DE869995C

DE869995C - Magnetostatische Linsenanordnung

Info

Publication number: DE869995C
Application number: DES11514D
Authority: DE
Inventors: Bodo V Dr-Ing Habil Borries
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1944-10-18
Filing date: 1944-10-19
Publication date: 1953-03-09

Description

Magnetostatische Linsenanordnung Für elektronenoptische Zwecke werden vielfach magnetische Linsen angewendet. Solche Linsen können mit Elektromagneten betrieben werden. Es ist bekanntlich aber auch möglich, zur Erregung derartiger Linsen Permanentmagnete anzuwenden. So ist es beispielsweise bei einer Kathodenstrahlröhre blekannt, für die magnetische Konzentration des Strahlenbündels einen innerhalb des Vakuumraumes angeordneten Dauermagnetkörper anzuwenden, der aus einem das Strahlenbündel umgebenden Zylinder mit zwei mit einer zentralen Durchtrittsöftnung versehenen Endplatten. besteht. Zur Regelung der Brennweite dieser Linse eist als magnetischer Nebenschluß außerhalb der Röhre ein in axialer Richtung verstellbarer Zylinder angewendet. Bei einer anderen mit Dauermagneten arbeitenden magnetischen Elektronenlinse sind zwei den Kathodenstrahl umschließende, ringförmige Polschuhe durch zwei oder mehrere Permanentmagnetstäbe verbundene, die zur Erregung .des Linsenspaltes dienen. Die bekannten mit Permanentmagneten arbeitenden Linsen haben den Nachteil, daß sich ein verhältnismäßig großes äußeres Streufeld bei der Linse ergibt. Die Erfindung betrifft eine magnetostatische Linsenanordnung mit zwei im Strahlengang eines Elektronenstrahlgerätes, insbesondere eines Elektronenmikroskops, hintereinanderliegenden, zwischen Eisenteilen des Magnetkreises, insbesondere zwischen Polschuhen, gebildeten Linsenspalten. Erfindungsgemäß rdienen zur Erregung der beiden Linsen ein .oder zwei koaxial zum Strahlengang liegende zylindrische Permanentmagnete oder Permanentmagnetsysteme, die von» einer beiden Linsen zugeordneten, aus magnetischem Material bestehenden, nur mit dem einernPol,des oder .der Permanentmagnetsysteme verbundenem äußeren Ummantelung umhüllt sind. Man erhält auf diese Weise eine Linsenanordnung, die nach außen hin völlig feldfrei ist, da der Außenmantel @deni einen Pol des Permanentmagnetsystems bildet. Doppellinsenanordnungen der beanspruchten Art sind für die verschiedensten elektronenoptischen Zwecke mit Vorteil .anwendbar. Insbesondere kann man eine solche Linsenanordnung als Objektiv-Projektivsystem eines Elektronenmikroskops anwenden. In diesem Falle dient also jede der beiden Linsen der Anordnung zur Erzeugung eines Bildes, und zwar die Objektivlinse zur Erzeugung-des ersten Zwischenbildes und die Pröjektivlinse zur Erzeugung -eines zweiten. Zwischenbildes bzw. des Endbildes.
Das zylindrische Perm.anentmagnetsystem kann aus einem massiven Zylinder bestehen, der .auf der einen Stirnseite den Nordpol und auf der anderen Stirnseite den Südpol hat. Man kann aber auch ein zylindrisches Permanentmagnetsystem aus mehreren einzelnen stabförmigen Permanentmagnetstäben zu= sammensetzen.
Wenn man dieErfindungmit einemzylindrischen P@ermanentmagnetsyetem ausführt, kann man den einen Pol des Systems mit dem Halter der beiden innerer: Polschuhe und den anderen Pol mit dem einen: Deckel der äußeren Ummantelung verbinden. Bei Verwendung zwei-er- zylindrischer Permanentmagnetsysteme können beispielsweise zwei gleichnamige Pole den Halter der inneren Polschuhe und ,die beiden anderen Pole je einen Deckel der äußeren Ummantelung berühren.
Die Figuren zeigen schematisch zwei Ausführungsbeispiele-der Erfindung.
