DE3904280A1 - Sub-picosecond electron-beam blanking system - Google Patents

Sub-picosecond electron-beam blanking system

Info

Publication number
DE3904280A1
DE3904280A1 DE19893904280 DE3904280A DE3904280A1 DE 3904280 A1 DE3904280 A1 DE 3904280A1 DE 19893904280 DE19893904280 DE 19893904280 DE 3904280 A DE3904280 A DE 3904280A DE 3904280 A1 DE3904280 A1 DE 3904280A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
electron beam
electron
esas
frequency line
frequency
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE19893904280
Other languages
German (de)
Other versions
DE3904280C2 (en
Inventor
Ludwig-Josef Dr Rer Nat Balk
Joachim Dipl Ing Fehr
Wilhelm Dr Ing Reiners
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to DE19893904280 priority Critical patent/DE3904280A1/en
Publication of DE3904280A1 publication Critical patent/DE3904280A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE3904280C2 publication Critical patent/DE3904280C2/de
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02—Details
    • H01J37/04—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement, ion-optical arrangement
    • H01J37/045—Beam blanking or chopping, i.e. arrangements for momentarily interrupting exposure to the discharge

Abstract

Previous devices for producing sub-picosecond electron-beam pulses have the disadvantage of a fixed repetition frequency and/or a fixed primary electron energy. The novel sub-picosecond electron-beam blanking system does not have this disadvantage, is matched in terms of radio-frequency and produces in each case only one primary electron pulse per cycle of the controlling voltage. The electron-beam blanking system consists of any radio-frequency line, modified for the entrance and discharge of electron beams, in whose electromagnetic field the electrons are subjected to an elliptical deflection, and two slotted diaphragms orthogonally arranged with respect to one another. These slotted diaphragms are suitably positioned and make it possible to produce primary electron pulses which have a duration of less than 150 fs. Areas of application for the sub-picosecond electron-beam blanking system are numerous stroboscopic electron-beam measuring and testing methods.

Description

Heute existieren verschiedenste Elektronenstrahl-Meß- und -Test-Verfahren. Sie werden zur Mikrocharakterisierung der verschiedensten Werkstoffgruppen sowie biologischer und medizinischer Präparate herangezogen und erlauben außerdem die Funktions- und Fehleranalyse miniaturisierter Bauelemente sowohl des Maschinenbaus als auch der Elektrotechnik.A wide variety of electron beam measurement and test methods exist today. They are used to micro-characterize the most diverse groups of materials as well biological and medical preparations used and also allow the Function and error analysis of miniaturized components of both mechanical engineering as well as electrical engineering.

Sie sind wegen der Vielzahl der über das Testobjekt zu gewinnenden Aussagen und wegen ihrer hohen Ortsauflösung im Submikrometer-Bereich für die verschiedensten wissenschaftlichen und technischen Disziplinen von sehr großer Bedeutung. Ihre Einsatzbereiche werden in Zukunft noch zunehmen, weil die fortschreitende Miniaturisierung und Integration von Bauelementen mehr und mehr hochortsauflösende Testzugriffe erfordert, wie sie durch den fokussierbaren Elektronenstrahl in einzigartiger Weise realisiert werden können.They are because of the large number of statements and can be obtained about the test object because of their high spatial resolution in the submicrometer range for the most diverse scientific and technical disciplines of great importance. Your areas of application will increase in the future because the progressing Miniaturization and integration of components more and more high-resolution Test access requires as it is caused by the focusable electron beam can be realized in a unique way.

Bei allen diesen Verfahren wird die Leistungsfähigkeit entscheidend verbessert oder können überhaupt erst neuartige, bisher nicht zugängliche Informationen über das Testobjekt gewonnen werden, wenn die Betriebsweise des Elektronenstrahls nicht nur kontinuierlich sondern auch gepulst erfolgt. Bei der Messung sich periodisch wiederholender Signale wird so zum einen eine deutliche Steigerung der Empfindlichkeit der Meßverfahren z. B. durch den Einsatz der Lock-In-Verstärkungstechnik erreicht, zum anderen kann durch Anwendung des stroboskopischen Meßprinzips eine um ein Vielfaches höhere Zeitauflösung erzielt werden.The performance of all these processes is significantly improved or Only new, previously inaccessible information about the Test object can be obtained if the mode of operation of the electron beam is not only continuous but also pulsed. When measuring itself periodically Repetitive signals thus become a significant increase in sensitivity the measuring method z. B. through the use of lock-in amplification technology achieved, on the other hand, by using the stroboscopic measuring principle a much higher time resolution can be achieved.

