DE3023926A1

DE3023926A1 - Fuehrungssystem fuer elektrische geladene teilchen

Info

Publication number: DE3023926A1
Application number: DE19803023926
Authority: DE
Inventors: Martin Dipl.-Phys. Dr.rer.nat. 5024 Pulheim Wilmers
Original assignee: Leybold Heraeus GmbH
Current assignee: Balzers und Leybold Deutschland Holding AG
Priority date: 1980-06-26
Filing date: 1980-06-26
Publication date: 1982-01-14

Description

Führungssystem für elektrisch geladene Teilchen
Die Erfindung bezieht sich auf ein Führungssystem für elektrisch geladene Teilchen mit einem äußeren, der Halterung der einzelnen Bauteile dienenden Metallrohr.
Unter Führungssystem für elektrisch geladene Teilchen sollen alle Strahlführungssysteme verstanden werden wie z. B.
Elektronen- oder Ionenquellen, Elektronen- oder ionenoptische Einrichtungen und dergleichen. Bei derartigen Systemen besteht die Forderung nach mechanisch stabiler und hochgenauer Zuordnung der einzelnen Bauteile zueinander, und zwar auch im Falle größerer Temperaturschwankungen.
Bei einem vorbekannten Strahlführungssystem sind die spannungsführenden Elektroden jeweils etwa scheibenartig ausgebildet und mit äußeren Rändern versehen. Mittels dieser Ränder sind Abstandsringe aus Keramik gefaßt, die der elektrischen Isolierung der einzelnen Elektroden voneinander dienen. Das aus einer Mehrzahl solcher Bauteile bestehende System wird mittels Bolzen zusammengepreßt und nach seiner Montage als Ganzes innerhalb eines Metallrohres mechanisch gehaltert. Nachteilig an diesem System ist, daß es nur mit hohem technischen Aufwand herstellbar ist. Die hohe Zahl einander anliegender Flächen muß genau bearbeitet sein, damit eine Zentrierung aller Bauteile zueinander sichergestellt ist. Insbesondere bei langen Systemen müssen enge Toleranzgrenzen eingehalten werden, da sonst die Gefahr besteht, daß sich Fertigungsungenauigkeiten summieren, was schlechte optische Eigenschaften des Systems zur Folge hat.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen bestimmten Aufbau für ein Führungssystem für elektrisch geladene Teilchen mit einem äußeren, der Halterung der einzelnen Bauteile dienenden Metallrohr vorzuschlagen, das in relativ einfacher Weise den Aufbau eng tolerierter, selbstzentrierender und ausheizbarer Systeme ermöglicht.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß sich die spannungs führenden Elektroden über Ringe aus elektrisch isolierendem Material in dem Metallrohr abstützen und daß die Materialien so gewählt sind, daß ihre thermischen Ausdehnungskoeffizienten von innen nach außen zunehmen. Wenn als Material für die spannungs führenden Elektroden eine Wolfram/ Kupfer-Legierung, als Material für die isolierenden Ringe Keramik und als Material für das Metallrohr Edelstahl gewählt werden, dann ist die Forderung nach von innen nach außen zunehmenden thermischen Ausdehnungskoeffizienten erfüllt. Der Vorteil des erfindungsgemäß aufgebauten Strahlführungssystems besteht darin, daß das Metallrohr, welches in relativ einfacher Weise hochgenau bearbeitet werden kann, neben den bekannten Funktionen der mechanischen Halterung und der Abschirmung des Systems nun auch die Funktion der gegenseitigen Zentrierung der einzelnen Bauteile hat. Dadurch können die einzelnen Bauteile mit größeren Toleranzen als bisher, also mit weniger hohem technischen Aufwand hergestellt werden.
Vorzugsweise wird eine Legierung von Wolfram und Rupfer im Verhältnis 80/20 verwendet. Diese Legierung hat sich für die Verwendung von spannungs führenden Elektroden als Paßteil in einer A1203-Keramik vorteilhaft erwiesen. Die Gefahr, daß bei-Temperaturerhöhungen das Keramikteil springt, besteht nicht, da der thermische Ausdehnungskoeffizient der Keramik größer ist als der Ausdehnungskoeffizient der Wolfram/Kupfer-Legierung.
Auch der Werkstoff "glasartige Kohle" ist als Elektrodenmaterial geeignet. Glasartige Kohle ist ein äußerst harter, glasritzender Werkstoff, der durch kontrollierte Verkokung von vernetzten Kunstharzen hergestellt wird und ebenfalls einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten hat, der kleiner ist als der Ausdehnungskoeffizient von Al 203-Keramik.
Macor als Material für die isolierenden Ringe hat sich ebenfalls bewährt.
An einem in der Figur dargestellten Ausfthrungsbeispiel soll die Erfindung erläutert werden.
Die Figur zeigt schematisch einen Teil eines erfindungsgemäß aufgebauten Strahlführungssystems. Das der mechanischen Halterung, Abschirmung und Zentrierung der einzelnen Bauteile zueinander dienende, hochgenau bearbeitete Metallrohr, vorzugsweise aus Edelstahl, ist mit 1 bezeichnet.
In das Metallrohr 1 werden eingepaßte Keramikringe 2, 3 eingeschoben, auf denen sich - gegenüber dem Metallrohr 1 isoliert - die spannungiführenden Elektroden abstützen.
Als Beispiel ist eine Zylinderelektrode 4 dargestellt, die auf ihrer Außenseite Abstufungen 5 und 6 aufweist, so daß sie gegen axiale Verschiebung gesichert ist. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel schließen sich auf der linken Seite des Systems weitere, sich auf Keramikringen abstützende Elektroden an. Auf der rechten Seite des dargestellten Systems ist eine Druckfeder angeordnet, mit der das gesamte System in seiner Lage gehalten wird.

Claims

Führungssystem für elektrisch geladene Teilchen ANSPRÜCHE 12 Führungssystem für elektrisch geladene Teilchen mit einem äußeren, der Halterung der einzelnen Bauteile dienenden Metallrohr, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß sich die spannungsführenden Elektroden (4) über Ringe (2, 3) aus elektrisch isolierendem Material in dem Metallrohr (1) abstützen und daß die Materialien so gewählt sind, daß ihre thermischen Ausdehnungskoeffizienten von innen nach außen zunehmen.
2. Führungssystem nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die spannungsführenden Bauteile aus einer Wolfram/Kupfer-Legierung bestehen.
3. Führungssystem nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die spannungsführenden Elektroden aus glasartiger Kohle bestehen.
4. Führungssystem nach Anspruch 1, 2 oder 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Ringe (2, 3) aus Al203-Keramik oder Macor bestehen.
5. Führungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß zur Sicherung der axialen Lage der Bauteile (2, 3, 4) eine Spiralfeder (7) vorgesehen ist.