NL1029066C2 - Deeltjes-optisch toestel voorzien van abberatie-corrigerende middelen. - Google Patents

Description

Deeltjes-optisch toestel voorzien van aberratie-corrigerende middelen.

De uitvinding betreft een deeltjes-optisch toestel voorzien van een objectieflens en van aberratie-corrigerende middelen, voor het corrigeren van lensfouten van de 5 objectieflens, welke aberratie-corrigerende middelen bestaan uit: * een eerste groep van optische elementen bestaande uit achtereenvolgens een eerste, een tweede en een derde vierpoollens en een eerste achtpool, * een tweede groep van optische elementen bestaande uit achtereenvolgens een tweede achtpool en een vierde, een vijfde en een zesde vierpoollens, 10 * en ten minste één buiten de beide groepen van optische elementen geplaatste derde achtpool, * waarbij de eerste en de tweede achtpool en de derde en de vierde vierpoollens geplaatst zijn tussen de eerste en de tweede vierpool enerzijds en de vijfde en de zesde vierpool anderzijds, 15 waarin de vierpoollenzen de banen van elektrisch geladen deeltjes in de aberratie-corrigerende middelen zodanig doen verlopen dat afbeelding van achtpolen op elkaar plaats vindt.

Een zodanig toestel is bekend uit de US-octrooiaanvrage No.

US 2004/0004192 Al. De in dit document beschreven aberratie-corrigerende middelen 20 (aberratie-corrector) omvat een eerste groep van optische elementen en een tweede groep van optische elementen. De eerste groep van optische elementen bestaat uit achtereenvolgens in de richting van de stralengang (zie de verwijzingscijfers in het genoemde US-document) twee vierpolen 51 en 52, een combinatie van een vierpool en een achtpool 61 en een vierpool 53. De tweede groep van optische elementen bestaat uit 25 achtereenvolgens in de richting van de stralengang een vierpool 55, een combinatie van een vierpool en een achtpool 62 en twee vierpolen 56 en 57. Voorafgaand aan bovenstaande elementen kan nog een achtpool 64 geplaatst zijn; alternatief kan deze achtpool 64 weggelaten worden en een achtpool 63 geplaatst zijn achter de genoemde bovenstaande elementen. In totaal bestaat deze bekende aberratie-corrector dus uit acht 30 vierpolen en drie achtpolen.

Met de in het genoemde US-document beschreven aberratie-corrector is het mogelijk de derde-orde sferische aberratie van de objectieflens volledig te corrigeren, en 1 nponfifi

——^^— - -H

i i 2 tevens alle axiale vijfde-orde geometrische beeldfouten te corrigeren. Bovendien is in het genoemde US-document beschreven dat het mogelijk is ook de axiale chromatische aberratie van de eerste orde te corrigeren.

De uitvinding beoogt een deeltjes-optisch toestel voorzien van een uit vierpolen 5 en achtpolen samengestelde aberratie-corrector te verschaffen welke aberratie-corrector eenvoudiger van opbouw is dan de in het genoemde US-octrooischrift beschreven aberratie-corrector waarbij ten minste hetzelfde aberratie-corrigerende vermogen behouden blijft.

Daartoe is het deeltjes-optisch toestel volgens de uitvinding daardoor gekenmerkt 10 * dat in een eerste asvlak de eerste en de tweede achtpool niet op elkaar worden afgebeeld en de tweede en de derde achtpool wel op elkaar worden afgebeeld, * dat in een tweede asvlak loodrecht op het eerste asvlak de eerste en de tweede achtpool niet op elkaar worden afgebeeld en de eerste en de derde achtpool wel op elkaar worden afgebeeld, 15 * en dat een axiale straal in het eerste asvlak door het aspunt van de eerste achtpool gaat en in het tweede asvlak door het aspunt van de tweede achtpool gaat, * waardoor derde-orde lensfouten van de objectieflens worden gecorrigeerd en vijfde-orde axiale lensfouten van de objectieflens tenminste worden geminimaliseerd.

