DE1564714B2 - Magnetische Linsenanordnung für unter Vakuum arbeitende Korpuskularstrahlgeräte, insbesondere Objektivlinsenanordnung für Elektronenmikroskope - Google Patents
Magnetische Linsenanordnung für unter Vakuum arbeitende Korpuskularstrahlgeräte, insbesondere Objektivlinsenanordnung für ElektronenmikroskopeInfo
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Description
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Die Erfindung betrifft eine magnetische Linsenanordnung mit stromdurchflossener Linsenwicklung
und mit möglichst kleiner öffnungsfehlerkonstante, für unter Vakuum arbeitende Korpuskularstrahlgeräte,
mit zwei Abschirmzylindern, die in Richtung der Achse der Linsenanordnung in einem durch die
sich gegenüberstehenden Stirnflächen der beiden Abschirmzylinder begrenzten Abstand aufeinanderfolgen
und koaxial zu dieser Achse angeordnet sind, wobei diese Abschirmzylinder aus supraleitendem Material
bestehen, eine Bohrung für den Durchtritt des Korpuskularstrahls aufweisen und mit einem Tiefkühlmittel
in wärmeleitender Verbindung stehen.
In der deutschen Auslegeschrift 1 209 224 ist eine wie voranstehend angegebene magnetische Linsenanordnung
für unter Vakuum arbeitende Korpuskularstrahlgeräte beschrieben, die sich insbesondere
als Objektivlinsenanordnung für ein Elektronenmikroskop eignet. Es kann sich jedoch auch um eine
Linsenanordnung für ein Ionenmikroskop, ein Elektronenbeugungsgerät oder einen anderen Korpuskularstrahlapparat,
z. B. nach Art einer Röhre, handeln.
Die in der genannten Auslegeschrift beschriebene Linsenanordnung weist eine stromdurchflossene
Linsenwicklung auf, mit der im Bereich des Korpuskularstrahles ein magnetisches Feld erzeugt wird.
Um dem Magnetfeld eine für eine magnetische Linsenanordnung im Bereich des Korpuskularstrahles
geeignete Form zu geben, wie sie an sich schon von Linsenanordnungen mit eisernen Polschuhen her bekannt
ist, ist bei dieser bekannten supraleitenden Linsenanordnung eine Lochscheibe aus supraleitendem
Material vorgesehen. Diese das Loch, durch den der Korpuskularstrahl hindurchtritt, umgebende ringförmige
Scheibe wirkt nach entsprechender Inbetriebnahme, wie sie in der Auslegeschrift beschrieben ist,
dahingehend, daß in dem Loch der Scheibe das geforderte Linsenfeld für den Korpuskularstrahl vorliegt.
Dieses Feld wird im wesentlichen durch die Ringströme gebildet, die in der Lochscheibe entstehen,
wenn die Lochscheibe, wie in der Auslegeschrift angegeben, im Magnetfeld der Linsenwicklung
aus dem normal leitenden Zustand in den supraleitenden Zustand übergeführt wird. Bezüglich dieser
vorbekannten Linsenanordnung ist im übrigen festgestellt worden, daß sich das Linsenfeld im Bereich
des Loches der Scheibe in Größe und Konfiguration praktisch nicht ändert, wenn, nachdem die Scheibe
im magnetischen Feld der Linsenwicklung supraleitend gemacht worden ist, der Strom in der Linsenwicklung
ausgeschaltet wird.
Bei der in der obengenannten Auslegeschrift angegebenen Linsenanordnung sind zusätzlich zu der
Lochscheibe noch zwei als Abschirmzylinder bezeichnete rohrförmige Körper aus supraleitendem Material
vorgesehen. Diese Abschirmzylinder stehen sich axial einander mit je einer ihrer Stirnflächen im Abstand
voneinander gegenüber, wobei sich im Bereich dieses Abstandes die beschriebene Lochscheibe befindet.
