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Mit permanentmagnetischer Erregung arbeitende Elektrolinse Das Patent
857 991 betrifft eine mit permanentmagnetischer Erregung arbeitende Elektronenlinse,
die für kontinuierliche Brechkraftregelung eingerichtet ist. Für die Regelung der
Brüchkraft -der Linse dient dabei eine in Richtung der Längsachse des Permaneutmagneten
durchgeführte Relativbewegung zwischen dem Magneten und soilchen Weicheisenteilen,
durch die der Fluß vorn Magnehten zum Linsenspalt gelangt. Mit diesem Regelprinzip
gelingt es, im Gegensatz zu den bisherigen Regelmöglichkeiten für permanentmagnetische
Linsen, bei denen in den Magnetkreis ein variabler magnetischer Widerstand eingeschaltet
wird, eine Regelung der Linsenbrechkraft in wesentlich größerem Urnfange durchzuführen.
Das ist insbesondere von Bedeutung, wenn man die Brechkraftregelung zur Regelung
der Endbüdvergrößerung eines Elektronenmikroskopes anwendet.
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Bei den, im Hauptpatent dargestellten Ausführungsbeispielen ist der
Regelkörper eine Weicheis'enbrücke, die zwischen zwei Permanentmagneten des Linsensystems
relativ dazu beweglich angeordnet ist. Die Erfindung betrifft eine weitere AusgestaItung
des im Hauptpatent behandelten Regelprinzips, bei der eine von den Ausführungsformen
des Hauptpatentes abweichende Magnetkreisa,nordnung verwendet wird. Erfindungsgemäß
ist die durch den Regelkörper gebildete Brücke auf der einen Seite einem Permanentmagneten
und auf der anderen Seite einemWeicheisenteil des Magnetkreises zugeordnet.
Auf diese Weise lassen sich auch bei Verwendung jeweils nur eines Permanentmagneten
bzw.
eines Permanentmagnetsystems für die Linsenanordnung verhältnismäßig große Regeleffekte
erzielen, und dabei ist es auch leicht möglich, die Linsenanordnung so durchzubilden,
daß nach außen hin kein Streufeld auftreten kann.
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Bei der praktischen Ausgestaltung der Erfindung kann man verschiedene
Wege gehen, vorzugsweise wird man den Regelkörper axialsymmetrisch zur Längsachse
des Permanentmagneten aushilden. Eine solche Anordnung wird man immer dann bevorzugen,
wenn es sich um zylinderringförmige Permanentmagneten handelt. Die Erfindung kann
aber auch bei Linsenanordnungen angewendet werden, die zu ihrer Erregung mit Stabmagnetsysteemen
ausgerüstet sind. Verwendet man beispiels--weise einen oder auch- mehrere- einern
Linsenspalt zugeordn,ete, insbesondere quer zuT optischen Achse stehende Stabmagnete,
so kann man gemäß der weiteren Erfindung einen bzw. mehrere Regelkörper anwenden,
die als bewegliche Brücke zu ebenfalls quer zur optischen Achse stehenden Weicheisenjochen
dienen. Die Regelkörper können in diesem Falle ebenfalls die Form von Stäben haben.
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Man wird normalerweise den Regelkörper möglichst dicht am Permanentmagneten,
aber doch in eineni so großen Abstand davon anordnen, daß im Betriebe ein mechanisches
Schleifen des, Regelkörpers am Magneten verhindert ist. Ein zu-sätzlicher Regeleffekt
läßt sich dann bei allen Ausfüh-
rungsformen der Erfindung dadurch erzielen,
daß man den Abstand des Regelkörpers vom Magneten veränderbar macht. Wenn man eine
Anordnung mit einem vom Strahl durchsetzten zylinderringförrnigen Dattermagneten
hat, kann man die Erfindung beispielsweise so anwenden, daß ein diesen Dauermagneten
umgebender ebenfalls ringförmiger Regelkörper angewendet wird, der die Brücke zu
einem als Außenniantel der Linse dienenden zylindrischen Weicheisenmantel bildet.
Der Regler na-ch der Erfindung kann aber auch so ausgestaltet sein, daß ein von
dem zylindrischen DaueTmagneten umhüllter zylindrischer Regeilkörper angewendert
wird, dex als Brücke zu einem einen Teil des Magnetkreises bildenden inneren Rohr
dient. Die beiden eben beschriebenen Anordnungen lassen sich in Mehrlinsensystemen
kombinieren, da;durch-, daß in dem Weicheisenaußenmantel der zylindrische Dauermagnet
und in diesem das Weicheiseiiinnenrohr mit entsprechend großen Abständen gesetzt
sind und daß ein Regelkörper als Brücke zwischen Innenrohr und Dauermagnet
und ein zweiter Regelkö,rper zwischen Dauermagnet und Außenniantel v rgesehen sind.
