DE2107770B2 - Spulenanordnung fuer justierund korrekturelemente zur elektromagnetischen beeinflussung von buendeln geladener teilchen, insbesondere fuer sektorfeldlinsen in massenspektrometern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Spulenanordnung für Justier- bzw. Bildfehlerkorrekturelemente zur elektromagnetischen Beeinflussung von Bündeln geladener Teilchen; insbesondere für Sektorfeldlinsen in Massenspektrometem, welche ein sich senkrecht zum Bündel der geladenen Teilchen ortsabhängig änderndes Magnetfeld erzeugt, durch das die Teilchenbahnen je nach ihrer Lage in diesem Magnetfeld unterschiedlich beeinflußbar sind.

Die Korrektur von Bildfehlern ist in der Lichtoptik seit langem bekannt und hat zu den heute allseits bekannten komplizierten Viel-Linsensystemen geführt, wie sie etwa bei Fotoapparaten oder Lichtmikroskopen verwendet werden. Obwohl im Falle von elektromagnetischen rotationssymmetrischen Linsen für geladene Teilchen (z. B. in Massenspektrometer^ Ka-

so erfolgreichen Lösungen bekannt. DieSchXigS v7T/' ^dn«^er.^und höherer Ordnung. Etwa derselbe

ergibt sich daraus, daß im Falle derUchtZkcE f* ^er?^{lbt slch aber auch durch ά}* Verformung

flachen praktisch beliebig geformt werden können hn 5 ^der _Rf^intntts".^und Austrittsgrenzen eines Sektorfeldes.

Falle der Teilchenoptik jedoch solche SskominuieT ν ™^{n namhch das} Teilchenbündel nicht mehr

hchen Grenzflächen nicht existieren ^{aiSK0ILJluier}- senkrecht m das Feld eintreten (wie bei Fig. 3a)

Eine ideale Linse würde alle von einem Punkt au, ^$°f , ·· ^¹P?* ^die Feldgrenzen etwas (F i g. 3 b)

gehenden Teilchen in einen Punkt ° fokussieren 2?" ¹T""" ^sie (^FiS- ^3c)> so hat man wieder die

(F ι g. 1 a). Die Abbildung durch eine reale IJn e ,V , ^Elf ?^schafte° nullter Ordnung beibehalten, die Eigen-

nun aber immer mit Bildfehlernbehaftet wobS man SfU⁵E "^ ί*""« ^S°^{Wie die BiIdfehIsr Zweiter}

5? l^{feh er} verschiedener Ordnung unterscheide ™ei ""p*⁰^ ^OrdnUDS J^ed°ch geändert.

Bildfehlern zweiter Ordnung werdin etwaachsenferne t Ε™ Λ ^andereS' ^{aber ebenfalIs} bekanntes Ver-

Teilchenstrahlen in einem Punkt nebeTder Sehen S",^ ^{3Uf d}£^{r Ve}™endung von sogenannten Achse abgebildet, so daß ein unsymmetrisches BHd « ^Vie Pdf ^Ien«nten. Eine normale Ablenkfeldlinse hat

entsteht. Entgegenwirken kann inano^emBildfehS Si? ' Γ* *" ^{AblenkfeId kann s}°™t als Dipol-

dadurch, daß man Teilchen, die weiter we- von der ρ f ^f?¹™ ^werden- Eine Quadrupollinse hat vier

optischen Achse die Linse durchseie,,, fS°r positte EfV"? vT ™.^^QuadruP°lMd, eine Hexapollinse

und negative ₃'-Werte in der gleichen R chting zu ^ ^?°^l? ^{Und damit ein} Hexapolfeld (Fig. 4),

satzlich etwas ablenkt (vgl. die Pfeile UlifT* 3 bT ₂₀ ^ ^O^^tuP^{0lhnse a}<*t usw. Durch geeignete Zusam-

Die Ablenkkraft muß dabei quadratisch mit dem Ah "⁶¹V ^{oderHinterein}anderschaltung vieler solcher EIe-

stand der optischen Achse wachsen. Derartige Maß- Sf ^kan" ™^η schließlich ein bildfehlerfreies System

