wird. Dies führt zur Anordnung von F i g. 2: Anode A und Zwischenelektrode Z sind auf gleichem Potential, diesem Potential gegenüber sind Kathode Κ und Steuerelektrode S stark negativ aufgeladen. Der Zweck der Anordnung besteht darin, die beiden genannten Faktoren E und k zu separieren und jeden einzeln zu beeinflussen. Tatsächlich wird das wirksame Feld in dieser Anordnung vor allem zwischen der Kathode K und der Zwischenelektrode Z erzeugt, während die drei Elektroden Z, S und A zusammen eine elektrostatische Einzellinse bilden. Hiernach könnte also die Feldstärke vor der Kathode K durch Veränderung des Abstandes zwischen Kathode K und ZwischenelektrodeZ beeinflußt werden, ohne daß die Eigenschaften der Einzellinse verändert werden. Umgekehrt können die Eigenschaften der Einzellinse verändert werden, ohne daß die Feldstärke vor der Kathode beeinflußt wird. So muß also das Auflösungsvermögen verbessert werden können.An attempt has become known (A. S ep tier, These, Paris, 1954) to improve the situation in that a further electrode is switched on at anode potential between the control electrode and the cathode. This leads to the arrangement of FIG. 2: Anode A and intermediate electrode Z are at the same potential, compared to this potential, cathode Κ and control electrode S are highly negatively charged. The purpose of the arrangement is to separate the two mentioned factors E and k and to influence each one individually. In fact, the effective field is generated in this arrangement in particular between the cathode K and the intermediate electrode Z, while the three electrodes Z, S and A together form a single electrostatic lens. According to this, the field strength in front of the cathode K could be influenced by changing the distance between the cathode K and the intermediate electrode Z, without the properties of the individual lens being changed. Conversely, the properties of the individual lens can be changed without influencing the field strength in front of the cathode. So it must be possible to improve the resolution.

Es wurde jedoch festgestellt, daß das Auflösungsvermögen nicht verbessert werden konnte; zudem However, it was found that the resolving power could not be improved; in addition

509 518/342509 518/342

zeigte es sich, daß mit dieser Anordnung Bilder erhalten wurden, die außerordentlich starke Bildverzerrungen aufweisen.It was found that with this arrangement images were obtained which had extremely high image distortions exhibit.

Die Untersuchungen, welche zur vorliegenden Erfindung geführt haben, werden unternommen in der Voraussetzung, daß das Prinzip der Immersionslinse mit vier Elektroden nach F i g. 2 an sich geeignet sei, um die Eigenschaften eines Emissionsmikroskops zu verbessern. Es sollte deshalb untersucht werden, welche zusätzlichen Bedingungen ein solches aus vier Elektroden bestehendes Immersions-Objektiv erfüllen muß und inwiefern eine Nichtbeachtung dieser Bedingungen für den negativen Ausgang der früheren Versuche verantwortlich war.The studies which have led to the present invention are undertaken in US Pat A prerequisite that the principle of the immersion lens with four electrodes according to FIG. 2 is suitable in itself, to improve the properties of an emission microscope. It should therefore be investigated what additional conditions such an immersion lens consisting of four electrodes fulfill must and to what extent a failure to observe these conditions for the negative outcome of the earlier Attempts was responsible.

Die Untersuchungen haben als Resultat ergeben, daß ein geeignetes Immersions-Objektiv, bestehend aus einer Kathode, einer Zwischenelektrode, einer Steuerelektrode und einer Anode, wobei die Zwischenelektrode, die Steuerelektrode und die Anode je eine Bohrung aufweisen, erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß die Dicke der zwischen Kathode und Steuerelektrode gelegenen Zwischenelektrode mindestens in der Nähe der genannten Bohrung höchstens den fünften Teil des Abstandes zwischen Kathode und Zwischenelektrode beträgt und daß der Durchmesser der Bohrung in der Zwischenelektrode höchstens den fünften Teil des Abstandes zwischen Kathode und Zwischenelektrode beträgt.The results of the investigations have shown that a suitable immersion lens exists of a cathode, an intermediate electrode, a control electrode and an anode, the Intermediate electrode, the control electrode and the anode each have a bore, according to the invention is characterized in that the thickness of the between the cathode and control electrode Intermediate electrode at least in the vicinity of the mentioned hole at most a fifth of the distance between the cathode and the intermediate electrode and that the diameter of the bore in of the intermediate electrode at most the fifth part of the distance between the cathode and the intermediate electrode amounts to.