In het genoemde US-document wordt beschreven dat alle achtpolen zowel in het 20 x-z-vlak als in het y-z-vlak op elkaar afgebeeld moeten worden. De uitvinding berust op het inzicht dat dit een te stringente eis is, die versoepeld kan worden. Het versoepelen van de genoemde te stringente eis wordt mogelijk gemaakt doordat een axiale straal in het eerste asvlak door het aspunt van de eerste achtpool gestuurd wordt en in het tweede as vlak door het aspunt van de tweede achtpool gestuurd wordt; anders gezegd: met 25 behulp van vierpolen wordt een eerste lijnfocus in de eerste achtpool gevormd en wordt een tweede lijnfocus loodrecht op het eerste in de tweede achtpool gevormd. De versoepelde eis luidt nu dat in een eerste asvlak de eerste en de tweede achtpool niet op elkaar worden afgebeeld en de tweede en de derde achtpool wel op elkaar worden afgebeeld, en dat in een tweede asvlak loodrecht op het eerste asvlak de eerste en de 30 tweede achtpool niet op elkaar worden afgebeeld en de eerste en de derde achtpool wel op elkaar worden afgebeeld. Door de genoemde te stringente eis op deze wijze iets te versoepelen kan toch nog volledige correctie van de genoemde aberraties van het λ noem Rfi 3 objectief plaats vinden, waardoor in de aberratie-corrector volgens de uitvinding met slechts zes in plaats van acht vierpolen volstaan kan worden. Hierdoor worden niet alleen bouwkosten van de corrector bespaard, maar kunnen ook de afmetingen daarvan kleiner worden terwijl door het geringer aantal componenten ook de excitatie-instelling en de 5 uitlijning binnen het deeltjes-optisch toestel minder gecompliceerd wordt.

In een uitvoering van het deeltjes-optisch toestel volgens de uitvinding overlappen het vierpoolveld van de derde vierpoollens en het achtpoolveld van de eerste achtpool elkaar althans gedeeltelijk en overlappen het vierpoolveld van de vierde vierpoollens en het achtpoolveld van de tweede achtpool elkaar althans gedeeltelijk.

10 Hierdoor is het mogelijk de genoemde vier- en achtpolen als één fysiek geheel uit te voeren waardoor bij b.v. een magnetische multipool met slechts één ijzercircuit kan worden volstaan en met slechts één elektrische voedingseenheid. Door het ruimtelijk samenvallen van de genoemde vier- en achtpolen wordt bovendien ruimte bespaard, waardoor de opbouw van het deeltjes-optische toestel compacter kan zijn.

15 In een andere uitvoering van het deeltjes-optisch toestel volgens de uitvinding bevindt de derde achtpool zich aan die zijde van de aberratie-corrigerende middelen waar zich niet de te corrigeren objectieflens van het deeltjes-optisch toestel bevindt. In het algemeen is het bij vierpool-achtpool correctors voor een optimale correctie gewenst dat de derde achtpool wordt afgebeeld op het comavrije vlak van het te corrigeren objectief. 20 Bevindt de derde achtpool zich nu aan die zijde van de corrector waar de objectieflens zich bevindt, dan is een overdragende lens tussen deze achtpool en de objectieflens nodig voor de genoemde afbeelding. Bevindt de derde achtpool zich echter aan die zijde van de corrector waar zich niet de te corrigeren objectieflens van het deeltjes-optisch toestel bevindt, dan kan het objectief aan de andere zijde van de corrector geplaatst worden en is 25 een overdragende lens dus niet nodig.

In een nog andere uitvoering van het deeltjes-optisch toestel volgens de uitvinding is de derde achtpool in een doorsnede loodrecht op de optische as in een eerste deel en een daaraan gelijk tweede deel verdeeld, welke delen zich respectievelijk bevinden ter weerszijden van de beide groepen van optische elementen, en is een vlak 30 van spiegelsymmetrie loodrecht op de optische as aanwezig zodanig dat de plaatsen van de dne vierpolen en de achtpool van de eerste groep en het eerste deel van de derde achtpool t.o.v. dat symmetrievlak gespiegeld de plaatsen van de drie vierpolen en de ί η o o n fc ft 4 achtpool van de tweede groep en van het tweede deel van de derde achtpool opleveren, waarbij de excitaties van de vierpolen van de eerste groep tegengesteld zijn aan de excitaties van de overeenkomstige vierpolen van de tweede groep. Met deze maatregelen wordt bereikt dat een aantal axiale lensfouten van de vijfde orde wordt gecorrigeerd.