^na£men smd jedoch umständlich und schw erig 'Iu ^D<!?^{ei 1St dne} Eigenschaft der Vielpolele-

Bildfehler dritter Ordnung sind in Fi Γΐ" daree ^ ^bes°^{nders wichti}g=

stellt. Hierbei werden achsenferne Strahlen zwar fn « „f"^ ^Όϊρ°^{1 hat} Eigenschaften nullter und

SSÄÄ^Sf^{h S} S!£S^{dMDSsowieBildfehIer2weiterundhöh}

werden achsenferne Strahlen zwar fn « „f^ ^{ρ t} Eigenschaften l

SSÄÄj^Stmifd ^S' S!£S

in den achsnahe Strahl iöku _s" ^den^ETem' ^Ε" ™}^™^d™P« hat Eigenschaften erster Ord-

steht also ein unsymmetrisch verbreitertes BHd Em *7KT!^{e Blldfehle}r zweiter und höherer Ordnung,

gegenwirken kann man diesem BilSer dadurch" ₃o ¹^ **? ^Eig^enschaften nullter Ordnung. ^§'

daß man Teilchen, die weit weg von der ontischen ^Ε·^{Π 1}^ ^{er Hexa}P^o1 ^^Fi8·⁴) besitzt Bildfehler

Achse d,e Linse durchsetzen, füf positive undneea '^Weiter' ^{dntter und} höherer Ordnung, jedoch keine

tive y-Werte in entgegengesetzter Richtung zusäE ^El|^{enscha ten} "^ulIter und erster Ordnung.

^e _Ä^^as,f lenkt (vgl. die Pfeile fi in F^g icf Die v?"^{1 1}^V °^{CtUpo1 besitzt} BUdfehler dritter und

Ablenkkraft muß mit der dritten Potenz des Abstan- « S^⁰ST⁸' ^jed°^{Ch we}der Eigenschaften nullter

Analog gibt es Bildfehler, vierter fünfter « ter "^{at man de}mnach ein System geschickt aufgebaut,

Ordnung. Ganz allgemein gilt dabei, daß alle Bild- Zl^"hTk?" -^{Ch Ein}J^ustieren der Stärke des Dipol-

^^^^^irs^ ^B^ ^ ^{nkuns auf den 8ewünschten Wert i}

Ordnung eine symmetrische BiIdverbreiteraniⁿWdte?" _t ^{DUrCh E}lⁿJ^ustieren der Stärke des Quadrupolfeldes

hm steht fest, daß Bildfehler gerader Ordnunfbei ?"" ^{man dan}" ^{die Foku}ssierung erster Ordnung des

allen nicht ablenkenden Systemen, wie etwa beiElek Gfsamtsystems auf den gewünschten Wert einstellen, tronenmikroskopen, verschwinden, jedoch be allen *s η t ^lenkwirkung zu verändern,

ablenkenden Systemen, etwa bei Massensoek ro ν Einjusheren der Stärke des Hexapolfeldes

meiern, oder bei Kathodenstrahlröhren von gr£er" ηΓ Tm ΐ ^Bi]^{dfehler ZWeiter Ordnun}g reduzieren,

Bedeutung sind. ' ^{VOn groüter} ohne Ablenk- oder Fokussierungseigenschaften d h

Wenn man von Bildfehlern zweiter bis η ier OrH .^fc'g^enschaften nullter bzw. erster Ordnung, zu' vernung spricht, dann kann man die Wirkung einer ₅o ^n \ _c- ·

idealen Linse als einen Effekt erster Ordnung be _v °^h Einjustieren der Stärke des Octupolfeldes

schreiben, da hier nämlich achsenferne Strahlen ^ka"^{n man die BlIdfe}hler dritter Ordnung des Gesamt-

anders als achsennahe abgelenkt werden und ζΐΞ ^t η ^r'^duzieren' ^ohne die Eigenschaften nullter,

derart, daß die Ablenkkraft linear mit dem Abstand ^erstei\^Ordnung oder die Bildfehler zweiter Ordnung

von der optischen Achse wächst ^ostand irgendwie zu verändern, d. h. unter Festhalten des

Als einen Effekt nullter Ordnung beschreibt man " ^^okus,^sierung^sP^unktes, also ohne die bereits erfolgte

dann analog eine reine Ablenkung, dfefflr alle fu Z ^df ^{BildfeWer Zweiter Ordnun}g ^k^^a^

Strahlen eines Bündels gleich ist verschlechtern.

