DE885901C - Elektrische torische Linsen fuer elektronenoptische Geraete - Google Patents

Description

• Elektrische torische Linsen für elektronenoptische Geräte Es sind bereits elektrische torische Linsen vorgeschlagen worden, die beispielsweise aus gegen die Umgebung aufgeladenen Schlitzblenden bestehen, die derart gekrümmt sind, daß die Blenden den Teil eines Zylindermantels und die Blendenränder Kreisbögen bilden. Ähnlich den Verhältnissen bei dien Linsen der Lichtoptik ist bei diesen torischen elektrischen Linsen die Brechkraft in einer Richtung sowohl vom Brechungsvermögen (der angelegten Spannung entsprechend) als auch vom Krümmungsradius der brechenden Flächen abhängig. Derartige Linsen sind daher vielseitig abwandelbar und geeignet zum Aufbau optischer Systeme, die bestimmte Abbildungsbedingungen möglichst genau erfüllen sollen. Indessen erweist sich der Aufbau derartiger Linsen für manche Anwendungsfälle als verhältnismäßig kompliziert. Torische Linsen die in zueinander senkrechten Richtungen dem Betrage nach gleiche oder ungefähr gleiche positive bzw. negative Brechkräfte aufweisen, können durch die Erfindung in besonders einfacher Weise verwirklicht werden. Torische Linsen mit einer sammelnden und einer zustreuenden Komponente können in Oszillographenröhren zur Empfindlichkeitserhöhung, bei Mehrstrahlröhren zum Aufbau eines Kondensators verwendet werden, der eine Verringerung der Baulänge bewirkt.
• Gemäß der Erfindung besteht eine elektrische torische Linse für elektronenoptische Geräte aus zwei Elektrodenpaaren, die an verschiedenem Potential liegen und derart angeordnet sind, daß die durch ihre Mitten und in Strahlrichtung verlaufenden Ebenen senkrecht aufeinanderstehen und deren Schnittgerade von den einander gegenüberstehenden, ein Elektrodenpaar bildenden und am selben Potential liegenden Elektroden den gleichen Abstand hat.
• Betrachtet man das elektrische Feld in seinem Verlauf in den erwähnten Ebenen, so ist aus. Symmetriegründen die elektrische Feldstärke am Ort der Schnittgeraden, abgesehen von einer Komponente in Strahlrichtung, Null. Beim Fortschreiten in einer Ebene von der Schnittgeraden aus auf die Elektroden der Linsen hin nimmt die Feldstärke nach Richtung und Betrag nach beiden Seiten in gleicher Weise zu. In der anderen zur ersten senkrechten Ebene kehrt sich die Feldrich -tung in bezug auf die Schnittgerade um. Dieser Feldverlauf bewirkt, daß ein symmetrisches Elektronenbündel, dessen. Achse mit der Schnittgeraden übereinstimmt, beim Durchgang durch die Linse in der einen Richtung stärker divergent, in der dazu senkrechten Richtung stärker konvergent wird. Die Anordnung wirkt also in einer Richtung wie eine Sammellinse, in der anderen, dazu senkrechten Richtung wie eine Zerstreuungslinse.
• Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele. Die torische Linse nach Fig. i besteht aus den Teilen. i, 2, 3, 4. eines Kreiszylin:dermantels, die gegeneinander durch vier Schlitze isoliert sind. Zwei eine ander gegenüberliegende Elektroden 2 und 3 sind positiv, die beiden anderen, i und 4, negativ gegen die Umgebung aufgeladen. Der Symmetriestrahl des abzubildenden Elektronenbündels ist in der Zylinderachse 5 verlaufend zu denken.
• Im Schnitt senkrecht zur Achse 5 bilden die Elektrodenpaare eine kreisförmige Anordnung. Dasselbe gilt, wenn die Elektroden Teile eines Kreiskegelmantels oder Kreigkegelstumpfes bilden. Eine kegelförmige Anordnung der einzelnen Elektroden kann vorteilhaft :sein, wenn sie sich dem Verlauf :des Elektronenbündels möglichst anpaßt.
• Das Ziel der Erfindung kann auch erreicht werden, wenn gemäß den Fig. 2 oder 3 die einzelnen Elektroden eben ausgebildet sind, so daß sie senkrecht zur Achse einen quadratischen oder rechteckigen Querschnitt aufweisen. Dementsprechend kann also die Anordnung prismatisch oder pyramidenförmig gewählt werden. Ferner ist auch ein elliptischer Querschnitt und eine Bildung der einzelnen Elektroden aus einem elliptischen Zylinder oder einem elliptischen Kegelstumpf möglich. Gerade die zuletzt genannte Form kann einem gegebenen Strahlengang besonders gut angepaßt werden.
• Ein weiteres Ausführungsbeispiel zeigt die Fig. 4. im Schnitt. Hier wird die torische Linse .durch vier zylindrische Stäbe oder Drähte i, 2, 3, 4 gebildet. -Allen Anordnungen nach der Erfindung ist die Eigenschaft gemeinsam, daß sie ele=ktrische Felder ausbilden, die in der Achse verschwinden und die zu zwei aufeinander senkrechten, sich in der Achse schneidenden Ebenen symmetrisch sind, wie es die Fig. 5 erkennen läßt.
• Torische Linsen nach der Erfindung können, obwohl. sie eine Zerstreuungslinse enthalten, auch zu einer vollständigen Abbildung Verwendung finden, wenn man zwei torische Linsen zu einem abbildenden System kombiniert. Dabei kann die Anordnung so getroffen werden, daß in derselben die Achse enthaltenden Ebenen ein positiv aufgeladenes Elektrodenpaar einem negativ aufgeladenen folgt, und umgekehrt. Diese Anordnung ist in Fig. 6 im optischen Ersatzbild schematisch dargestellt. Die obere und die untere Figur versinnbildlichen die in den , zueinander senkrechten Ebenen verlaufenden Strahlengänge. Die Kombination einer Sammellinse 5 mit einer Zerstreuungslinse 7 hat die Wirkungsweise einer sammelnden Ersatzlinse 9, die außerhalb des Systems auf der Seite der Sammellinse liegt.
• Da mit der Sammellinse 5 in der dazu senkrechten Ebene eine Zerstreuungslinse 6 verbunden ist und entsprechend mit der Zerstreuungslinse 7 eine Sammellinse 8, ergeben sich hier dieselben Verhältnisse lediglich mit dem Unterschied, daß die Ersatzlinse io an einem anderen Ort liegt.
• Es ist nun aus der geometrischen Lichtoptik bekannt und läßt sich mit der beschriebenen Kombination zweier torischer Linsen auch ohne weiteres zeigen, daß bei vorgegebener Lage des Gegenstandes i i und des Bildes 12 zwei Lagen der Ersatzlinse möglich sind, bei denen eine Abbildung erfolgt. Erfüllt nun die Anordnung der torischen Linsen hinsichtlich der Lage und Brechkraft der Ersatzlinse 9 bzw. io diese Bedingung, so wird der Gegenstand i i durch das elektronenoptische System in beiden Richtungen und demnach insgesamt im Bild i2bzw. 12' scharf abgebildet. DerAbbildungsmaßstab ist dabei in beiden Richtungen verschieden, in der einen nämlich vergrößert, in der anderen verkleinert.