Die Möglichkeit, in einem Immersions-Objektiv mit drei Elektroden eine Zwischenelektrode so einzubauen, daß diese eine Verbesserung seiner Eigenschaften bewirkt, hängt demnach in erster Linie von der Form dieser Zwischenelektrode selbst ab. Auf Grund der Untersuchungen ist der maßgebende Faktor für die Bildgüte die Homogenität des Feldes längs des Elektronenstrahls zwischen der Kathode und dem Eintritt in die Einzellinse. Offenbar wurde diese Tatsache bei den früheren Versuchen nicht beachtet, und die Homogenität des Feldes nur für den Raum zunächst der Kathode gefordert. Auf diesen begrenzten Raum hat die Dicke der Zwischenelektrode keinen wesentlichen Einfluß. Ebenso müssen für den Durchmesser der Bohrung keine so rigorosen Forderungen gestellt werden. Dieser Konzeption entspricht die Konstruktion der Immersionslinse, welche für die besagten früheren Versuche verwendet wurde. Sie ist in F i g. 3 dargestellt. Die Abmessungen sind folgende: Der Abstand α zwischen Kathode K und Zwischenelektrode Z beträgt 1 bis 2 mm. Die Dicke ζ der Zwischenelektrode Z mißt 2 mm, Der Durchmesser Dz der Bohrung der Zwischenelektrode Z beträgt 1 mm. Bei diesen Abmessungen ist zwar an der Kathode selbst eine angemessene Homogenität des Feldes zu erwarten, doch schon in kleinem Abstand von der Kathode wird dasThe possibility of installing an intermediate electrode in an immersion objective with three electrodes in such a way that it improves its properties depends primarily on the shape of this intermediate electrode itself. Based on the investigations, the decisive factor for the image quality is the homogeneity of the field along the electron beam between the cathode and the entry into the individual lens. Apparently this fact was not taken into account in the earlier experiments, and the homogeneity of the field was only required for the space initially around the cathode. The thickness of the intermediate electrode has no significant influence on this limited space. Likewise, no such rigorous demands have to be made for the diameter of the bore. This concept corresponds to the construction of the immersion lens which was used for the said earlier experiments. It is in FIG. 3 shown. The dimensions are as follows: The distance α between cathode K and intermediate electrode Z is 1 to 2 mm. The thickness ζ of the intermediate electrode Z measures 2 mm. The diameter Dz of the bore of the intermediate electrode Z is 1 mm. With these dimensions, an adequate homogeneity of the field can be expected at the cathode itself, but this is already the case at a small distance from the cathode

Feld stark inhomogen, speziell für den Fall a — ~ z. Field strongly inhomogeneous, especially for the case a - ~ z.

Der Eintritt des Elektronenstrahls in das Feld der Einzellinse Z-S-A geschieht erst in der Nähe des unteren Randes der Zwischenelektrode Z. In der langen Bohrung der Zwischenelektrode wirkt nur der Durchgriff des Feldes; es entsteht deshalb in dieser Bohrung ein langer Weg in einem inhomogenen Feld. Hier entstehen die von Septier festgestellten starken Aberrationen. Daß diese Anordnung ungünstig ist, zeigt sich auch darin, daß nur Bilder erhalten werden konnten, wenn die Potentialdifferenz zwischen der Steuerelektrode S und der Kathode K mindestens den zehnten Teil derjenigen zwischen der Kathode K und der Anode A betrug. Diese Vorspannung verschlechtert aber die Eigenschaften der Einzellinse, so daß keine gute Auflösung zu erwarten ist. Weiter gibt der lange Bohrungskanal in der Zwischenelektrode Z Anlaß zu Reflexionen von Elektronen an den Wänden des Kanals. Auch diese Reflexionen verschlechtern die Abbildung.The electron beam enters the field of the single lens ZSA only in the vicinity of the lower edge of the intermediate electrode Z. Only the penetration of the field acts in the long bore of the intermediate electrode; therefore a long way arises in this bore in an inhomogeneous field. This is where the strong aberrations found by Septier arise. That this arrangement is unfavorable is also shown by the fact that images could only be obtained when the potential difference between the control electrode S and the cathode K was at least one tenth of that between the cathode K and the anode A. However, this bias worsens the properties of the individual lens, so that no good resolution can be expected. Furthermore, the long bore channel in the intermediate electrode Z gives rise to reflections of electrons on the walls of the channel. These reflections also degrade the image.

