DE2146071A1

DE2146071A1 - ARRANGEMENT FOR ACHIEVING A SPACE FREE OF MAGNETIC INTERFERENCE FIELDS

Info

Publication number: DE2146071A1
Application number: DE19712146071
Authority: DE
Inventors: Alfons Griese; Alfons Kalisch; Hans Dipl Ing Luz
Original assignee: Institut Dr Friedrich Foerster Pruefgeraetebau GmbH and Co KG
Current assignee: Institut Dr Friedrich Foerster Pruefgeraetebau GmbH and Co KG
Priority date: 1971-09-15
Filing date: 1971-09-15
Publication date: 1973-03-22
Also published as: JPS4838972A; DE2146071B2; NL7206464A; JPS5138215B2

Description

Anordnung zum Erzielen eines von magnetischen Störfeldern freien Raumes Die erfindung betrifft eine Anordnung, mit deren Hilfe in der unmittelbaren Umgebung von gegenüber Störfeldern empfindlichen Einrichtungen, wie Elektronenmikrnskopen, Spektroskopen und dergleichen, ein von magnetischen Störfeldern freier Raum geschaffen werden kann. Unter Störfeldern sollen in diesem Zusammenhang sowohl statische Störfelder, wie das magnetische Erdfeld, als auch insbesondere jede Art von alternierenden oder sich plötzlich ändernden unezwünschren Magnetfeldern verstanden werden.Arrangement for achieving a space free of magnetic interference fields The invention relates to an arrangement with the help of which in the immediate vicinity of devices sensitive to interference fields, such as electron microscopes, Spectroscopes and the like, a space free of magnetic interference fields is created can be. In this context, interference fields should include static interference fields, like the earth's magnetic field, as well as in particular any kind of alternating or suddenly changing undesirable magnetic fields can be understood.

Moderne Elektrnnenmikrnskope besitzen ein Auflösungsverrnögen, das unter idealen Umgebungsbedingungen an die theoretische Grenze von 2, 3 Å heranreicht. Zu den idealen Umgebungsbedingungen gehört es auch, daß keine magnetischen Störfeldei vorhanden sind, die den Elektronenstrahl ablenken. Bereits Felder von 0,5 bis 1 rnQe haben jedoch merkbare Ablenkungen zur Folge. Konstante Störfelder bewirken nur ein Versetzen der Abbildung. Sie können meist in einfacher Weise kompensiert werden, solange die relative Lage von Störfeld und Elektronenstrahlmikroskop sich nicht ändert.Modern electron microscopes have a resolution that reaches the theoretical limit of 2.3 Å under ideal ambient conditions. It is also part of the ideal environmental conditions that there are no magnetic interference fields are present that deflect the electron beam. Already fields from 0.5 to 1 However, rnQe result in noticeable distractions. Cause constant interference fields just offsetting the image. They can usually be compensated in a simple manner as long as the relative position of the interference field and the electron beam microscope is does not change.

Dagegen wird durch die Einwirkung von alternierenden Störfeldern die Abbildungsschärfe und damit die Auflösung beeinflußt.In contrast, the effect of alternating interference fields causes the Image sharpness and thus the resolution influenced.

Bei Farbfernsehbildröhren bewirkt bereits eine Verschiebung des Elektronenstrahls um wenige Zehntel eines Millimeters erhebliche Farbverzerrungen Daher besteht für Forschungs- und Entwicklungszwecke bei den Herstellern von Bildröhren das Bedürfnis nach störfeldfreien Räumen. Ebenso werden vielfach in der Umgebung von Spektroskopen störfeldfreie Räume benötigt.In the case of color television picture tubes, this already causes a shift in the electron beam color distortion by a few tenths of a millimeter Research and development purposes in the manufacturers of picture tubes the need for areas free of interference fields. They are also often used in the vicinity of spectroscopes Interference-free spaces are required.

Eine Möglichkeit zum Entstören von Räumen bestehE darin, diese Räume passiv gegen Störfelder abzuschirmen Das kann geschehen durch mehrlagige Mumetallwtlnde oder im Falle von \ttWechselfeldern,durch Wände aus gut leitenden Metallen. Soll die dabei erzielte Abschirmwirkung den gestellten Anforderungen entsprechen, so muß ein außerordentlich großer Aufwand getrieben werden.One way of eliminating interference from rooms is to use these rooms Passively shielding against interference fields This can be done with multi-layer mumetallic walls or in the case of alternating fields, through walls made of highly conductive Metals. If the shielding effect achieved is to meet the requirements, so an extraordinarily great effort must be made.

