DE735873C - Elektronenoptische Abbildungseinrichtung mit zwei oder mehr Einzellinsen - Google Patents

Description

• Elektronenoptische Abbildungseinrichtung mit zwei oder mehr Einzellinsen Zusatz zum Patent 733 345 Das Hauptpatent bezieht sich ,auf eine elektronenoptische elektrische rinzellinse aus drei in Achsenrichtung aufeinanderfolgenden blendenförmigen Elektroden, deren äußere das gleiche Potential haben. Nach dem Hauptpatent soll die Mittelelektrode der Einzellinse von solcher Dicke sein, daß die über der Spannung U,11 der Mittelelektrode aufgetragene Brennweitekurve j--- f (U,it) bei konstanter Spannung U,1 der Außenelektrode ein ausgeprägtes Minimum hat. Es ist in dem Hauptpatent ausführlich auseinandergesetzt worden, daß man durch Veränderung des Durchmessers der mittleren Elektrode, z. B. unter sonst gleichen Bedingungen, den Charakter der Brenn weitekurve wesentlich beeinflussen kann. Es ist dort auf die Untersuchungen von johannson und Scherzer und von S c h e r z e r in der ;:Zeitschrift für Phvsilt«, Bd. 8o, S. 183 ff. und 193 ff., - I933, hingewiesen worden, in denen bei Werten von U,17;`U,; kleiner als t (die Spannungen U sind hier wie bei dem -Hauptpatent auf den Punkt bezogen, an dem die Elektronen die Geschwindigkeit Null haben, so da,( die genannte Einschränkung besagt, daß die Mittelelektrode gegen die Außenelektroden negativ sein soll) für abnehmende Werte von U:it U_t ein gleichmäßig abnehmender Verlauf der Brenmveitekurve gefunden wurde. Beeinflußt man nun das Potentialfeld der Einzellinse dadurch, daß man die Dicke der Mittel.elcktrode verändert, und wird diese Veränderung nicht gerade wie bei den genannten Verfassern in der Weise vorgenommen, daß keine Änderung des Potentialfeldes eintritt, so erhält man schließlich Brennweitekurven von gänzlich anderem Charakter, nämlich solche, die ein ausgeprägtes Minimum aufweisen. Beim Betrieb der Linsen auf dem .einen Ast der Kurve wird im allgemeinen eine kissenförmige, auf dem anderen eine tonnenförmige Verzeichnung auftreten, während die Linse in dem Zwischengebiet, welches etwa in dem Minimum der Kurve liegt, verzeich nungsfrei arbeitet. Gegenstand des Hauptpatents ist nun eine Einzellinse, die einen derartigen Brenmweiteverlauf hat, und ferner eine mit einer solchen Einzellinse versehene Abbildungseinrichtung, bei der die Einzellinse im Minimum der Brennwehekurve betrieben wird.
• Die vorliegende Erfindung bezieht sich null auf eine elektronenoptische Abbildungseinrichtung, insbesondere ein Elektronemnikroskop mit zwei oder mehr Einzellinsen nach dem Hauptpatent. Nach der Erfindung sind die Einzellinsen so angeordnet und geschaltet, daß eine gegenseitige Kompensation der durch die Linsen bedingten und von der Brennweite der Linse abhängigen kissen- und tonnenförmigen Verzeichnung eintritt. Zur Erläuterung wird auf die Abbildungen verwiesen. In Abb. i und 2 ist wie bei dem Haupt-Patent die Brennweite f aufgetragen über dem Verhältnis (hit/U,1 der Spannungen der Blenden. In beiden Abbildungen sind mit i und 2 die schematisch angedeuteten Brennweitekurven zweier Einzellinsen bezeichnet. Wird nach Abb. i die erste Linse in dem markierten Punkte ihrer Brennweitekurve betrieben und weist sie also eine kissenförmige Verzeichnung auf, so soll die Linse 2 in dem ebenfalls markierten Punkte betrieben werden, in dem sie eine solche tonnenförmige Verzeichnung bewirkt, daß die durch die erste Linse bedingte Verzeichnung aufgehoben wird. Es ist dabei prinzipiell gleichgültig, ob beide Linsen zusammen als eine dicke Linse wirken oder aber zwischen den Linsen ein Zwischenbild entsteht. In Abb.2 sind die Brennweitekurven in etwas anderer Gestalt, abhängig von der besonderen Form der Elektroden, angenommen. Auch hier sollen die beiden Linsen in der beschriebenen Weise betrieben werden. Die Arbeitspunkte beider Linsen liegen nun bei kleinen Werten des Verhältnisses @l;iz U.1. Kleine Werte dieses Verhältnisses, insbesondere der Wert Null, sind besonders vorteilhaft, da in diesem Falle die Spannung U-,, an der Mittelelektrode als kleine Korrektionsspannung anzusehen ist, die gegebenenfalls unabhängig von der Spannung U-1 an den Außenelektroden ist, ohne daß bei Schwankungen dieser Spannung eine störende Bildunschärfe eintritt. Es ist dabei noch besonders zweckmäßig, die beiden Linsen auf gegenläuligen Ästen ihrer Brennweitekurven zu betreiben, also die eine Linse auf dem steigenden, die anders= auf dem fallenden Ast. Bei Spannungsschwankungen verlaufen die Änderungen in den Brennweiten auch: ,gegenläufig und heben sich zum Teil auf, so, da.ß auch dann, wenn die Spannung an der Mittelelektrode nicht in denn genannten Sinne klein ist, trotzdem eine Kompensation der beiden Brennweiteänderungen bei Spannungsschwankungen erzielt wird.
