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Linsensystem für Korpuskularstrahlapparate Zusatz zum Patent f 3I36
Das Patent 889 336 bezieht sich auf ein aus zwei magnetischen Polschuhlinsen bestehendes
Linsensystem für Korpuskularstrahlapparate, insbesondere auf ein Objektivprojektivsystem
für Elektronenmikroskope. Dabei sind die beiden je verschiedenen Linsen zugeordneten,
einander näher stehenden Polschuhe (also z. B. bei einem senkrecht stehenden Elektronenmikroskop
mit Strahlrichtung von oben nach unten der untere Polschuh des Objektivs und der
obere Polschuh des Projektivs) magnetisch miteinander verbunden und liegen im Magnetkreis
des Linsensystems, so daß sie den einen Pol des Systems bilden. Die Erfindung betrifft
die konstruktive Ausgestaltung des äußeren Magnetkreises eines derartigen Linsensystems.
Erfindungsgemäß besteht dieser äußere Magnetkreis, welcher die den anderen Pol bildenden
beiden äußeren Polschuhe miteinander verbindet, aus einem topfförmigen Stück und
einem damit fest verbundenen Deckel, wobei diese beiden Teile axialsymmetrische
Bohrungen besitzen, in die die beiden äußeren Polschuhe passen. Auf diese Weise
ergibt sich ein in der Herstellung und im Zusammenbau des Linsensystems sehr einfacher
äußerer Magnetkreis. Der die inneren Polschuhe bildende Teil ist vorzugsweise durch
einen im mittleren Bereich des Topfes durch Anschläge festgelegten einteiligen scheibenförmigen
oder mehrteiligen radspeichenförmigen Magnetkörper mit dem Topf verbunden. Diese
Anordnung ist insbesondere dann mit Vorteil anzuwenden, wenn es sich um ein magnetostatisches
Linsensystem handelt. In diesem
Falle bildet der genannte scheibenförmige
bzw. radspeichenförmige Magnetkörper den Dauermagneten des Systems. Um diese Erregermagneten
gut zu haltern, kann man gemäß der weiteren Erfindung in dem Topf zwei als Abstandhalter
die-. nende unmagnetische Teile, insbesondere zwei durchbohrte Scheiben, anwenden,
zwischen denen der scheiben- oder radspeichenförmige Magnetkörper gehaltert ist.
Wenn es sich um einen radspeichenförmigen Magnetkörper handelt, kann man die Einzelmagneten
dieses Systems in sternförmige Nuten einlegen, die sich in einem oder gegebenenfalls
auch in beiden Abstandhaltern befinden. Eine besonders einfache Anordnung ergibt
sich dann, wenn man die beiden unmagnetischen Abstandhalter und den zwischen ihnen
befindlichenMagnetkörper miteinander zu einem einheitlichen Einsatzkörper vorzugsweise
durch Schrauben fest verbindet. Man kann dann diesen Einsatzkörper bei der Montage
in den Topf des äußeren Magnetkreises einsetzen und den Deckel befestigen. Für die
Befestigung des Deckels kann man beispielsweise einen Druckring anwenden, der in
ein Innengewinde des Topfes eingeschraubt wird.
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Die beschriebenen Teile des Magnetsystems können beispielsweise in
der Weise bearbeitet und zusammengesetzt werden, daß der aus seinen Einzelteilen
zusammengesetzte Einsatzkörper zunächst außen überschliffen, dann in den Topf eingesetzt,
mit Deckel und Druckring befestigt wird, wonach dann dieses System innen überschliffen
wird, um so die axialsymmetrischen, vorzugsweise konischen Paßflächen für das Einsetzen
des inneren Polschuhsystems herzustellen. Diese Art des Zusammenbaues bringt den
Vorteil mit sich, daß ein genau axialsymmetrischer Paßsitz für das zusammengesetzte
Polschuhsystem der Linsenanordnung einfach hergestellt werden kann. In den unmagnetischen
Abstanidsstücken, die in den topfförmigen Teil eingesetzt werden, sind ringförmige
Kanäle anzuordnen, in die die zur Mägnetisierung dienenden elektrischen Leitungen
eingelegt sind. Ferner wird man den Einsatzkörper, den Topf und den Deckel durchsetzende
Kanäle vorsehen, durch die sich die Vakuumverbindung zwischen der Vorder-und der
Rückseite des Systems ergibt. Diese Kanäle kann man auch gleich dazu benutzen, die
elektrischen Zuleitungen aufzunehmen, die zu den Erregerwicklungen führen. Eine
Durchbrechung der Vakuumwand zum Anschluß der Stoßstromleitung ist bei der Konstruktion
nach der Erfindung nicht notwendig. Es empfiehlt sich, das optische System nach
dem Einsetzen im äußeren Eisenkreis zu befestigen, da durch ein unbeabsichtigtes
Herausnehmen der Polschuhe der Kreis seine magnetischen Eigenschaften verliert und
nach dem Einsetzen neu auf magnetisiert werden müßte.
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Vorteilhaft ist es dasselbe Werkstück, welches den Topf des äußeren
Eisenmantels bildet, zur Strahlerzeugungsseite hin zu verlängern und aus ihm die
Objekteinbringungs- und Objektverschiebevorrichtung sowie die Haltevorrichtung für
das Strahlerzeugungssystem herauszuarbeiten. Die I beschriebene Konstruktion ist
vorzugsweise anwendbar bei magnetostatischen Linsensystemen. Man kann aber auch
die erwähnten Konstruktionsgedanken mit Vorteil unter geringfügiger entsprechender
Abänderung anwenden, wenn es sich um mit Elektromagneten arbeitende Linsensysteme
handelt. Dabei kann entweder eine Wicklung vor-; gesehen sein, die die Linsen so
erregt, daß die beiden optisch wirksamen Spalte magnetisch in Reihe geschaltet sind.
Der mittlere Teil des Polschuhsystems darf in diesem Falle nicht mit einem Eisenschluß
gegen den äußeren Mantel versehen sein. Ordnet man zwei Wicklungen an, so kann an
der Stelle der Permanentmagneten eine scheibenförmige, magnetisch leitende Verbindung
zwischen mittlerem Polschuh und Außenmantel angeordnet sein.
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Die Figuren zeigen als Ausführungsbeispiel der Erfindung ein Objektivprojektivsystem
für ein mit magnetostatischen Linsen arbeitendes Elektronenmikroskop. In Fig. i
ist ein Längsschnitt und in Fig. z ein Querschnitt des Linsensystems dargestellt.
Der äußere Magnetkreis des Systems besteht aus einem topfförmigen Teil i und einem
Deckel-. In den Topf ist ein Einsatzkörper eingesetzt, der aus den beiden unmagnetischen,
in der Mitte durchbohrten Scheiben 3 und 4 und den dazwischen radspeichenförmig
eingelegten Permanentmagneten 5 besteht. Die Einzelmagneten 5 sind in Nuten 6 des
unmagnetischen Teils 3 eingelegt. Die Teile 3, 4 und 5 werden durch Schrauben 7
fest zu einem einheitlichen Körper zusammengepreßt. Dieser Einsatzkörper wird, nachdem
er am äußeren Rand bearbeitet worden ist, so daß er gut in den Topf i paßt, in diesen
eingesetzt, wonach der Deckel- aufgelegt und das System mit Hilfe eines Druckringes
8 fest zusammengeschraubt wird. In den Teil 3 und 4 sind ringförmige Nuten9 ausgespart,
in welche bei der Montage die elektrischen Leitungen eingelegt werden, durch die
der zur Magnetisierung dienende Stoßstrom fließt. Wenn, wie im Falle des Ausführungsbeispiels,
acht Permanentmagneten 5 vorgesehen sind, kann man beispielsweise vier Schrauben
7 anwenden, die die Teile 3, 4, 5 zusammenpressen. An vier entsprechend verschobenen
Stellen sind dann durchDeckel, Topf und Einsatzkörper durchgehende Bohrungen io
vorgesehen, durch die die Vakuumverbindung zwischen der Vorder- und der Rückseite
des Systems hergestellt wird. Durch diese Bohrungen zo können auch die elektrischen
Drähte den Wicklungskanälen 9 zugeführt Nverden.
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Zum Einsetzen des inneren Polschuhsystems wird der in der beschriebenen
Weise zusammengesetzte Linsenkörper innen vorzugsweise leicht konisch ausgeschliffen.
In diesen Konus wird ein Polschuheinsatzkörper von oben her eingesetzt, der am äußeren
Rande entsprechend konisch abgeschliffen ist. Dieser Polschuheinsatzkörper besteht
aus dem oberen zum Objektiv gehörigen Polschuh ii, dem unteren zum Projektiv gehörigen
Polschuh 12 und einem magnetischen Mittelstück 13, das nach der Objektivseite
hin bei 14 unmittelbar
den unteren Polschuh des Objektivs und nach
unten hin unmittelbar den oberen Polschuh des Projektivs bildet. Die drei Polschuhteile
1i, 12, 13 sind durch unmagnetische Ringe 16 und 17 fest miteinander verschraubt.
Da bei der beschriebenen Konstruktion der Ort der Projektivblende schlecht erreichbar
ist, ist beim Ausführungsbeispiel oberhalb der wirksamen Projektivbohrung 18 im
objektivseitigen Polschuh 15 eine Verengung i9 angebracht, die sich zur Projektivseite
etwas konisch öffnet und als Bildbegrenzungsblende im Projektiv dient. Der obere
Polschuh ii des Objektivs besitzt eine so große Bohrung 2o, daß durch diese hindurch
eine Objektivblende 21 in den bildseitigen Objektivpolschuh 14 eingesetzt werden
kann.
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Das ganze aus den Teilen 1i, 12, 13, 16 und 17
zusammengeschraubte
System wird im zusammengesetzten Zustand auf der äußeren Fläche bearbeitet und dann
in das oben beschriebene äußere Magnetsystem eingesetzt.
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Zur Regelung der Brennweite des Objektivs ist im topfförmigen äußeren
Mantelteil i bei 22 eine Schwächung des Eisenquerschnitts vorgenommen, und die sich
hier ausbildende magnetische Spannung ist durch einen kontinuierlich in der Achsrichtung
auf- und abschraubbaren Ring 23 mehr oder weniger kurzschließbar. Der zylindrische
Außenmantel i hat an der Stelle, wo er das Gewinde 24 für diesen Regelring besitzt,
einen kleineren Durchmesser als bei 25. Die Regelmutter selbst ist in der aus der
Figur ersichtlichen Weise so ausgebildet, daß das auf dem zylindrischen Außenmantel
befindliche Gewinde auch in den Endlagen der Mutter 23 nicht zu sehen ist.