Für die unterschiedlichen Anwendungsfälle ist es von großer Bedeutung, daß beim Einsatz eines Primärelektronen (PE)-Pulserzeugungssystems die Energie der PE, die Wiederholfrequenz der Pulse und deren Dauer frei gewählt werden können. Wünschenswert wäre natürlich auch, die Kosten für ein solches PE-Pulserzeugungssystem so gering wie möglich zu halten.For the different applications, it is very important that the Use of a primary electron (PE) pulse generation system the energy of the PE, the repetition frequency of the pulses and their duration can be freely selected. Of course, the cost of such a PE pulse generation system would also be desirable to keep it as low as possible.

Elektronenstrahlpulse im Bereich von einigen ps können z. B. mit Verfahren erzeugt werden, die Elektronen aus einer Kathode nur innerhalb kurzer Zeiträume auslösen. Dies kann durch eine von einem Laser bestrahlte Photokathode/1/oder auch durch eine in einem Hohlraumresonator angebrachte Feldemissionskathode/ 2/ geschehen. Der große Nachteil dieser Verfahren ist, daß die Wiederholfrequenz der Elektronenstrahlpulse fest und nicht frei wählbar ist.Electron beam pulses in the range of a few ps can e.g. B. generated with methods the electrons from a cathode only within short periods of time trigger. This can be done by a photocathode / 1 / or irradiated by a laser also by a field emission cathode mounted in a cavity resonator / 2 / happen. The major disadvantage of this method is that the repetition rate the electron beam pulse is fixed and cannot be freely selected.

Ein anderes Verfahren besteht darin, den Primärelektronenstrahl mittels einer thermischen Kathode oder einer Feldemissionskathode zunächst kontinuierlich zu erzeugen. Erst nachher erhält man durch Zerhacken des Elektronenstrahls mit sogenannten Elektronenstrahl-Austastsystemen (ESAS) die kurzen Elektronenstrahlpulse.Another method is to use a primary electron beam thermal cathode or a field emission cathode initially continuously  produce. Only afterwards do you get by chopping the electron beam so-called electron beam blanking systems (ESAS) the short electron beam pulses.

Derzeit sind mit diesen ESAS Elektronenpulse erzeugbar, die eine Länge von einigen ps/3,4,5/bis hin zu 0,2 ps aufweisen/6/.Electron pulses with a length of some ps / 3,4,5 / up to 0,2 ps / 6 /.

Es existieren verschiedenartige ESAS, die auf unterschiedlichen Prinzipien beruhen.There are different types of ESAS based on different principles.

Zum einen sind dies Hohlraumresonatoren und Wanderwellenstrukturen, die zwar die Erzeugung sehr kurzer Elektronenstrahlpulse bis hin zu 0,2 ps/6/ermöglichen, andererseits aber nur für bestimmte Wiederholfrequenzen und Primärelektronenenergien verwendbar sind.On the one hand, there are cavity resonators and traveling wave structures, although enable the generation of very short electron beam pulses down to 0.2 ps / 6 / on the other hand only for certain repetition frequencies and primary electron energies are usable.

Zum anderen wird der Elektronenstrahl im elektrischen Feld eines Austastkondensators abgelenkt/3,4,5/. Diese ESAS ermöglichen bislang nur minimale Elektronenstrahlpulsdauern von 10 ps/3/. Dafür sind sie aber bei beliebigen Wiederholfrequenzen und PE-Energien einsetzbar, sie sind außerdem sehr einfach zu realisieren und damit preiswert.On the other hand, the electron beam is in the electrical field of a blanking capacitor distracted / 3,4,5 /. So far, these ESAS have only allowed minimal electron beam pulse durations from 10 ps / 3 /. But they are at any repetition frequency and PE energies, they are also very easy to use realize and thus inexpensive.

Beim herkömmlichen Aufbau eines Austastkondensators wird die aus einem Generator kommende Spannung über eine koaxiale Leitung und eine Vakuumdurchführung zu einer Platte des Austastkondensators geführt. Zur Verringerung von Reflexionen wird die Leitung entweder vor Eintritt ins Vakuum an der Vakuumdurchführung mit ihrem Wellenwiderstand (50 Ω) abgeschlossen oder wieder über eine koaxiale Leitung aus dem Vakuum geführt und dann abgeschlossen. Der Generation kurzer Elektronenstrahlpulse stehen dabei die folgenden Schwächen dieser Anordnung entgegen:In the conventional construction of a blanking capacitor, it becomes a generator incoming voltage via a coaxial line and a vacuum feedthrough led to a plate of the blanking capacitor. To reduce The line will either reflect on the vacuum bushing before entering the vacuum completed with its characteristic impedance (50 Ω) or over again a coaxial line out of the vacuum and then closed. The Generation of short electron beam pulses face the following weaknesses contrary to this order:

