DE885451C

DE885451C - Regelanordnung fuer permanentmagnetisches elektronenoptisches Doppellinsensystem

Info

Publication number: DE885451C
Application number: DER5031A
Authority: DE
Inventors: Bodo V Dr-Ing Habil Borries; Friedrich Dipl-Phys Lenz
Original assignee: RHEINISCH WESTFAELISCHES INST
Current assignee: RHEINISCH WESTFAELISCHES INST
Priority date: 1950-12-16
Filing date: 1950-12-16
Publication date: 1953-08-06

Description

Regelanordnung für permanentmagnetisches elektronenoptisches Doppellinsensystem Bei Elektronenmikroskopen mit permanentmagnetischen Linsen sind Anordnungen bekannt, welche die Brechkraft der Linsen kontinuierlich zu regeln gestatten. Eine Regelung der Brechkraft in engen Grenzen ist beispielsweise zur Scharfstellung .des elektronenmikroskopischen Bildes und in weiteren Grenzen zur Änderung der Vergrößerung und für den Übergang von elektronenmikroskopischen zu Elektronenbeugungsbildernerwünscht. Eine weitere AnwenduIngsmöglichkeit ist die Regelung einer permanentmagnetischen Kondensorlinse. Es sind schon verschiedene Formen für derartige Regler vorgeschlagen und teilweise angewandt worden. Bei einer Ausführungsform wird eine Regelmutter verwandt, welche den magnetischen Fluß zwischen Magnet und Polschuh durch Veränderung des flußführenden Ouerschnittes regelt. Dieses Verfahren erlaubt aber entweder nur Regelung in engen Grenzen oder führt zu einer unerwünschten starken Vermehrung des Streuflusses. Weitere Regelverfahren bestehen darin, daß man einen Polschuh oder Teile davon axial verschieblich anordnet oder daß man von zwei im Magnetkreis hintereinandergeschalteten felderzeugenden Spalten einen mehr oder weniger kurzschließt und dadurch die gesamte magnetische Spannung in regelbarer Weise auf beide Spalten verteilt. Ein weiteres Verfahren bedient sich eines axial verschiebbaren Regelkörpers, welcher als Brücke zwischen dem Permanentmagneten und den Weicheisenteilen des Magnetkreises ausgebildet ist und somit je nach seiner Lage am Magneten eine veränderliche magnetische Spannung abzugreifen gestattet.
Allen diesen Verfahren, ist gemeinsam, daß sie von der Vorstellung eines Magneten mit konstanter oder doch nur wenig veränderlicher magnetischer Gesamtspannung ausgehen, und diese Gesamtspannung durch veränderliche räumlicheAno:rdnung der Zuleitungen in regeelharer Weise an die Linsen verteilen..
Die Erfindung betrifft ein Regelverfahren, bei welchem nicht die Linsen, sondern das Feld im Magneten selbst geregelt wird. Die stabilisierten magnetischen Zustandskurven der Dauermagnetbaustoffie sind von der Art, daß mit zunehmendem Fluß ihre Feldstärke abnimmt. In Abb. i ist die Entmagnetisiertingslurve und die stabilisierte Zustandskurve eines permanenten Magneten dargestellt. Wenn man den Magneten durch Einführungeines massiven, kqntinnierlich verschieblichen Regelstückes aus magnetischem Material in .den Raum zwischen. Magneten und Weicheisenmantel belastet; d. h. ihm mehr Fluß entnimmt, so bricht das Feld im Magneten zusammen und liefert infölgedessen,den Linsen eine geringere Durchflutung, und ihreBrechkraft wird kontinuierlich vermindert. Man bewegt sich dann auf der Zustandskurve in Abb. i von Po in Richtung ;des Pfeiles. Verschiebt man :das Regelstück bis zum Schluß mit dem Magneten, so läß.t sich die Brechkraft praktisch bis Null regeln, P1. Wird das Regelstück wieder herausgezogen; so steigt die Brechkraft wieder auf ihren ursprünglichen Wert Po.
Für Elektronenlinsen kommt man erfindungsgemäß nach diesem Prinzip zur Regelung der Feldverhältnisse des Magneten eines Doppellinsensystems in weiten Grenzen,, wenn ein, durch äußere Einstellmittel axial verschiebbares drehsymmetrisches, mit dem Linsensystem koaxiales, rohrförmiges Regelstück aus permeablem Material dem drehsymmetrischen Magneten einen regelbaren Fluß entnimmt.
In Ab:b. a ist ein Anwendungsbeispiel mit zwei Linsen schematisch dargestellt. An den Linsen i und 2 liegt bei herausgezogenem verschiebbarem Regelstück 3 die volle, dem Punkt Po :der permanentmagnetischen Zustandskurve entsprechende magnetische Spannung. Durch Verschiebung des RegelstÜckes 3 nach unten. läßt sich :diese Spannung bis auf den gewünschten niedrigeren: Betrag regeln.
Der Vorteil .der erfindungsgemäßen Anordnung gegenüber anderen, auch in der Elektronenoptik vorgeschlagenen Wegen der Regelung permanentmagnetischer Linsen besteht hier darin., daß nach außen auch im Regelfall kein Flußdringt und daß daher das Gesamtintegral der magnetischen Feldstärke längs der Achse, welches für .die Bildentstehung entscheidend wichtig ist, unverändert gleich Null bleibt.
