JPH0748374B2 - Vienna filter - Google Patents

Vienna filter

Info

Publication number
JPH0748374B2
JPH0748374B2 JP62065103A JP6510387A JPH0748374B2 JP H0748374 B2 JPH0748374 B2 JP H0748374B2 JP 62065103 A JP62065103 A JP 62065103A JP 6510387 A JP6510387 A JP 6510387A JP H0748374 B2 JPH0748374 B2 JP H0748374B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
filter
electric field
field
magnetic
magnetic field
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP62065103A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS63231861A (en
Inventor
勝重 津野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jeol Ltd
Original Assignee
Jeol Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jeol Ltd filed Critical Jeol Ltd
Priority to JP62065103A priority Critical patent/JPH0748374B2/en
Publication of JPS63231861A publication Critical patent/JPS63231861A/en
Publication of JPH0748374B2 publication Critical patent/JPH0748374B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Electron Tubes For Measurement (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電場と磁場を重畳する型のフィルタを使用する
荷電粒子のエネルギ分析装置に係わり、特に電場と磁場
のフィルタ長を異ならせるようにして荷電粒子を直進さ
せるようにしたウイーンフィルタに関するものである。
The present invention relates to a charged particle energy analyzer using a filter that superimposes an electric field and a magnetic field, and in particular, an electric field and a magnetic field having different filter lengths. The present invention relates to a Wien filter in which charged particles go straight.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、電子線やイオンビームのエネルギー分析装置とし
てウイーンフィルタと呼ばれる一様な電場、磁場を重畳
した分析器が知られている。ウィーンフィルタは高分解
能の分析が期待されること、ビームがフィルタ内で直進
すること等の優れた特性を有しており、ビームが直進す
るという特徴のために、電子顕微鏡等に組み込んで入射
ビームのエネルギを単色化し、光学系を単純化して分析
装置の構成を単純化することができるなどエネルギ等の
分析を行うのに適している。
Conventionally, as an energy analyzer for an electron beam or an ion beam, an analyzer called a Wien filter in which uniform electric and magnetic fields are superimposed is known. The Wien filter has excellent characteristics such as high resolution analysis expected and that the beam travels straight in the filter. It is suitable for performing analysis of energy and the like because the energy of is converted into a single color and the optical system can be simplified to simplify the configuration of the analyzer.

第3図は従来のウィーンフィルタの斜視図で、1、2は
磁極、3、4は電極である。
FIG. 3 is a perspective view of a conventional Wien filter, in which 1 and 2 are magnetic poles and 3 and 4 are electrodes.

図において、磁極1、2により一様な磁場が、また電極
3、4により一様な電場が互いに直交方向に加えられ、
これらに直交する方向に電子ビームが入射する。このよ
うなウィーンフィルタにおいて、直交する一様な電場E
と磁場Bが、 Ew=2πUo/L,Bw=Ew/Vo をウィーン条件とし、 の下で、 B=E/Vo なる条件を満たした時、ビームは直進する。ここで、Uo
は入射ビームのエネルギ、Voは粒子の速度、Lはフィル
タの長さ、Ew、Bwはウィーン条件を満たす電場、磁場で
ある。いま、U=Uo±ΔUのようなエネルギの電子が入
射すると、これは直進の条件からはずれ、電場E方向に
曲げられる。従って、フィルタの出口において、エネル
ギの大きさによってビームが分散し、エネルギ分析器と
して利用できる。
In the figure, a uniform magnetic field is applied to the magnetic poles 1 and 2 and a uniform electric field is applied to the electrodes 3 and 4 in directions orthogonal to each other,
An electron beam is incident in a direction orthogonal to these. In such a Wien filter, the orthogonal uniform electric field E
And magnetic field B are Ew = 2πUo / L, Bw = Ew / Vo under Wien condition, Under, the beam goes straight when the condition B = E / Vo is satisfied. Where Uo
Is the energy of the incident beam, Vo is the particle velocity, L is the length of the filter, Ew and Bw are the electric and magnetic fields that satisfy the Wien conditions. Now, when an electron with an energy such as U = Uo ± ΔU is incident, this deviates from the condition of straight traveling and is bent in the electric field E direction. Therefore, at the exit of the filter, the beam is dispersed according to the magnitude of the energy and can be used as an energy analyzer.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