ίο Diese Nachteile werden bei dem beschriebenen Objektiv vermieden. F i g. 4 zeigt beispielsweise ein erfindungsgemäßes Immersions-Objektiv, bestehend aus der Kathode K, der Zwischenelektrode Z, der Steuerelektrode S und der Anode A. Die Abmessungen sind bei dieser Ausführungsform die folgenden: Abstand a — 3 mm; Dicke ζ der Zwischenelektrode = 0,25 mm in der Mitte; nach außen nimmt die Dicke aus Festigkeitsgründen zu. Durchmesser der Bohrung in der Zwischenelektrode Dz = 0,3 mm.ίο These disadvantages are avoided with the lens described. F i g. 4 shows, for example, an immersion objective according to the invention, consisting of the cathode K, the intermediate electrode Z, the control electrode S and the anode A. The dimensions in this embodiment are as follows: distance a - 3 mm; Thickness ζ of the intermediate electrode = 0.25 mm in the middle; towards the outside, the thickness increases for reasons of strength. Diameter of the hole in the intermediate electrode Dz = 0.3 mm.

Das Feld zwischen Kathode K und Zwischenelektrode Z bleibt in dieser Anordnung homogen bis nahe an die Bohrung, und der notwendigerweise inhomogene Teil in und in der Nähe der Bohrung wird sehr kurz gehalten, da der Strahl sofort in das Feld der Einzellinse eintritt. Ebenso werden die Reflexionen an den Wänden der Bohrung vermindert. Die beschriebene Ausführungsform ist speziell dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Zwischenelektrode kleiner als der zehnte Teil des Abstandes zwischen Kathode und Zwischenelektrode ist und der Durchmesser der Bohrung in der Zwischenelektrode höchstens gleich dem zehnten Teil des Abstandes zwischen der Kathode und der Zwischenelektrode ist.The field between cathode K and intermediate electrode Z remains homogeneous in this arrangement up to the hole, and the necessarily inhomogeneous part in and near the hole is kept very short, since the beam immediately enters the field of the individual lens. The reflections on the walls of the bore are also reduced. The embodiment described is particularly characterized in that the thickness of the intermediate electrode is less than the tenth part of the distance between the cathode and the intermediate electrode and the diameter of the bore in the intermediate electrode is at most equal to the tenth part of the distance between the cathode and the intermediate electrode.

Um die Reflexionen an der Wandung der Bohrung der Zwischenelektrode noch weiter zu vermindern, ist es vorteilhaft, die Ränder der Bohrung abzurunden. To further reduce the reflections on the wall of the hole in the intermediate electrode, it is advantageous to round the edges of the hole.

Speziell geeignet sind trichterförmige Bohrungen, wobei der enge Teil der Bohrung mit Vorteil der Kathode zugewandt wird.Funnel-shaped bores are particularly suitable, with the narrow part of the bore having the advantage of Facing the cathode.

Durch die beschriebene Dimensionierung von Zwischenelektrode und Kathode sind die Bedingungen geschaffen, um unabhängig von den nachfolgenden Elektroden ein homogenes Feld mit großer Feldstärke zwischen Kathode und Zwischenelektrode herzustellen. Dadurch wird einerseits die Bildhelligkeit gesteigert, und anderseits werden die Vorbedingungen geschaffen, um ein Bild mit guter Auflösung zu erhalten. Dieses Bild muß durch die Einzellinse vergrößert werden. Es ist also wesentlich, daß die gute Auflösung in der Einzellinse möglichst erhalten bleibt. Dazu ist eine Linse mit möglichst kleinen Aberrationen zu wählen. In den Versuchen von Septier wurde eine dicke Einzellinse verwendet, wie sie für verzeichnungsarme Projektive benutzt wird. Diese Projektivlinsen sind aber wegen ihrer sonstigen Linsenfehler für die Verwendung als Objektivlinse ungeeignet. Die in F i g. 4 gezeigte Ausführungsform verwendet deshalb eine dünne Einzellinse, wie sie als Objektivlinsen in Durchstrahlungsmikroskopen Anwendung finden. Die Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenelektrode, die Steuerelektrode und die Anode so ausgebildet sind, daß sie zusammen die Eigenschaften einer guten elektrostatischen Objektivlinse aufweisen.The conditions are determined by the dimensioning of the intermediate electrode and cathode described created in order to have a homogeneous field independently of the subsequent electrodes high field strength between cathode and intermediate electrode. This on the one hand the Image brightness is increased, and on the other hand, the preconditions are created for an image with good Get resolution. This image must be enlarged by the single lens. So it is essential that the good resolution in the single lens is retained as far as possible. To do this, a lens is with if possible to choose small aberrations. In the experiments of Septier a thick single lens was used, as used for low-distortion projectives. However, these projective lenses are due to their other lens defects unsuitable for use as an objective lens. The in F i g. 4 embodiment shown therefore uses a thin single lens, such as those used as objective lenses in transmission microscopes Find application. The embodiment is characterized in that the intermediate electrode, the control electrode and the anode are designed so that they together have the properties a good electrostatic objective lens.