Die Korrektur von Bildfehlern in der Teilchenoptik _Μ!'??^Γ benutzten Vielpol-Elemente, die als fuhrt man bisher zumeist so durch, daß mar die Ver 6o τ<^?ί ι ^Zti^satzeIemente in den Strahlengang eines teilung des magnetischen bzw. elektrostatischen Feldes ™^ch*^nsP^e*^tT0™ters oder eines Ablenksystems einin der Linse etwas verändert. Anstatt z.B. ein magne- v£ ι ^We T' ^S/^nd '^{m all}g^emeinen getrennt aus tisdies Sektorfeld (Fig. 2a) aus zwei parallelTuein- X, ^P? ' ^SechsP⁰'-' ^AchtP°l- usw. -Elementen aufander verlaufenden Polschuhplatten aufzubauen'stellt ρ -\ , , ,

man es etwa aus im Querschnitt konusförmie CFi g 2W 6, _m·» Ί ■ ', ^Sch°" ^bekannt' ^{sie als} ein Element

oder torusförmig (Fig. 2c) verlaufenden Polschuhen WrUn' ?'ΐ ^auszubiIden; hierbei sind die

her Auf diese Weise bleiben die AblenkeigenschäS Wicklungen um die Pole so gelegt, daß einmal jeder

nullter Ordnung erhalten, man ändert jedoch Se P° ^Sei"^{e eige}"^{e WickIun}S ^besitzt' ^sodan" Je zwei

jeaoen die Pole eine gemeinsame Wicklung haben, sodann je

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drei benachbarte Pole eine gemeinsame Wicklung be- Weitere Ausgestaltungen und Vorteile der Erfin-

sitzen usw. Auf diese Weise erhält man ein Element, dung werden bei der Erläuterung der Ausführungs-

bei dem eine Gruppe von Windungen die Quadrupol- beispiele erörtert.

stärke, eine andere Gruppe von Windungen die Hexa- Die F i g. 5 zeigt perspektivisch den Gesamtaufbau

polstärke, eine weitere Gruppe von Wicklungen die 5 einer Spulenanordnung im Hohlraum H eines aus

Octupolstärke usw. beeinflußt. ferromagnelischem Material bestehenden quaderför-

AlIe bisher verwendeten Vielpolelemente sind je- migen Joches G. In diesem Hohlraum H, und zwar

doch sehr aufwendig und nicht einfach herzustellen; bei diesem Beispiel an der Oberseite und an der

sie erfordern vielmehr schwierige mechanische Kon- Unterseite des Innenraumes, sind die Spulen 1,2,3,4

struktionen unter hohen Anforderungen an Präzision io flach angebracht, während die Teilchenbahnen durch

und eine komplizierte Wickeltechnik. Dabei besteht diesen Hohlraum in Richtung der Strahlachse 7 ver-

trotz derartiger Bemühungen als Nachteil aller bisher laufen; a- und y kennzeichnen die dazu senkrechten

bekannten Vielpolsysteme eine gewisse Welligkeit in Koordinaten,

der Feldverteilung. Die bauliche Ausbildung der verschieden wirken-

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die 15 den Spulen, die in das Joch G flach derart eingelegt

Nachteile der bisher bekannten Vielpolsysteme zu werden, daß die Stromrichtung in den Stromleitfläeheni

vermeiden und Bildfehler in abbildenden Korpus- parallel zur Richtung der Teilchenstrahlen verläuft,

kularstrahlgeräten dadurch zu korrigieren, dali es ist aus den Fig. 7a bis 15a und 17 bis 19 ersichtlich,

leicht möglich wird, Magnetfelder verschiedener Spule 1, die wie eine normale Spule geformt ist

Multipolarität zu überlagern. *o (gemäß Fig. 6), erzeugt ein homogenes Feld ByG

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, (Fig. 6b) parallel zu der in Fig. 5 gezeigten y-Achse,

daß die Spulen gemäß der Technik der gedruckten das eine für alle Teilchenstrahlen gleiche Justier-

Schaltungen ilächenhaft ausgebildet sind und dazu ablenkung bewirkt, entsprechend der Wirkung eines

dienen, überlagerte Magnetfelder verschiedener Multi- Dipols,

polarität zu erzeugen. 25 Spule 2 kann etwa entsprechend der Fig. 7a ge-

Diese z. B. durch Ätzen gemäß der Technik der formt sein; sie erzeugt ein für die Ebene y = 0 linear gedruckten Schaltungen flächenhaft ausgebildeten ansteigendes Feld, By 7, das wie bei einer Quadru-Spulen haben den Vorteil, daß sie ohne großen Auf- pollinse Eigenschaften erster Ordnung aufweist. Dies wand mit höchster Präzision hergestellt werden kön- wird dadurch erreicht, daß die Windungen desjenigen nen; darüber hinaus sind sie infolge ihrer flächen- 30 Teiles der Spule 2, der ein sich senkrecht zum Teilhaften Ausgestaltung gut kühlbar, außerdem sind sie chenbündel ortsabhängig änderndes Magnetfeld eraus demselben Grund sehr raumsparend, so daß sie zeugt, in demjenigen Bereich, in dem die Windungen sogar noch nachträglich in schon vorhandene Geräte im wesentlichen parallel zur Achse des Teilchenbüneingebaut werden können. Infolg" der sehr präzisen dels verlaufen, zu Stromleitflächen 5/7 verbreitert Ausbildung der Spulen kann jede Welligkeit in der 35 sind. Hierbei weist die Spule 2 mehrere in derselben Feldverteilung vermieden werden, wenn die Strom- Ebene ineinander gewundene Windungen desselben leitflächen (s. Fig. 7a bis 15a) schmal genug ausge- Wicklungssinnes auf. Infolge der Zwischenräume bildet sind und wenn man nicht unmittelbar an der zwischen den einzelnen Stromleitflächen ist die Feld-Oberfläche der Korrekturspulen schon die ideale verteilung nicht ganz gleichmäßig (vgl. Fig. 7b). Feldverteilung fordert. Die Spulenanordnung ist da- 40 Eine andere Art, eine solche Spule zu bauen, ist in her mit großem Vorteil anwendbar in allen Fällen, Fig. 8a dargestellt.

in denen es bei der Justierung oder bei der Korrektur Diese Spule, die nur eine einzige Windung mit

darauf ankommt, bestimmte Feldstärkeverteilungen einer einzigen Stromieitfiäehe Si 8 aufweist, hat zwar

zu erhalten, durch die vorhandene Bildfehler eines den Vorzug, daß die Feldverteilung in ihr absolut

Systems beseitigt werden können, z.B. bei Massen- 45 gleichmäßig ist (vgl. Fig. 8b), aber den Nachteil,

spektrometern, Elektronenmikroskopen, Kathoden- daß der Innenwiderstand zu gering ist. Es könnte

strahlröhren, Strahlführungssystemen in der Be- aber auch eine Spule verwendet werden, die ent-

schleunigungstechnik. sprechend F i g. 9 a geformt ist. Um bei dieser Strom-

Es ist besonders vorteilhaft, wenn die Spulen so leitfläche eine gleichmäßige Stromverteilung über die

ausgebildet und geformt sind, daß ihre Windungen 5° ganze Fläche zu erhalten, ist es vorteilhaft, an zwei

entsprechend den Umrißlinien eines Rechtecks ver- gegenüberliegenden Seiten der Stromleitfläche, an

laufen. Weiterhin ist es vorteilhaft, daß die Windun- denen die Stromzuführung erfolgt, entweder (vgl.

gen desjenigen Teiles einer Spule, der ein sich senk- Fig. 18) nahe den Kanten Kl, K 2 Aussparungen AS

recht zum Teilchenbündel ortsabhängig änderndes in der Stromleitfläche St 18 vorzusehen, die entspre-

Magnetfeld erzeugt, in demjenigen Bereich, in dem 55 chend ausgestaltet und angeordnet sind, oder (vgl.

sie im wesentlichen parallel zur Achse des Teilchen- Fig. 19) aber Stromleitungen5Ll,SL2 vorzusehen,

bündeis verlaufen, zu Stromleitflächen veroreitert die einen geringeren ohmschen Widerstand haben als

sind. die Stromleitfläche Sr 19 selbst. Es können jedoch

Gemäß weiterer Ausgestaltung der Erfindung kön- auch in der Stromleitfläche parallel zur Achse des

nen die Spulen von gewünschter verschiedener Ord- So Teilchenbündels verlaufende Schlitze angeordnet wer-

nung im Hohlraum eines aus ferromagnetischem Ma- den, die entweder nur (vgl. Fig. 17) in der Mitte der

terial bestehenden Joches über- oder hintereinander Stromleitfläche (gemäß F i g. 17) vorgesehen sind oder

untergebracht sein, wobei das Joch z. B. in Form aber (vgl. F i g. 9 a) die Stromleitfläche in einzelne

eines rechteckigen Kastens oder z. B. als Hohlzylin- Teilleitflächen TL zerteilen, wodurch sich eine FeId-

der ausgebildet sein kann. Dementsprechend werden 65 verteilung gemäß Fig. 9b ergibt

dann vorteilhafterweise die Spulen in Anpassung an Wenn es aber darauf ankommt, eine lineare FeId-

die Innenfonn des Joches flach oder gewölbt ausge- verteilung gemäß Fig. 10b oder 11b zu erreichen,

führt dann ist es vorteilhaft, eine Spule zu verwenden, die

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aus zwei spiegelbildlich gleichen Spulen gemäß jenigen Krümmungsradius entsprechen, auf dem sicr Fig. 7a bzw. Fig. 8a oder 9a bestellt, die derart das Teilchenbündel innerhalb des Sektorfeldes be parallel geschaltet sind, daß sie in zueinander ent- wegt. Man kann so die Dipolstärke und damit die gegengesetztem Wicklungssinn von Slrom durchflossen Ablenkwirkung des vorhandenen Sektorfeldes etwa; werden. 5 ändern, große Änderungen sind wegen der nur geSpule 3 ist etwa entsprechend Fig. 12a oder 13 a ringen Slrombelastbarkeil gedruckter Schaltungen nui geformt, wobei jetzt aber nicht mehr, wie für Spule 2, schwer zu erreichen. Mit geringen Stromstärken kann eine linear ansteigende Feldverteilung angestrebt ist, man auch die Quadrupolstärke nur wenig verändern sondern eine in der Mittclebene, d. h. für )' = 0 sich Die Hexapolslärke und die Octupolstärke können quadratisch mit χ ändernde (vgl. Fig. 12b, 13b). io dagegen schon bei geringem Stromaufwand erheblich Während bei Spulen gemäß Fig. 10a die Slromlcil- veränderlich gemacht werden. In diesem Fall sind füi flächen und die Abstände zwischen ihnen gleich breit jede Spule kreisförmige Unterbrechungen vorzusehen sind, nimmt nämlich bei Spulen gemäß Fig. 12a die (vgl. Fig. 20); denn nur mittels solcher Untcr-Brcite der Stromleitflächen und der Abstände zwi- breehungen ist es möglich, die Zusatzfeldstärkc proschen ihnen und damit die Stromdichte linear ab. Zu 15 porlional der 1. 2. 3. ... höheren Potenz des Radius diesem Zweck wird vorteilhaft eine Spule verwendet, anwachsen zu lassen.

die aus zwei spiegelbildlich gleichen Spulen gemäß Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung, die be-

F ig. 7 a bzw. 8 a oder 9 a bestehen, die miteinander sonders auf solche Fälle abgestimmt ist, bei denen

derart in Reihe geschaltet sind, daß sie beide im der Querschnitt der Teilchenbündel im wesentlichen

selben Wicklungssinn von Strom durchflossen werden. 20 kreisförmig ist, wie etwa im Falle eines Elektronen-

Dabei sind die Kurven der Fig. 12b und 13b ebenso mikroskops, ist in Fig. 21 gezeigt. Diese Ausführung

wie bei den folgenden Fig. 14b und 15b der Ein- entspricht im Prinzip der Fig. 5, das Joch ist jedoch

fachheil halber glatt, d. h. ohne Stufen, gezeichnet. im Querschnitt im wesentlichen kreisförmig ausgebil-

Spulc 4 ist entsprechend Fig. 14 a oder 15a ge- det, und auch die verschiedenen verwendeten Spulen

formt; das Slromleitfeld ist dann so ausgebildet, daß 25 Sp sind dieser Kreisform angepaßt. Durch Hinterein-

eine mit .v" sich ändernde Feldvertcilung in der anderschaltung verschiedener derartiger Vielpolele-

Mittclebcne (y-- 0) erzwungen wird (vgl. Fig. 14b mentc. die jeweils gegeneinander etwas verdreht sind

und 15 b). Dies wird dadurch erreicht, daß die Breite bzw. durch schraubenlinienförmig geätzte Spulen ist

der Slromleitfiächen und die Abstände zwischen es bei dieser Ausführungsform möglich, die Scherzer-

ihnen mit .v- zunehmen. 30 sehen Korrekturelemente in ihrer Wirkung nachzu-

Somit hat Spule 1 die Funktion eines Dipols, bilden.

Spule 2 die Funktion eines Quadrupols, Spule 3 die Die in den Fig. 7b bis 15b gezeigte Feldvcrtei-Funktion eines Hexapols, Spule 4 die Funktion eines lung gilt korrekt nur in der Nähe der Spulen und Octupols. ändert sich — wie in Fig. 16 angedeutet — zur Mitte Ein Element gemäß Fig. 2 bietet daher ganz 35 hin. Diese Änderungen kann man jedoch erforderorTensichtlich die eingangs erläuterten Möglichkeiten lichcnfalls leicht beheben, indem man die Stromeiner Bildfehlerkorrektur. dichte in der Spule leicht ändert. Die notwendige Mit Hilfe der in den Fig. 7a bis 15a gezeigten Stromdichleverteilung ist dann nicht mehr exakt pro-Spulen läßt sich eine Weiterentwicklung des vor- portional .v""¹. Es treten dann kleine Termc auf mit stehend beschriebenen Vielpols erreichen, der als 40 .v" -. .v"~^:1 usw. bis .v". Die Größe der Termc erhält getrennt von dem zumindest in sehr vielen Fällen man, indem man die Feldstärke in der Mitte des Korvorhandenen Scktorfeldmagnetcn angenommen wurde. rekturelements oder des Magneten vorgibt, sich daraus Erzwingt man nämlich durch entsprechende Krüm- die notwendige Feldstärke am Ort der Korrekturmung der Stromleitflächcn. daß die Spulen nicht ent- spulen ausrechnet und diese Feldstärke dann durch lang einer geraden Linie die Feldstärke Null ergeben, 45 geeignete Stromdichteverteilungen in den Spulen ersondern entlang einem bestimmten Radius, so kann zeugt. Im einzelnen errechnet sich die Stromdichte man die Spulen innerhalb der Polschuhe des Sektor- als proportional zur Feldstärkckomponente parallel feldes unterbringen. Dieser Radius sollte gerade dem- zur Korrekturspule.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (17)

Patentansprüche:

1. Spulenanordnung für Justier- bzw. Bildfehlerkorrekturelemente zur elektromagnetischen Beeinflussung von Bündeln geladener Teilchen, insbesondere für Sektorfeldlinsen in Massenspektrometern, welche ein sich senkrecht zum Bündel der geladenen Teilchen ortsabhängig änderndes Magnetfeld erzeugen, durch das die Teilchenbahnen je nach ihrer Lage in diesem Magnetfeld unterschiedlich beeinflußbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulen gemäß eier Technik der gedruckten Schaltungen flächenhaft ausgebildet sind und dazu dienen, überlagerte Magnetfelder verschiedener Multipolarität zu erzeugen.

2. Spulenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulen so ausgebildet und geformt sind, daß die Windungen der Spulen entsprechend den Umrißlinien eines Rechtecks verlaufen.

3. Spulenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Windungen desjenigen Teiles einer Spule, der ein sich senkrecht zum Teilchenbündel ortsabhängig änderndes Magnetfeld erzeugt, in demjenigen Bereich, in dem sie im wesentlichen parallel zur Achse des Teilchenbündels verlaufen, zur verbreiterten Stromleitfläche ausgebildet sind.

4. Spulenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede Spule mehrere in derselben Ebene ineinander gewundene Windungen desselben Wicklungssinnes aufweist, deren Stromleitflächen ein quer zum Teilchenbündel linear ansteigendes Feld erzeugen, das die Eigenschaften einer Quadrupol-Linse hat (Fig. 7 bis 11).

5. Spulenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede Spule nur eine einzige Windung aufweist, deren Stromleitfläche ein quer zum Teilchen- ;. bündel linear ansteigendes Feld erzeugt, das die Eigenschaften einer Quadrupol-Linse hat (Fig. 8).

6. Spulenanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei als Rechteck ausgebildeten Stromleitflächen an zwei gegenüberliegenden Seiten der Stromleitfläche, an denen die Stromzuführung erfolgt, nahe den Kanten Aussparungen in der leitenden Fläche vorgesehen sind, die so^;;5° ausgebildet und angeordnet sind, daß in der Stromleitfläche eine annähernd gleichmäßige Stromverteilung über die ganze Fläche erfolgt (Fig. 18).

7. Spulenanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei als Rechteck ausgebildeten Stromleitflächen an zwei gegenüberliegenden Seiten der Stromleitfläche, an denen die Stromzuführung erfolgt, Stromleitungen vorgesehen sind, die einen geringeren ohmschen Widerstand als die Stromleitfläche selbst haben (Fig. 19).

8. Spulenanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromleitfläche durch parallel zur Achse des Teilchenbündels verlaufende Schlitze in Teilflächen aufgeteilt ist, deren Breite so gewählt ist, daß sich in den einzelnen Stromleitflächenteilen eine über die ganze leitende Fläche möglichst gleichmäßige Stromverteilung ergibt (Fig. 9).

9. Spulenanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze zwischen den Stromleitflächen nur in dem mittleren Teil der Stromleitfläche vorgesehen sind (Fig. 17).

10. Spulenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß jede Spule aus zwei spiegelbildlich gleichen Windungen besteht, die derart parallel geschaltet sind, daß sie in zueinander entgegengesetztem Wicklungssinn von Strom durchflossen werden und dabei ein Feld erzeugen, das eine in der Mittelebene (y=0) mit x³ sich ändernde FeldverteDung und damit die Eigenschaften einer Oktupol-Linse hat (F i g. 14,15).

11. Spulenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß jede Spule aus zwei spiegelbildlich gleichen Windungen besteht, die miteinander derart in Reihe geschaltet sind, daß sie beide im selben Wicklungssinn von Strom durchflossen werden und dabei ein Feld erzeugen, das in der Mittelebene (y = 0) eine mit x² sich ändernde Verteilung und damit die Eigenschaften einer Hexapol-Linse hat (Fig. 12, i3).

12. Spulenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß einer Korrekturspule eine Zusatzspule zugeordnet ist, die ein homogenes Ablenkfeld erzeugt.

13. Spulenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß Spulen, die Felder verschiedener Multipolarität erzeugen (Dipol, Quadrupol, Hexapol, Oktupol...), im Hohlraum eines aus ferromagnetischem Material bestehenden Joche (G) über- oder hintereinander angebracht sind.

14. Spulenanordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Joch in Form eines rechteckigen Kastens ausgebildet ist.

15. Spulenanordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Joch in Form eines Hohlzylinders (HZ) ausgebildet ist (Fig. 21).

16. Spulenanordnung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulen derselben Ordnung (z. B. Quadrupole) innerhalb des Joches sich paarweise gegenüberliegen.

17. Spulenanordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche der Spulen der innenform des Joches angepaßt ist.