• In Abb.3 ist eine Abbildungseinrichtung nach der Erfindung beispielsweise dargestellt. In Strahlrichtung hinter dem Objektträger 3 mit dem Objekt 4. befinden sich zwei Einzellinsen i und 2, die ein Bild des durchstrahlten Objektes auf einen Leuchtschirm oder eine photographische Platte j entwerfen. Die ganze Anordnung befindet sich in einem Vakuumgefäß 6. Während die Spannungen U:, an den Außenelektroden der beiden Linsen gleich sind, können die Mittelelektroden an zwei verschiedenen Spannungen (.#@iii und U.11" liegen, die nach den dargelegten Richtlinien den Brennweitekurven der Linsen zu entnehmen sind und beispielsweise den in den Abb. i und 2 markierten Punkten entsprechen können. Die Einzellinsen i und 2 Weisen recht verschiedene Formen auf. Unabhängig von der besonderen Form der Einzellinse labt sich nämlich der notwendige Brennweitever- i lauf durch geeignete Bemessung der Mittelelektrode im Verhältnis zu den Bemessungen und Abständen der Außenelektrode stets erreichen. Die Linse i ist noch mit einer vorgelagerten Gesichtsfeldblende versehen, die bei der zweiten Einzellinse gegebenenfalls fehlen oder durch die erste Linsenelektrode gebildet werden kann. Statt der beiden verschiedenen Einzellinsen können natürlich auch zwei Einzellinsen gleicher Bauart zusammen verwendet werden; auch ist es möglich, mehr als zwei Einzellinsen zu verwenden, die als eine dicke Linse wirken können, zwischen denen aber auch Zwischenbilder entstehen können. Bei der Verwendung von drei oder mehr Einzellinsen ist die Kompensation der Verzeichnung in entsprechender Weise durchzuführen. Auch hier werden zweckmäßig die Linsen so ausgebildet, daß die Spannungen U lt an deal Mittelelektroden Null oder sehr klein sind und daß die Linsen wenigstens zum Teil auf gegenläufigen Asten der Brennweitekurve betrieben werden, so daß sich etwaige Spannungsschwankungen in der Gesamtbrennweite des Systems nicht bemerkbar machen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Elektronenoptische Abbildungserrichtung, insbesondere Elektronenmikroskop, mit zwei oder mehr Einzellinsen aus drei in Achserrichtung aufeinanderfolgenden blendenförmigen Elektroden, deren äußere das gleiche Potential haben und deren mittlere von solcher Dicke ist, daß die über der Spannung Um der lidittelelektrode aufgetragene Brennweitekurve f = f (Un7) bei konstanter Spannung UA der Außenelektroden ein ausgeprägbes Minimum hat, nach Patent ?33 345, gekennzeichnet durch eine solche Anordnung und Schaltung der Einzellinsen, daß eine gegenseitige Kompensation der durch die Linsen bedingten und von der Brennweite der Linse abhängigen kissen- und tonnenförmigen Verzeichnung eintritt. z. Abbildungseinrichtung nach Anspruch i, gekennzeichnet durch den Betrieb der Linsen wenigstens zum Teil auf Ästen entgegengesetzter Neigung ihrer Brennweitekurven. 3. Abbildungseinrichtung nach Anspruch i und z, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelelektroden auf einem gegenüber dem Potential der Außenelektroden kleinen Potential, vorzugsweise dem Potential Null, liegen.