Nimmt man z. B. ein aus vier Linsen bestehendes Abbildungssystem, so kann man leicht
-zu einer Aufhebung der Bilidverdrichung aller Linsen kommen, wenn man gemäß der
weiteren Erfindung die Regelkörper je zweier Linsen durch einen- gemeinsamen
Antrieb verstellbar -macht. - Man wird also in diesern Fall z. B. die Regelkörper
der beiden mittleren Linsen zum Zwecke der Änderung der Endbildvergrößerung gemeinsam
zueinander gegenläufig bewegen, -und man wird fernerhin die Regelkörper der beiden
äußeren Linsen züm Zwecke der Schaxistellung je
mit einem gemeinsamen Antrieb
versehen, so daß auch diese Körper zueinander gegenläufige Bewegungen machen.
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Weitere für die Erfindung wesentliche Merkmale ergeben sich aus den
in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen. In Fig. i ist ein Längsschnitt
durch das Abbildungssystern eines zweistufigen Elektronenmikroskops im Schnitt dargestellt.
Mit i ist der Linsenspalt des QbJektivs, mit:2 der LinsenspaJt des Proj ektivs bezeichnet;
zur Erregung der beiden Linsen dienen die beiden zylinderringförmigen Permanentmagnete
3 und 4, welche zwischen den Polschuhtellern 5, 6 bzw. 7, 8
gehaltert
sind. Mit 9 ist der innere Polschull des Objektivs und mit io der innere
Polschuh des Prob jektivs bezeichnet. Den äußeren Abschluß des Linsenmagnetkreises
bildet der Mantel ii, der mit gleichnamigen Polen der beiden Permanentmagneten
3 und 4 verbunden ist, so daß die gesamte Linsenanordnung nach außen hin
streufeldfrei ist.
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Zur Regelung dieser Linsenanordnung sind verschiedene Regler angewendet;
für die Scharfstellung des Bildes wird der Regelkörper 12 verwendet, der dem Objektiv
zugeordnet ist und zwischen dem Permanentmagneten 3 und dem Polschuh
9 in der Ach-sirichtung hin und hex beweglich ist. Zur Ände.-rung der Endbildvergrößerung
sind zwei Regler vorgesehen, nämlich zunächst der Regelkörper 13, welcher sich zwischen
dem Magneten. 4 und dem Polschuh io befindet und der in der Achsrichtung hin und
her beweglich ist; die Verstellbewegungen dieses Reglers gestatten es, kontinuierliche
Änderungen der Endbildvergrößerung durchzuführen. Um darüber hinaus in groben Stufen
eine Änderung der Endhi-Idvergrößerung durchführen zu können, ist ein drehbarer
Projektivpolschuhhalter 14 angewendet, dessen Drehachse 'quer zur Strahlrichtinig
steht. In diesem Polschuhhalter sind in der aus der Figur ersichtlichen Weise drei
Polschuhsysteme 15, 16, 17, 18 und ig, 2o angeordnet; diese drei Polschuhsysteme
unterscheiden sich hin,-sichtlich ihrer äußeren Form, beispielsweise hinsichtlich
des Polschtihabstandes, so voneinander, daß bei ihrem jeweiligen Einfahren in die
Betriebslage sich unterschiedliche Endbildvergrößerungen ergeben. Da bei einem solchen
Wechselprojektiv die magnetischen Teile de# jeweils nicht in die Betriebslage eingestelltenPolschuhsysteme
sich außerhalb-des wirksamen Linsenbereiches des Projektivs befinden, kann eine
Bildverzerrung durch die Wirkung dieser Teile nicht eintreten. Das Wechselprejektiv
14 und den Reglier 13 wird man so bemessen, daß der gesamte Regelbereich des Projektivs
von der kleinsten bis zur höchsten Vergrößerungsstufe kontinuierlich durchfahren
werden kann. Zwischen den Polschuhen des Wechselprojektivs 14 befinden sich jeweils
Abstandhalter:2i aus unmagnetischem Malerial.
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Ein vierter Regelkörper:22 befindet sich zwischen dein Permanentmagneten
3 und dem Außenmantel i i, dieser Regler ist ähnlich wie die Regler 12 und
13 in Richtung der Strahlachse hin und her beweglich.