Im supraleitenden Zustand bewirken diese Abschirmzylinder, daß das Feld der Linsenwicklung
von den von dem Loch der Scheibe entfernten Bereichen der Achse der Linse, auf der entlang der
Korpuskularstrahl verläuft, ferngehalten wird. Damit wird auch das Feld der Linsenwicklung in verstärktem
Maße durch die Bereiche der Scheibe außerhalb des Loches gezwungen, solange diese Scheibe normalleitend ist. Grundsätzlich lassen sich bei der aus der
genannten Auslegeschrift bekannten Linsenanordnung die Abschirmzylinder weglassen, ohne daß sich
das Linsenfeld im Loch der Scheibe entscheidend ändern würde.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine magnetische
3 4
Linsenanordnung für unter Vakuum arbeitende Kor- S. 23 ff., Handbuch der Physik, herausgegeben von
puskularstrahlgeräte, insbesondere eine Objektiv- S. Flügge, Springer Verlag, 1956, S. 404 ff., Zeitlinsenanordnung
für Elektronenmikroskope, mit schrift für Physik, Bd. 89 (1934), S. 90 ff. sowie aus
supraleitenden feldformenden Elementen und mög- der USA.-Patentschrift 3 008 044 bekannt. Von
liehst kleiner Öffnungsfehlerkonstanten C0 bei maxi- 5 diesen bekannten Anordnungen mit ferromagnetimaler
Feldstärke im Linsenspalt für eine große schem Material, die zudem meistenteils in relativ
Brechkraft, anzugeben, bei der die zusätzliche Ab- spitzem Winkel zueinander laufende Polschuhe haben,
kühlung eines feldformenden Elementes entbehrlich siehe z.B. Fig. 2 der genannten USA.-Patentschrift,
ist und/oder der Linsenspalt leicht zugänglich ist. ist kein Hinweis auf die Erfindung zu entnehmen,
Diese Aufgabe wird mit einer wie eingangs ange- io nämlich ausschließlich supraleitendes Material in
gebenen Linsenanordnung gelöst, die erfindungs- Form zweier wie beschriebener Zylinder zu verwengemäß
dadurch gekennzeichnet ist, daß der durch den. Auch die in der genannten USA.-Patentschrift
diesen Abstand (5) der Stirnflächen (6,7) gebildete angegebene zusätzliche Verwendung von supraleiten-Linsenspalt
frei von abschirmenden Teilen aus supra- dem Material gibt keinen Hinweis auf die vorliegende
leitendem Material ist, daß der Abstand so bemessen 15 Erfindung, da einerseits bei dieser bekannten Anordist,
daß die öfFnungsfehlerkonstante minimal ist, und nung die Polschuhe die wesentliche Funktion der
daß der Bohrungsdurchmesser des Abschirmzylinders Feldführung ausüben und die supraleitenden Anteile
auf den für den Durchtritt des Korpuskularstrahls lediglich dazu dienen, aus den magnetischen Polerforderlichen Mindestwert bemessen ist. schuhen austretende Streufeldlinien in den Polschuhen
Aus den Unteransprüchen gehen weitere Aus- 20 zu halten. Die Form des Linsenfeldes wird dort entgestaltungen
und Weiterbildungen der Erfindung scheidend durch die Form und Anordnung der PoI-hervor.
schuhe bestimmt. Das dort erreichte Linsenfeld ent-Bei der erfindungsgemäßen magnetischen Linsen- spricht naturgemäß wenigstens im Prinzip demanordnung
läßt sich durch Wahl der Größe des jenigen, das auch durch die erfindungsgemäße
Linsenspaltes zwischen den einander gegenüber- 25 Linsenanordnung erzeugt wird, weil beide zur Fokusstehenden Stirnflächen der beiden Abschirmzylinder sierung eines Korpuskularstrahles dienen, jedoch ist
ein Wert der Öffnungsfehlerkonstanten Cn erreichen, die erfindungsgemäße Linsenanordnung vergleichsder
noch unterhalb eines vorgegebenen Wertes liegt, weise wesentlich leistungsfähiger, insbesondere in
d. h. ein möglichst kleiner Wert sein kann. Außer- bezug auf eine Verringerung der Öffnungsfehlerhalb
des Linsenspaltes herrscht ein vorgegebener 30 konstante, worauf nachfolgend noch eingegangen
Wert H11 der Feldstärke, der durch die Linsenwick- wird.