  • - An den Übergängen von den koaxialen Leitern auf die Kondensatorplatten entstehen elektrische Stoßstellen, die bei hohen Frequenzen die Spannung zwischen den Kondensatorplatten vermindern.- At the transitions from the coaxial conductors to the capacitor plates electrical junction occurs, the voltage at high frequencies reduce between the capacitor plates.
  • - Die Kondensatorplatten an den Enden der koaxialen Leiter stellen kapazitive Lasten dar, die zusammen mit dem Wellenwiderstand der Leitungen oder dem Abschlußwiderstand Tiefpässe mit entsprechender Zeitkonstante bilden. Damit steht mit zunehmender Frequenz eine immer geringere Spannung an den Kondensatorplatten zur Verfügung.
    Die mit zunehmender Wiederholfrequenz kleiner werdende Austastspannung hat eine geringer werdende Auslenkung des Elektronenstrahls zur Folge, was wiederum die Dauer der Elektronenstrahlpulse verlängert oder sogar eine Erzeugung von Elektronenstrahlpulsen bei hohen Frequenzen unmöglich macht.    - The capacitor plates at the ends of the coaxial conductors represent capacitive loads which, together with the characteristic impedance of the lines or the terminating resistor, form low-pass filters with a corresponding time constant. As the frequency increases, the voltage on the capacitor plates becomes ever lower.
    The blanking voltage, which decreases with increasing repetition frequency, results in a decreasing deflection of the electron beam, which in turn extends the duration of the electron beam pulses or even makes it impossible to generate electron beam pulses at high frequencies.
  • - Da bei niedrigen Frequenzen nur das elektrische Feld des Kondensators wirksam ist, entstehen pro Periode der das ESAS ansteuernden Spannung zwei Elektronenstrahlpulse, von denen einer durch zusätzliche Maßnahmen unterdrückt werden muß.- Since at low frequencies only the electrical field of the capacitor effective, arise per period of the voltage driving the ESAS two electron beam pulses, one of which by additional measures must be suppressed.

Für ein universell einsetzbares Subpikosekunden-ESAS sind demnach folgende Eigenschaften anzustreben:The following are therefore for a universally applicable subpicosecond ESAS To strive for properties:

  • - beliebige wählbare Wiederholfrequenzen und Pulsdauern- Any selectable repetition frequencies and pulse durations
  • - hochfrequenztechnische Anpassung und Aufbau des ESAS- Radio frequency adaptation and structure of the ESAS
  • - die Erzeugung nur eines Elektronenpulses pro Periode der ansteuernden Spannung- The generation of only one electron pulse per period of the driving voltage
  • - beliebige wählbare PE-Energien- any selectable PE energies

Das ESAS, das die gestellten Anforderungen am ehesten erfüllt, ist das von Sadorf /4,5/ vorgestellte. Hier besteht jedoch nicht die Möglichkeit, die Leitung mit ihrem Wellenwiderstand abzuschließen. Damit ist jedoch der Punkt der hochfrequenztechnischen Anpassung nicht erfüllt. Aus diesem Grunde lassen sich mit diesem ESAS lediglich Elektronenstrahlpulse von minimal 15 ps Dauer erzeugen. Außerdem entstehen auch hier zwei Elektronenstrahlpulse pro Periode der ansteuernden Spannung.The ESAS that best meets the requirements is that of Sadorf / 4,5 / featured. However, there is no possibility of using the line here to complete their wave resistance. However, this is the point of high-frequency technology Adjustment not met. For this reason, with this ESAS only generate electron beam pulses of at least 15 ps duration. In addition, there are two electron beam pulses per period of the driving Tension.

Bei der hier vorgestellten Erfindung wird ein neuer Weg gegangen. Der Elektronenstrahl wird hier direkt im elektromagnetischen Feld einer Hochfrequenzleitung abgelenkt und mit einem orthogonal zueinander angeordneten Schlitzblendenpaar ausgetastet. Der Elektronenstrahl tritt dabei durch kleine Löcher im Mantel der Hochfrequenzleitung in das elektromagnetische Feld ein. Diese Löcher sind so herzustellen, daß zum einen das Austreten von HF-Leistung sowie eine Störung des Feldverlaufs vermieden werden, zum anderen die Elektronen Bereiche möglichst hoher Feldstärke durchlaufen (Abb. 1).A new path is taken in the invention presented here. The electron beam is deflected here directly in the electromagnetic field of a high-frequency line and blanked out with a pair of slit diaphragms arranged orthogonally to one another. The electron beam enters the electromagnetic field through small holes in the jacket of the high-frequency line. These holes are to be made in such a way that, on the one hand, the escape of RF power and a disturbance in the field profile are avoided, and on the other hand, the electron areas pass through the highest possible field strength ( Fig. 1).

