DE973258C - Magnetische Polschuhlinse kleiner Brennweite fuer elektronenoptische Vergroesserungen in Elektronenmikroskopen - Google Patents

Description

Es ist, vorzugsweise als Vergrößerungslinse für Elektronenoptik, bereits eine magnetische Polschuhlinse extrem kurzer Brennweite bekannt, bei der das magnetische Feld durch eine Magnetspule erzeugt wird. Bei einer solchen Polschuhlinse müssen insbesondere bei magnetischen Elektronenmikroskopen, die zur Übermikroskopie dienen sollen, Spannungsschwankungen der die Magnetspule speisenden Stromquellen möglichst weitgehend vermieden werden. Denn nur durch Verminderung dieses und der übrigen beim Elektronenmikroskop auftretenden Fehler ist es möglich, das Auflösungsvermögen des Lichtmikroskops zu

übertreffen. Man hat bereits Einrichtungen vorgeschlagen, die darauf abzielen, die Spannung der die magnetischen Optiken eines Elektronenmikroskops speisenden Stromquellen konstant zu halten; indessen ist das erstrebte Ziel trotz eines sehr hohen apparativen Aufwandes nur unvollständig erreichbar.

Um diese Schwierigkeiten zu vermeiden, sind, aufbauend auf einem bereits gemachten Vorschlag, permanente Magnete für magnetische Palschuhlinsen zu verwenden, gemäß der Erfindung einer oder mehrere der permanenten Magnete zur Regulierung der wirksamen Feldstärke im Spalt der im

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Inneren des Vakuumraumes angeordneten Linsenpolschuhe relativ zu dem Polschuhkörper mechanisch bewegbar angeordnet.

Eine derartige Polschuhlinse weist neben der Möglichkeit, die obigen Schwierigkeiten zu beheben, den Vorteil auf, daß bei einfacher und billiger Herstellung der Polschuhlinse die Magnetfeldstärke mit jeder gewünschten Empfindlichkeit verändert werden kann,
ίο In der Zeichnung sindAusführungsbeispiele nach der Erfindung dargestellt. Eine der Gestaltungsmöglichkeiten, bei der die permanenten Magnete an der Mantelfläche des zylindrischen Linsenkörpers angebracht sind, ist in Fig. ι dargestellt. Die permanenten Magnete tragen die Bezeichnung 1. Der ringförmige Teil 3, der aus einem unmagnetischen Material, beispielsweise aus Messing, besteht, bildet einen Teil der Vakuumwand des elektronenoptischen Gerätes, in das die Linse vakuumdicht eingesetzt wird. In₁ dem Linsenkörper 2 sind öffnungen 4 vorgesehen, die den bei den bekannten Magnetspulen nicht erzielbaren Vorteil ergeben, daß während der Evakuierung dem Gasstrom nicht nur die Durchtrittsöffnung 5, sondern ein wesentlich größerer Querschnitt zur Verfügung steht. Eine Möglichkeit zur Feinregelung der Stärke des im Luftspalt wirksamen Magnetfeldes ist in der Fig. 2 dargestellt. Die an der Mantelfläche des Linsenkörpers befestigten permanenten Magnete tragen wieder die Ziffer 1. Auch die übrigen Bezeichnungen entsprechen denen der Fig. i. Einer oder mehrere der permanenten Magnete kann derart beweglich angeordnet werden, daß er etwa unter Verwendung einer Schraube 6 mehr oder weniger von der Wandung des Linsenkörpers entfernt werden kann. Dabei empfiehlt sich die Verwendung einer Feinstellung, die mit Hilfe genügend langer Hebelarme eine beliebige Empfindlichkeit gestattet. Wenn man etwa den Magnet entsprechend verlängert oder ihn mit einem als Hebel bei der Regelung verwendbaren Ansatz versieht, dann kann die Magnetfeldstärke mit jeder gewünschten Empfindlichkeit verändert werden. Es lassen sich die permanenten Magnete natürlich auch in der Weise beweglich anordnen, daß man sie parallel zur Mantelfläche des Linsenkörpers verschieben kann, wodurch die gleiche Wirkung erzielt würde. Es hat sich gezeigt, daß es zweckmäßig ist, zwei oder drei der verwendeten Magnete regelbar auszubilden, denn hierdurch wird ein genügend großer Bereich überdeckt, zumal für eine Grobregelung — wie bereits erwähnt — noch die Möglichkeit besteht, einzelne Magnete gänzlich zu entfernen.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in Fig. 3 dargestellt Die permanenten Magnete 1 sind hier an den Stirnseiten des zylindrischen Linsenkörpers befestigt. Die äußere Mantelfläche des Linsenkörpers wird durch einen Teil der metallischen Wandung 7 des elektronenoptischen Gerätes gebildet. Zur Abschirmung des durch die Durchtrittsöffnung 5 passierenden Elektronenetrahles gegen äußere magnetische Störfelder sind ringförmige Einsätze vorgesehen, wie sie bei 9 angedeutet sind. Sie bestehen aus einem ferromagnetischenMaterial, beispielsweise aus Eisen.