lung erzeugt ist. Der Einsatz supraleitender Materialien im Rahmen
Während bei der Linsenanordnung nach der deut- von elektromagnetischen Linsenanordnungen erfolgt
sehen Auslegeschrift 1 209 224 die oben definierten deshalb, weil der in das Auflösungsvermögen der
Abschirmzylinder lediglich die Aufgabe haben, die 35 Linse bzw. des Korpuskularstrahlgerätes eingehende
Ausbildung des magnetischen Feldes im Bereich des Öffnungsfehler der Linsenanordnung um so kleiner
Korpuskularstrahles an Stellen außerhalb einer be- gehalten werden kann, je größer die magnetische
stimmten Stelle zu verhindern, wobei diese bestimmte Feldstärke im Bereich des Korpuskularstrahles und
Stelle durch das von der Lochscheibe erzeugte ma- je kleiner die Länge dieses felderfüllten Bereiches ist.
gnetische Linsenfeld gegeben ist, ist bei der Erfin- 40 Mit üblichen, bei normalen Temperaturen arbeitendung
die Ausbildung der durch die beiden Zylinder den und mit Eisenrückschlüssen sowie Polschuhen
gebildeten Anordnung so getroffen, daß die beiden versehenen elektromagnetischen Linsen lassen sich
Abschirmzylinder einen Linsenspalt bilden und den diese Forderungen, die dort sogar als einander widerVerlauf
des magnetischen Feldes innerhalb dieses sprechend bezeichnet werden müssen, im Hinblick
Linsenspaltes allein festlegen. Die bei der Linsen- 45 auf die magnetischen Eigenschaften des Eisens nicht
anordnung nach der vorbekannten Auslegeschrift in einem für hohe Auflösungen ausreichenden Maße
durch die Lochscheibe übernommene Aufgabe wird erfüllen. Will man hohe magnetische Feldstärken im
bei der Erfindung durch die entsprechend angeord- Bereich des Korpuskularstrahles erzeugen, so muß
neten beiden Abschirmzylinder gelöst, da diese die man zwecks Vermeidung der Sättigung des Eisens
Feldverhältnisse am Korpuskularstrahl bestimmen. 50 große Eisenquerschnitte vorsehen, wodurch die axiale
Dadurch wird die Linsenkonstruktion einfacher, und Länge desjenigen Bereiches, in dem das magnetische
man kann zumindest bei geeigneter Aufteilung der Linsenfeld auf den Korpuskularstrahl einwirkt, ver-Linsenwicklungen
leicht an den Linsenspalt heran- größert wird.
kommen. Ferner ist die bei der bekannten Anord- Bei Verwendung supraleitender Materialien ist es
nung notwendige Abkühlung der supraleitenden 55 demgegenüber möglich, wesentlich höhere magne-Lochscheibe
von außen nach innen, um die Feld- tische Feldstärken zu erzielen, ohne daß dadurch die
linien im Bereich des Korpuskularstrahles zu sam- axiale Länge des Bereiches der Einwirkung des
mein, nicht erforderlich. magnetischen Feldes auf den Korpuskularstrahl in
Es sind zwar bereits Anordnungen mit ferromagne- nennenswertem Maße vergrößert wird,
tischen bzw. eisernen Polschuhen bekanntgeworden, 60 Genau genommen hängt die Öffnungsfehlerkonin
deren Material das magnetische Feld geführt wird. stante C0 einer elektromagnetischen Linsenanord-Diese
Polschuhanordnungen weichen bereits in ihrer nung außer von dem Maximalwert H0 der Feldstärke
Form erheblich von der Zylinderform und von der in dem Linsenspalt, d. h. dem mehrfach erwähnten
Anordnung zweier solcher Zylinder, wie sie bei der Bereich der Einwirkung des Feldes auf den Korpus-Erfindung
vorgesehen sind, ab. Außerdem müssen 65 kularstrahl, von dem Feldgradienten längs der Achse
diese Polschuhe unbedingt ferromagnetisch sein. im Linsenspalt ab.