Bei Leitungen, die mit Dielektrikum gefüllt sind, muß dieses Dielektrikum in der Nähe des Elektronenstrahls weiträumig entfernt werden, um elektrostatische Aufladungen zu vermeiden. Dies muß so geschehen, daß bei der dadurch verursachten Änderung des Wellenwiderstandes der Leitung die auftretenden Reflexionen minimiert werden. Die Gestaltung dieses Überganges hängt vom Typ der jeweils verwendeten HF-Leitung ab.For cables that are filled with dielectric, this dielectric must be in the Proximity of the electron beam can be removed widely to avoid electrostatic charges to avoid. This must be done in such a way that the Change in the line impedance of the reflections that occur  be minimized. The design of this transition depends on the type of each HF line used.

Der Abschluß der HF-Leitung kann sich außerhalb des Vakuums befinden, er ist über HF-Vakuumdurchführungen und -Leitungen mit dem ESAS verbunden.The termination of the HF line can be outside the vacuum, it is Connected to the ESAS via HF vacuum feedthroughs and lines.

Das neue ESAS hat gegenüber den bislang bekannten ESAS die folgenden Vorteile:The new ESAS has the following advantages over the previously known ESAS:

  • - Die Wiederholfrequenz kann nahezu frei gewählt werden. Sie ist nur durch die Übertragungsbandbreite der jeweils verwendeten HF-Leitung eingeschränkt. Einige Arten von HF-Leitungen sind in Abb. 1 skizziert.
    Koaxial- und Zweidrahtleitungen haben den Vorteil, mit Wiederholfrequenzen von 0 Hz bis hin zu 20 GHz betrieben werden zu können. Bei Wiederholfrequenzen < 20 GHz müssen Hohlleiter verwendet werden, die aber den Nachteil haben, daß sie nur in einem bestimmten Frequenzband betreibbar sind.    - The repetition frequency can be chosen almost freely. It is only limited by the transmission bandwidth of the RF line used. Some types of RF lines are outlined in Fig. 1.
    Coaxial and two-wire lines have the advantage that they can be operated with repetition frequencies from 0 Hz up to 20 GHz. At repetition frequencies <20 GHz, waveguides must be used, but they have the disadvantage that they can only be operated in a certain frequency band.
  • - Die PE-Energie ist, wie beim normalen Austastkondensator auch, frei und unabhängig von angestrebter Wiederholrate und Pulsbreite wählbar.- As with the normal blanking capacitor, the PE energy is free and can be selected independently of the desired repetition rate and pulse width.
  • - Dadurch, daß der Elektronenstrahl sowohl vom elektrischen, als auch vom magnetischen Feld der HF-Leitung beeinflußt wird, ergibt sich bei sinusförmiger Ansteuerung eine ellipsenförmige Auslenkung des Elektronenstrahls in der Ebene der Austastblende (Abb. 4).
    Dies kann unter geeigneter Verwendung von zwei Schlitzblenden dazu genutzt werden, jeweils nur einen Elektronenstrahlpuls pro Periode der ansteuernden Spannung zu erzeugen (Abb. 5). Die Schlitzblenden bestehen dabei jeweils aus zwei in einer Richtung frei und unabhängig voneinander beweglichen Platten, wodurch die Position und die Breite des Spaltes beliebig eingestellt werden können. Eine unterschiedliche Höhe, in der sich die Platten bewegen, gewährleistet, daß an jeder Stelle des Spaltes eine minimale Spaltbreite eingestellt werden kann.    - The fact that the electron beam is influenced by both the electrical and the magnetic field of the HF line results in an elliptical deflection of the electron beam in the plane of the blanking aperture in the case of sinusoidal control ( Fig. 4).
    With the appropriate use of two slit diaphragms, this can be used to generate only one electron beam pulse per period of the driving voltage ( Fig. 5). The slit diaphragms each consist of two plates which can move freely in one direction and independently of one another, as a result of which the position and width of the gap can be set as desired. A different height at which the plates move ensures that a minimum gap width can be set at any point in the gap.
  • - Das ESAS ist HF-technisch nahezu ideal angepaßt, da weder die transversale Struktur der Leitung verändert noch die Leitung unterbrochen werden.- In terms of HF technology, the ESAS is almost ideally adapted, since neither the transverse Structure of the line is still changing the line to be interrupted.