5 Deze vijfde-orde lensfouten kunnen op een op zichzelf bekende wijze worden kunnen weergegeven volgens een systematische classificatie, zie hiervoor een artikel van M.Haider et al. Ultramicroscopy 81, (2000), pp. 163-175. In deze classificatie worden alle axiale geometrische lensfouten van de derde en de vijfde orde ingedeeld in diverse groepen, waarin de coëfficiënten worden aangeduid met de letters A, C, D en S. Deze 10 coëfficiënten zijn verder voorzien van een index die de orde van de betreffende lensfout aanduidt. Bijvoorbeeld wordt in dit classificatie-systeem de algemeen bekende coëfficiënt van de derde-orde sferische aberratie aangeduid met C3. De coëfficiënten van de lensfouten die met de hierboven genoemde maatregelen worden gecorrigeerd, worden in de genoemde classificatie aangeduid met A5 en S5; zij kunnen omschreven worden als 15 de vijfde-orde aberratie met zestallige symmetrie, respectievelijk de vijfde-orde aberratie met tweetallige symmetrie. Deze lensfouten worden op deze wijze dus alle gelijk aan nul gemaakt.

In een weer andere uitvoering van het deeltjes-optisch toestel volgens de uitvinding zijn de derde en de vierde vierpoollens elk uitgevoerd als een combinatie van 20 magnetostatische en elektrostatische vierpolen. Door deze maatregelen wordt bereikt dat de axiale chromatische lensfout van de eerste orde en de eerste graad (d.w.z. de chromatische lensfout die evenredig is met (AU/U)1 waarin U de versnelspanning van de geladen deeltjes is) gelijk aan nul gemaakt wordt, en dat niet-axiale chromatische lensfouten relatief klein gemaakt worden. Onder een axiale lensfout wordt verstaan een 25 lensfout waarvan de grootte geen evenredigheid met de afstand tot de optische as vertoont. (Een voorbeeld van een axiale lensfout is de eerder genoemde derde-orde sferische aberratie met coëfficiënt C3; een voorbeeld van een niet-axiale lensfout is het derde-orde coma, waarvan de grootte evenredig is met de afstand r tot de optische as.) Voorts wordt met deze maatregelen ook bereikt dat de axiale chromatische fouten van de 30 graad 2, die bij gebruik van een conventionele corrector door deze corrector sterk vergroot zou worden, in de onderhavige corrector door de bovengenoemde maatregelen weer verkleind wordt.

.« Λ Λ i 5

In een nadere uitvoering van het deeltjes-optisch toestel volgens de uitvinding zijn een verdere vierpoollens uit de eerste groep van optische elementen en een verdere vierpoollens uit de tweede groep van optische elementen elk uitgevoerd als een combinatie van een magnetostatische en een elektrostatische vierpool. Het technisch 5 effect van deze maatregelen is dat het mogelijk is verdere chromatische fouten exact gelijk aan nul te maken, n.1. óf de chromatische vergrotingsfout (Ccm) óf de axiale chromatische fout van de graad twee (Ccc)· Hoewel het op deze wijze mogelijk is met deze maatregelen om naar keuze één van deze beide fouten exact gelijk aan nul te maken en de andere te verkleinen, is het hierbij in het algemeen niet mogelijk beide tegelijk 10 exact gelijk aan nul maken.

In een andere nadere uitvoering van het deeltjes-optisch toestel volgens de uitvinding is tussen de corrector en het te corrigeren objectief een overdrachtslenzenstelsel geplaatst, welk stelsel de deeltjesstralen door een snijpunt in de optische as doen gaan, ter plaatse van welk snijpunt een zevende vieipool is geplaatst. Er 15 zij opgemerkt dat onder een overdrachtslenzenstelsel ook één enkele lens verstaan kan worden. Het technisch effect van de genoemde maatregelen is dat het hiermee eveneens mogelijk is verdere chromatische fouten exact gelijk aan nul te maken, n.1. óf de chromatische vergrotingsfout (Ccm) of de axiale chromatische fout van de graad twee (Ccc). Het is ook hier in het algemeen niet mogelijk met deze maatregelen deze beide 20 fouten tegelijk exact gelijk aan nul te maken.