Solche Anordnungen sind z. B. aus dem Jahrbuch Betrachtet man als anschauliches Beispiel den Fall
der AEG-Forschung, 7. Bd., 1940, Verlag Springer, eines zumindest ungefähr glockenförmigen Feldes, so
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ist die den Feldgradienten bei gegebenem Maximal- kularstrahlgerätes häufig zweckmäßiger sein, mit den
wert H0 der Feldstärke im Spalt bestimmende Größe beiden Abschirmzylindern weitere Abschirmungen
die Halbwertsbreite 2d. aus supraleitendem Material zu verbinden, wodurch
Zur Erläuterung sei auf Fig. 1 verwiesen, in der die Ausdehnung des von den Linsenwicklungen erlängs
der Achsen auf der normierten Koordinate z/d, 5 zeugten magnetischen Feldes verringert wird. Vorderen
Ausgangspunkt 0 die Mittelebene des Linsen- zugsweise handelt es sich bei diesen weiteren Abspaltes
bildet, der Verlauf der auf ihren Maximal- schirmungen um solche, die die um die Abschirmwert
H0 normierten Feldstärke HfH0 im Spalt aufge- zylinder herum angeordneten Linsenwicklungen außer
tragen ist. Unter der Halbwertsbreite Id versteht auf ihren den Abschirmzylindern zugekehrten Oberman
definitionsgemäß die Feldbreite bei HIH0 = 0,5. 10 flächenbereichen allseitig umgeben. Diese weiteren
Es ist einzusehen, daß diese Halbwertsbreite von Abschirmungen gleichen in ihrer letzterwähnten Ausder
Dimensionierung der bei der Erfindung zur BiI- führungsform also der ringkörperförmigen Abschirdung
des Linsenspaltes verwendeten beiden Ab- mung in der Konstruktion nach der deutschen Ausschirmzylinder
im Bereich ihrer einander gegenüber- legeschrift 1 209 224.
stehenden Stirnflächen abhängt. Diese Abhängigkeit 15 Wesentlich für die ohne nennenswerte Vergrößegilt
nicht nur bezüglich des gewählten Abstandes rung der Länge des felderfüllten Bereiches am
der beiden Abschirmzylinder, d. h. der Spaltlänge, Korpuskularstrahl anwendbare Feldstärke ist die
sondern auch bezüglich der Formgebung der Ab- Abschirmwirkung der beiden Abschirmzylinder. Sie
schirmzylinder im Bereich ihrer sich gegenüber- müssen daher eine im Hinblick auf die gewünschte
stehenden Stirnflächen. Da die Abschirmzylinder in 20 Feldstärke gewählte Wandstärke besitzen,
der Weise wirken, daß sie zwar über ihre Länge die Für die Abschirmzylinder und gegebenenfalls Annäherung des elektromagnetischen Linsenfeldes auch für die weiteren Abschirmungen hat sich als an den Korpuskularstrahl verhindern, dagegen aber Material gesintertes Niob-3-Zinn (Nb3Sn) als günstig unter Übernahme der in der Konstruktion nach der erwiesen. Allerdings muß insbesondere bei relativ deutschen Auslegeschrift 1 209 224 der supraleiten- 25 dickwandiger Ausführung der Abschirmzylinder aus den Lochscheibe obliegenden Aufgabe das magne- diesem Sintermaterial zwecks Vermeidung von Flußtische Feld in möglichst großem Maße zum Eintritt sprängen dafür gesorgt werden, daß die magnetische in den Linsenspalt veranlassen sollen, sieht eine be- Feldstärke Ha außerhalb der Abschirmzylinder und vorzugte Ausführungsform der Erfindung vor, daß des Spaltes sich beim Einschalten nur relativ die den Linsenspalt begrenzenden Stirnflächen der 30 langsam vergrößert. Diese die Arbeitsgeschwindigbeiden Abschirmzylinder so geformt sind, daß Ma- keit mit einem derartige Linsenanordnungen aufgnetflußspränge im supraleitenden Material ver- weisenden Korpuskularstrahlgerät verringernde Tatmieden sind. Dabei können die beiden Stirnflächen sache läßt sich vermeiden, wenn man poröses Sinterauch unterschiedlich geformt sein, so daß das Feld material verwendet oder die Abschirmzylinder und im Spalt unsymmetrisch ist. 35 gegebenenfalls die weiteren Abschirmungen aus