Mit dem Prinzip der Ablenkung der Elektronen im Feld einer Hochfrequenzleitung können Elektronenstrahlpulse im Subpikosekundenbereich mit hoher Wiederholrate erzeugt werden. Ein Ausführungsbeispiel, das die Leistungsfähigkeit dieses Prinzips demonstriert, basiert auf einer Koaxialleitung.
Der Elektronenstrahl wird hierbei im radialsymmetrischen, zeitabhängigen elektromagnetischen Feld zwischen Innen- und Außenleiter abgelenkt (Abb. 2). Der Bereich, in dem der Elektronenstrahl durch das Kabel tritt, ist weiträumig von isolierenden Materialien befreit worden. Der Übergang Dielektrikum-Vakuum ist hier dadurch realisiert, daß das Isolationsmaterial kegelförmig vom normalen Durchmesser auf den Durchmesser des Innenleiters übergeht.
Zum Ein- und Wiederaustritt des PE-Strahls sind in den Außenleiter zwei Löcher gebohrt, deren Durchmesser so klein wie möglich zu wählen ist (hier 0,6 mm), damit das Austreten von HF-Leistung vermieden wird.With the principle of deflecting the electrons in the field of a high-frequency line, electron beam pulses in the sub-picosecond range can be generated with a high repetition rate. An embodiment that demonstrates the performance of this principle is based on a coaxial line.
The electron beam is deflected in the radially symmetrical, time-dependent electromagnetic field between the inner and outer conductor ( Fig. 2). The area in which the electron beam passes through the cable has been largely cleared of insulating materials. The transition from dielectric to vacuum is realized here in that the insulation material changes conically from the normal diameter to the diameter of the inner conductor.
To allow the PE beam to enter and exit, two holes are drilled in the outer conductor, the diameter of which must be chosen to be as small as possible (here 0.6 mm), so that the leakage of HF power is avoided.

Messungen mit dem Netzwerkanalysator ergaben für das realisierte ESAS Transmissions- und Reflexionsfaktoren, die mit denen einer nicht modifizierten HF-Leitung vergleichbar sind (Abb. 3).Measurements with the network analyzer showed transmission and reflection factors for the realized ESAS, which are comparable to those of an unmodified RF line ( Fig. 3).

Die Amplitude der Auslenkung in Abb. 4 beträgt 90 µm in der Ebene der Austastblenden. Die Primärelektronenenergie beträgt 3 keV, die Amplitude der ansteuernden Spannung 15 V bei einer Frequenz von 11,8 GHz. Legt man eine Spaltbreite der Schlitzblende von 1 µm zugrunde, ergibt sich rechnerisch eine bislang unerreichte Elektronenstrahlpulsdauer von 156 · 10-15 s.The amplitude of the deflection in Fig. 4 is 90 µm in the plane of the blanking diaphragms. The primary electron energy is 3 keV, the amplitude of the driving voltage is 15 V at a frequency of 11.8 GHz. If one assumes a slit width of the slit diaphragm of 1 µm, this results in an unprecedented electron beam pulse duration of 156 · 10 -15 s.

Literatur
(1) P. G. May, J.-M. Halbout, G. L.-T. Chiu: Noncontact High-Speed Waveform Measurements with the Picosecond Photoelectron Scanning Electron Microscope IEEE J. Quant. Electronics 24 (2) February 1988, S. 234-239
(2) H. Hübner, E. Röhm: Generating pico-second electron-pulses with microwave field emission Optik 78 (4), 1988, S. 173-182
(3) E. Menzel, E. Kubalek: Elektronenstrahlaustastsysteme Beitr. elektronenmikroskop. Direktabb. Oberfl. 11 (1978), S. 47-66
(4) H. Sadorf, H. A. Kratz: Plug-in fast electron beam chopping system Rev. Sci. Instrum. 56 (4), April 1985, S. 567-571
(5) H. A. Kratz, H. Sadorf: Patentanmeldung Aktenzeichen P 33 39 811.9, 11. März 1983
(6) T. Hosokawa, H. Fujioka, K. Ura: Generation and measurement of subpicosecond electron beam pulses Rev. Sci. Instrum. 49 (5), May 1978, S. 624-628 literature
(1) PG May, J.-M. Halbout, GL-T. Chiu: Noncontact High-Speed Waveform Measurements with the Picosecond Photoelectron Scanning Electron Microscope IEEE J. Quant. Electronics 24 (2) February 1988, pp. 234-239
(2) H. Hübner, E. Röhm: Generating pico-second electron-pulses with microwave field emission Optik 78 (4), 1988, pp. 173-182
(3) E. Menzel, E. Kubalek: Electron beam blanking systems Contribution electron microscope. Direct illustration Oberfl. 11 (1978), pp. 47-66
(4) H. Sadorf, HA Kratz: Plug-in fast electron beam chopping system Rev. Sci. Instrument. 56 (4), April 1985, pp. 567-571
(5) HA Kratz, H. Sadorf: patent application file number P 33 39 811.9, March 11, 1983
(6) T. Hosokawa, H. Fujioka, K. Ura: Generation and measurement of subpicosecond electron beam pulses Rev. Sci. Instrument. 49 (5), May 1978, pp. 624-628