Man kann ihn
dazu verwenden, das dargestellte Linseneystem jeweils an veränderliche Strahlspannungen
anzupassen. Dieser Regelkörper 22 kann aber auch die Scharfstellungsfunktion von
12 mit übernehmen.
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Eine Ausführungsform der Erfindung, bei der zwei quer zur Strahlachse
stehende Permanentniagnetstäbe 31, 32 zur Erregung zweier Linsen
33,
34 dienen, ist in Fig. 2 dargestellt. Zum Objektiv 33 gehört in
diesem Falle der tellerförinige Polschuh 35 und der innere Polschuh
36; in entsprechender Weise ist das Projektiv 34 aus dem tellerförmigen Polschuh
37 und dem inneren. Pol-. schuh 38 zusammengesetzt. Nach außen hin
ist dieses Linsensystern durch den zylindrischen, vorzugsweise auch die Vaktiumwand
bildenden Mantel 39
abgeschlossen.
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Die aus magnetisch weichem Material hergestellten Stäbe 40, 41, 4:2,
-43 sind mit Hilfe von in der Figur im einzelnen nicht dargestellten Antrieben gegenläufig
zueinander quer- zur Strahlrichtung beweglich, so daß auch in diesem Falle am Linsen,spalt
ein veränderlicher Anteil des Magnetflusses wirksam gemacht werden kann. Einen zusätzlichen
Regeleftekt kann man auch bei der hier beschriebenen Anordnung dadurch erzielen,
daß der Abstand a der Regelkörper von den zugeordneten Pe"rmanentmagneten veränderlich
gemacht wird.
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Eine Ausführungsform der Erfindung für ein mit vier Linsen 54
52, 53, 54 arbeitendes Abbildungssystem ist in Fig. 3 schematisch
im Längsschnitt da,rgestellt. Zum Magnetkreis dieses Systems gehören die Teller
55, 56, der Außenmantel 57 und die Teile 58, 59, 6o, die
je beiderseits einen Linsenpolschuh bilden. Zur Erregung der vier Linsen
dienen die beiden zylinderförmigen Permanentmagnete61, 62, die so angeordnet
sind, daß das ganze System nach außen hin streufeldfrei ist. Für die Scharfstellung
ist dem Objektiv der in Richtung der Strahlachse hin und her verstellbare ringförmige
Regelkörper 63 zugeordnet. Die Regelung der Endbildvergrößerung wird von
den beiden Linsen 52,
53 übernommen, denen zu diesem Zweck ein Dreh,
regler 64, 65 zugeordnet ist, welcher in jeder Reglerstellung zu den Polschuhsystemen
5:2, 53 im Magnetkreis in Reihe liegt. Dieser Drehregler besitzt die beiden
mit Zähnen versehenen Teile 64,65,
von denen der eine feststeht, während der
andere relativ dazu um die Strahlachse drehbax ist, so daß der Magnetfluß mehr oder
weniger stark geändert wird. Zur Anpassung des Linsensystems an veränderliche Strahlspannungen
ist schließlich noch das Reglerpaar 66, 67 vorgesehen; diese beiden ringförmigen
Regler sind durch einen gemeinsamen in der Zeichnung nicht,dargestellten Antrieb
gegenläufig zueinander beweglich. Der Regler 66 kann auch die Scharfstellung
an Stelle des Reglers 63
übernehmen.
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Eine andere Ausführungsfortn der Erfindung, bei der ebenfalls vier
Linsen 71, 72, 73, 74 zur Anwendung kommen, ist in Fig. 4 schematisch im
Längsschnitt dargestellt. In diesem Falle sind vier Permanentmagnete 75 bis
78 vorgesehen, so daß jeder Linse ein besonderer Erregermagnet zugeordnet
ist - den äußeren Abschluß des Magnetkreises bildet derXußenmanteJ
79, der auch in diesem FaJ1e mit gleichnamigen Polen in Verbindung steht.
Für die Scharfstellung ist in diesem Falle dem Objektiv 7 1 der Regler 8o
zugeordnet, während zur Vergrößerungsregelung die beiden Regler 81, 8:2 den
Linsen 72, 73 zugeo#rdnet sind; diese Regler 8 1, 82
wird man
auch in diesem Fa.Ile mit Verzug so antreiben, daß sie beim Regeln geg.e.n1,äufige,
das heißt zu den beiden Permamentmagneten 76, 77 gleichsinnige Bewegungen
durchführen.
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Die Betätigungsorgane der Regler können mit Skalen versehen sein,
die vorzugsweise so geeicht sind, daß zu einer gewählten, Vergrößerungsstufe die
Scharfstellung automatisch vorgenommen werden kann,