DE764011C - Electron-optical immersion objective for imaging objects with fast electron beams - Google Patents

Electron-optical immersion objective for imaging objects with fast electron beams

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DE764011C
DE764011C DEA79533D DEA0079533D DE764011C DE 764011 C DE764011 C DE 764011C DE A79533 D DEA79533 D DE A79533D DE A0079533 D DEA0079533 D DE A0079533D DE 764011 C DE764011 C DE 764011C
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DEA79533D
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Rudolf Dr Behne
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02Details
    • H01J37/04Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement, ion-optical arrangement
    • H01J37/10Lenses
    • H01J37/12Lenses electrostatic

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)

Description

Elektronenoptisches Immersionsobjektiv zur Abbildung von Objekten mit schnellen Elektronenstrahlen Die Linsenwirkung des elektronenoptischen Immersionsobjektivs wird bekanntlich durch den Potentialverlauf im Raum bestimmt, der sich aus der Zusammenwirkung der an den Gegenstand (Kathode) und mehrere Elektroden angelegten Potentiale ergibt. Dabei sind diese Potentiale bei dem bekannten Immersionsöbjektiv im allgemeinen derart gestaffelt, daß- in dem Raum, in dem sich die die Abbildung der Kathode vermittelnden Elektronen bewegen, also insbesondere auf der Achse, das Potential von der Kathode aus ständig zunimmt oder zum mindesten niemals abnimmt. Es findet also eine ständige Beschleunigung der Elektronen statt, und es können daher auch beliebig langsame aus der Kathode austretende Elektronen zur Abbildung verwendet werden.Electron-optical immersion objective for imaging objects with fast electron beams The lens effect of the electron-optical immersion objective is known to be determined by the potential curve in space, which results from the interaction which results in potentials applied to the object (cathode) and several electrodes. In this case, these potentials are in general in the case of the known immersion lens staggered in such a way that - in the space in which the image of the cathode is mediated Electrons move, especially on the axis, the potential of the cathode from constantly increasing or at least never decreasing. So there is a permanent one Acceleration of the electrons takes place, and it can therefore also be arbitrarily slow Electrons emerging from the cathode can be used for imaging.

Es sind ferner aus zwei ineinandergestellten zylindrischen Elektroden bestehende Elektronenlinsen für Kathodenstrahlröhren bekannt, bei denen der innere Zylinder gegen den äußeren negativ vorgespannt ist, derart, daß das Potential auf der Achse der Linse ein Minimum annimmt. Hierbei ist der innere Zylinder deswegen negativ gegen den äußeren vorgespannt, damit er zur Helligkeitssteuerung des aus langsamen Elektronen von nahezu genau ein und derselben Geschwindigkeit bestehenden Kathodenstrahls dienen kann. Es sind auch elektromagnetischeLinsen bekannt, vor denen sich ein auf die Elektronen nur verzögernd wirkendes Gitter befindet.There are also two nested cylindrical electrodes existing electron lenses for cathode ray tubes known, in which the inner Cylinder is negatively biased towards the outer, such that the potential is on the axis of the lens Minimum assumes. Here is the inner one Cylinder is therefore biased negatively against the outer one so that it can be used for brightness control of slow electrons of almost exactly the same speed existing cathode ray can serve. Electromagnetic lenses are also known in front of which there is a grid that only acts as a retardation on the electrons.