In een weer andere nadere uitvoering van het deeltjes-optisch toestel volgens de uitvinding zijn de drie vierpoollenzen uit de eerste groep van optische elementen en de drie vierpoollenzen uit de tweede groep van optische elementen alle uitgevoerd als een combinatie van magnetostatische en elektrostatische vierpolen, en zijn de eerste, de 25 tweede, de vijfde en de zesde vierpool tevens achromatisch uitgevoerd. Met deze maatregelen kunnen drie soorten lensfouten gecorrigeerd worden, t.w. (1) de axiale chromatische lensfout van de eerste orde en de tweede graad, die aangeduid wordt met Ccc, (2) de geometrisch-chromatisch gemengde axiale lensfouten van de derde orde en de eerste graad; deze gemengde lensfouten bestaan uit drie componenten, t.w. een 30 component die cirkelsymmetrisch rond de optische as is, aangeduid met C3C, een component die tweetallige symmetrie rond de optische as vertoont, aangeduid met Sjc, en een component die viertallige symmetrie rond de optische as vertoont, aangeduid met s ΑΟΟΠ Rfi - --, I 6 A3C, en (3) de niet-axiale chromatische lensfout van de eerste orde en de eerste graad, aangeduid met Cem. Er zij opgemerkt dat met de bovenstaande maatregelen er in het algemeen van de genoemde drie soorten lensfouten twee tegelijk nul gemaakt kunnen worden, waarbij de derde weliswaar veel kleiner maar niet exact gelijk nul wordt.

5 In een weer andere uitvoering van de uitvinding zijn ten minste drie verdere achtpolen toegevoegd die resp. ter plaatse van de eerste, de tweede en de derde achtpool zijn geplaatst, welke eerste, tweede en derde achtpool even achtpolen zijn en welke eerste, tweede en derde verdere achtpool oneven achtpolen zijn, welke oneven achtpolen door een snede loodrecht op de optische as elk uit een eerste en een tweede deel bestaan, 10 waarin de verhouding van de bekrachtigingen van het eerste en het tweede deel van elke oneven achtpool zodanig is dat de bijdrage van de oneven achtpolen aan de derde-orde asaberraties gelijk aan nul is, en waarin de totale excitatie van alle oneven achtpolen zodanig is dat het anisotrope coma van de combinatie van de aberratie-corrigerende middelen en de te corrigeren objectieflens gelijk aan nul is. Doordat de drie verdere 15 achtpolen van een relatief geringe sterkte kunnen zijn, is het op deze wijze eenvoudig mogelijk een correctie voor het anisotrope coma te bereiken.

De uitvinding zal nader worden beschreven aan de hand van de figuren, waarbij gelijke verwijzingscijfers overeenkomstige elementen aanduiden. Daarbij toont: 20 Figuur la : het verloop van paraxiale veldstralen Xf(z) en yf(z) en axiale stralen xa(z) en ya(z) in het x-z-vlak en het y-z-vlak van een corrector volgens de uitvinding, met aangenomen beginwaarden van de plaatsen en bekrachtigingen van de vierpolen in de dunne-lensbenadering;

Figuur lb : het verloop van paraxiale veldstralen Xf(z) en yf(z) en axiale stralen 25 xa(z) en ya(z) in het x-z-vlak en het y-z-vlak van een corrector volgens de uitvinding, met de juiste plaatsen en bekrachtigingen van de vierpolen verkregen door oplossing van de daarvoor geldende vergelijkingen in de dunne-lensbenadering;