Zu den AbbildungenTo the pictures

Abb. 1: Aufbau einer Elektronenstrahlaustasteinheit mit Hilfe verschiedener Arten von Hochfrequenzleitungen
Abb. 2: Ausführungsbeispiel eines unter Verwendung einer Koaxialleitung aufgebauten ESAS im Quer- und Längsschnitt
Abb. 3: Vergleich der S-Parameter des ESAS und der einer unmodifizierten Koaxialleitung. Zu beachten ist der unterschiedliche Maßstab für Transmission und Reflexion. Die Werte für die Reflexionen bleiben unterhalb von -15 dBm, was noch als guter Wert zu bezeichnen ist.
Abb. 4: Beobachtete Elektronenstrahlauslenkung von a=90 µm bei einer Frequenz von 11,3 GHz und einer Amplitude der ansteuernden Spannung von 15 V
Abb. 5: Anordnung der Austastblenden zur Erzielung kurzer Elektronenstrahlpulse und zur Vermeidung des zweiten Pulses pro Periode der Austastspannung Fig. 1: Structure of an electron beam blanking unit using different types of high-frequency lines
Fig. 2: Embodiment of an ESAS constructed using a coaxial line in cross and longitudinal section
Fig. 3: Comparison of the S parameters of the ESAS and that of an unmodified coaxial line. Note the different standards for transmission and reflection. The values for the reflections remain below -15 dBm, which can still be described as a good value.
Fig. 4: Observed electron beam deflection of a = 90 µm at a frequency of 11.3 GHz and an amplitude of the driving voltage of 15 V.
Fig. 5: Arrangement of the blanking diaphragms to achieve short electron beam pulses and to avoid the second pulse per period of the blanking voltage

Claims (11)