InlFig. i ist einQuerschnittdurch einAbbildungslinsensystem eines zweistufigen Elektronenmikroskops dargestellt. Das Magnetsystem bildet einen Spalt i, der als Objektiv und einem Spalt 2, der als Projektiv -des Magnetsystems dient. Zum Magnetkreis (des Systems gehören,der obere und der untere magnetische DeckeU und4, die äußere zylindrische Ummanbelung 5 und das magnetische Zwischenstück, 6, welches nach oben und unten hin sich erstreckende Pölschunteile 7 und 8 besitzt. An den Deckeln befinden sich entsprechende Polschuhteile9 lind io. Zur Erregung des dargestellten Magnetsystems.dienen.zwei zylinderringförmigePermanentmagnetsysteme i i und i2. Diese Magnetsysteme sind so: an@geordinet, daß die beiden Nordpole einander zugekehrt und auf .dem Zwischenstück 6 aufgesetzt sind, während die beiden Südpole mit den Deckelstücken 3 und 4 verbunden sind. Die Pol-Schuhteile 7, 8, 9, io können auch so ausgebildet sein, .daß @di& Spalte i und 2 näher an die durch die Teile 3 und 4 gebildeten Ebenen heranrücken.
Fi,g.2 zeigt eine andere Ausführungsform der Erfindung. Auch hier werden wieder zwei Spalte 2 1 und; 2@2 zur Bildung des Objektivs und es Projektivs des Linsensystems mit Hilfe des Magnetkreises gebildet. Zum Magnetkreis gehören der obere Deckel 2r3, der untere Deckel 24, der zylindrische Außenmantel 2,5 und ein mit den beiden inneren Polschuhen verbundenes Zwischenstück 26. Für die Erregung des Systems ist hier ein zylindrisches Permanentmagnetsystem 27 vorgesehen, das mit dem Nordpol am oberen Deckel 23 anliegt und mit dem Südpol das Zwischenstück :26 berührt. DemObjektivzi ist hier eine äußiereRegelmutter28 zugeordnet, die-den wirksamen Eisenquerschnitt des Außenmantelsi 25 zu ändern und damit die Brennweite des Objektivs 21 zu regeln gestattet.
Bei beiden Ausführungsformen können. in die Bohrungen: der Polschuhteile, also dort, wo die wirksamen Linsenteile sind, noch besondere an sich bekannte Polschuheinsätze eingefügt werden, die je aus zwei Polschuhen und. einem urmagnetischen Zwischenstück bestehen und vorzugsweise zu einem einheitlichen Polschuheinsatzkörper zusammengefügt sind.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Magnetostatische Linsenanordnung mit zwei im Strahlengang eines Elektronenstrahlgerätes, insbesondere eines Elektronenmikroskops, hintereinanderliegenden, zwischen Eisenteilern des Magnetikreises., insbesondere zwischen Polschuhen, gebildeten Linsenspalten, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erregung der beiden Linsen ein oder zwei koaxial zum Strahlengang liegende zylindrische Permanentmagnete oder Permanentmagnetsysteme dienen, die von einer beiden Linsen zugeordneten, aus magnetischem Material bestehenden, nur mit dem einem Pol des öder der Permanentmagnetsysteme verbundenen äußeren Ummantelung umhüllt sind.
2. Anordnung nach Anspruch i mit einem Permanentmagnetsystem, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Pol des Systems den Halter der beiden -inneren Polschuhe und der andere Pol den einen Deckel der äußeren Ummantelung berührt.
3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch. gekennzeichnet, daß dem Außenmantel eine Regelmutter, die den wirksamen Eisenquerschnitt zu ändern gestattet, zugeordnet ist, durch die die Brennweite der über den Außenmantel mit dem Permanentmagnetsystem verbundenen Linse geregelt werden kann.
4. Anordnung nach Anspruch i mit zwei Permanentmagnetsystemen, dadurch gekennzeichnet, daß zwei gleichnlamige Pole .den Halter der inneren Polschuhe und die beiden anderen Pole je einen Deckel der äußeren Ummantelung berühren.
5. Anordnung nach Anspruch i oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Mantel als Vakuumwand dient.
6. Anordnung nach Anspruch i oder einem der folgenden, .dadurch gekennzeichnet, d.aß der äußere Mantel mit der Objektkammer aus dein gleichen Eisenteil hergestellt wird.
7. Anordnung nach Anspruch i oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Linsenmantel mit der Objektkammer und dem Außenmantel des Strahlerzeugers aus einem Stück besteht.