der Weise wirken, daß sie zwar über ihre Länge die Für die Abschirmzylinder und gegebenenfalls Annäherung des elektromagnetischen Linsenfeldes auch für die weiteren Abschirmungen hat sich als an den Korpuskularstrahl verhindern, dagegen aber Material gesintertes Niob-3-Zinn (Nb3Sn) als günstig unter Übernahme der in der Konstruktion nach der erwiesen. Allerdings muß insbesondere bei relativ deutschen Auslegeschrift 1 209 224 der supraleiten- 25 dickwandiger Ausführung der Abschirmzylinder aus den Lochscheibe obliegenden Aufgabe das magne- diesem Sintermaterial zwecks Vermeidung von Flußtische Feld in möglichst großem Maße zum Eintritt sprängen dafür gesorgt werden, daß die magnetische in den Linsenspalt veranlassen sollen, sieht eine be- Feldstärke Ha außerhalb der Abschirmzylinder und vorzugte Ausführungsform der Erfindung vor, daß des Spaltes sich beim Einschalten nur relativ die den Linsenspalt begrenzenden Stirnflächen der 30 langsam vergrößert. Diese die Arbeitsgeschwindigbeiden Abschirmzylinder so geformt sind, daß Ma- keit mit einem derartige Linsenanordnungen aufgnetflußspränge im supraleitenden Material ver- weisenden Korpuskularstrahlgerät verringernde Tatmieden sind. Dabei können die beiden Stirnflächen sache läßt sich vermeiden, wenn man poröses Sinterauch unterschiedlich geformt sein, so daß das Feld material verwendet oder die Abschirmzylinder und im Spalt unsymmetrisch ist. 35 gegebenenfalls die weiteren Abschirmungen aus
Unter demselben Gesichtspunkt steht die Maß- Niob-3-Zinn (Nb3Sn) beschichteten, vorzugsweise
nähme den Bohrungsdurchmesser der Abschirm- scheibenförmigen Trägerkörpern aus warmfestem
zylinder auf den für den Durchtritt des Korpuskular- Material herstellt, beispielsweise Niob, Platin oder
Strahles erforderlichen Mindestwert zu bemessen. warmfestem Stahl.
Durch diese Reduzierung des Bohrungsdurchmessers 40 Die supraleitenden Materialien können in der
auf den für den Durchtritt des Korpuskularstrahles Weise in Verbindung mit strom- und wärmeleitenden
erforderlichen Wert wird eine eindeutige Führung Normalleitern verwendet werden, daß in abwech-
des magnetischen Feldes im Spalt und insbesondere selnder Folge supraleitende und normalleitende Teile
in der unmittelbaren Umgebung des Korpuskular- aufeinanderfolgen.
Strahles bei definiertem Feldgradienten gewährleistet. 45 In den Fig. 2 bis 10 sind verschiedene Ausfüh-
Wie bereits dargelegt, ist eine die öffnungsfehler- rungsbeispiele der erfindungsgemäßen Linsenanordkonstante
Q einer Linsenanordnung stark beeinflus- nung in ihren wesentlichen Merkmalen wiedersende
Größe der Maximalwert H0 der magnetischen gegeben. In der Konstruktion nach F i g. 2, die eben-Feldstärke
im Linsenspalt. Es kann daher zweck- falls wie die Anordnung nach F i g. 3 nur eine, in
mäßig sein, im Linsenspalt weitere felderzeugende 50 beiden Figuren mit 1 bezeichnete felderzeugende
Linsenwicklungen zur Erhöhung des Maximal- Linsenwicklung aufweist, umgibt diese die beiden in
wertes H0 der Feldstärke im Linsenspalt anzuordnen, Richtung der durch die Koordinate ζ gegebenen
die also die den Spalt bildenden Abschirmzylinder Linsenachse koaxial aufeinanderfolgend angeordneumgebenden
Linsenwicklungen unterstützen. Der- ten beiden Abschirmzylinder 2 und 3 aus supraartige
zusätzliche Wicklungen können auch zur Feld- 55 leitendem Material, deren sich gegenüberstehende, in
formung oder dazu vorgesehen werden, Hysterese- diesem Ausführungsbeispiel eben ausgebildete Stirnerscheinungen
zu verringern oder durch Erzeugung flächen 4 und 5 den Linsenspalt s begrenzen. Die
eines Gegenfeldes Änderungen der Brennweite der beiden Abschirmzylinder 2 und 3 verhindern also die