ところで、フィルタの中心付近においてVo=E/Bの条件
を満足させることは容易であるが、粒子はフィルタのな
い場所からフィルタに入り、再びフィルタのない場所へ
去っていかなければならない。例えば、第4図(イ)の
ような平行平板電極3、4により一様電場Eoを形成した
とき、電場分布は第4図(ロ)に示すように、フィルタ
の両端でなだらかに変化する。この縁端の電場分布は第
5図(イ)に示すように電場プレート3、4の前または
後に別のプレート5、6を置くことにより、第5図
(ロ)に示すように変化させることが可能である。
By the way, it is easy to satisfy the condition of Vo = E / B in the vicinity of the center of the filter, but particles must enter the filter from the place without the filter and leave the place without the filter again. For example, when a uniform electric field Eo is formed by the parallel plate electrodes 3 and 4 as shown in FIG. 4 (a), the electric field distribution changes gently at both ends of the filter as shown in FIG. 4 (b). The electric field distribution at this edge can be changed as shown in FIG. 5B by placing another plate 5 or 6 in front of or behind the electric field plates 3 and 4 as shown in FIG. 5A. Is possible.

しかし、ここで問題としているような電場と磁場を重畳
させて加えるような分析装置においては、事情は単純で
はない。粒子の直進条件を満たし続けるためには、電場
E(z)と磁場B(z)のいずれかの縁端場も長さ方向
zに対して同じ関数形をもたなければならないからであ
る。通常これは不可能である。電極板の形状、磁極形
状、及びその前後に配置する補助電極板または鉄片等を
いかに変化させても幾分かの分布の違いを生じてしま
う。
However, the situation is not simple in an analyzer in which an electric field and a magnetic field are superimposed and added, which is the problem here. This is because the edge field of either the electric field E (z) or the magnetic field B (z) must have the same functional form with respect to the length direction z in order to continue satisfying the straight traveling condition of the particle. Usually this is not possible. No matter how the shape of the electrode plate, the shape of the magnetic pole, and the auxiliary electrode plates or iron pieces arranged before and after the electrode plate are changed, some difference in distribution occurs.

第6図は2種類の異なる縁端場分布を仮定(それぞれ電
場と磁場の縁端場分布が等しい)した場合の電場分布Ex
(z),磁場分布By(z)、及びx方向軌道(分散を生
じる方向)Xγ、及びy方向軌道Yγを示す図で、同図
(イ)、(ロ)は縁端場がなだらかな場合、同図
(ハ)、(ニ)はシャープな場合を示している。
Fig. 6 shows the electric field distribution Ex when two kinds of different edge field distributions are assumed (the electric field and the magnetic field have the same edge field distribution).
(Z), magnetic field distribution By (z), x-direction orbit (direction causing dispersion) Xγ, and y-direction orbit Yγ, where (a) and (b) show a smooth edge field. , (C) and (D) of FIG.

図において、1m radで入射したビームのXγ軌道では、
零ロスビームと5mVエネルギーのロスしたビーム(Vo=2
0Vの下で)を示してあり、直線的な分散が得られること
が分かる。このように、縁端場が存在しても、その分布
がEyとBzで等しい限り妨げとはならないことがわかる。
In the figure, in the Xγ orbit of the beam incident at 1 m rad,
Zero loss beam and beam with 5 mV energy loss (Vo = 2
(Under 0V) is shown, and it can be seen that a linear dispersion is obtained. Thus, it can be seen that the presence of the edge field does not hinder as long as its distribution is equal in Ey and Bz.

また、第7図(イ)、(ロ)はなるべく電場分布をEx
(z),磁場分布By(z)とが等しくなるように電極お
よび磁極形状を工夫した構成の下でのx方向軌道Xγ、
及びy方向軌道Yγを示している。
In addition, in Fig. 7 (a) and (b), the electric field distribution should be Ex
(Z), the x-direction trajectory Xγ under a configuration in which the electrode and magnetic pole shapes are devised so that the magnetic field distribution By (z) becomes equal,
And the y-direction trajectory Yγ.

