Einrichtung zur Kompensation der Symmetriefehler von Elektronenlinsen
Die Güte elektronenoptischer Abbildungen wird beeinträchtigt, wenn die abbildenden
Felder von der Rotationssymmetrie abweichen. Die Herstellung eines genau rotationssymmetrischen
Aufbaus der Elektroden und Polschuhe ist äußerst schwierig und kostspielig. Bei
Hochfrequenzlinsen entstehen Abweichungen von der Rotationssymmetrie Überdies durch
die nicht genau rotationssymmetrische Ausbreitung der Hochfrequenzfelder. Um trotzdem
mit verhältnismäßig einfachen Mitteln zu guten Abbildungen zu gelangen, wird eine
Einrichtung zur Kompensation derartiger Symmetriefehler von Elektronenlinsen gemäß
der Erfindung so getroffen, daß zusätzliche Hilfselektroden und/oder -magnetpole
vorgesehen sind, durch die vorzugsweise einstellbare, nichtrotationssymmetrische
Felder an einer Stelle des Strahlenganges außerhalb der Linse in deren Nähe erzeugt
werden können, um damit durch Abweichungen von der Rotationssymmetrie hervorgerdenen
Deformationen des Strahlenganges zu, bewirken. Zweckmäßig wird die Einrichtung so
aasgebildet, daß die Hilfselektroden und/oder -magnetpole nichtrotationssymmetrisch
um die optische Achse angeordnet und auf ein gemeinsames Potential bzw. gemeinsame
Polstärke gebracht sind.Device for compensating the symmetry errors of electron lenses
The quality of electron-optical images is impaired if the imaging
Fields deviate from the rotational symmetry. The production of a precisely rotationally symmetrical
Construction of the electrodes and pole pieces is extremely difficult and expensive. at
In addition, high-frequency lenses cause deviations from the rotational symmetry
the not exactly rotationally symmetrical propagation of the high-frequency fields. To anyway
Getting good images with relatively simple means becomes one
Device for compensating such symmetry errors of electron lenses according to
of the invention made so that additional auxiliary electrodes and / or magnetic poles
are provided by the preferably adjustable, non-rotationally symmetrical
Fields generated at a point in the beam path outside the lens in its vicinity
can thus be distinguished by deviations from the rotational symmetry
Cause deformations of the beam path. This is how the facility is expedient
Aas formed that the auxiliary electrodes and / or magnetic poles are non-rotationally symmetrical
arranged around the optical axis and at a common potential or common
Pole strength are brought.
Es sind bereits Einrichtungen zur Beseitigung von Bildfehlern bekanntgeworden,
die bei Verwendung permanentmagnetischer oder elektromagnetischer elektronenoptischer
Linsen entstehen. Man hat vorgeschlagen, den durch geringe Unsymmetrie des Aufbaus
eines solchen Linsensystems oder andere Ursachen hervorgerufenen Astigmatismus,
in diesem Falle einer von einem scheibenringförmigen Dauermagneten gebildeten Linse,
durch unsymmetrische Verstärkung dieses Linsenmagneteil
mittels
eines oder mehrerer Streifen aus permeablem Material zu kompensieren. Bei Einrichtungen,
die mit elektromagnetisch erregten Magnetfeldern arbeiten, ist ferner eine Anordnung
von Hilfsspulen innerhalb des Linsenkerns vorgesehen worden. Es handelt sich in
diesen bisher bekanntgewordenen Fällen aber stets u!rn die Fehlerkompensation am
Ort der Linse, wobei also Eingriffe in den Aufbau der Linsen selbst vorgenommen
werden. Derartige Maßnahmen sind verhältnismäßig schwierig und umständlich durchzuführen
und haben insbesondere bei komplizierteren Linsenformen nur geringe Wirkung. Überraschenderweise
hat sich gezeigt, daß es nicht nötig ist, die Kompensation am Ort der Unsymmetrie,
d. h. innerhalb der Linse selbst vorzunehmen. Es ist vielmehr durch zusätzliche
Anbringung von Hilfselektroden bzw. Hilfsmagnetpolen an einer einzigen Stelle des
Strahlenganges außerhalb der Linse in deren Nähe möglich, die über die Länge des
Strahlenganges verteilten Unsymmetrien so weit umschädlich zu machen, daß sie die
Bildgüte nicht mehr störend beeinträchtigen.Devices for eliminating image errors have already become known,
those when using permanent magnetic or electromagnetic electron-optical
Lenses are created. It has been suggested that due to the slight asymmetry of the structure
astigmatism caused by such a lens system or other causes,
in this case a lens formed by a disk ring-shaped permanent magnet,
by asymmetrical reinforcement of this lens magnet part
by means of
to compensate for one or more strips of permeable material. For facilities
which work with electromagnetically excited magnetic fields is also an arrangement
has been provided by auxiliary coils within the lens nucleus. It is in
These previously known cases, however, always include the error compensation on
Location of the lens, i.e. interventions in the structure of the lenses themselves
will. Such measures are relatively difficult and cumbersome to carry out
and have little effect, especially with more complex lens shapes. Surprisingly
it has been shown that it is not necessary to adjust the compensation at the location of the asymmetry,
d. H. within the lens itself. Rather, it's through additional
Attachment of auxiliary electrodes or auxiliary magnetic poles at a single point of the
Beam path outside the lens in their vicinity possible over the length of the
To make the beam path distributed asymmetries so far harmful that they
No longer disturb the image quality.
