-
Magnetische Linse mit zwischen den einander gegenüberstehenden Polen
gebildeten Linsenspalt, insbesondere Polschuhlinse Die bekannten in Elektronenmikroskopen
verwendeten magnetischen Linsen, beispielsweise Polschuhlinsen, ergeben eine Feldkurvenform,
die auch bei den verschiedensten Polschuhen die gleiche charakteristische Form hat,
wie sie für das in Fig. i a dargestellte Polschuhsystem in Fig. i b aufgezeichnet
ist. Wie theoretische Berechnungen von G 1 a s e r und D o s s e zeigen, wirkt sich
bei dieser Feldkurvenform insbesondere das durch den Linsenspalt gegebene Maximum
der Kurve ungünstig im Sinne einer Vergrößerung des Öffnungsfeh-lers der Linse aus.
Die Erfindung bezieht .sich auf eine magnetische Linse mit zwischen den einander
gegenüberstehenden Polen :gebildetem Linsenspalt, insbesondere auf Polschublinsen,
und zielt darauf ab, diese Nachteile der bekannten.. Linsenkonstruktion zu beseitigen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gedöst, daß dem Linsenbereich zwischen
.den Polen (Polschuhen) ein oder mehrere rotationssymmetrisch liegende Ringe aus
magnetisch weichem Material zugeordnet sind. Durch die Anwendung derartiger Ringe
aus magnetischem Material gelingt es, die- Feldkurvenform in dem für .den Öffnungsfehler
wesentlichen Bereich des Kurvenmaximums mehr einer Rec@hteckform anzunähern, so
daß man auf -diese Weise zu kleineren Öffnungsfehlern kommt. Die bei der Erfindung
angewendeten Ringe aus magnetischem Material werden gemäß der weiteren Erfindung
so bemessen und in dem Linsenspalt angeordnet, daß die Ringe von den Polschuhen
und im Falle der Anwendung mehrerer Ringe auch voneinander einen entsprechenden
Abstand
haben, so daß jeweils zwischen diesen Teilen ein Linsenspalt verbleibt. Die radialen
Abmessungen .der magnetischen Zwikhenringe können beim Erfindungsgegenstand den
jeweiligen Erfordernissen entsprechend- gewählt werden. Mit Vorzug wird man den
Innendurchmesser dieser Ringe etwa gleich der lichten Weite der Polschuh- -bo'hrung
bei Polschuhen gleichen Durchmessers wählen. Wenn es sich um unsymmetrische Polschuhsysteme
handelt, kann man den Innendurchmesser dieser Ringe vorzugsweise etwa dem Mittelivert
.der Polschuhbohrungen entsprechend wählen.
-
Zwei Ausführungsformen der. Erfindung ,sind in den Fig. 2 und 3 schematisch
dargestellt. Fig. 2 a zeigt ein Polschuhsystem r, 2, dem ein im Linsen.-spalt s
angeordneter Ring 3 aus magnetischem Material zugeordnet ist. Der Innendurchmesser
dieses Ringes entspricht in diesem Falle dem InÜem4ürehmesser der Polschuhe. Fig.
2 b zeigt die durch eine solche Anordnung erzielbare Feddkurvenform. Im Falle der
Fig. 3 a sind einem Polschuhsystexn z, 2 zwei rotationssymmetrisch zur optischen
Achse liegende Ringe 4 und 5 aus magnetischem -Material zugeordnet, wobei sich die
in Fig. 3 b gezeigte Feldkurvenform ergibt.
-
Bei den bisher behandelten Ausführungsbeispielen ist .die Befestigung
der aus magnetischem Material bestehenden Ringe nicht dargestellt. Man wird diese
Ringe in geeigneter Weise mit Hilfe von Haltern aus unmagnetisdhem Material zwischen
den Polschuhen festlegen.
-
Neben der hier beschriebenen Weise durch die Erfindung erzielbaren
Änderung der Feefldkürvenform, zum Zwecke der Verringerung des Offnungsfehlers der
Linse können durch entsprechende Ausbildung und bewegliche Ausgestaltung der magnetischen
Ringe noch andere zusätzliche Aufgaben erfüllt werden. Man kann beispielsweise gemäß
der weiteren Erfindung an einem Zwischenring aus magnetischem Material radialsymmetrisch
nach außen sich erstreckende Arme (Segmente) od. dgl. anordnen, .die durch ihnen
zugeordnete Antriebe eine.. Verformung des Linsenfeldes gestatten., Auf diese Weise
hat man dann neben der Verringerung des Öffnungsfehlers der Linse auch noch gleichzeitig_
eine Anordnung zur Kompensation des Astigmatismus der Linse. Die erwähnten radialsymmetrisch
nach außen .sich erstreckenden Arme des magnetischen Ringkörpers kann .man beispielsweise
durch die Antriebe bei feststehendertrZwischenring einzeln in der Feldrichtung bewegbar
machen. Ein schematisches Ausführungsbeispiel hierfür ist in Fig.4a und 4b dargestellt.