Unter Umständen ist es nun bei der Abbildung von Objekten mittels eines elektronenoptischen Immersionsobjektiv s erwünscht, gerade nur schnelle Elektronen zur Abbildung zu verwenden und zum Zwecke der besseren Monochromasie außerdem etwa vorhandene langsame Elektronen aus dem Strahlengang auszuscheiden. Dies wird dadurch ermöglicht, daß gemäß der Erfindung den Elektroden des Immersionsobjektivs solche Spannungen erteilt werden. daß das Potential an mindestens einer Stelle der Achse eineu um so viel niedrigeren Wert hat als am Gegenstand. <ialä etwaige langsame für die Abbildung unerwünschte Elektronen dort abgehremst und zurückgeworfen werden. Dabei kann entweder unmittelbar hinter dem abzubildenden Gegenstand die Brernswirkung einsetzen (hinter dem Gegenstand liegt ein bremsendes Feld), oder der Potentialverlauf kann zunächst eine stationäre Stelle, in der der abzubildende Gegenstand angeordnet werden kann, haben. um darauf durch ein Minimum hindurchzugehen (der Gegenstand befindet sich im feldfreien Raum). Schließlich kann bei Verwendung von mehr als zwei Elektroden vor dein Gegenstand auch die Anordnung so getroffen werden. daß das Potential zunächst steigt und erst darin durch ein Minimum geht. Hinter dem Gegenstand liegt in diesem Fall ein beschleunigendes Feld.It may now be the case when objects are mapped using of an electron-optical immersion objective s desirable, just only fast electrons to use for illustration and also for the purpose of better monochromaticity, for example Excrete existing slow electrons from the beam path. This is because of this allows that according to the invention the electrodes of the immersion objective such Tensions are issued. that the potential at at least one point on the axis the value of the item is so much lower than that of the item. <ialä any slow ones Electrons that are unwanted for imaging are slowed down and thrown back there. The braking effect can either be directly behind the object to be imaged insert (behind the object there is a braking field), or the potential curve can initially be a stationary point in which the object to be imaged is arranged can be, have. to then pass through a minimum (the object is in the field-free space). Finally, when using more than two electrodes in front of your object can also be arranged in this way. that the potential initially rises and only then goes through a minimum. Behind the In this case, the object is an accelerating field.

Das Immersionsobjektiv nach der Erfindung ist besonders geeignet für die Untersuchung von Folien nach der Durchstrahlungsmethode. Dabei ist es zweckmäßig. eine einigermaßen homogene Folie derart innerhalb des Potentialverlaufs des Immersionsobjektivs anzuordnen. daß gleich nach der Folie die bremsende tVirkung des Potentials einsetzt. während man stark inliomogene oder durchbrochene Folien. die den Potentialverlauf bei dem bekannten Immersionsobjektiv sehr stören würden. an einer stationären Stelle des Potentialverlaufs anordnen muß.The immersion objective according to the invention is particularly suitable for the examination of foils according to the radiographic method. It is useful here. a somewhat homogeneous film in this way within the potential profile of the immersion objective to arrange. that the braking effect of the potential sets in immediately after the film. while one has strongly inliomogeneous or openwork foils. which the potential curve would be very annoying with the known immersion objective. in a stationary location must arrange the potential course.

Es ist vorteilhaft, bei dem vorliegenden Immersionsobjektiv einer oder mehreren der Beschleunigung-,-oder@°erzögerungselektroden ein solches Potential zu geben. daß eine Korrektion der Abbildungsfehler eintritt. Ebenso ist es nicht notwendig. mir das elektrische Feld zur Abbildung zu verwenden. sondern es kann dem elektrischen Feld des lniniersionsobjelctivs auch das Magnetfeld einer oder mehrerer Spulen überlagert -,werden.It is advantageous in the present immersion objective a or more of the acceleration, or deceleration electrodes have such a potential admit. that a correction of the aberrations occurs. It is not the same necessary. to use the electric field for mapping. but it can the electric field of the lens and the magnetic field of an or superimposed on several coils -, are.