1. Elektronenstrahlaustastsystem (ESAS) zum Erzeugen kurzer Elektronenstrahlpulse dadurch gekennzeichnet, daß die Elektronen im elektromagnetischen Feld einer Hochfrequenzleitung abgelenkt werden, wodurch sich bei sinusförmiger Ansteuerung des Systems eine ellipsenförmige Auslenkung des Elektronenstrahls ergibt, aus der dann durch Schlitzblenden ein kurzer Elektronenstrahlpuls ausgetastet wird.1. Electron beam blanking system (ESAS) for generating short electron beam pulses, characterized in that the electrons are deflected in the electromagnetic field of a high-frequency line, which results in an elliptical deflection of the electron beam when the system is sinusoidally controlled, from which a short electron beam pulse is then blanked out by slit diaphragms. 2. Einrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß zum Ein- und Austritt des Elektronenstrahls Löcher im Mantel der Hochfrequenzleitung so angeordnet sind, daß die Elektronen die Bereiche der Hochfrequenzleitung durchqueren, an denen das elektrische oder das magnetische Feld eine möglichst große Komponente senkrecht zur Flugrichtung der Elektronen aufweist.2. Device according to claim 1, characterized in that for input and Exit of the electron beam holes in the jacket of the radio frequency line so are arranged so that the electrons reach the areas of the radio frequency line traverse where the electric or magnetic field is as possible large component perpendicular to the direction of flight of the electrons. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von Leitungen, die mit Dielektrikum gefüllt sind, dieses Dielektrikum in dem Bereich, in dem die Elektronen die Hochfrequenzleitung durchqueren, auf solche Art entfernt wird, daß die an den Übergängen Dielektrikum/ Vakuum auftretenden Reflexionen minimal sind.3. Device according to claim 1 and 2, characterized in that when used of lines that are filled with dielectric, this dielectric in the area where the electrons cross the radio frequency line, is removed in such a way that the dielectric / Vacuum reflections are minimal. 4. Einrichtung nach Anspruch 1, 2 und 3 dadurch gekennzeichnet, daß die Löcher, die zum Ein- und Austritt des Elektronenstrahls in den Mantel der Hochfrequenzleitung gebohrt sind, einen kleinstmöglichen Durchmesser haben, damit das Austreten von Hochfrequenzleistung vermieden wird und das elektromagnetische Feld der Hochfrequenzleitung nicht beeinflußt wird.4. Device according to claim 1, 2 and 3, characterized in that the Holes leading to the entry and exit of the electron beam into the jacket of the High-frequency line are drilled, the smallest possible diameter have to avoid the leakage of radio frequency power and the electromagnetic field of the radio frequency line is not affected. 5. Einrichtung nach Anspruch 1, 2, 3 und 4 dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz der das ESAS ansteuernden Spannung im gesamten Frequenzbereich der jeweils verwendeten Hochfrequenzleitung frei gewählt werden kann und somit sowohl hohe als auch beliebige Wiederholraten möglich sind.5. Device according to claim 1, 2, 3 and 4, characterized in that the Frequency of the voltage driving the ESAS in the entire frequency range the high-frequency line used can be freely selected and thus both high and arbitrary repetition rates are possible. 6. Einrichtung nach Anspruch 1, 2, 3, 4 und 5 dadurch gekennzeichnet, daß die Austastung des Elektronenstrahls durch zwei orthogonal zueinander angeordnete Schlitzblenden erfolgt. 6. Device according to claim 1, 2, 3, 4 and 5, characterized in that the Blanking of the electron beam by two orthogonal ones Slit diaphragms are made.   7. Einrichtung nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5 und 6 dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitzblenden jeweils aus zwei in einer Richtung frei und unabhängig voneinander beweglichen Platten bestehen, wodurch die Position und die Breite des Spaltes beliebig eingestellt werden können.7. Device according to claim 1, 2, 3, 4, 5 and 6, characterized in that the slit diaphragms are free and independent from two in one direction plates are movable from each other, which makes the position and the Width of the gap can be set as desired. 8. Einrichtung nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6 und 7 dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Platten, die die Schlitzblenden darstellen, in unterschiedlicher Höhe angebracht sind, wodurch in jedem Fall eine minimale Breite des Spaltes gewährleistet ist.8. Device according to claim 1, 2, 3, 4, 5, 6 and 7, characterized in that that the two plates, which represent the slit diaphragms, in different Height are attached, which in any case minimizes the width the gap is guaranteed. 9. Einrichtung nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 und 8 dadurch gekennzeichnet, daß durch die gegebene ellipsenförmige Auslenkung des Elektronenstrahls in der Ebene der Austastblenden durch geeignetes Positionieren der Schlitzblenden nur ein Elektronenstrahlpuls pro Periode der das ESAS ansteuernden Spannung erzeugt wird.9. Device according to claim 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 and 8, characterized in that that by the given elliptical deflection of the electron beam in the level of the blanking diaphragms by suitably positioning the slit diaphragms only one electron beam pulse per period driving the ESAS Voltage is generated. 10. Einrichtung nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 und 9 dadurch gekennzeichnet, daß das ESAS über hochfrequenztaugliche Vakuumdurchführungen und Leitungen mit dem benötigten Leitungsabschluß verbunden wird, der sich somit außerhalb des Vakuums befindet.10. Device according to claim 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 and 9, characterized in that that the ESAS uses high-frequency vacuum feedthroughs and lines are connected to the required line termination, the is therefore outside the vacuum. 11. Einrichtung nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 und 10 dadurch gekennzeichnet, daß die Energie des Elektronenstrahls frei und unabhängig von angestrebter Wiederholrate und Pulsbreite gewählt werden kann.11. The device according to claim 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 and 10, characterized in that that the energy of the electron beam is free and independent of target repetition rate and pulse width can be selected.
DE19893904280 1989-02-14 1989-02-14 Sub-picosecond electron-beam blanking system Granted DE3904280A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19893904280 DE3904280A1 (en) 1989-02-14 1989-02-14 Sub-picosecond electron-beam blanking system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19893904280 DE3904280A1 (en) 1989-02-14 1989-02-14 Sub-picosecond electron-beam blanking system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE3904280A1 true DE3904280A1 (en) 1990-08-16
DE3904280C2 DE3904280C2 (en) 1991-11-07

Family

ID=6373984

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19893904280 Granted DE3904280A1 (en) 1989-02-14 1989-02-14 Sub-picosecond electron-beam blanking system

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE3904280A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4210185A1 (en) * 1991-03-28 1993-01-14 Fraunhofer Ges Forschung DEVICE FOR GENERATING SHORT PARTICLE JET PULSES
WO2012008836A3 (en) * 2010-07-14 2012-03-01 Delmic B.V. Inspection apparatus and replaceable door for a vacuum chamber of such an inspection apparatus and a method for operating an inspection apparatus

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009015341A1 (en) 2009-03-27 2010-10-07 Carl Zeiss Ag Method for optical testing of sample during e.g. chemical analysis, involves detecting optical emission of sample depending on characteristic modulation i.e. temporally periodic modulation, of particle beam