Fig.4a zeigt wieder einen Querschnitt durch den Polschuhkörper mit den beiden Polschuhen
1r, 12. Mit 13 ist ein Ring aus magnetischem Material bezeichnet, der im Grundriß
in Fig. 4b dargestellt ist. Der mittlere Bereich dieses Körpers ist mit Hilfe der
beiden Halteringe 14, 15 an den Polschuhspitzen festgelegt, wobei der Innendurchmesser
der Teile rr bis 15 gleich groß gewählt ist. Durch Schlitze 16, welche in
dem magnetischenZwischenrin vorgesehen sind, werden nicht voll ausgeschnittene Segmente
17 gebildet. In .der normalen Lage aller Segmente, wie sie in Fig. 42. auf .der
rechten Seite dargestellt ist, ergibt sich -bei dieser Ausgestaltung des magnetischen
Zwischenringes keine merkliche Beeinflussung des Feldes durch die sehr schmal gehaltenen,
völlig symmetrisch angeordneten Schlitze 16; mit 18 ist ein drehbarer =magnetischer
Ring bezeichnet, der Nasen 19 besitzt, die dazu dienen, einzelne Segmente
17 in der aus Fig. 4 a, links dargestellten Weise in axialer Richtung zu
bewegen, so daß .durch diese Verlagerung der Teile des magnetischen Zwischenringes
sich eine Verformung des Linsenfeldes in beliebiger Stärke und Richtung einregeln
läßt. Mit dieser Einstellungsmöglichkeit kann man somit den Astigmatismus- der Linse
kompensieren. Eine andere Ausführungsmöglichkeit der Erfindung ist in Fig. 5 schematisch
dargestellt. Diese Figur entspricht der Grundrißfigur von Fig. 4b. In diesem Fall
ist .dem magnetischen Zwiechenring eine Vielzahl von radial nach außen gerichteten
Armen 22 zugeordnet, auf denen Erregerwicklungen 23 angeordnet sind. Dadurch, @daß
diese Erregerwicklungen einzeln wahlweise verschieden stark erregt -werden können,
kann man auch in diesem Fall, ', ohne daß nunmehr eine mechanische Verstellung von
einzelnen Teilen .des Zwischenringkörpers notwendig ist, eine elliptische Verformung
des Feldes erzwingen, .durch die auch der Astigmatismus beseitigt werden kann.
-
Während bei dem in Fig.5 dargestellten Ausführungsbeispiel sich Erregerspulen
auf den radialen Armen 22 befinden, kann man auch solche Anordnungen wählen, bei
.denen eine Mehrzahl von radalsymmetrisch liegenden Erregerspulen angewendet ist,
deren Achsen parallel zur optischen Achse des Gerätes liegen. Eine Ausführungsform
hierfür ist nn Fig.6a und 6b schematisch angedeutet. Mit 31 und 32 sind die einander
gegenüberstehenden Polschuhe einer magnetischen Elektronenlinse bezeichnet. Im Linsenspalt
ist eine aus magnetisch weichem Material bestehende Scheibe 33 angeordnet.- Zwischen
dieser Seheibe und dem unteren Polschuh.32'sind in diesem Fall acht Erregerspulen
34 vorgesehen, die, wie aus dem in _ Fig _ 6b dargestellten Grundriß ersichtlich
ist, radfalsymmetrisdh liegen.
-
Die bisher behandelten Ausführungsbeispiele der Erfindung erzwingen
durch das Vorhandensein von einem oder mehreren solcher Zwischenringe aus magnetisch
weichem Material zwischen den Polschuhen der Linse an sich schon eine Feldkurvenform,
wie dies in Fig. 2 a und :2b angedeutet ist.
-
Die zuletzt beschriebene Ausführungsform läßt sich auch so abwandeln,
daß die Scheibe 33 weggelassen wird. Durch diesen Wegfall der Scheibe 33 kommt man
.im Gegensatz dazu zu einer solchen Ausgestaltung der Erfindung, .daß bei ausgeschalteten
Erregerspulen keinerlei Beeinflussung des durch .die Polschuhe bedingten Feldes
auftritt, während durch gemeinsames Erregen aller radialsymmetrisch angeordneten.
Erregerspulen eine Verflachung der Feldkurvenform im Linsenspaltbereich im Sinn
einer Verkleinerung des Öffnungsfehlers
durch verschieden starkes
Erregen der einzelnen Spulen bzw. durch Zu-undAbschalten von einzelnen Spulen eine
beliebig einstellbare Verformung des Feldes im Sinn einer Kompensation .des Astigmatismus
der Elektronenlinse möglich ist.
-
Man kann die Anordnungen nach der Erfindung für .die Verbesserung
von magnetischen Elektronenlinsen, insb,sondere Polschuhlinsen, die für beliebige
elektronenoptische Geräte in Betracht kommen, benutzen. Mit besonderem Vorteil kann
man die Erfindung bei elektromagnetisch oder permanentmagnetisch erregten Polschuhlinsen
benutzen, die als Objektiv in Elektronenmikroskopen zur Anwendung kommen.