DE2127697A1

DE2127697A1 - Beschleunigungsrohr zur Beschleunigung geladener Teilchen durch hohe elektrische Gleichspannung mit mehrstufiger Immersionsoptik

Info

Publication number: DE2127697A1
Application number: DE19712127697
Authority: DE
Inventors: der Anmelder. P HOIs 3-09 ist
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1971-06-04
Filing date: 1971-06-04
Publication date: 1972-12-14
Also published as: CH537689A; FR2140196A1; US3771000A; NL7207206A; DE2127697B2; DE2127697C3

Description

Beschleunigungsrolle zur Beschleunigung geladener leuchen durch hohe elektrische Gleichspannung mit mehrstufiger

Immersionsoptik

Si· Erfindung betrifft ein Yakutuarobr zur Beschleunigung geladener leuchen - Elektronen oder Ionen - durch hone elektrische Gleichspannungen.

Hohe Beschleunigungsspannungen bedingen eine beträchtliche Länge des isolierenden feiles der Bohrwandung» weil die hier wegen ihres ausreichend niedrigen Dampf druckes ausschließlieh verwendbaren Materialien Silikatglas, bzw. Keramik, ein ungünstiges, zu Gleitentladungen neigendes Oberflächenverhalten aufweisen, insbesondere, wenn auf der Vakuumseite zusätzlich partielle Aufladungen durch Elektronen und leitende Beläge durch Ionen entstehen.

Von einigen Eundert Kilovolt aufwärts bis in äen Megavoltbereich ist es zweokmäßig;, die Teilchenbeschleunigung in mehreren, hintereinander angeordneten Stufen vorzunehmen (Kaskadenbeschleunigung) und die aus der Teilchenquelle divergent austretenden Teilchen zu bündeln, insbesondere dann, wenn der Verwendungszweck des Beschleunigungsrohres die Abbildung der Teilchenquelle in einer definierten Ebene und mit einem definierten Abbildungsmaßstab erforderlich macht· Eine Anordnung, die beide Aufgaben, nämlich sowohl die mehrstufige Beschleunigung als auch die Bündelung des divergenten Teilchenstrahles, bzw. die Abbildung der Teilchenquelle zugleich erfüllt, ist die mehrstufige elektrostatische Immersionsoptik. Diese besteht aus einer Anzahl lochblendenartiger Metallelektroden, die coaxial zur Rohrachse in zueinander gleichen Abständen angeord-

209851/0407

net sind und zwischen denen die Beschleunigungsspannung; in gleichen Stufen aufgeteilt ist. Die metallenen Optikelektroden sind zumeist, etwa durch konische Verformung des achsnahen Bereiches in Teilchenflugrichtung so gestaltet, daß Sekundär- und Streuelektronen sowie Ionen die isolierende Rohrwandung nur zu einent geringen Teil erreichen können. Der Zusammenbau dieser Kaskadenbeschleunigungs rohr.e erfolgt derart, daß die metallenen Elektroden coaxial mit den im Durchmesser kleineren Glas- bzw. Keramikdistanzringen abwechselnd verkittet werden, derart, daß diese dann die isolierende Wandung des Vakuumgefäßes bilden. Diese z.Zt» ausweislich des einschlägigen Schrifttums übliche Ausführungsform der Kaskadenbeschleunigungsröhre ermöglicht es zwar, den außerhalb; des Vakuumraumes zugänglichen Optikelektroden die für deren Punktion benötigten Spannungen zuzuführen, besitzt; aber erhebliche Mangel hinsichtlich der Jertigungs- und Anwendungstechnilc.

a) Die Bauelemente - Optikelektrodeit und Distanzringe benötigen eine aufwendige Bearbeitung im Bereich der Kittfugen, insbesondere müssen die Glas- bzw_e Keramikdistanzringe an den Stirnflächen planparallel geschliffen werden, da hiervon nicht nur die Dichtigkeit der Kittfugem, sondern auch die justierung der Optik abhängt·

b) Die beträchtliche Gesamtlänge der Kittfugen ist vakuumtechnisch unerwünscht, zumal die verwendbaren Kitte zu-

209851/0407

meist einen verhältnismäßig honen Dampfdruck haben.

c) Die ungünstige JFeldvert eilung im Bereich der Kittfugen, sowie deren Gasemission, verursachen Gleitentladungen auf den Distanzringen.

d) Der unterschiedliche Wärmeausdehnungsbeiwert von Optikelektroden und Distanzringen verursacht Ohdichtig:- keiten bzw. sogar Bruch der spröden Distanzringe_β

e) Ein Nachjustieren der Optik ist nicht möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, die im Vorstehenden unter a bis e genannten Nachteile zu beheben. An Hand des in der Abbildung in Längs- und Querschnitt dargestellten Ausführungsbeispieles wird die Erfindung nachstehend nä^ttr erklärt.