In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 sind permanente Magnete 1 sowohl an der Mantelfläche des Linsenkörpers als auch radial angeordnet. Zum Ausgleich des Magnetflusses sind durchgehende Ringe 10 vorgesehen; zwischen ihnen befindet sich die aus unmagnetischem Material hergestellte Vakuumwand. Die Wandung des elektronenoptischen Gerätes ist mit 7 bezeichnet; die Polschuhe tragen die Ziffer 8. Die gleiche Wirkung, die durch die Anordnung der Magnete gemäß der Fig. 4 erzielbar ist, kann man auch durch eine entsprechende Verwendung von hufeisenförmigen Magneten erreichen.

In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 würden die radial angeordneten Magnete 1 nach der Achse zu schmaler werden müssen, damit noch eine genügende Anzahl angebracht werden könnte. Es kann in manchen Fällen aber auch zweckmäßig sein, einen überall gleichen Querschnitt der radial angeordneten Magnete zu wählen, um zu erzielen, daß der notwendige Fluß ohne Auftreten von Sättigung eintritt. Ein Beispiel hierfür zeigt Fig. S, in der die Magnete wieder bei 1 dargestellt sind, während bei 8 die Polschuhe angedeutet sind. Hier sind die Permanentmagnete in der Nähe der Achse in axialer Richtung höher als an ihren achsenfernen Stellen. Insbesondere bei einer Ausbildung der erfindungsgemäßen Polschuhlinse nach den Fig. 4 und 5r kanneine sehr - hohe magnetische Spannung bei relativ kleiner Bauhöhe erzielt werden.

Als Material für die bei der Erfindung zu verwendenden permanenten Magnete eignen sich vornehmlich Kobaltmagnete oder aber solche aus einer bekannten Eisen-Nickel-Aluminium-Legierung.

Die magnetischen Linsen nach der Erfindung sind nicht nur zur Beeinflussung von Elektronenstrahlen, verwendbar, sondern in entsprechender Weise auch für andere Korpuskularstrahlen, beispielsweise Ionen'- oder Protonenstrahlen.

Claims (9)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Magnetische Polschuhlinse kleiner Brennweite für elektronenoptische Vergrößerungen in Elektronenmikroskopen, deren Magnetfeld durch Permanentmagnete erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Regulierung der wirksamen. Feldstärke im Spalt der im Inneren des Vakuumraumes angeordneten Linsenpolschuhe einer oder mehrere der permanenten Magnete relativ zu dem Polschuhkörper mechanisch bewegbar angeordnet sind. ' iao

2. Polschuhlinse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die permanenten Magnete an der Mantelfläche des zylindrischen Linsenkörpers angebracht sind.

3. Polschuhlinse nach Anspruch 1, dadurch iss gekennzeichnet, daß die permanenten Magnete

an den, Stirnflächen des Linsenkörpers angebracht sind.

4. Polschuhlinse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die permanenten Magnete an dem Linsenkörper sowohl in radialer als auch in axialer Richtung angeordnet sind.

5. Polschuhlinse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als permanente Magnete solche in Hufeisenform an dem Linsenkörper angebracht sind.

6. Polschuhlinse nach den Ansprüchen ι bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß einer oder mehrere der permanenten Magnete mit größerer Länge als die übrigen oder mit einem Ansatz ausgebildet ist oder sind, derart, daß ein für die Feinregelung genügend langer Hebelarm vorhanden ist.

7. Polschuhlinse nach den Ansprüchen 1 und 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der radial angeordneten Magnete überall gleich ist, derart, daß der notwendige Fluß ohne Auftreten von Sättigung besteht.

8. Polschuhlinse nach Anspruch 1 oder den Unteransprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Linsenkörper zwecks Erleichterung der Evakuierung mehrere Löcher vorgesehen sind.

9. Polschuhlinse nach Anspruch 1 oder den Unteransprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere aus ferromagnetischem Material bestehende Schutzschirme gegen, magnetische Störfelder von außen her vorgesehen sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentanmeldung B 154916 VIIIc/21 g (bekanntgemacht am 3. 10. 1935);

Druckschrift 321 Fa. Dr. Ing. Hans Rumpf, Bonn, 1932, S. 8, 14, 15 und 16;

Archiv für Elektrotechnik, 18, S. 585 bis 595;

Buch von Borries, »Die Übermikroskopie«, Berlin 1949, S. 19, 27, 34, 39, 55.

In Betracht gezogene ältere Patente:
Deutsches Patent Nr. 720 927.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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