Der Symmetriefehler, der die elektronenoptische Abbildung am meisten
stört, ist der Astigmatismus erster Ordnung. Er bewirkt, daß die von der Objektmitte
ausgehende Elektronenbahn die optische Achse teils vor, teils hinter der Gaußschen
Bildebene schneidet, je nachdem, in welcher der durch die optische Achse gelegten
Ebenen sie das Objekt verlassen. Dieser Fehler kann dadurch beseitigt werden, daß
man in der Nähe der Linse nichtrotationssymmetrisch angeordnete Elektroden anbringt
und auf geeignete Potentiale auflädt.The symmetry error that affects electron optical imaging the most
disturbs, the astigmatism is first order. It causes the from the center of the object
outgoing electron orbit the optical axis partly in front of, partly behind the Gaussian
The image plane intersects, depending on which one is laid by the optical axis
Lay them out of the object. This error can be eliminated by
non-rotationally symmetrically arranged electrodes are attached near the lens
and charges to suitable potentials.
Die Zeichnung zeigt in schematischer - Darstellung ein Ausführungsbeispiel
einer Einrichtung gemäß der Erfindung. Es sind acht sternförmig um die optische
Achse angeordnete -Elektroden vorgesehen, die aurd die Potentiale U1, U2 und -U1,
-U2 aufgeladen sind. Durch geeignete Wahl von U" U2
ist es stets möglich,
den Astigmatismus erster Ordnung zu beseitigen. Von den durch die- Feldunsymmetrie
verursachten Fehlern erster Ordnung bleibt dann nur eine Verzeichnung übrig, die
alle Kreise zu derart gelegenen Ellipsen verformt, daß sie notfalls bei der licht-
oder elektronenoptischen Weitervergrößerung des Elektronenbildes korrigiert werden
kann. Die gleiche Wirkung kann erzielt werden, wenn an Stelle der Hilfselektroden
Hilfsmagnetpole von entsprechend einstellbarer Polstärke verwendet werden. Diese
Anordnung bietet zudem den Vorteil, daß das. Korrekturfeld durch die Elektroden
elektrischer Linsen nicht beeinflußt wird.The drawing shows a schematic representation of an exemplary embodiment of a device according to the invention. There are eight -electrodes arranged in a star shape around the optical axis, which are charged to the potentials U1, U2 and -U1, -U2. By a suitable choice of U "U2 it is always possible to eliminate the first-order astigmatism. Of the first-order errors caused by the field asymmetry, only a distortion remains that deforms all circles into ellipses that are located in such a way that, if necessary, at the The same effect can be achieved if, instead of the auxiliary electrodes, auxiliary magnetic poles of appropriately adjustable pole strength are used. This arrangement also offers the advantage that the correction field is not influenced by the electrodes of electrical lenses .
Die in der Zeichnung mit negativen Potentialen bezeichneten Hilfselektroden
können auch fortgelassen werden, denn die dadurch auftretende schwache Sammelwirkung
der Kompensationseinrichtung ist leicht durch eine entsprechende Verringerung der
Linsenb.rechkraft auszugleichen.The auxiliary electrodes marked with negative potentials in the drawing
can also be omitted, because the resulting weak collecting effect
the compensation device is easy by a corresponding reduction in
To compensate for lens refractive power.
Das gleiche gilt für eine Kompensationseinrichtung mit Hilfsmagnetpolen.
In beiden Fällen ist es nicht nötig, daß die Hilfselektroden U1 und U2 bzw. die
entsprechenden Hilfsmagnetpole in der gleichen, zur optischen Achse senkrechten
Ebene liegen.The same applies to a compensation device with auxiliary magnetic poles.
In both cases it is not necessary that the auxiliary electrodes U1 and U2 or the
corresponding auxiliary magnetic poles in the same perpendicular to the optical axis
Lie level.
Besonders zweckmäßig ist es, daß Kompensationssystem drehbar um die
optische Achse anzuordnen, weil in diesem Falle zwei einander gegenüberstehende
Hilfselektroden oder Magnetpole ausreichen, wenn ihre Verbindungslinie in die jeweilige
Hauptrichtung des Astigmatismus gedreht wird.It is particularly useful that the compensation system rotatable around the
to arrange optical axis, because in this case two opposing
Auxiliary electrodes or magnetic poles are sufficient if their connecting line is in the respective
Main direction of astigmatism is rotated.
Allgemein lassen sich die Symmetriefehler in folgender Weise klassifizieren:
Ist das elektrische oder magnetische Potential P in seiner Fourierzerlegung nach
dem um die optische Achse gezählten Winkel t9 gegeben durch P = Psym + P6
cos (e + a (» + P1 cos (2 Ü + Öl)
+ P, cos ((n + i) 0 + ö,) + . . . so bestimmt
das Funktionenpaar P, d" in seiner Abhängigkeit von den beiden anderen Raumkoordinaten
eine Gruppe von Symmetriefehlern, deren niedrigster von n-ter Ordnung ist. Für jeden
einzelnen dieser Fehler wie auch für mehrere zusammen ergeben sich ähnliche KompensationsmÖglichkeiten
wie für den durch P1 bedingten Astigmatismus erster Ordnung. Die Beseitigung der
durch P, bedingten Fehler bringt nur dann keine Fehler von geringerer als n-ter
Ordnung mit sich,. wenn sie durch wenigstens n + i sternförmig um die optische Achse
angeordnete Hilfselektroden oder -magnetpole geschieht.In general, the symmetry errors can be classified as follows: Is the electrical or magnetic potential P in its Fourier decomposition according to the angle t9 counted around the optical axis given by P = Psym + P6 cos (e + a (»+ P1 cos (2 Ü + Oil) + P, cos ((n + i) 0 + ö,) +... So the function pair P, d "determines a group of symmetry errors, the lowest of which is of the nth order, depending on the other two spatial coordinates For each and every one of these errors, as well as for several together, there are compensation possibilities similar to those for the first-order astigmatism caused by P1 it takes place through auxiliary electrodes or magnetic poles arranged in a star shape around the optical axis at least n + i.