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3339811A1 (en) * 1983-11-03 1985-05-15 Universität Karlsruhe Institut für Elektrotechnische Grundlagen der Informatik, 7500 Karlsruhe ps Electron-beam scanning unit
EP0233123A2 (en) * 1986-02-10 1987-08-19 Schlumberger Technologies, Inc. An improved apparatus for pulsing electron beams

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3339811A1 (en) * 1983-11-03 1985-05-15 Universität Karlsruhe Institut für Elektrotechnische Grundlagen der Informatik, 7500 Karlsruhe ps Electron-beam scanning unit
EP0233123A2 (en) * 1986-02-10 1987-08-19 Schlumberger Technologies, Inc. An improved apparatus for pulsing electron beams

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
E. Menzel, E. Kubalek: Elektronenstrahlaustast- systeme, DE-Z: Beitr. elektronenmikroskop. Direkt-abb. Oberfl. 11 (1978), S. 47-66 *
H. Hübner, E. Röhm:Generating pico-second elec- tron-pulses with microwave field emission DE-Z: Optik 78 (4), 1988, S. 173-182 *
H. Sadorf, H.A. Kratz: Plug-in fast electron beam chopping system, US-Z: Rev. Sci. Instrum. 56 (4), April 1985, S. 567-571 *
P.G. May J.-M. Halbout, G.L.-T. Chiu: Noncontact High-Speed Waveform Measurements with the Picose- cond Photoelectron Scanning Electron Microscope US-Z: IEEE J. Quant, Electronics 24 (2) February 1988, S. 234-239 *
T. Hosokawa, H. Fujioka, K. Ura: Generation and measurement of subpicosecond electron beam pulses,US-Z: Rev. Sci Instrum. 49 (5), May 1978, S. 624- 628 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4210185A1 (en) * 1991-03-28 1993-01-14 Fraunhofer Ges Forschung DEVICE FOR GENERATING SHORT PARTICLE JET PULSES
WO2012008836A3 (en) * 2010-07-14 2012-03-01 Delmic B.V. Inspection apparatus and replaceable door for a vacuum chamber of such an inspection apparatus and a method for operating an inspection apparatus
US8895921B2 (en) 2010-07-14 2014-11-25 Delmic B.V. Inspection apparatus and replaceable door for a vacuum chamber of such an inspection apparatus and a method for operating an inspection apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
DE3904280C2 (en) 1991-11-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0396019B1 (en) Ion cyclotron resonance spectrometer
DE60112427T2 (en) GROSSLESS FOCUSING DEVICE FOR EXTRACTION OF IONS FOR A FLIGHT-TIME MASS SPECTROMETER
EP0208894B1 (en) Time-of-flight mass spectrometer with an ion reflector
DE4445762A1 (en) Method and device for determining absolute plasma parameters
DE102009028362A1 (en) Beam position monitor for electron linear accelerator
DE1439828B2 (en) ELECTRON MICROSCOPE
CA1256597A (en) Apparatus for pulsing electron beams
EP0001228B1 (en) Improvement in an impulse-modulated electron beam device
EP0013876A1 (en) Device for contactless potential measurement
WO2008101669A1 (en) Mass spectrometer
DE3726046C2 (en)
DE10029763A1 (en) Vacuum interrupter
DE4412064C2 (en) Method for measuring pulsed electron spin resonance signals and electron spin resonance pulse spectrometer
DE3904280A1 (en) Sub-picosecond electron-beam blanking system
DE3538407A1 (en) ION CYCLOTRON RESONANCE SPECTROMETER
DE1498983B2 (en) Device for the separation of ions with different specific electrical charges
DE10102571A1 (en) level meter
DE4125592A1 (en) Tuning HF source esp. microwave of electron spin resonance spectrometer - sweeping frequency through defined region and setting absorption point in centre of region
EP3803367B1 (en) Ion transport device, ion mobility spectrometer and ion funnel
EP1060399B1 (en) Device for testing the electromagnetic compatibility of systems having large dimensions
DE3315860A1 (en) MIXER
DE3605735A1 (en) Device for producing short electron pulses, ion pulses or X-ray pulses having high directionality
DE102012205943A1 (en) Calibration arrangement for calibrating network analog for calibrated measurement of e.g. microwave circuit, has shield portion for shielding linking dot on opposite side of calibration standard and in extended plane of standard
DE931600C (en) Resonator system for a discharge tube
WO1992017898A1 (en) Device for generating short particle-beam pulses

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8122 Nonbinding interest in granting licenses declared
D2 Grant after examination
8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee