DE892036C - Mit permanentmagnetischer Erregung arbeitende regelbare Optik fur Elektronenmikroskope - Google Patents

Mit permanentmagnetischer Erregung arbeitende regelbare Optik fur Elektronenmikroskope

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DE892036C
DE892036C DE1951892036D DE892036DA DE892036C DE 892036 C DE892036 C DE 892036C DE 1951892036 D DE1951892036 D DE 1951892036D DE 892036D A DE892036D A DE 892036DA DE 892036 C DE892036 C DE 892036C
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DE
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lens
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magnet
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Expired
Application number
DE1951892036D
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English (en)
Inventor
Berlin-Frofanau Dr.-Ing. Otto Wolff
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Siemens and Halske AG
Original Assignee
Siemens and Halske AG
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02Details
    • H01J37/04Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement or ion-optical arrangement
    • H01J37/10Lenses
    • H01J37/14Lenses magnetic
    • H01J37/143Permanent magnetic lenses

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Lenses (AREA)

Description

  • Mit permanentmagnetischer Erregung arbeitende regelbare Optik für Elektronenmikroskope Bei Elektronenmikroskopen, die mit mehreren im Strahlengang hintereinanderliegenden LinsenspaS-ten .arbeiten, ist es üblich, Einrichtungen vorzusehen, mit denen man die Endbildvergrößerung regeln kann. Besonders vorteilhaft sind in diesem Zusammenhang solche Anordnungen, bei denen diese Regelung erfolgen kann, ohne daß sich dabei die beleuchtete Fläche des Endbildes verändert. Das kann man dadurch erreichen, d.aß man das Projektiv, also die letzte im Strahlengang vor dem Endbild liegende Linse, mit konstanter Brennweite betreibt, während für die Vergrößerungsregelung nun zwischen dem Objektiv und diesem Projektiv noch eine regelbare Optik eingeschaltet ist. Anordnungen dieser Art sind bei mit elektromagnetischen Linsen arbeitenden Elektronenmikroskopen in der Form bekanntgeworden, daß man im Strahlengang hintereinander vier Linsenspalte angewendet hat, wobei jede Linse einzeln :hinsichtlich der Brechkraft regelbar ausgebildet ist, indem jede für sich eine besondere regelbare Erregerwicklung besitzt. Die Regelmöglichkeit .des Objektivs dient hierbei zur Scharfstellung des Bildes.
  • Die Erfindung betrifft eine mit permanentmagnetischer Erregung arbeitende regelbare Optik für Elektronenmikroskope, bei der vier Linsenspalte im Strahlengang hintereinanderliegen. Erfindungsgemäß dient zur Erregung einer solchen Optik ein gemeinsamer, die mittleren Linsen rohrförmig umhüllender Permanentmagnet. Auf diese Weise kommt man zu einer regelbaren, mit Permanentmagneterregung .arbeitenden Optik, die sich durch besondere Einfachheit im Aufbau des Magnetsystems auszeichnet. Die Anordnung des Permanentmagneten bei der Erfindung wird man vorzugsweise so wählen, @daß .die Pole des Magneten mit den gleichnamigen Polschuhen des Objektivs und der ersten Regellinse bzw. des Projektivs und der zweiten Regellinse verbunden sind. Zur Vergrößerungsregelung selbst wird bei der vorgeschriebenen Anordnung gemäß der weiteren Erfindung ein vorzugsweise scheibenförmiger Regelkörper ,aus magnetischem Material ,angeordnet, der eine bewegliche starre Brücke zwischen den mittleren Polschuhen der beiden Regellinsen und dem mittleren Bereich des Magneten bildet. Dieser Regelkörper und die den Regelvorgang mitbestimmenden Teile des Magnetkreises werden bei einer solchen Anordnung vorzugsweise so gewählt, daß das vom Objektiv in einer ganz bestimmten Bildebene entworfene erste Zwischenbild mit Hilfe der beiden Regellinsen in jeder Reglerstellung annähernd an dieselbe Stelle, nämlich in die Dingebene des Projektivs; geworfen wird, so daß das Projektiv selbst nun, ohne daß an dieser Linse eine Regelung erforderlich ist, das Endbild auf dem Leuchtschirm bzw. der fotografischen Schicht entwirft.
  • .Die Scharfstellung des Bildes kann man bei einer solchen Optik auf verschiedene Weise bewirken. So kann man zu diesem Zweck beispielsweise eine kontinuierliche Änderung der Strahlspannung durchführen. Man kann aber auch gemäß der weiteren Erfindung dem Objektiv oder dem Proj-ektiv noch einen :besonderen Regelkörper zuordnen, :der für die Scharfstellzwecke benutzt werden kann. Wendet man einen derartigen Regelkörper für Objektiv und Projektiv zugleich an, so wird man diese Regelanordnung mit Vorzug so durchbilden, daß die beiden Regelkörper gleichsinnige Bewegungen in den zugeordneten Teilen des Magnetkreises durchführen, so daß die Symmetrie des ganzen Magnetkreises während des Regelvorganges nicht gestört wird. =Ein derartiger, dem Objektiv oder dem Projektiv zugeordneter Regler kann fernerhin auch noch dazu benutzt werden, das Linsensystem an veränderliche Strahlspannungen anzupassen. Will man mit ein-cm derartigen Regler Scharfstellung und Anpassung an die veränderliche Strah:lspannung durchführen, so wird man die Reglerantriebe zweckmäßig so .ausbilden, daß ein Grobtrieb für die Anpassung an die veränderliche Strahlspannun.g und ein Feintrieb für die Scharfstellung benutzt werden.
  • Weitere für die Erfindung wesentliche Merkmale .ergeben sich aus dem im folgenden behandelten Ausführungsbeispiel. In Fig. i ist schematisch ein Längsschnitt durch eine mit vier Linsenspalte arbeitende Optik eines Elektronenmikroskops gezeichnet. Mit i ist das Objektiv, mit 2 die erste Regellinse, mit 3 die zweite Regellinse und mit 4 das Projektiv der Linsenanordnung bezeichnet. Für die gemeinsame Erregung aller .dieser vier Linsenspalte dient ein rohrförmiger, die beiden mittleren Linsen 2 und 3 umhüllender Penrnanentmagnet 5. ,Der Nordpol dieses Permanentmagneten ist mit den gleichnamigen Polschuhen 6 und 7 des Objektivs i und der ersten Regellinse 2 verbunden, während der Südpol dieses Magneten mit den gleichnamigen Polschuhen 8 und 9 der zweiten Rege1dinse 3 bzw. des Projektivs verbunden ist. In seinem mittleren Bereich kann der Permanentmagnet 5 durch eine ringförmige Brücke io mit dem Außenmantel ii des ganzen Linsensystems verbunden sein. Mit 12 ist ein oberer Abschlußdeckel dieses Außenmantels !bezeichnet, der zugleich den oberen objektseitigen Polschuh des Objektivs bildet. 13 ist ein .unterer Absch:lußdeckel des Systems, der den .unteren endbildseitigen Polschuh 14,des Projektivs trägt.
  • Die beiden mittleren Polschuhe 15 und 16 der beiden Regellinsen 2 und 3 werden gebildet durch die Enden eines zylindrischen, aus magnetischem Material bestehenden rohrförmigen Körpers 17. Zwischen den Polschuhen der einzelnen Linsen können in an sich bekannter Weise in ider Figur nicht dargestellte Abstandstücke aus unmagnetischern Material, beispielsweise Messingringe, angeordnet sein, und die Anordnung kann beispielsweise so durchgebildet sein, daß die Polschuhe der einzelnen Linsen zusammen mit diesen unmagnetischen Zwischenstücken die Vakuumwand des Elektronenmikroskops im Bereich der Linse bilden.
  • Zur Vergrößerungsregelung ist beim Gegenstand der Erfindung ein scheibenförmiger Regelkörper 18 aus magnetischem Material vorgesehen, -der eine in .der Achsrichtung des Elektronenmikroskops zwischen den beiden Endlagen i9: und 2o kontinuierlich hin .und her bewegliche Brücke zwischen dem rohrförmigen Teil 17 der Regellinsen und dem mittleren Bereich des Permanentmagneten 5 bildet. Der Antrieb der Regler des Regelkörpers 18 erfolgt mit Hilfe einer Gewindespindel 2-,1, die über ein Kegelräderpaar 22 und eine nach außen geführte Wedle 23 von Hand angetrieben werden kann.
  • Die Wirkungsweise des Reglers 18 ist in .den Fig. 2 und 3 deutlich gemacht. In Fig. 2 ist der Fall dargestellt, daß sich der Regelkörper in der obersten Endstellung i9 befindet. In dieser Stellung wird die höchste Vergrößerung des Systems erreicht. In Fig. 3 ist das Stra@hlengangbild für die untere Regelstellung 2o gezeichnet, in der das System die kleinste Vergrößerung hat. In diesen den Strahlengang abbildenden Fig. 2 und 3 ist mit 31 die Objektlage bezeichnet, mit 32 ist die Endbildschirmlage wiedergegeben, die strichpunktierten Linien i bis 4 ;geben die jeweilige Lage des wirksamen Linsenbereiches.der vier Linsen wieder, und mit 33, 34 und 35 bzw. 33», 34' und 35' sind die jeweiligen Lagen der zwischen den Linsen entstehenden Zwischenbilder wiedergegeben. Im Fall :der in Fig. 2 dargestellten Reg:lerstellung ist die Brennweite der ersten .Regellinse 2 groß und die der zweiten Regellinse 3 klein, während umgekehrt im Fall der unteren, in Fig. 4 wiedergegebenen Reglerstellung, die Brennweite der ersten Regellinse klein und die der zweiten groß ist. Hieraus ergibt sich das .aus den Fig. 2 und 3 ersichtliche Wandern des zwischen erster .und zweiter Regellinse entstehenden Zwischenbildes.
  • Bei der Veränderung der Linsenstärke der Regellinsen 2 und 3 durch Verschieben des Regelkörpers 18 werden die Brennweiten dieser Linsen in einer festen Gesetzmäßigkeit geregelt, indem .die Summe der Linsenerregungen gleich der abgegebenen magnetischen Spannung des Permanentmagneten 5 ist. Es kann daher nicht erwartet werden, @d.aß bei jeder Stellung .des Reglers i8 die Summe der Bildweite b2 der ersten Regellinse und der Dingweite g3 der zweiten Regellinse gleich dem Linsenabstand e der beiden Regellinsen ist. Eine rechnerische Untersuchung dieser Verhältnisse hat das in Fig. 4 dargestellte Ergebnis. Wenn man es z. B. so einrichtet, daß in den 'beiden Grenzlagen i9 und 2o des Regelkörpers iß die Summe b2 -I- g3 = b2 -f- 93' = e ist, so erhält man in der Nähe der Mittelstellung des Regelkörpers i8 einen Wert, der in einem bestimmten Fall zu etwa 3/4 e errechnet wurde. Das bedeutet, @daß bei der Vergrößerungsregelung die Bildschärfe zunächst verlorengeht. Sie kann nach einem .der üblichen Verfahren entweder durch Spannungsregelung oder durch Regelung der Magnetstärke wiederhergestellt werden. Da diese Regelverfahren in sämtlichen vier Linsenspalten wirksam werden, so genügt eine verhältnismäßig geringe Regelweite (beispielsweise 2%) zur Scharfstellung.

Claims (7)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Mit permanentmagnetischer Erregung arbeitende regelbare Optik für Elektronenmikroskope, bei der vier Linsenspalte im Strahlengang hintereinandeiliegen,dadurch gekennzeichnet, daß zur Erregung der Optik ein gemeinsamer, die mittleren Linsen rohrförmig umhüllender Permanentmagnet dient.
  2. 2. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Pole des Magneten mit .den gleichnamigen Polschuhen des Objektivs und der ersten Regellinse bzw. des Projektivs und der zweiten Regellinse verbunden sind.
  3. 3. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vergrößerungsregelung ein vorzugsweise scheibenförmiger Regelkörper aus magnetischem Material vorgesehen ist, der eine bewegliche Brücke zwischen den mittleren Polschuhen der (beiden Regellinsen und dem mittleren Bereich des Magneten bildet.
  4. 4. Anordnung nach Anspruch i, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelbereich des Magneten durch eine starre Brücke mit dem Außenmantel des Systems verbunden ist.
  5. 5. Anordnung nach Anspruch i oder einem .der folgenden, dadurch .gekennzeichnet, daß -die Scharfstellung des Bildes durch Änderung der Strahlspannung erfolgt.
  6. 6. Anordnung nach Anspruch i oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß ,die Scharfstellung des Bildes durch zusätzliche schwenkbare, dem Objektiv oder Projektiv zugeordnete Regelkörper herbeigeführt wird.
  7. 7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, .daß der bzw. die Regelkörper mit einem Grobtrieb zur Anpassung des Linsensystems an veränderliche Strahlspannungen und mit einem Feintrieb zur Scharfstellung versehen sind.
DE1951892036D 1951-04-14 1951-04-14 Mit permanentmagnetischer Erregung arbeitende regelbare Optik fur Elektronenmikroskope Expired DE892036C (de)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014142745A1 (en) * 2013-03-10 2014-09-18 Tao Luo Permanent magnet based high performance multiaxis immersion electron lens array with low axial leakage field

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2014142745A1 (en) * 2013-03-10 2014-09-18 Tao Luo Permanent magnet based high performance multiaxis immersion electron lens array with low axial leakage field
US9165745B2 (en) 2013-03-10 2015-10-20 Maglen Pte Ltd Permanent magnet based high performance multi-axis immersion electron lens array with low axial leakage field

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