Figuur lc : het verloop van paraxiale veldstralen Xf(z) en y^z) en axiale stralen xa(z) en ya(z) in het x-z-vlak en het y-z-vlak van een corrector volgens de uitvinding, met 30 de juiste plaatsen en bekrachtigingen van de vierpolen verkregen door oplossing van de daarvoor geldende vergelijkingen bij een dikte ongelijk nul; ,10290 68 7

Figuur 2 : het verloop van veldstralen Xf(z) en yf(z) en axiale stralen xa(z) en ya(z) in het x-z-vlak en het y-z-vlak van een corrector volgens de uitvinding, met de juiste plaatsen van de vierpolen en achtpolen met een dikte ongelijk nul, specifiek voor toepassing in een hoogspannings-TEM; 5 Figuur 3a : de verdeling op de z-as van het magnetostatische veld van sommige achtpolen voor correctie van het anisotrope coma in een TEM;

Figuur 3b : dezelfde figuur als Figuur 3a, maar op een andere schaal van de verticale as;

Figuur 4 : het verloop van veldstralen Xf(z) en yf(z) en axiale stralen x8(z) en ya(z) 10 in het x-z-vlak en het y-z-vlak van een corrector volgens de uitvinding, met de juiste plaatsen van de vierpolen en achtpolen met een dikte ongelijk nul, specifiek voor toepassing in een SEM of een laagspannings-TEM;

Figuur 5a : een schematische weergave van de plaatsing van de corrector volgens de uitvinding in een TEM; 15 Figuur 5b : een schematische weergave van de plaatsing van de corrector volgens de uitvinding in een SEM of een STEM.

Het paraxiale ontwerp

In deze paragraaf wordt eerst een uitvoeringsvoorbeeld gegeven voor het maken 20 van een paraxiaal ontwerp van een corrector volgens de uitvinding. Om de berekeningen voor het maken van een corrector-ontwerp met zes vierpolen en drie achtpolen niet zeer ingewikkeld en/of onoverzichtelijk te maken, kan men uitgaan van een aantal vereenvoudigende uitgangseisen. Zulke uitgangseisen zijn in principe vrij te kiezen, waarbij het aantal van deze uitgangseisen vanzelfsprekend moet liggen binnen de 25 vrijheidsgraden die het ontwerp van de corrector biedt. Een eerste benadering van het uiteindelijke ontwerp maakt gebruik van (en geldt dus voor) de paraxiale stralengang in de corrector.

Zulke uitgangseisen kunnen b.v. zijn: (1) men kiest voor een corrector die telescopisch is, d.w.z. dat een in de corrector 30 evenwijdig aan de optische as invallende straal de corrector ook weer evenwijdig aan de optische as verlaat; 1029066 8 (2) de zes vierpoten en twee van de drie achtpolen worden zodanig t.o.v. elkaar op de optische as geplaatst dat een vlak van spiegelsymmetrie (loodrecht op de optische as) aanwezig is, hetgeen in dit geval betekent dat de plaatsen van drie van de zes vierpoten t.o.v. dat symmetrievlak gespiegeld de plaatsen van de overige drie vierpoten opleveren 5 en dat de plaats van één van de twee achtpolen door spiegeling de plaats van de andere van de twee achtpolen oplevert; (3) de bekrachtigingen van de zes vierpoten zijn anti-symmetrisch t.o.v. het symmetrievlak, d.w.z. dat bij een elektrostatische uitvoering van de vierpoten een positieve (negatieve) pool aan één zijde van het spiegelvlak correspondeert met een 10 negatieve (positieve) pool aan de andere zijde van het spiegelvlak, en dat bij een magnetostatische uitvoering van de vierpoten een noordpool (zuidpool) aan één zijde van het spiegelvlak correspondeert met een zuidpool (noordpool) aan de andere zijde van het spiegelvlak.

Voorts wenst men vanzelfsprekend dat tevens voldaan moet zijn aan de 15 voorwaarden volgens de onderhavige uitvinding, d.w.z. (1) dat in een eerste asvlak, verder te noemen het x-z-vlak, de eerste en de tweede achtpool niet op elkaar worden afgebeeld en de tweede en de derde achtpool wel, en (2) dat in een tweede asvlak loodrecht op het eerste asvlak, verder te noemen het y-z-vlak, de eerste en de tweede achtpool niet op elkaar worden afgebeeld en de eerste en de derde achtpool wel, en (3) 20 dat een axiale straal in het x-z-vlak gaat door het aspunt van de eerste achtpool en in het y-z-vlak door het aspunt van de tweede achtpool. De bovengenoemde uitgangseisen en voorwaarden leiden tot vijf vergelijkingen, zoals hieronder aangetoond zal worden.