図から分かるように、Ex(z)とBy(z)の両分布は非
常に類似しているが、完全には一致しているというわけ
にはいかない。両カーブを重ね合わせてみると若干ずれ
ていることがわかる。このように、ExとByの分布が縁端
部で異なっていると軌道Xγは図のように著しくずれて
しまう。この場合にはフィルタの出口で1.5mmものずれ
が生じている。図では零ロスビームと5mVロスビームの
両方についての軌道を描いており、分散は生じているが
5mVのロスではミクロンオーダーなので図では識別でき
ない。たとえこのように、大きなシフトを生じてもフィ
ルタから外に出た後にこれを振り戻せば、分析装置とし
て使用可能であるが、収差等も考慮すればこれは決して
望ましいことではない。
As can be seen from the figure, both distributions Ex (z) and By (z) are very similar, but they cannot be perfectly matched. It can be seen that the curves are slightly shifted when they are overlapped. In this way, if the distributions of Ex and By are different at the edge portions, the trajectory Xγ will be significantly shifted as shown in the figure. In this case, there is a shift of 1.5 mm at the filter outlet. In the figure, the orbits for both the zero-loss beam and the 5 mV loss beam are drawn, and although dispersion has occurred
The loss of 5 mV is on the order of microns, so it cannot be identified in the figure. Even if such a large shift occurs, it can be used as an analysis device by swinging it back out of the filter and then back, but this is by no means desirable in consideration of aberrations and the like.

本発明は上記問題点を解決するためのもので、電場Exと
磁場Byの縁端部の分布が異なっていても軌道を中心付近
にもってくることの可能なウイーンフィルタを提供する
ことを目的とする。
The present invention is to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a Wien filter that can bring the orbit to the vicinity of the center even if the distribution of the edges of the electric field Ex and the magnetic field By is different. To do.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

そのために本発明のウイーンフィルタは、一対の電場調
整用ミラー間に配置された対向する一対の直線状電極
と、一対の磁場調整用ミラー間に配置され、前記電極に
より形成される電場に直交する磁場を発生する対向する
一対の直線状磁極とからなり、注目する荷電粒子を直進
させるようにしたウイーンフィルタであって、前記電極
の長さを磁極の長さよりも長くし、フィルタ場を直進す
る荷電粒子を縁端場を継続して直進通過するようにした
ことを特徴とする。
Therefore, the Wien filter of the present invention is arranged between a pair of opposing linear electrodes arranged between a pair of electric field adjusting mirrors and a pair of magnetic field adjusting mirrors, and is orthogonal to an electric field formed by the electrodes. A Wien filter comprising a pair of opposed linear magnetic poles for generating a magnetic field, which is designed to cause a charged particle of interest to go straight, wherein the length of the electrode is made longer than the length of the magnetic pole, and goes straight through the filter field. It is characterized in that the charged particles are allowed to pass straight through the edge field.

〔作用〕[Action]

本発明のウイーンフィルタは、一対の電場調整用ミラー
間に配置した直線状電場フィルタの長さを、磁場調整用
ミラー間に配置した直線状磁場フィルタの長さより長く
することにより、縁端場の効果による荷電粒子の軌道の
曲がりを補正することができる。
The Wien filter of the present invention, by making the length of the linear electric field filter arranged between the pair of electric field adjusting mirrors longer than the length of the linear magnetic field filter arranged between the magnetic field adjusting mirrors, the edge field It is possible to correct the bending of the trajectory of the charged particles due to the effect.

〔実施例〕〔Example〕

以下、実施例を図面に基づき説明する。 Embodiments will be described below with reference to the drawings.

第1図は本発明によるウイーンフィルタの一実施例を示
す図で、同図(イ)は横断面図、同図(ロ)は縦断面図
である。図中、11、12は磁極、13、14は電極、15は磁場
分布調整用ミラー、16は電場分布調整用ミラーである。
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of the Wien filter according to the present invention. FIG. 1A is a horizontal sectional view and FIG. 1B is a vertical sectional view. In the figure, 11 and 12 are magnetic poles, 13 and 14 are electrodes, 15 is a magnetic field distribution adjusting mirror, and 16 is an electric field distribution adjusting mirror.

図において、磁極11、12とその前後に置かれた鉄片から
なる磁場分布調整用ミラー15との距離dmと、電極13、14
と金属片からなる電場分布調整用ミラー16との距離deと
を等しく(dm=de=10mm)、磁極間隙Smと電極間距離Se
とを等しく(Sm=Se=10mm)した場合に、電極の長さLe
を磁極の長さLmに対してLe=Lm+dLeとしている。
In the figure, the distance dm between the magnetic poles 11 and 12 and the magnetic field distribution adjusting mirror 15 made of iron pieces placed before and after the magnetic poles 11 and 12 and the electrodes 13 and 14 are shown.
And the distance de between the electric field distribution adjusting mirror 16 made of a metal piece are equal (dm = de = 10 mm), and the magnetic pole gap Sm and the electrode distance Se are
If and are equal (Sm = Se = 10mm), the electrode length Le
Is defined as Le = Lm + dLe for the magnetic pole length Lm.

第2図はdLeを0.4mmから0.7mmまで変えた場合のXγ軌
道とYγ軌道を示している。Yγ軌道は殆ど変化しない
が、Xγ軌道はdLeによって大きく変化する。第3図、
即ちdLe=0の場合と比べるとその変化は極めて著し
い。図から明らかなように、上に示した条件の場合、dL
e=0.6mmにおいて良好な結果が得られた。この場合、X
γ軌道はz=90mmにおいて30〜40μmのシフトに止まっ
ており、エネルギーロス5mVによる分散もはっきり現れ
ている。
Fig. 2 shows the Xγ and Yγ orbits when dLe was changed from 0.4 mm to 0.7 mm. The Yγ orbit hardly changes, but the Xγ orbit changes greatly with dLe. Figure 3,
That is, the change is extremely remarkable as compared with the case of dLe = 0. As is clear from the figure, under the conditions shown above, dL
Good results were obtained at e = 0.6 mm. In this case, X
The γ orbit only shifts 30-40 μm at z = 90 mm, and the dispersion due to the energy loss of 5 mV is also clearly visible.

このように、電場のフィルタ長を磁場のフィルタ長と異
ならせることにより、縁端場の影響によるビーム軌道の
曲がりを補正して直進させることができる。
In this way, by making the filter length of the electric field different from the filter length of the magnetic field, it is possible to correct the curve of the beam trajectory due to the influence of the edge field and go straight.

なお、上記実施例においては、縁端場の電場分布を規定
するためのミラーまでの距離は電場と磁場とで等しい例
について説明したが、これは望ましい条件ではあるが、
必ずしも必要であることは要しない。
In the above embodiment, the distance to the mirror for defining the electric field distribution of the edge field is the same in the electric field and the magnetic field, but this is a desirable condition.
It does not have to be necessary.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上のように本発明によれば、ウィーン・フィルタのよ
うに、電場と磁場を重畳して加える型のエネルギ、また
は質量分析装置において、電場のフィルタ長を磁場のフ
ィルタ長より長くすることにより縁端場の効果による軌
道の曲がりを補正し、縁端場が存在しないと仮定した場
合に期待される粒子の軌道に近い軌道を得ることができ
る。
As described above, according to the present invention, as in the Wien filter, energy of a type in which an electric field and a magnetic field are superimposed and added, or in a mass spectrometer, the filter length of the electric field is made longer than the filter length of the magnetic field. The orbital bending due to the effect of the edge field can be corrected to obtain an orbit close to the particle trajectory expected when the edge field is not present.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明によるウイーンフィルタの一実施例を示
す図、第2図はdLeを0.4mmから0.7mmまで変えた場合の
Xγ軌道とYγ軌道を示す図、第3図は従来のウイーン
フィルタの構成を示す斜視図、第4図は電場に関する縁
端場分布を示す図、第5図は電場調整用ミラーを使用し
た場合の縁端場分布を示す図、第6図は電場分布と磁場
分布が一致している場合のXγ軌道とYγ軌道を示す
図、第7図は電場分布と磁場分布が類似している場合の
Xγ軌道とYγ軌道を示す図である。 11、12……磁極、13、14……電極、15……磁場分布調整
用ミラー、16……電場分布調整用ミラー。
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of a Wien filter according to the present invention, FIG. 2 is a diagram showing Xγ orbits and Yγ orbits when dLe is changed from 0.4 mm to 0.7 mm, and FIG. 3 is a conventional Wien filter. Fig. 4 is a perspective view showing the configuration of Fig. 4, Fig. 4 is a diagram showing an edge field distribution relating to an electric field, Fig. 5 is a diagram showing an edge field distribution when an electric field adjusting mirror is used, and Fig. 6 is an electric field distribution and a magnetic field. FIG. 7 is a diagram showing an Xγ orbit when the distributions match, and FIG. 7 is a diagram showing an Xγ orbit when the electric field distribution and the magnetic field distribution are similar to each other. 11, 12 ... Magnetic poles, 13, 14 ... Electrodes, 15 ... Mirrors for adjusting magnetic field distribution, 16 ... Mirrors for adjusting electric field distribution.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】一対の電場調整用ミラー間に配置された対
向する一対の直線状電極と、一対の磁場調整用ミラー間
に配置され、前記電極により形成される電場に直交する
磁場を発生する対向する一対の直線状磁極とからなり、
注目する荷電粒子を直進させるようにしたウイーンフィ
ルタであって、前記電極の長さを磁極の長さよりも長く
し、フィルタ場を直進する荷電粒子が縁端場を継続して
直進通過するようにしたことを特徴とするウイーンフィ
ルタ。
1. A magnetic field which is disposed between a pair of opposing linear electrodes arranged between a pair of electric field adjusting mirrors and a pair of magnetic field adjusting mirrors and which is perpendicular to the electric field formed by the electrodes. It consists of a pair of linear magnetic poles facing each other,
A Wien filter adapted to cause the charged particles of interest to go straight, wherein the length of the electrode is made longer than the length of the magnetic pole so that the charged particles that go straight through the filter field continue to go straight through the edge field. The Vienna filter characterized by having done.
JP62065103A 1987-03-19 1987-03-19 Vienna filter Expired - Lifetime JPH0748374B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP62065103A JPH0748374B2 (en) 1987-03-19 1987-03-19 Vienna filter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP62065103A JPH0748374B2 (en) 1987-03-19 1987-03-19 Vienna filter

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS63231861A JPS63231861A (en) 1988-09-27
JPH0748374B2 true JPH0748374B2 (en) 1995-05-24

Family

ID=13277232

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP62065103A Expired - Lifetime JPH0748374B2 (en) 1987-03-19 1987-03-19 Vienna filter

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0748374B2 (en)

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5812984B2 (en) * 1975-06-24 1983-03-11 日本電子株式会社 sekisouchi

Also Published As

Publication number Publication date
JPS63231861A (en) 1988-09-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8436317B1 (en) Wien filter
US20030226975A1 (en) Wien filter and electron microscope using same
EP1042784B1 (en) Wien filter
US5444243A (en) Wien filter apparatus with hyperbolic surfaces
JPH0748374B2 (en) Vienna filter
JP3397347B2 (en) Omega filter
EP1780762B1 (en) Magnetic energy filter
Jensen et al. Construction of a wien filter heavy ion accelerator
JP3040245B2 (en) Vienna filter
Tsuno Simulation of a Wien filter as beam separator in a low energy electron microscope
Boerboom Ion optics of the electric hexapole
JPH04289653A (en) Mass analyzer of high-transmissivity non-astigmatism
Hutter The deflection of beams of charged particles
JP2956706B2 (en) Mass spectrometer
JP2856518B2 (en) Ex-B type energy filter
JPH05275057A (en) Wien filter
JP3264993B2 (en) Ion implanter
JPH0795440B2 (en) Electric field and magnetic field type energy analyzer
JPS63231867A (en) Energy analyzer with inclined magnetic pole
JPH0554853A (en) Wiener filter
JPS63231866A (en) Energy analyzer using inclined magnetic pole
JP2862330B2 (en) Retarding Wien filter
JPS63231868A (en) Energy analyzer using superimposed field
CN114899080A (en) Ion mass analyzer and ion implantation apparatus
JPH11204077A (en) Energy analyzer and spin rotor

Legal Events

Date Code Title Description
EXPY Cancellation because of completion of term