Die kleine Bohrung in der Zwischenelektrode weistThe small hole in the intermediate electrode points

normalerweise nach der Herstellung und im Ge-usually after manufacture and in the

brauch gewisse Abweichungen von der Rotationssymmetrie auf, welche sich im Bild als Astigmatismus bemerkbar machen. Solche Bildfehler können kompensiert werden durch eine entsprechende seitliche Verschiebung oder eine Neigung der verschiedenen Elektroden gegeneinander. Es ist also von Vorteil, wenn eine oder mehrere Elektroden im Betrieb verstellbar sind.use up certain deviations from the rotational symmetry, which appear in the image as astigmatism to make noticable. Such image errors can be compensated for by a corresponding lateral Displacement or inclination of the different electrodes against each other. So it is an advantage if one or more electrodes can be adjusted during operation.

Bei der in F i g. 4 gezeigten Anordnung ist der Durchgriff durch die Bohrung der Zwischenelektrode sehr klein. Entsprechend wirkt die Steuerelektrode S wirklich als Mittelelektrode einer Einzellinse und kann mit einer Spannung betrieben werden, welche nicht oder wenig von der Kathodenspannung abweicht. Die Ausführungsform ist also dadurch gekennzeichnet, daß die Potentialdifferenz zwischen Steuerelektrode und Kathode weniger als ein Zehntel der Potentialdifferenz zwischen Kathode und Anode beträgt.In the case of the in FIG. 4, the penetration through the bore of the intermediate electrode is very small. Correspondingly, the control electrode S really acts as a center electrode of an individual lens and can be operated with a voltage which deviates little or no from the cathode voltage. The embodiment is thus characterized in that the potential difference between control electrode and cathode is less than a tenth of the potential difference between cathode and anode.

Diese Spannung wird mit Vorteil innerhalb der gegebenen Grenzen variabel gemacht; sie beeinflußt dann die Brennweite des Immersions-Objektivs und kann zur Scharfstellung des Bildes dienen. Eine Ausführungsform ist also dadurch gekennzeichnet, daß eine gegenüber der Potentialdifferenz Kathode— Anode kleine variable Spannung zur Scharfstellung des Bildes an die Steuerelektrode gelegt wird.This voltage is advantageously made variable within the given limits; it affects then the focal length of the immersion lens and can be used to focus the image. One embodiment is characterized by the fact that a cathode - Anode small variable voltage for focusing the image is applied to the control electrode.

Bekanntlich kann in jedem Immersions-Objektiv die beste Auflösung nur dann erreicht werden, wenn die Strahlen mit weiter Öffnung durch eine Blende ausgeblendet werden. Diese Blende B ist in F i g. 4 ebenfalls gezeigt. Die Ausführungsform ist also dadurch gekennzeichnet, daß nach der Anode eine Aperturblende folgt.As is well known, the best resolution can only be achieved in every immersion objective if the rays with a wide aperture are masked out by a diaphragm. This diaphragm B is shown in FIG. 4 also shown. The embodiment is thus characterized in that an aperture diaphragm follows the anode.