De stratengang in een optisch stelsel met vierpoten wordt vastgelegd door middel van twee onafhankelijke stralen in het x-z-vlak en twee onafhankelijke straten in het 25 y-z-vlak. Voor de onafhankelijke straten wordt, zoals gebruikelijk, gekozen voor de zogeheten axiale straal (“axial ray”) en de veldstraal (“field ray”). In dit verband wordt verstaan onder een axiale straal een straal die een in het deeltjes-optische toestel te bestuderen preparaat snijdt in het aspunt van het preparaat, en onder een veldstraal een straal die het preparaat snijdt buiten het aspunt van het preparaat.

30 De positieve richting van de optische as wordt aangeduid met z; het verloop van een axiale straal in afhankelijkheid van z in het x-z-vlak wordt aangeduid met xa(z), die 1 noem nn 9 van een veldstraal in het x-z-vlak met xf (z), die van een axiale straal in het y-z-vlak met ya (z), en die van een veldstraal in het y-z-vlak met yf (z).

Zoals algemeen bekend is aan de “persons skilled in the relevant art” hebben de achtpolen in vierpool-achtpoolcorrectoren geen invloed op de paraxiale stralengang in de 5 corrector. Het zijn dus uitsluitend de vierpolen die de paraxiale stralengang in de corrector bepalen. Door het aannemen van de genoemde spiegelsymmetrie geldt dat twee onafhankelijke paraxiale stralen vóór het spiegelvlak in het x-z-vlak (y-z-vlak) hetzelfde verloop hebben als die twee stralen achter het spiegelvlak in het y-z-vlak (x-z-vlak). Dit wordt in formulevorm als volgt uitgedrukt: ya (z) = xa (-z), y'a (z) = — x'a (-z), 10 yf (z) = — xf (-z) en y’f (z) = x'f (-z). In deze uitdrukkingen zijn x'a (z), y'a (z), x'f (z) en y'f (z) de afgeleiden naar z van de respectieve stralen als functie van z. Uit deze uitdrukkingen volgen ter plaatse van het symmetrievlak met positie z=0 de volgende vier betrekkingen: xa (0) = ya (0), x'a (0) = — y'a (0), x’f (0) = y'f (0) en xf (0) = — yf (0). In deze laatste 4 uitdrukkingen zijn x'a (0), x'f (0), y'a (0) en y'f (0) de hellingen van resp. de stralen 15 xa (z), Xf (z), ya (z) en yf (z) ter plaatse van het symmetrievlak. Hierbij moet bedacht worden dat van deze vier betrekkingen er slechts drie onafhankelijk zijn omdat tevens voldaan moet zijn aan de eis dat de determinant van de overdrachtsmatrix gelijk is aan 1. Door deze afhankelijkheid kan men één van de vier bovenstaande betrekkingen, b.v.

Xf (0) = — yf (0), weglaten, zodat slechts drie onderling onafhankelijke betrekkingen 20 overblijven. Om tot de vijf genoemde vergelijkingen te komen zijn dus nog twee verdere vergelijkingen nodig.