Als Beispiel der erfindungsgemäßen Ausbildung einer elektronenoptischen Anordnung wird eine permanentmagnetische Kondensordoppellinse für Elektronenmikroskope angeführt. Zur Regelung der Bestrahlungsintensität elektronenmikroskopischer Objekte befindet sich, in. den meisten Elektronenmikroskopen zwischen Strahlquelle und Objekt eine Kondensorlinse, deren Brechkraft gering ist im Vergleich mit,der der Objektiv- und Projektivlinse. Insbesondere bei Untersuchungen, welche eine hohe Bestrahlungsintensität im Objekt verlangen, wie z. B. beider Rückstrahlb ldung, ist eine Kondensorlinse wichtig.
Das Beispiel betrifft einen regelbaren permanentmagnetischen Kondensor (Abb. 3). Der Kondensor besteht aus zwei Linsen i und 2, welche beide von demselben rohrförmigen zylindrischen oder konischen Magneten 3 versorgt werden. Der eine Magnetpol ist mit den beiden äußeren; Polschuhen q. und ä, der andere mit den beiden inneren Polschuhen 6 und 7 verbunden. Der Elektronenstrahl durchfällt die gleiche magnetische Spannung also zunächst von Norden nach Süden und dann von Süden nach Norden. Die beiden. Linsen sind so dimensioniert,, daß zwischen ihnen kein reelles Zwischenbild entsteht. Der Strahlengang ist in Ab:b. q: schematisch dargestellt.
Die Regelung des Kondensors geschieht durch Regelung der Feldverhältnissee im Innern des Magiieten. Ein durch äußere Einstellmittel verschiebbares Regelstück 8 oder 9 entnimmt zu diesem Zweck dem Magneten einen von der Stellung des Regelstückes abhängigen magnetischen Fluß, welcher gemäß der stabilisierten permanentmagnetischen Zustandskurve eine entsprechende Feldstärke im Magneten erzeugt. Damit,das Regelstück einen mit .dem Gesamtfluß des Magneten; vergleichbaren Fluß führen kann, ist es so dimensioniert, daß sein Volumen von der Größeno:rdmung des Magnetvolumens ist.
Bei Versuchen hat sich gezeigt,,daß es unigünstig ist, das Regelstück 3 oder 9 bei der Regelung zu verdrehen, weil hierdurch eine Aaslenkung des Strahles stattfindet, die durch unigenaue rotationssymmetrische Bewegung oder magnetische Inhomogenitäten der Regelstücke verursacht sein kann. Es ist daher zweckmäßig, die im allgemeinen von einer konzentrischen Mutter her verschobenen Regelstücke selbst Inncht zu drehen, sondern ausschließlich in einer Parallelverschiebung laufen zu lassen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. )Regelanordnung für permanentmagnetisches elektronenoptisehesDoppellinsensystem,dadurch :gekennzeichnet, daß ein durch äußere Einstellmittel axial verschiebbares, drehsymmetrisches, mit dem Linsensystem koaxiales, rohrförmiges Regelstück dem drehsymmetrischen Magneten einen regelbarem Fluß entnimmt und damit die Feldverhältnisse des Magneten iln weiten Grenzen,zu verändern gestattet.
2. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelstück praktisch bis zum Kurzschluß des Magneten verschoben werden kann.
3. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumendes Regelstückes etwa von der Größe :des: Magnetvolumens ist. q..
Anordnung (nach Anpruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Permanentmagnet die Form eines zur Strahlachse koaxialen zylindrischen oderkonischen Rohres hat.
5. Anordnung nach Anspruch z bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Fluß im rohrförmigen Magneten durch axiale Verschiebung eines ihn nahe umgebenden und mehr oder weniger kurzschließenden Rohres aus permeablem Material geregelt wird'.
6. Anordnung nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Fluß im Magneten durch axiale Verschiebung eines Rohres aus permeablem Material geregelt wird, das sich im wesentlichen in der Verlängerung des Magnetrohres bewegt und zu der dem Magneten entfernt liegenden Linse parallel liegt.
7. Anordinung nach Anspruch i, gekennzeichnet durch einen Permanentmagneten, der zwei für den Strahl hintereinanderliegende, magnetisch parallel liegende Linsen erregt. B. Anordnung nach Anspruch, 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Doppellinse von einem Magneten in magnetischer Parallelschaltung derart versorgt wird, daß die vom Elektroneinstrahl in der ersten Teillinse durchlaufene magnetische Spannung in der zweiten. Teillinse in umgekehrter Richtung durchlaufen wird. g. Anordnung nach Anspruch 7 und 8, gekennzeichnet durch Verwendung als in weiten Grenzen regelbarer Kondensor eines Korpuskularstrahlapparates, der aus einer Doppellinse bestehen kann. i o. Anordnung nach Anspruch g, ,dadurch gekennzeichnet, daß beide Teillinsen der Kondensordoppellinse so schwach sind, daß zwischen ihnen kein. reelles Zwischenbild entsteht. i i. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelstück bei der Verstellung nicht verdreht, sondern nur parallel zu sich selbst verschobean wird. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften. Nr. 650 728, 725 215; USA.-Patentschrift Nr. 2 417 76z.