Für die Dimensionierung der Bohrung in der Zwischenelektrode ist eine untere Grenze gesetzt dadurch, daß diese Bohrung den Bildausschnitt begrenzt. Wird die kleinste Endvergrößerung mit dreihundertmal festgelegt und der Bilddurchmesser in dieser Vergrößerung mit 60 mm, so ergibt dies eine ungefähre untere Grenze für den Bohrungsdurchmesser von ~^rjr- = 0,2 mm. Die gewählte Dimensionierung von 0,3 mm ist also für diesen Fall durchaus zulässig. Die Größe der Bohrung wird vorteilhaft so gewählt, daß die Bohrung bei der kleinsten angewandten Endvergrößerung bildbegrenzend wirkt.For the dimensioning of the hole in the intermediate electrode, a lower limit is set by that this hole limits the image section. Becomes the smallest final magnification of three hundred times and the image diameter in this magnification is 60 mm, this results in a approximate lower limit for the bore diameter of ~ ^ rjr- = 0.2 mm. The chosen dimensioning 0.3 mm is therefore perfectly permissible in this case. The size of the hole will advantageously be so chosen so that the hole has an image-limiting effect at the smallest final magnification applied.

Werden die Elektronen nach dem Durchgang durch das Immersions-Objektiv durch eine Vorrichtung abgelenkt, welche auf Elektronen stärker ablenkend wirkt als auf Ionen, beispielsweise also durch ein magnetisches Ablenkfeld, so bleiben im Strahlengang die negativen Ionen zurück, welche intensitätsmäßig sonst von den Elektronen überdeckt werden. Das beschriebene Immersions-Objektiv ist dann auch zur Aufnahme von ionenoptischen Oberflächenbildern geeignet. Werden alle Spannungen am Immersions-Objektiv umgepolt, d. h. Kathode und Anode vertauscht, so ist das Objektiv für die Abbildung mit positiven Ionen geeignet. Das Immersions-Objektiv ist also sowohl für die Abbildung mit Elektronen wie mit Ionen geeignet.After passing through the immersion lens, the electrons will go through a device deflected, which has a more distracting effect on electrons than on ions, for example by a magnetic deflection field, the negative ions remain in the beam path, which in terms of intensity otherwise be covered by the electrons. The immersion lens described is then also suitable for recording ion-optical surface images. Will all the stresses on the immersion lens reversed, d. H. The cathode and anode are swapped, so the lens for the picture is with positive ions. The immersion lens is therefore suitable for imaging with electrons such as suitable with ions.

Claims

Patent claims:

1. Electrostatic immersion objective for an emission microscope, consisting of a cathode, an intermediate electrode, a control electrode and an anode, the intermediate electrode, the control electrode and the anode each having a bore, characterized in that the thickness (z) of the cathode between (K) and control electrode (S) located intermediate electrode (Z) at least in the vicinity of the named hole (Dz) at most the fifth part of the distance (a) between cathode (K) and intermediate electrode (Z) and that the diameter of the hole ( Dz) in the intermediate electrode (Z) is at most the fifth part of the distance (a) between the cathode (K) and the intermediate electrode (Z) .

2. Lens according to claim 1, characterized in that the thickness (z) of said intermediate electrode (Z) at least in the vicinity of the bore (Dz) is smaller than the tenth part of the distance (a) between the cathode (K) and the intermediate electrode (Z ) and that the diameter of the bore (Dz) in the intermediate electrode (Z) is at most equal to the tenth part of the distance (a) between the cathode (K) and the intermediate electrode (Z) .

3. Objective according to claim 1, characterized in that the edges of the bore (Dz) in the intermediate electrode (Z) are rounded.

4. Objective according to claim 1, characterized in that the bore (Dz) in the intermediate electrode (Z) is funnel-shaped.

5. Objective according to Claim 1, characterized in that the intermediate electrode (Z), the control electrode (S) and the anode (A) are of the type of an electrostatic single lens.

6. Objective according to claim 1, characterized in that one or more of the electrodes are adjustable in operation.

7. Lens according to claim 1, characterized in that the potential difference between the control electrode (S) and cathode (K) is smaller than one tenth of the potential difference between cathode (K) and anode (A).

8. Lens according to claim 1 and 7, characterized in that the potential difference between the control electrode (S) and cathode (K) can be changed.

9. Lens according to claim 1, characterized in that an aperture diaphragm (B) is arranged behind the anode (A).

10. Objective according to claim 1, characterized in that the bore (Dz) in the intermediate electrode (Z) has an image-limiting effect at the smallest magnifications used.

11. Lens according spoke 1, characterized in that the potentials of the electrodes are interchanged so that the immersion lens for operation with positively charged corpuscles suitable is.

1 sheet of drawings