Es ist weiterhin bekannt, störfeldfreie Räume herzustellen, indem man um diese Räume herum in Richtung der Koordinaten X, Y, Z Spulen anordnet, etwa in Form von Helmholtz-Spulen, indem man an einem Ort, an dem die Störfelder in praktisch gleicher Größe und Richtung auftreten wie im zu entstörenden Raum, einen Tripel magnetfeldempfindlicher Fühler, im folgenden kurz als Sonden bezeichnet, in den gleichen Koordinaten X, Y, Z anordnet, indem vermittels entsprechender Schaltungsmittel von den Signalen der Sonden Ströme abgeleitet werden, die den am Sondenort auftretenden Magnetfeldern proportional sind und indem man diese Ströme in der Weise in die den jeweiligen Sonden entsprechenden Spulen einleitet, daß sie den ursprünglich innerhalb der Spulen herrschenden Magnetfeldern entgegengerichtete und in der Größe entsprechende Magnetfelder erzeugen und somit die ursprünglichen Magnetfelder auf Null kompensieren.It is also known to produce interference field-free spaces by around these spaces in the direction of the coordinates X, Y, Z coils are arranged, for example in the form of Helmholtz coils by putting in a place where the interference fields come in handy of the same size and direction as in the room to be suppressed, a triple Magnetic field sensitive sensor, hereinafter referred to as probes, in the the same coordinates X, Y, Z arranged by means of appropriate circuit means currents can be derived from the signals of the probes that correspond to those occurring at the probe location Magnetic fields are proportional and by dividing these currents in the manner into the den respective probes corresponding coils initiates that they originally within of the coils prevailing magnetic fields opposite and corresponding in size Generate magnetic fields and thus compensate the original magnetic fields to zero.

Diese Technik hat jedoch schwerwiegende Nachteile, die im folgenden erläutert werden sollen. Zunächst ist es nötig, die Sonden an einem Ort anzuordnen, der vom zu entstöienden Raum so weit entfernt sein muß, daß die Kompensationsspulen keine Rtickwirkungen auf die Sonden haben. Dies widerspricht der Bedingung, daß am Sondenort die Störfelder in Betrag und Richtung den Störfeldern im zu entstörenden Raum gleich sein müssen. Die Bedingung läßt sich zwar für derart homogene Felder wie das magnetische Erdfeld realisieren, nicht mehr jedoch oder nur in begrenztem mußte für Störungen, die von Motoren, Generatoren, stromführenden Leitungen und dergleichen hervorgerufen werden.However, this technique has serious drawbacks as follows should be explained. First of all, it is necessary to arrange the probes in a place which must be so far away from the space to be suppressed that the compensation coils have no repercussions on the probes. This contradicts the condition that at the probe location the interference fields in terms of amount and direction the interference fields in the interference field to be suppressed Space must be the same. The condition can be true for such homogeneous fields how to realize the magnetic earth field, but no longer or only to a limited extent had to for interference caused by motors, generators, and live lines the like can be caused.

Ein weiterer Nachteil rührt daher, daß sowohl die Sonden als auch die Vorrichtungen, die die den Sondensignalen entsprechenden Ströme ableiten, außerordentlich konstant arbeiten müssen. So hat z.ß. jede Änderung der Verstörkung in einem der Sondenkanöle eine gleich große Änderung des Kompensationsfeldes der entsprechenden Spule zur Folge. Das bedeutet jedoch, daß ein hoher technischer Aufwand betrieben werden muß, damit die notwendige Konstanz der Kompensationskreise gewährleistet werden kann.Another disadvantage arises from the fact that both the probes and the devices that divert the currents corresponding to the probe signals are extraordinary have to work constantly. So z.ß. any change in gain in one of the Probe channels result in an equal change in the compensation field of the corresponding Coil. However, this means that a great deal of technical effort is required must be so that the necessary constancy of the compensation circuits is guaranteed can be.

Schließlich ist noch von Nachteil, daß im zu entstörenden Raum besondere Sonden und dazugehörige Mognetometer vorgesehen werden müssen, wenn die Störfreiheit des Raumes laufend überwacht werden soll.Finally, it is also disadvantageous that there are special ones in the room to be suppressed Probes and associated mognetometers must be provided if there is no interference of the room is to be continuously monitored.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit vertretbarem technischem Aufwand einen von magnetischen Störfeldern, insbesondere schnell veränderlichen Störfeldern, freien Raum zu schaffen, der geeignet ist, darin störfeldempfindliche Einrichtungen zu betreiben.The present invention is based on the object with reasonable technical effort one of magnetic interference fields, in particular rapidly changing Interference fields to create free space that is suitable for being sensitive to interference fields To operate facilities.

Der bei passiven Abschirmmaßnalimen zu erwartende hohe Aufwand legte es nahe, sich um eir e aktive Abschirmanordnung zu bemühen. Dabei ergab sich erfindungsgeu mäß eine Anordnung, wie sie in Patentanspruch 1 beschrieben ist.The high effort to be expected with passive shielding measures it is obvious to seek an active shielding arrangement. This resulted in the invention according to an arrangement as described in claim 1.

Da es sich in der vorgeschlagenen Anordnung um geschlossene Regelkreise handelt, ist die Summe aller Felder im zu entstörenden Raum auch dann Null, wenn sich die Eigenschaften der Sonden, der Spulen oder der Verstärker innerhalb weiter Grenzen ändern. Ohne nennenswerten Mehraufwand läßt sich auch die Störfeldfreiheit leicht überwachen.Since the proposed arrangement involves closed control loops the sum of all fields in the space to be suppressed is zero even if the properties of the probes, the coils or the amplifiers within further Change boundaries. The freedom from interference fields can also be achieved without significant additional effort easily monitor.

Einem Aspekt der Erfindung zufolge wird vorgeschlagen, zur Unterbindung von Rückwirkungen der Spulen einer Achse des Koordinatensystems auf eine Sonde einer anderen Achse eine Kompensationsspule vorzusehen, die um die genannte Sonde gewunden ist und vom Strom der genannten Spule in der Weise durchflossen wird, daß die Wirkung dieser Spule auf die Sonde sich aufhebt. Dies ist vor allem dann von Bedeutung, wenn der zu entstörende Raum relativ umfangreich ist und die Sonden aus konstruktiven oder anderen Gründen nicht mehr innerhalb des absolut homogenen Bereiches der Spu lenfelder angeordnet sein können.According to one aspect of the invention, it is proposed to prevent it of repercussions of the coils of an axis of the coordinate system on a probe of a on the other axis to provide a compensation coil which is wound around said probe is and is traversed by the current of said coil in such a way that the effect this coil on the probe cancels itself. This is particularly important if the space to be suppressed is relatively extensive and the probes are constructive or other reasons no longer within the absolutely homogeneous area of the Spu lenfelder can be arranged.

In manchen Fällen bauen die störfeldempfindlichen Einrichtungen magnetische Eigenfelder im zu entstörenden Raum auf. Nach einem weiteren die Erfindung ausgestaltenden Vorschlag können Rückwirkungen dieser Felder auf den Regelkreis unterbunden werden, indem man am Sondenort eine oder mehrere Kompensationsspulen vorsieht, die vom die Eigenfelder hervorrufenden Strom in der Weise durchflossen werden, daß die Eigenfelder am Sondenort auf Null kompensiert werden.In some cases, the devices that are sensitive to interference fields are magnetic Own fields in the room to be suppressed. According to a further embodiment of the invention Suggestion, repercussions of these fields on the control loop can be prevented, by providing one or more compensation coils at the probe location, which are controlled by the Self-fields causing current to flow through in such a way that the self-fields be compensated to zero at the probe location.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben und anhand -einiger Figuren dargestellt. Es zeigen im einzelnen: Figur 1: den grundsätzlichen Aufbau einer erfindungsgemäßen Anordnung zur Entstörung eines Elektronenmikrnskopes, Figur 2: eine ähnliche Anordnung, jedoch mit Kompensationsspulen auf den Sonden, Figur 3: eine Anordnung mit dynamischer Regelung.Exemplary embodiments of the invention are described below and shown on the basis of some figures. They show in detail: FIG. 1: the basic one Construction of an arrangement according to the invention for suppressing interference in an electron microscope, Figure 2: a similar arrangement, but with compensation coils on the probes, Figure 3: an arrangement with dynamic control.

Figur 1 zeigt den Vakuumzylinder 1 eines nicht dargestellten Elektronenmikroskopes etwa in der Mitte des Feldes einer dreidimensionalen Helmholtz-Spulenanoldnung 3, deren Spulenpaare 5, 6; 7,8 und 9, 10 in Richtung der Koordinaten X, Y und Z ausgerichtet sind. In unmittelbarer Nachbarschaft des Vakuumzylinders 1 sind drei Sonden 12, 14 und 16 angebracht, die ebenfalls nach den Koordinaten X, Y und Z ausgerichtet sind, Diese Sonden sind über die Leitungen 18, 20 und 22 an die Eingänge von drei Magnetometen1 24, 26 und 28 angeschlossen, deren Ausgänge wiederum mit den Eingöngon von drei Leistungsverstärkern 30, 32 und 34 verbunden sind. Leistungsverstäker 30 speist über Leitung 36 das Helmholtz-Spulenpaar 5, 6, dessen Magneffelder in der X-Richtung liegen. In gleicher Weise speisen die Leistun9s verstärker 32 und 34 über die Leitungen 38 und 40 die Helmholtz-Spuienpaare 7, 8 und 9, 10, deren Felder in der Y- bzw. Z-Richtung liegen. Der Einfachheit und Ühersichtlichkeit halber sind die Spulen 5 bis 10 mit jeweils nur einer einzigen Windung dargestellt worden, obwohl in der Regel höhere Windungszahlen vorzusehen sind.Figure 1 shows the vacuum cylinder 1 of an electron microscope, not shown approximately in the middle of the field of a three-dimensional Helmholtz coil arrangement 3, their coil pairs 5, 6; 7, 8 and 9, 10 aligned in the direction of the X, Y and Z coordinates are. In the immediate vicinity of the vacuum cylinder 1 are three probes 12, 14 and 16 attached, which are also aligned with the X, Y and Z coordinates are, these probes are via lines 18, 20 and 22 to the inputs of three Magnetometen1 24, 26 and 28 connected, their outputs in turn with the Einöngon of three power amplifiers 30, 32 and 34 are connected. Power amplifier 30 feeds via line 36 the Helmholtz coil pair 5, 6, whose magnetic fields in the X-direction lie. Power amplifiers 32 and 34 feed in the same way Via the lines 38 and 40 the Helmholtz coil pairs 7, 8 and 9, 10, their fields lie in the Y or Z direction. For the sake of simplicity and clarity the coils 5 through 10 have each been shown with only a single turn, though as a rule, higher numbers of turns are to be provided.

Ströme durch die Helmholtz-Spulenpaare haben Magnetfelder der jeweiligen Koordinatenrichtung zur Folge. So erzeugt etwa ein Strom durch das Spulenpaar 5, 6 ein Magnetfeld in der X-Richlung. Diese Felder haben bei günstiger Dimensianierung der Helmholtz-Spulenanardnung einen relativ großen homogenen Bereich innerhalb der Spulenpaare. Man kann deshalb in der Regel annehmen, daß die Feldstärke am Ort der Sonden 12, 14, 16 praktisch die gleiche ist, wie innerhalb des Vakuumzylinders 1, wenn der Abstand zwischen Vakuumzylinde'. 1 und den Sonden 12, 14, 16 hinreichend klein gehalten wird.Currents through the Helmholtz coil pairs have magnetic fields of the respective Coordinate direction result. For example, a current is generated through the coil pair 5, 6 a magnetic field in the X direction. If the dimensions are favorable, these fields have the Helmholtz coil arrangement a relatively large homogeneous area within the Coil pairs. One can therefore usually assume that the field strength at the location of the Probes 12, 14, 16 is practically the same as inside the vacuum cylinder 1, when the distance between vacuum cylinders'. 1 and the probes 12, 14, 16 are sufficient is kept small.

Für jede der drei vorgesehenen Koordinaten X, Y und Z bilden Sonde, Magnetometer, Leistungsverstärker und Helmholtz-Spu lenpaar einen geschlossenen Regelkreis, so z. B.For each of the three provided coordinates X, Y and Z form probes, Magnetometer, power amplifier and Helmholtz coil pair a closed one Control loop, e.g. B.

für die X-Koordinate Sonde 12 mit Magnetometer 24, Leistungsverstörker 30 und Spulenpaar 5, 6. Liegt in der X-Richtung kein störendes äußeres Feld vor, so ist auch die Sonde 12 nicht ausgesteuert. Infolge,dessen erzeugt das Magnetometer 24 keine Spannung, und der Leistungsverstärker 30 schickt keinen Strom in Spulenpaar 5, 6.for the X coordinate probe 12 with magnetometer 24, power amplifier 30 and coil pair 5, 6. If there is no interfering external field in the X direction, so the probe 12 is not controlled either. As a result, the magnetometer produces 24 no voltage and the power amplifier 30 does not send any current in the coil pair 5, 6.

Tritt dagegen ein Störfeld in der X-Richtung auf, so erzeugt das Magnetameter 24 eine Spannung, deren Größe und Richtung von Größe und Richtung des Feldes am Ort der Sonde 12 ab #öngen. Die der Spannung entsprechende Aussteuerung des Leistungsverstärkers 30 hat einen Strom durch das Spulenpaar 5, 6 zur Folge. Dieser Strom baut ein dem Störfeld entgegerigerichtetes Magnetfeld auf, das selbst wieder auf die Sonde 12 zurückwirkt. Bei ausreichender Verstärkung im Regelkreis stellt sich die Größe des Spulenfeldes so ein, daß sich Spulenfeld und Störfeid gerade aufheben. Auf dieses Ergebnis haben Änderungen der Empfindlichkeit von Sande und Magnetameter, der Verstärkung des Leistungsverstärkers sowie des Wirkungsgradcs der Spule praktisch keinen Einfluß, sofern nur die Bedingung ausreichender Verstärkung im Regelkreis eingehalten wird.If, on the other hand, an interference field occurs in the X direction, the magnetameter generates 24 a voltage, the size and direction of which depends on the size and direction of the field at Determine the location of the probe 12. The control of the power amplifier corresponding to the voltage 30 results in a current through the coil pair 5, 6. This stream builds into that Interference field counter-directed magnetic field, which itself again on the probe 12 acts back. If there is sufficient gain in the control loop, the size of the Coil field in such a way that the coil field and interference field cancel each other out. On this The result is changes in the sensitivity of the sands and magnetameters, the gain the power amplifier and the efficiency of the coil have practically no influence, as long as the condition of sufficient gain in the control loop is met.

Bei der beschriebenen Arbeitsweise in drei Kooidinaten können sich gewisse Schwierigkeiten einstellen. Das Spulenfeld einer Koordinate kann nämlich kleine, aber unter Umstcinden doch störende Feldkomponenten in den Sanden der beiden anderen Koordinaten hetziorrufen. Dies liegt zum Teil daran, daß eine genaue justierung der Sonden nicht immer ganz einfach ist. Besondere Bedeutung erhält dieses Problem aber dann, wenn die Sonden außerhulb des exakt homogenen Bereiches der Spulen angebracht sind.In the described method of working in three kooidinates, set certain difficulties. The coil field of a coordinate can namely small, but sometimes disturbing field components in the sands of the two call other coordinates. This is in part because of the need for an accurate adjustment the probes is not always easy. This problem is of particular importance but then when the probes are attached outside the exactly homogeneous area of the coils are.

Die Folge der störenden Feldkomponenten fremder Koordinaten in den Sonden ist eine unerwünschte gegenseitige Beeinflussung der drei Regelkreise un'ereinclnder. Um eine solche zu unlerbinden, können auf jeder Sonde zwei Kompensationswicklungen voryesehen werden.The consequence of the disruptive field components of foreign coordinates in the Probes is an undesirable mutual influence of the three control loops. In order to avoid this, two compensation windings can be placed on each probe be envisaged.

Eine weitere Schwierigkeit ergibt sich aus dem Umstand, daß Elektronenmikroskope Eigenfelder erzeugen, die an der äußeren Oberfläche des Vakuumzylinders die Größenordnung von 10 Qe erreichen können. Naturgemäß müssen auch diese Felder die Regelung beeinflussen, wenn dies nicht durch besondere Maßnahmen verhindert wird.Another difficulty arises from the fact that electron microscopes Generate own fields, which on the outer surface of the vacuum cylinder are of the order of magnitude of 10 Qe. Naturally, these fields must also influence the regulation, if this is not prevented by special measures.

Als besonders wirksame Maßnahme zur Erreichung des genannten Zweckes hat sich die Einführung von Kompensationswicklungen auf den Sonden herausgestellt.As a particularly effective measure to achieve the stated purpose the introduction of compensation windings on the probes has turned out to be.

In Figur 2 ist das Blockschaltbild einer Anordnung zur Herstellung eines #öffeldfreien Raumes dargestellt, worin den geschilderten Schwierigkeiten durch Kompensationsspulen um die Sonden begegnet wird. Die Sonden 42, 44, 46 sind in ähnlicher Weise wie in Figur 1 nach den Koordinaten X, Y, Z ausgerichtet und in der Nähe des Vakuumzylinders des Elektrnnenmikroskopes 48 angeordnet. An die den Sonden 42, 44, 46 zugehörigen Magnetometer 50, 52, 54 deren Aussteijerung an den Meßinstrumenten 51, 53 und 55 überwacht werden kann, sind über die Leitungen 57, 59, 61 drei Leistungsverstärker 56, 58 und 60 angeschlossen, die in Abhängigkeit von den auf die Sanden einwirkenden Magnetfeldern Ströme erzeugen. Diese fließen durch die Widerstände 62, 64, 66 und speisen über die Leitungen 68, 70, 72 die in den Richtungen der Koordinaten X, Y, Z angebrachten Spulensätze 69, 71, 73, die den gleichen Aufbau wie in Figur 2 besitzen können. Der Spannungsabfall über Widerstand 62 des in den X-Spulensatz fließenden Stromes speist über einen einsiellbaren Widerstand 76 eine unmittelbar um die Y-Sonde 44 gelegte kompensationswicklung 86 und über einen einstellbaren Widerstand 78 eine unmittelbar um die Z-Sond2 46 gelegte Kompensatianswicklung 88. in ähnlicher Weise speisen die Spannungsabfälle über den Widerständen 64 bzw. 66 die Kompensationswicklungen 84 und 89 mit den einsteillbaren Widerständen 74 und 79, bzw. die Kampensationswicklungen 85 und 87 mit den einsiellbaren Widerständen 75 und 77. Drei weitere unmittelbar auf die Sonden 42, 44, 46 aufgebrachte Kompensationswicklungen 92, 93, 94 werden über einstellbare Widerstände 96, 97, 98 durch einen Strom gespeist, der vom Feldstrom des magnetischen Linsensystems des Elektonenmikroskopes 48 abgeleitet wird.In Figure 2 is the block diagram of an arrangement for production of a # spoon-free space, in which the difficulties described is countered by compensation coils around the probes. The probes 42, 44, 46 are in a similar way as in Figure 1 according to the coordinates X, Y, Z and aligned arranged in the vicinity of the vacuum cylinder of the electronic microscope 48. To the the magnetometers 50, 52, 54 associated with the probes 42, 44, 46 indicate their removal The gauges 51, 53 and 55 are monitored over the lines 57, 59, 61 three power amplifiers 56, 58 and 60 connected, depending on generate currents from the magnetic fields acting on the sands. These flow through the resistors 62, 64, 66 and feed via the lines 68, 70, 72 the in the directions of the coordinates X, Y, Z attached coil sets 69, 71, 73, the can have the same structure as in FIG. The voltage drop across resistance 62 of the current flowing into the X coil set is fed via a resistor that can be connected 76 a compensation winding 86 placed directly around the Y-probe 44 and over an adjustable resistor 78 a compensation winding placed directly around the Z-Sond2 46 88. in a similar way feed the voltage drops across the resistors 64 resp. 66 the compensation windings 84 and 89 with the adjustable resistors 74 and 79, or the Kampensationswicklungen 85 and 87 with the insertable resistors 75 and 77. Three further compensation windings applied directly to the probes 42, 44, 46 92, 93, 94 are fed by a current via adjustable resistors 96, 97, 98, derived from the field current of the magnetic lens system of the electron microscope 48 will.

Die Arbeitsweise der Anordnung nach Figur 2 ist grundsätzlich die gleiche wie die zuvor beschriebene Arbeitsweise der Anordnung nach Figur 1. Zur Kompensation der Fremdfeldkomponenten der einzelnen Sonden geht man folgendermaßen vor. Vorübergehend werden die drei Regelsysteme durch Auftrennen der Leitungen 57, 59, 61 zwischen den Magnetometern 50, 52, 54 und den Leistungsverstärkern 56, 58, 60 unterbrochen. Zunächst bleibt das Linsensystem des Elektronenmikroskopes ausgeschaltet, und von den Spulensätzen ist nur einerin Betrieb, etwa der über Leitung 68 gespeiste X-Spulensatz 69. Auf beliebige Weise wird jetzt ein bestimmter Strom durch den X-Spuiensatz 69 über Leitung 68 und über den Widerstand 62 veranlaßt.The mode of operation of the arrangement according to FIG. 2 is basically that same as the previously described mode of operation of the arrangement according to Figure 1. To Compensation of the external field components of the individual probes is carried out as follows before. The three control systems are temporarily activated by disconnecting the lines 57, 59, 61 between the magnetometers 50, 52, 54 and the power amplifiers 56, 58, 60 interrupted. At first the lens system of the electron microscope remains switched off, and only one of the coil sets is in operation, such as the one on line 68 fed X-coil set 69. A certain current is now passed through the X-coil set in an arbitrary way 69 via line 68 and via resistor 62 caused.

Falls das Feld des X-Spulensatzes 69 Komponenten in der Richtung der Y-Sonde 44 und/oder der Richtung der Z-Sonde 46 zur Folge hat, wird dies an den Meßinstrumengen 53 und/oder 55 angezeigt. Durch geeignete Wahl der Polung der Kompensitionswicklungen 86, 88 an den Anschlußklemmen 100, 1û1 und durch Einstellen der Widersldnde 76, 78 werden die Anzeigen der Meßinstrumente 53, 55 auf Null gebracht. Dumil ist der Einfluß des X-Spulensatzes auf Y-Sonde 44 und Z-Sonde 46 praktisch beseitigt. In c.nisprechender Weise verfährt man anschließend nacheinander mi dem Y- und Z-Spulensatz. Eine Überkreuzbeeinflussung der drei Regelsysteme ist damit auigesc!1lossen. Man kann daher die beschriebene Art der Kompensation sinnvol lerweise xnit "Kreuzkompensation" bezeichnen.If the field of the X-coil set 69 components in the direction of the Y-probe 44 and / or the direction of the Z-probe 46, this is done to the Measuring instrument quantities 53 and / or 55 displayed. By suitable choice of the polarity of the compensation windings 86, 88 at the connection terminals 100, 1û1 and by setting the resistance 76, 78 the displays of the measuring instruments 53, 55 are brought to zero. Dumil is that Influence of the X-coil set on Y-probe 44 and Z-probe 46 practically eliminated. In In the same way, one then proceeds with the Y and Z coil set one after the other. A cross-influencing of the three control systems is therefore excluded. Man the described type of compensation can therefore usefully xnit "cross compensation" describe.

Auch für die &ompensation des Eigenfeldeinflusses des Elekftonenmikroskopes auf die drei Regelsysteme bleiben die Leitungen 57, 59, 61 nach unterbrochen. Bei Fehlen fremder Störfelder wi;d die Anzeige der Meßinstrumente 51, 53, 55 Null sein, und erst das Einschalten des Elekti#ncnmikroskopes wird an den Meßinstrumcnten 51, 53, 55 unterschiedliche Ausschläge hervorrufen. Durch geeignete Polung dei Anschlüsse der Kompensationspulen 92, 93, 94 an den Anschlußklemmen 102, 103 und 104 und durch Einstellen der Widerstände 96, 97, 98 werden die Ausschläge der Meßinstrumente Sir 53, 55 auf Null gebracht. . Damit ist praktisch der Einfluß des Elekironemikroskopes auf die Regelsysteme auch für verschiedene Feldströme eines es magnetischen Linsensystems auskompensiert. Sind mehrere selbständig einste II -bare magnetische Systeme vorhanden, so muß für jedes eine eigene Kompensationsspule pro Sonde vorgeschen werden.Also for the compensation of the own field influence of the electron microscope The lines 57, 59, 61 remain interrupted in the three control systems. at If there are no external interference fields, the display of the measuring instruments 51, 53, 55 will be zero, and only when the electronic microscope is switched on is the measuring instruments 51, 53, 55 cause different deflections. By appropriate polarity of the connections the compensation coils 92, 93, 94 to the terminals 102, 103 and 104 and through Adjusting the resistors 96, 97, 98 will make the deflections of the measuring instruments Sir 53, 55 brought to zero. . This is practically the influence of the electronic microscope on the control systems also for different field currents of a magnetic lens system compensated. If there are several independently adjustable II -able magnetic systems, a separate compensation coil per probe must be provided for each.

N- cli Durchführung der beschriebenen Abgleicharbeiten können die Unterbrechungen der Leitungen 57, 59, 61 wieder beseitigt werden. Damit ist die Anordnung im be triebsbereiten Zustand, und Fiemdfeldstörungen werden ausgeregelt, ohne daß es zu Überkreuzbeeinflussungen der drei Regelsysteme kommt und ohne daß eine Änderung des Eigenfeldes des Elekfronenmikroskopes die Regelung beeinflußt.N-cli carrying out the described adjustment work, the Interruptions in lines 57, 59, 61 are eliminated again. So that is Arrangement in the operational state, and Fiemd field disturbances are corrected, without cross-influencing the three control systems and without a change in the electron microscope's own field influences the regulation.

Eine andere Maßnahme zum Ausschalten des Einflusses der Eigenfelder des Elektronenmikroskopes kann darin bestehen, daß die Sonden an Stellen montiert werden, die von den Eigenfeldern nur minimal beeinflußt werden. Diese Maßnahme kann für sich allein in vielen Fällen genügen. Werden andere Maßnahmen vorgezogen, so empfiehlt sich oft der zusätzliche Einsatz der zuletzt genannten Maßnahme.Another measure to eliminate the influence of the self-fields of the electron microscope can consist of the probes on Places are mounted that are only minimally influenced by the own fields. This measure on its own can be sufficient in many cases. Will other measures If preferred, the additional use of the latter is often recommended Measure.

Eine weitere Möglichkeit zum Ausschalten des Eigenfeldeinflvsses besteht darin, daß vor leder Messung oder nach jeder Änderung der Einstellung des magnetischen Linsensystemes eine grobe Kompensation des Eigenfeldes von Hand erfolgt. Man kann dann von der statischen Regelung auf eine dynamische übergehen, etwa indem man zwischen den Magnetometern 50, 52, 54 und den Leistungsverstärkern 56, 58, 60 Koppelkondensatoren einführt. In Figur 3 ist für diesen Fall der Bereich um die Magnetometer und Leistungsverstärker in entsprechender Abänderung dargestellt.There is another possibility to switch off the self-field influence in that before the measurement or after each change in the setting of the magnetic Lens system a rough compensation of the self-field is done by hand. One can then move from static to dynamic control, for example by switching between the magnetometers 50, 52, 54 and the power amplifiers 56, 58, 60 coupling capacitors introduces. For this case, FIG. 3 shows the area around the magnetometers and power amplifiers shown in a corresponding modification.

Die Koppelkondensatoren 110, 111, 112 verbinden die Ausgänge der Magnetometer 50, 52 54 mit den Eingängen der Leistungsverstärker 56, 58, 60. Die Eingänge der Leistungsverstärker 56, 58, 60 sind außerdem mit den Schleifern von drei Potentiometern 114, 115, 116 verbunden, deren äußere Klemmen jeweils an eine gegenüber den Eingängen der Leistungsverstärker positive bzw. negative Spannung angeschlossen sind. Im übrigen soll die Schaltung der Darstellung von Figur 2 entsprechen.The coupling capacitors 110, 111, 112 connect the outputs of the magnetometers 50, 52 54 with the inputs of the power amplifiers 56, 58, 60. The inputs of the Power amplifiers 56, 58, 60 are also equipped with the sliders of three potentiometers 114, 115, 116 connected, the outer terminals of which are each connected to one opposite the inputs the power amplifier is connected to positive or negative voltage. Furthermore the circuit should correspond to the representation of FIG.

Das Kompensieren von Hand geschieht in der Weise, daß man z.R. mit Potentiometer 114 solange die Gleichspannung am Eingang des Leistungsverstärkers 56 verändert, bis ein Nullausschlag am Meßinstrument 51 anzeigt, daß die Summe aller Magnetfelder in der Richtung der X-Sonde Null ergibt. Ebenso verfährt man mit den Potentiometer 115 und 116 für die Y- und Z-Richtung. Damit sind außer dem Eigenfeld des Elektronenmikroskopes auch alle anderen am Ort der Sonden vorliegenden magnetischen Gleichfelder erfaßt, selbstverständlich auch das magnetische Erdfeld. Die Zeitkonstante der Regelung ergibt sich aus der Kapazität der Koppelkondensatoren110, 111, 112 und dem Eingangswiderstand der nachfolgenden Schaltung. Sie kann so dimensioniert werden, daß man z.B. eine untere Grenzfrequenz von 0,1 Hz erhält. Wesentlich lange samere Feldänderungen werden dann nicht mehr ausgeregelt. Da die Meßzeiten bei Elektronenmikroskopen in der Regel unter 10 Sekunden liegen, ist eine solcheCrenzfrequenz noch zulässig. Dagegen werden alle schnellen Feldänderungen, die ja das Auflösungsvermögen des Elektronenmikroskopes beeinträchtigen, zuverlässig ausgeregelt.Compensating by hand is done in such a way that one z.R. with Potentiometer 114 as long as the DC voltage at the input of the power amplifier 56 changed until a zero reading on measuring instrument 51 indicates that the sum of all Magnetic fields in the direction of the X-probe gives zero. The same is done with the Potentiometers 115 and 116 for the Y and Z directions. Therewith are outside the own field of the electron microscope, all other magnetic ones present at the location of the probes Detects constant fields, of course also the magnetic earth field. The time constant the regulation results from the capacitance of the coupling capacitors 110, 111, 112 and the input resistance of the following circuit. You can be so sized that one obtains, for example, a lower limit frequency of 0.1 Hz. Much long Samer field changes are then no longer corrected. Since the measurement times in electron microscopes are usually less than 10 seconds, such a limit frequency is still permissible. On the other hand, all rapid field changes that affect the resolving power of the Electron microscope affect, reliably regulated.

Claims

PATENT CLAIMS

disorder to achieve a space free of magnetic interference fields to accommodate devices sensitive to interference fields such as parts of electron microscopes, Spectroscopes and the like, characterized in that at least one magnetic field sensitive Probe (12) in the space to be kept free from interference fields to receive the sum of all am Place of the probe existing magnetic fields is provided that at least one device to generate an electric current as a function of the sum of all of the probe received magnetic fields (24, 30, 36) is provided and that at least a coil or coil set (5, 6) is provided and of said current is traversed in such a way that at the location of the probe the sum of all existing there Magnetic fields results in practically zero.

2) Arrangement according to claim 1, characterized in that the coil sets are constructed and dimensioned so that the largest possible homogeneous areas of the magnetic fields.

3) Arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the probe / probes (12, 14, 16) in the immediate vicinity of the device that is sensitive to interference fields (1) is / are arranged.

4) Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that that the probes (12, 14, 16) in the directions of the Cartesian coordinates X, Y, Z are arranged so that the coil set (5, ó; 7, 8 9, 10) is aligned in such a way that the magnetic fields generated by it are essentially fall in the field-sensitive direction of this probe.

5) Arrangement according to claim 4, characterized in that for the prevention the reaction of the coil set of a coordinate direction (69) on a probe of a other coordinate direction (44, 46) a Comfort development (86, 88) is provided on said probe, which is controlled by one of the current through the named coil set proportional current flows through in such a way that the The reaction of the coil set on the probe is just canceled.

6) Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that that to prevent the reaction of the own magnetic field of the interference to be suppressed device (48) sensitive to interference fields to one or more probes (42, 44, 42 A compensation winding (92, 93, 94) is provided on each of the relevant probes is that of a current that is proportional to the current in is flowed through in such a way that the reaction of the own field on the respective Probe is being lifted.

7) Arrangement according to one of claims 5 and 6, characterized in that that means p4 to 79, 96 to 98) for adjusting the current through the compensation spu len are provided.

8) Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that that to reduce the reaction of the own magnetic field to be suppressed devices (48) sensitive to interference fields on one or more probes (42, 44, 46) first of all, in the vicinity of the institutions mentioned, the places of the lowest Self-field concentration can be determined and that the probes are arranged at these points will

9) Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that that at least one point in the aforementioned device for generating a electric current as a function of the sum received by a probe Magnetic fields a capacitor (110, 111, 112) is used and that thereby of of the device only changes in current as a function of changes in the magnetic field be generated.

10) Arrangement according to claim 9, characterized in that doß Means are provided which compensate slowly variable magnetic fields by setting the corresponding currents in the 5-coil sets manually.

11) Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that that the sum of all magnetic fields received by a probe on a measuring instrument can be read.

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