DE682031C

DE682031C - Rotationssymmetrische magnetische Elektronenlinse aus Dauermagneten

Info

Publication number: DE682031C
Application number: DEA80480D
Authority: DE
Inventors: Dr Phil Hans Boersch; Dr-Ing Ernst Brueche
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1936-09-11
Filing date: 1936-09-12
Publication date: 1939-10-06

Description

Rotationssymmetrische magnetische EAektronenlinse aus Dauermagneten Die Erfindung betrifft eine rotationssymmetrische magnetische Elektronenlinse aus Dauermagneten.
Es sind bereits anamorphotische Systeme aus stabförmigen Dauermagneten bekannt. Es ist ferner bekannt, auch bei rotationssymmetrischen Linsen statt der üblichen stromdurchflossenen Spulen Dauermagnete zu verwenden. Bei der praktischen Ausführung solcher Linsen ist man jedoch an Herstellungsschwierigkeiten gescheitert. Außerdem weisen die bisher bekannten Linsen aus Dauermagneten den in der Elektronenoptik sonst nicht auftretenden Nachteil auf, daß die Brennweite dieser Linse nicht einstellbar ist.
Nach der Erfindung besteht daher eine rotationssymmetrische magnetische Elektronenlinse aus einer Anzahl von stabförmigen Dauermagneten, die in einer oder mehreren Gruppen von mehr als je zwei symmetrisch in bezug auf die Achse derart angeordnet sind, daß jede einzelne der an verschiedenen Achsenorten befindlichen Gruppen aus Magneten besteht, die sich alle am gleichen Achsenort befinden und deren der Achse benachbarte Pole das gleiche Vorzeichen aufweisen. Die Erfindung sei näher erläutert an Hand der Zeichnung, in der einige Ausführungsformen von Linsen nach der Erfindung beispielsweise dargestellt sind. In Abb. i bedeuten i und z zwei der Dauermagnete, die in einer Ebene senkrecht zur Linsenachse, deren Durchstoßpunkt 3 ist, angeordnet sind. Die Stabmagnete sind auf zwei koaxialen Kreisringen oder Scheiben q. und 5 derart befestigt, daß die Scheiben q. und 5 gegeneinander drehbar sind, so daß die Neigung der Magnete gegen den Radiusvektor und damit ihre Entfernung von der Achse geändert werden kann.
Abb. a zeigt dieselbe Anordnung wie Abb. i, nur daß hier eine solche Drehung der Scheiben gegeneinander vorgenommen worden ist. Dadurch, daß die Magnete ihre Entfernung von der Achse ändern, ändert sich auch das magnetische Feld der Linse und damit ihre Brechkraft. Vorzugsweise werden daher die beiden Ringe oder Scheiben mit einer Skala 6 versehen, die auf die Brechkraft oder Brennweite der Linse, z. B. bezogen auf eine bestimmte Elektronengeschwindigkeit, geeicht ist.
Die Ringe oder Scheiben q. und 5 können auch, wie es in Abb. 3 angedeutet ist, so angeordnet sein, daß sie längs der Achse gegeneinander verschiebbar sind, derart, daß die Magnete auf dem Mantel eines Kegels mit veränderlichem Öffnungswinkel liegen. Die Zahlen i bis 5 haben die gleiche Bedeutung wie in Abb. i und 2. In Abb. q. ist die gleiche Anordnung, und zwar in einem Schnitt mit einer Ebene durch die Achse gezeichnet. Es ist der Fall angenommen, daß die beiden Ringe möglichst weit gegeneinander verschoben sind. Die durch gestrichelte Linien dargestellten Teile der Begrenzungslinien des einen U-förmigen Querschnitt aufweisenden Ringes q. deuten an, daß der Ring an den Stellen, an denen sich ein Magnet befindet, Aussparungen aufweist. Auch bei dieser Anordnung kann eine Skala vorgesehen sein, die die Brechkraft der Linse für die jeweilige Stellung der Ringe angibt.
Abb.5 zeigt nochmals schematisch einen Schnitt der Linse mit einer Ebene durch die Achse. Rings um die Achse 3 sind die Magnete 1, 2 usw. angeordnet, deren der Achse benachbarte Pole alle gleichartig sind. Bei einer solchen Linse kehrt die Magnetfeldstärke auf der Achse in der Linsenmitte ihr Vorzeichen um. Man hat hier also das Analogon zur elektrischen Einzellinse.
Eine Linse, bei der das Magnetfeld seine Richtung nicht umkehrt, ist in Abb. 6 in gleicher Weise dargestellt. Man erhält diese Linse, indem man außer der aus den Magneten 1, 2 usw. bestehenden Gruppe eine weitere aus den Magneten 11; 12 usw. bestehende Gruppe anbringt, deren Magnete der Achse den anderen Pol zukehren wie die der ersten Gruppe. Vorzugsweise werden die Gruppen untereinander mit einem magnetischen Schluß 7 verbunden. Die beiden Gruppen von Magneten brauchen in diesem Falle nicht unabhängig voneinander einstellbar zu sein. Es ist jedoch möglich, die Gruppen von Magneten in der Art der oben angeführten Beispiele unabhängig voneinander einzustellen.
Eine Ausführungsform der Linse, die ebenso wie die in Abb. 5 gezeigte keine Bilddrehung verursacht, ist in Abb. 7 dargestellt, bei der drei Gruppen i und 2, 11 und 12, 21 und 22 von Magneten vorgesehen sind, von denen die beiden äußeren mit dem anderen Pol zur Achse weisen als die inneren.
Nach einer weiteren Fortbildung der Erfindung können die Ringe so ausgestaltet werden, daß ein magnetischer Nebenschluß hergestellt wird. Die Einstellung der Brechkraft der Linse erfolgt dann bei Drehung der Ringe gegeneinander durch Änderung des magnetischen Schlusses.
Ein Ausführungsbeispiel einer solchen Linse ist in Abb. 8 wiedergegeben. Hier bedeutet wieder 4. den äußeren, 5 den inneren Ring aus ferromagnetischem Stoff. Der Ring 5 ist so ausgebildet, daß auf ihm die Magnete 1, 2 usw. in der Ebene des Ringes drehbar angeordnet sind, so daß die Einstellung der Neigung der Magnete gegen den Radiusvektor, die wiederum durch Drehung des Ringes 5 bewirkt werden kann, die Größe des magnetischen Schlusses verändert wird. Der Ring q. besitzt vorzugsweise einen U-förmigen Querschnitt in der Ebene durch die Achse. Dabei wird durch geeignete Ausgestaltung der Ansätze 8, die auch fehlen können, eine besonders günstige Form des Linsenfeldes erzielt. Schließlich ist es möglich, bei einer Linse nach Abb. 8 einen zweiten Schlußring 14 symmetrisch zum ersten anzubringen, wie dies in Abb. 9 dargestellt ist.
Die besondere Ausführung der verwendeten Stabmagnete ist durch die gewünschte Ausgestaltung des magnetischen Feldes bedingt. Insbesondere ist es in vielen Fällen vorteilhaft, die Stäbe mit Ansätzen oder Polschuhen zu versehen, wie dies in den Abb.6 und 8 angedeutet ist.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Rotationssymmetrische magnetische Elektronenlinse aus Dauermagneten, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einer Anzahl von stabförmigen Dauermagneten besteht, die in einer oder mehreren Gruppen von mehr als je zwei symmetrisch in bezug auf die Achse derart angeordnet sind, daß jede einzelne der an verschiedenen Achsenorten befindlichen Gruppen aus Magneten besteht, die sich alle am gleichen Achsenort befinden und deren der Achse benachbarte Pole das gleiche Vorzeichen aufweisen.
2. Elektronenlinse nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, durch die die Neigung der in einer Ebene senkrecht zur Achse beweglichen Magnete einer Gruppe gegen den Radiusvektor oder aber die Neigung der den Mantel eines Kegels mit veränderlichem Öffnungswinkel bildenden Magnete einer Gruppe gegen die Achse eingestellt werden kann.
3. Elektronenlinse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, . daß zwei vorzugsweise mit einer in Brechkraft oder Brennweite (z. B. bezogen auf eine bestimmte Elektronenenergie) geeichten Sl:a-1eneinteilung (6) versehene koaxiale Kreisringe oder -scheiben (4., 5) vorgesehen sind, an deren einem die einzelnen Magnete (1, 2) drehbar und an deren anderem längs verschiebbar befestigt sind und die gegeneinander um die Achse drehbar oder längs der Achse verschiebbar sind.
Elektronenlinse nach Anspruch i oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus zwei Gruppen von Magneten (1, 2 bzw. 11, 12) besteht, die bezüglich der Achse entgegengesetzte Polarität aufweisen.
Elektronenlinse nach Anspruch 4., dadurch gekennzeichnet, daß an dem der Achse abgewendeten Ende der Magnetgruppen magnetischer Schluß (7) besteht.
6. Elektronenlinse mit zwei Gruppen von Magneten nach Anspruch 2 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, durch die die Einstellung der beiden Magnetgruppen in Abhängigkeit voneinander erfolgt.
7. Elektronenlinse nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus drei Magnetgruppen (1, 2 bzw. 11, 12 bzw. 21, 22) besteht, von denen die mittlere (11, 12) bezüglich der Achse entgegengesetzte Polarität aufweist als die synmetrisch zu ihr angeordneten äußeren. B. Elektronenlinse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnete auf einem inneren ferromagnetischen Ring (5, Abb.
8 oder 9) angebracht sind, dem in Richtung der Achse verschoben ein weiterer vorzugsweise mit Ansätzen (8) versehener Ring aus ferromagnetischem Stoff (q.) entgegengestellt ist, durch den ein magnetischer Nebenschluß hergestellt wird.
9. Elektronenlinse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Schlußring (1q.) symmetrisch zum ersten (q.) angebracht ist.