Anstatt aus einzelnen, isolierenden Distanzringen mit dazwischen eingekitteten Optikelementen besteht das Vakuumgefäß erfindungsgemäß .aus einem ungeteilten, vorzugsweise zylindrischen Glas- oder Keramikrohr 1 , da4 an beiden Enden durch lösbare Flansche 2,3 abgeschloseen wird, wobei der Flansch 2 in einem Stutzen die nicht näher behandelte Teilehenquelle 8 enthält, und der Flansch 3 mit der Vakuumpumpe verbunden zu denken ist» Durch diese Anordnung entfallen sämtliche unter a bis d aufgeführte durch Metall - Glas- bzw. Metall- Keramikverkittung bedingte Kachteile.

Die metallenen Immersionsoptikelemente 4 bilden mit den isolierenden Distanz- und Verbindungsstücken 5 und den separat demontierbaren Spannungsteilerwiderständen 6 das Immersionsoptiksystem, das, wie aus der Abbildung zu entnehmen ist,

209851/0407

als Ganzes ein- bzw. ausgebaut werden kann, insbesondere, wenn es mit dem oberen Flansch fest verbunden ist· Die Justie rung der Optikelemente kann bei dieser Anordnung außerhalb des Vakuumgefäßes vorgenommen werden. Eine Nachjustierung, eine Auswechselung defekter Spannungsteilerwiderstände sowie eine Reinigung der Rohrinnenwand ist jederzeit mit geringem Aufwand möglich. Die Aufgabe der schraubenlinienförmig um das Rohr gewickelten Widerstandskette 5 besteht darin, die für die Spannungsfeetigkeit der gesamten Anordnung wesentliche gleichmäßige Feldverteilung in Richtung des Beschleunigungsfeldes zu gewährleisten· Da die hier vorgesehene Immersionsoptik nicht variabel ist, es aber mitunter erforderlich sein kann, den Abbildungemaßstab Teilchenquelle-Brennfleck zu variieren, ist zwischen der Teilchenquelle und dem ersten Immersionaoptikelement, d.h. dort, wo die Teilchen noch relativ langsam und daher leicht beeinflußbar sind, eine variable magnetlinse vorgesehen.

209851 /0407

Claims

Patentansprüche ::

Besohleunigungsrohr zur Beschleunigung geladener Teilohem durch hohe elektrische Gleichspannung mit mehrstufiger

ImmersionsoptIk, daduroh gekennzeichnet, daß das Vakuumgefäß aus einem vorzugsweise zylindrischen, ungeteilten, an beiden Enden durch lösbare Flansch· ( 2j 3) abgeschlossenen Glas- oder Keramikrohr ( 1 ) besteht, und daß das Immersionsoptiksystem, bestehend aus den metallisch leitenden Optikelementen ( 4 } den isolierenden Distanz- und Verbindungsstücken ( 5 ) sowie der die erforderlich· definiert· Potentialverteilung zwischen den einzelnen Optikelementen bewirkenden, dem Teilohenstrom parallelgeschalteten Spannungsteilerwiderstandakette (6) nach Lösen eines der beiden Flansche als Ganzes ein- bzw· ausgebaut werden kann·
2. Beschleunigungsrohr nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß eine ebenfalls parallel zum Teilchenstrom geschaltete Widerstandskette ( 7 ) in einer Schraubenlinie um das Glasoder Keramikrohr ( 1 ) gewickelt ist, derart, daß die Potentialverteilung auf der Innen- und Außenwand des Rohres ( 1 ) weitgehend identisch ist.
3· Besohleunigungsrohr nach Anspruch 1, gekennzeichnet daduroh, daß zwischen der Teilchenquelle ( 8 ) und dem obersten Immersionsoptikelement eine zum Immersionsoptlksystem ooaxiale

209851/0407

regelbare Magnetlinse ( 9 ) angeordnet ist.
4. Beschleunigungsrohr nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Immersionsoptiksystem ( 4; 5; 6 ) mit dem teilchenquellenseitigen Flansch ( 2 ) fest verbunden ist, während die Verbindung mit dem targetseitigen Flansch durch in' Rohrachsrichtung bewegliche Führungselemente erfolgt.

209851/0407