In der Zeichnung ist eine Ausführungsform der Anordnung nach der Erfindung beispielsweise dargestellt. In Abb. i ist i die Kathode. 2 und 3 zwei Elektroden des Immersionsobjektivs. 4 und ; der Gegenstand, der hier eine in einer Blende aufgespannte Folie sein soll, in zwei verschiedenen Stellungen. Die Elektrode 2 ist mit einem an :ich bekannten trichterförmigen Ansatz (-) versehen, der die Potentialverhältnisse verbessert. Der Pfeil; gibt die Richtung der die Abbildung des Gegenstandes -,-ermittelnden Elektronen an. In dieser Richtung ist auch der Ort der Bildentstehung, z. B. der Leuchtschirm, zu denken. An die Kathode i kann beispielsweise ein Potential voll - 300 Volt. an die Elektrode 2 ein Potential von - 300 < «lt, an die Elektrode 3 ein Potential von - 3000 Volt gelegt sein. Das Potential des Gegenstande: hängt von der Stellung ab. bei .l liegt er auf Erde, bei > etwa an - 715 Volt. I:i Abb. 2 ist der dazugehörige Potentialveriaut auf der Achse gezeicliliet. -,wobei auf der Ordinate die Voltzahlen und auf der Abszisse die 1lillillleterabstände von der Kathode aufgetragen sind. Die Kurven 8 und 9 geben den Potentialverlauf für die Stellungen 4 und 3 des Gegenstandes an. In dem Fall. daß sich der Gegenstand in der Stellung ; befindet, bildet sich dort eine stationäre Stelle des Potentials aus; in der Stellung d. schließen sich dagegen beiderseits Felder an. Bei der Untersuchung einer einigermaßen homogenen Folie könnte diese an der Stelle .l angeordnet «-erden. @währen<i eine durchbrochene Folie an die Stelle ; zu setzen ist. an der der Potentialverlauf horizontal und deshalb keine merkliche Störung des Potentials infolge Durchgrifft: durch die Falienlöcher zu erwarten ist.In the drawing, an embodiment of the arrangement according to the invention is shown for example. In Fig. I, i is the cathode. 2 and 3 two electrodes of the immersion objective. 4 and; the object, which is supposed to be a film stretched in a screen here, in two different positions. The electrode 2 is provided with a funnel-shaped projection (-), which is known to me and which improves the potential relationships. The arrow; gives the direction of the image of the object -, - determining electrons. In this direction is also the place where the image is created, e.g. B. the screen to think. A potential full - 300 volts, for example, can be applied to the cathode i. A potential of −300 <«lt should be applied to electrode 2, and a potential of −3,000 volts to electrode 3. The object's potential: depends on the position. at .l it is on earth, at> about - 715 volts. I: i Fig. 2 the associated potential is shown on the axis. -, where the voltages are plotted on the ordinate and the distances from the cathode are plotted on the abscissa. The curves 8 and 9 indicate the potential profile for positions 4 and 3 of the object. In that case. that the object is in the position; is located, a stationary point of the potential is formed there; in position d. however, there are fields on both sides. When examining a more or less homogeneous film, this could be arranged at the point. @ while <i a perforated foil in place; is to be set. where the potential course is horizontal and therefore no noticeable disturbance of the potential as a result of penetration: is to be expected through the drop holes.

Claims (7)

PATE ITA`SPPÜCHE: i. Elektronenoptisches Immersionsobjektiv zur Abbildung von Objekten mittels schneller Elektronenstrahlen, dadurch gekennzeichnet. <iaß die Spannungen der Elektroden des ImmersionsobjektiVs so gewählt sind, daß das Potential an mindestens einer Stelle der Achse einen um so viel niedrigeren Wert hat als am Gegenstand, daß etwaige langsame für die Abbildung unerwünschte Elektronen dort abgebremst und zurückgeworfen -,werden. PATE ITA'S SPLASHES: i. Electron-optical immersion objective for imaging objects by means of fast electron beams, characterized. The voltages of the electrodes of the immersion object are chosen so that the potential at at least one point on the axis has a value that is so much lower than on the object that any slow electrons undesirable for the image are slowed down there and thrown back. 2. Immersionsobjektiv nach Anspruch i. dadurch gekennzeichnet, daß im Elektrodensystem außer den Besclileuiligungselektroden eine oder mehrere Bremselektroden angeordnet sind. die auf ein derartig negatives Potential gebracht sind, daß sich am Anfang der Elektronenlinse eine die Elektronen bremsende Potentialmulde ausbildet. 2. Immersion objective after Claim i. characterized in that in the electrode system in addition to the cleaning electrodes one or more braking electrodes are arranged. which on such a negative Potential are brought to that at the beginning of the electron lens a potential well that slows the electrons is formed. 3. Immersionsobjektiv nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß im Elektrodensystem außer den Beschleunigungselektroden eine oder mehrere Bremselektroden angeordnet sind, die auf ein derartig negatives Potential gebracht sind, daß sich innerhalb der Elektronenlinse eine Potentialmulde ausbildet, während zu Beginn der Linse - vor der Potentialmulde eine stationäre Stelle des Potentials entsteht. q.. 3. Immersion objective after Claim i, characterized in that in the electrode system in addition to the acceleration electrodes one or more brake electrodes are arranged, which on such a negative Potential are brought that there is a potential well within the electron lens forms, while at the beginning of the lens - a stationary one in front of the potential well Place of potential arises. q .. Immersionsobjektiv nachAnspruch i, dadurch gekennzeichnet, däß im Elektrodensystem außer den Beschleunigungselektroden eine oder mehrere Bremselektroden derart angeordnet sind, daß hinter dem Gegenstand zunächst ein Potentialberg entsteht, auf den die Potentialmulde folgt. Immersion objective according to claim i, characterized in that that in the electrode system, in addition to the acceleration electrodes, one or more braking electrodes are arranged in such a way that a potential mountain arises behind the object, followed by the potential well. 5. Immersionsobjektiv nach einem der Ansprüche i bis q., dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Beschleunigungs- und Verzögerungselektroden vorgesehen sind, von denen einige gleichzeitig zur Korrektion der Abbildungsfehler dienen. 5. Immersion objective according to one of the claims i to q., characterized in that several acceleration and deceleration electrodes are provided, some of which are used simultaneously to correct the aberrations to serve. 6. Immersionsobjektiv nach einem der Ansprüche i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß dem elektrischen Feld das Magnetfeld einer oder mehrerer Spulen überlagert wird. 6. immersion objective according to one of claims i to 5, characterized in that that the magnetic field of one or more coils is superimposed on the electric field. 7. Anwendung eines Immersionsobjektivs nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche zur Untersuchung von stark inhomogenen Gegenständen, insbesondere Folien, nach der Durchstrahlungsmethode, dadurch gekennzeichnet, daß der zu untersuchende Gegenstand an der stationären Stelle des Potentials angeordnet wird. Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: Österreichische Patentschriften Nr. 137611, 142687; französische Patentschrift Nr. 768 196; Brüche und Scherzen Geometrische Elektronenoptik, 1934, Berlin, S.171, 188, 2o9; Annalen der Physik, Bd. 18, 1933, S.385 ff. Archiv für Elektrotechnik, 8d.28, 1934, S.:2/3; Fernsehen, Jahrg. 1, 1930, S. 199200; Physikalische Zeitschrift Bd.3q., 1933 S.67--.7. Use of an immersion objective according to one or more of the preceding Claims for the examination of highly inhomogeneous objects, especially foils, according to the radiographic method, characterized in that the to be examined Object is placed at the stationary point of the potential. For demarcation of the subject matter of the invention from the prior art are the following in the grant procedure Publications have been considered: Austrian patent specifications No. 137611, 142687; French Patent No. 768 196; Fractions and Jokes Geometric Electron Optics, 1934, Berlin, p.171, 188, 2o9; Annals of Physics, Vol. 18, 1933, P.385 ff. Archives for electrical engineering, 8d.28, 1934, p .: 2/3; Television, year 1, 1930, S. 199200; Physikalische Zeitschrift Vol. 3q., 1933 p.67--.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2437695A1 (en) * 1978-09-29 1980-04-25 Max Planck Gesellschaft ELECTROSTATIC TRANSMISSION LENS

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FR768196A (en) * 1933-02-06 1934-08-01 Telefunken Gmbh Electric lens applied to electronic phenomena
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