Claims (9)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Elektrische torische. Linse für elektronenoptische Geräte, bestehend aus zwei Elektrodenpaaren (i, 4 und 2, 3), die an verschiedenem Potential liegen und derart angeordnet sind, daß die durch ihre. Mitten und in Strahlrichtung verlaufenden Ebenen senkrecht aufeinanderstehen und deren Schnittgerade von den einan=der gegenüberstehenden, ein Elektrodenpaar bildenden. und am selben Potential liegenden Elektroden den gleichen Abstand hat.
2. 2. Torische Linse nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Elektroden (i, 2, 3, 4) Teile eines Kreiszylindermantels sind.
3. 3. Torische Linse nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, d@aß die einzelnen Elektroden (i, 2, 3, 4) Teile eines Kreiskegelmantels sind.
4. 4. Torische Linse nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Elektroden (i, 2, 3, 4) eben ausgebildet sind.
5. 5. Torische Linse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Linse senkrecht zur Strahlenachse quadratisch ist.
6. 6. Torische Linse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Linse senkrecht zur Strahlenachse rechteckig ist.
7. 7. Torische Linse nach Anspruch i, @dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Elektroden (i, :2. 3, 4) Teile eines elliptischen Zylindermantels sind. B.
8. Torische Linse nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Form der einzelnen Elektroden (i, 2, 3, 4) den Mantelflächen eines elliptischen Kegelstumpfes entspricht.
9. 9. Torische Linse nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Elektroden (i, 2, 3, 4) vorzugsweise zylindrische: Drähte oder Stäbe sind. io. Elektronenoptisches Gerät mit zur Abbildung dienenden torischen Linsen nach Anspruch i oder den Unteransprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß zwei torische Linsen im Strahlengang hintereinander derart angeordnet sind, daß in Strahlrichtung gesehen. dem an negativem Potential liegenden Elektrodenpaar der ersten Linse das an positivem Potential liegende Elektrodenpaar der zweiten Linse benachbart ist, und umgekehrt.