Linse zu ermöglichen. Ausbildung des in der Wicklung 1 erzeugten magne-
Wie ebenfalls bereits angedeutet, sollen die Ab- 60 tischen Linsenfeldes im Bereich der Achse ζ der
schirmzylinder die Ausbildung des magnetischen Linse und damit im Bereich des Korpuskularstrahles
Feldes in der Nähe des Korpuskularstrahles — außer außer im Spalt s, wo sie die Ausbildung des Feldes
im Linsenspalt — verhindern. Aus diesem Grunde mit möglichst hoher Feldstärke zulassen,
erstrecken sie sich mit ihren einander abgewandten Um die Feldausbildung im Bereich des Korpus-Stirnflächen zweckmäßigerweise bis in Bereiche ver- 65 kularstrahles innerhalb des Spaltes s gegenüber der nachlässigbarer Feldstärke. Anordnung nach F i g. 2 zu erleichtern, sind im Falle
erstrecken sie sich mit ihren einander abgewandten Um die Feldausbildung im Bereich des Korpus-Stirnflächen zweckmäßigerweise bis in Bereiche ver- 65 kularstrahles innerhalb des Spaltes s gegenüber der nachlässigbarer Feldstärke. Anordnung nach F i g. 2 zu erleichtern, sind im Falle
Es kann aber beispielsweise aus Gründen der Platz- der Linsenkonstruktion nach Fig. 3 die sich gegen-
ersparnis innerhalb des Vakuumraumes eines Korpus- überstehenden, dort mit 6 und 7 bezeichneten Stirn-
flächen so geformt, daß Magnetflußsprünge im
supraleitenden Material vermieden sind.
Weiterhin unterscheiden sich die beiden Abschirmzylinder 2 und 3 in den F i g. 2 und 3 dadurch voneinander,
daß die Wandstärke der Zylinder im Falle der Konstruktion nach Fig. 3 etwa viermal so groß
wie die Wandstärke im Falle der Lösung nach F i g. 2 ist. Es hat sich gezeigt, daß dann eine doppelt so
große Feldstärke H0 außerhalb der Abschirmzylinder
vorliegen kann, ohne daß eine störende Vergrößerung der Länge des felderfüllten Bereichs am
Korpuskularstrahl zu befürchten ist.
Verständlicherweise kann man, sofern die einander abgekehrten Stirnflächen der beiden Abschirmzylinder
2 und 3 noch in Bereichen hoher magnetischer Feldstärke liegen, entweder die Zylinder verlängern
oder zusätzliche Abschirmungen vorsehen; gegebenenfalls können, insbesondere bei sehr hohen
Feldstärken, beide Maßnahmen gleichzeitig angewendet werden.
Bereits bei der Formgebung der den Spalt j begrenzenden
Stirnflächen 6 und 7 der beiden Abschirmzylinder 2 und 3 in der Linsenanordnung nach
Fig. 3 war eine Anpassung an den Verlauf der Feldlinien im Linsenspalt s angestrebt worden. In
den F i g. 4 bis 9 sind verschiedene Möglichkeiten dieser Art dargestellt, die sich als günstig erwiesen
haben. Dabei stellt F i g. 4 nochmals den Fall einer Abschrägung der Stirnflächen dar, wie ihn auch
Fig. 3 zeigte; im Falle der Fig. 5 ist der Winkel
dieser Schräge erheblich vergrößert. Insbesondere bei höheren Feldstärken Ha außerhalb des Spaltes
hat dies eine Vergrößerung des Maximalwertes H0 der Feldstärke im Spalt zur Folge; allerdings muß
dies mit einer kleinen Vergrößerung der Länge des felderfüllten Bereichs am Korpuskularstrahl erkauft
werden.
Im Falle der F i g. 6 sind an der spaltbegrenzenden Stirnfläche zwei Abschrägungen unterschiedlichen
Winkels vorgesehen, um eine noch weitere Anpassung der Form der Stirnflächen an den Verlauf
der Feldlinien zu erzielen. In F i g. 7 ist der Bereich der Stirnfläche um die Bohrung für den Kor-S
puskularstrahl herum abgerundet.
Dagegen ist im Falle der F i g. 8 die Stirnfläche vollkommen eben ausgebildet und der Durchmesser
der Bohrung im Bereich der Stirnfläche sehr klein gehalten. Diese Maßnahme hat einen großen Maximalwert
H0 der Feldstärke im Spalt bei kleiner Länge des felderfüllten Bereichs am Korpuskularstrahl
zur Folge.
F i g. 9 zeigt eine Variante der Anordnung nach Fig. 8, bei der zusätzlich zu der Durchmesserverringerung
der Bohrung eine Abschrägung und Abrundung der Stirnfläche am Spalt vorgesehen ist.
Wie aus diesen Bemerkungen hervorgehen dürfte, müssen der Abstand s zwischen den beiden Zylindern,
ihre Länge und die Formgebung der spaltbegrenzenden Stirnflächen der Zylinder weitgehend
empirisch im Hinblick auf die speziellen Verhältnisse in dem jeweiligen Korpuskularstrahlgerät bestimmt
werden.
Fig. 10 schließlich zeigt eine Ausbildung der eras
findungsgemäßen Linsenanordnung, bei der um die beiden ebenfalls mit 2 und 3 bezeichneten Zylinder
herum zwei felderzeugende Wicklungen 8 und 9 vorgesehen sind. Die beiden Abschirmzylinder 2
und 3 sind mit weiteren supraleitenden Abschirmungen 10 und 11 versehen. Die Kühlmittelbehälter sind,
wie schon in den anderen Figuren, nicht dargestellt, da ihre Ausbildung und Anordnung an sich bekannt
sind.
Durch die Aufteilung in zwei Linsenwicklungen 8 und 9 ist der Spalt s gut zugänglich. In ihm können,
wie bei 12 angedeutet, zusätzliche Wicklungen vorgesehen sein. Es ist aber auch möglich, ein Präparat,
eine Blende oder Stigmatorelemente von der Seite her in den Spalt 5 einzuführen.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
409 537/94
Claims (6)
1. Magnetische Linsenanordnung mit stromdurchflossener
Linsenwicklung und mit möglichst kleiner Öffnungsfehlerkonstante, für unter Vakuum
arbeitende Korpuskularstrahlgeräte, mit zwei Abschirmzylindern, die in Richtung der
Achse der Linsenanordnung in einem durch die sich gegenüberstehenden Stirnflächen der beiden
Abschirmzylinder begrenzten Abstand aufeinanderfolgen und koaxial zu dieser Achse angeordnet
sind, wobei diese Abschirmzylinder aus supraleitendem Material bestehen, eine Bohrung
für den Durchtritt des Korpuskularstrahls aufweisen und mit einem Tiefkühlmittel in wärmeleitender
Verbindung stehen, dadurch gekennzeichnet, daß der durch diesen Abstand (5) der Stirnflächen (6, 7) gebildete
Linsenspalt frei von abschirmenden Teilen aus supraleitendem Material ist, daß der Abstand so
bemessen ist, daß die Öffnungsfehlerkonstante minimal ist, und daß der Bohrungsdurchmesser
der Abschirmzylinder auf den für den Durchtritt des Korpuskularstrahls erforderlichen Mindestwert
bemessen ist.
2. Linsenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Linsenspalt (S) begrenzenden
Stirnflächen (6, 7) der beiden Abschirmzylinder (2, 3) so geformt sind, daß Magnetfiußsprünge
im supraleitenden Material vermieden sind (F i g. 3 bis 7 und 9).
3. Linsenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Abschirmzylinder
(2, 3) mit ihren einander abgewandten Stirnflächen sich in Bereiche .vernachlässigbarer
Feldstärke erstrecken.
4. Linsenanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Abschirmzylinder
(2, 3) mit weiteren Abschirmungen aus supraleitendem Material verbunden sind, die die um
die Abschirmzylinder (2, 3) herum angeordnete Linsenwicklung (1) außer auf ihren den Abschirmzylindern
(2,3) zugekehrten Oberflächenbereichen allseitig umgeben.
5. Linsenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die
Abschirmzylinder (2, 3) und die gegebenenfalls vorgesehenen weiteren Abschirmungen aus gesintertem
Niob-3-Zinn (Nb3Sn) bestehen.
6. Linsenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die
Linsenwicklung in zwei Linsenwicklungen (7, 8) derart aufgeteilt ist, daß der Linsenspalt (S) seitlich
gut zugänglich ist.
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DE19702059417 DE2059417B2 (de) | 1966-09-21 | 1970-12-02 | Magnetische Linsenanordnung für Korpuskularstrahlgeräte mit Mitteln zur Korrektur von Linsenfehlern und Verfahren zur Justierung |
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C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E771 | Valid patent as to the heymanns-index 1977, willingness to grant licences |