Ten eerste moet men hiertoe voldoen aan de voorwaarden volgens de onderhavige uitvinding dat 1) een axiale straal in het eerste asvlak (d.i. het x-z-vlak) door het aspunt van de eerste achtpool gaat, en dat 2) een axiale straal in het tweede asvlak (d.i. het 25 y-z-vlak) door het aspunt van de tweede achtpool gaat. Het voldoen aan één van deze voorwaarden leidt tot een vergelijking; b.v. het voldoen aan voorwaarde 1) leidt tot de vergelijking xa (0) = x'a (0)d. Deze laatste vergelijking wordt gevonden door het inzicht dat het voldoen aan deze eisen gelijkwaardig is aan de situatie dat de veldstralen door de eerste drie vierpolen zodanig gebroken worden dat daardoor een lijnfocus gevormd wordt 30 (loodrecht op de richting van het lijnfocus in het x-z-vlak) in het midden van dezelfde achtpool; daardoor geldt de betrekking xa (0) = x'a (0)u. Door de aangenomen symmetrie (zie bovenstaande uitgangseisen (2) en (3)) leidt het voldoen aan één van de voorwaarden i 1029066 10 (in dit geval dus de bovenstaande voorwaarde 1)) tot het voldoen aan de andere voorwaarde (bovenstaande voorwaarde 2)). Daardoor leidt het voldoen aan de voorwaarden 1) en 2) tot slechts één vergelijking n.1. de hierboven genoemde vergelijking xa (0) = x'a (0)d, die de vierde vergelijking vormt.

5 Ten tweede moet men ook voldoen aan de voorwaarden volgens de uitvinding dat 3) in een eerste asvlak (d.i. het x-z-vlak) de eerste en de tweede achtpool niet op elkaar worden afgebeeld en de tweede en de derde achtpool wel op elkaar worden afgebeeld, waarbij de relevante straal de veldstraal in het x-z-vlak Xf (z) is, en dat 4) in een tweede asvlak (d.i. het y-z-vlak) loodrecht op het eerste asvlak de eerste en de tweede achtpool 10 niet op elkaar worden afgebeeld en de eerste en de derde achtpool wel op elkaar worden afgebeeld, waarbij de relevante straal de veldstraal in het y-z-vlak yf (z) is. Het voldoen aan één van deze voorwaarden leidt tot een vergelijking; b.v. het voldoen aan voorwaarde 4) leidt tot de vergelijking yf (0) = y'f (0)d. Vanwege de reeds hierboven genoemde symmetrie leidt het voldoen aan de voorwaarden 3) en 4) tot de ene hierboven genoemde 15 vergelijking xa (0) = x'a (0)d, die de vijfde vergelijking vormt.

Samenvattend luiden de vijf ter plaatse van het symmetrievlak geldende vergelijkingen dus: (1) xa (0) = ya (0) (2) x'a (0) = y'a (0) 20 (3) x'f (0) = y*f (0 (4) xa (0) = x'a (0)d (5) yf(0) = y'f(0)d

Om uitgaande van deze vijf vergelijking te komen tot een ontwerp voor een aberratie-corrector volgens de uitvinding moeten de volgende grootheden bepaald 25 worden: * de z-positie van elk van drie vierpolen (3 parameters), en * de dikte in de z-richting van elk van drie vierpolen (3 parameters), en * de excitatie van elk van drie vierpolen (3 parameters), en * de z-positie van de op een afstand d van het symmetrievlak geplaatste achtpool, 30 m.a.w. de waarde van d (1 parameter), en * de gewenste z-positie van de derde achtpool, (1 parameter).

. λ η Λ Λ O O

11

Om te komen tot een ontwerp moeten dus in totaal 3+3+3+1+1 = 11 parameters bepaald worden; daarbij moet aan de bovenstaande vijf vergelijkingen (1) t.m. (5) voldaan worden, hetgeen betekent dat voor het ontwerpen van een corrector nog 11—5 = 6 vrijheidsgraden ter beschikking zijn. Er zijn dus zeer vele paraxiale 5 ontwerpen mogelijk, en om een goed overzicht op het ontwerpproces te houden kan men aanvankelijk kiezen voor een vereenvoudigd uitgangspunt en het resultaat van het daaruit volgende ontwerp gebruiken als uitgangspunt voor het complete, niet-vereenvoudigde ontwerpproces.

Voor het vereenvoudigde uitgangspunt kiest men b.v. een dunne-lensbenadering 10 (“thin lens approximation”) voor de vierpolen, dus aanvankelijk wordt gekozen voor een dikte nul. Hierdoor hoeven deze drie parameters niet bepaald te worden, waardoor het aantal vrijheidsgraden van zes tot drie verminderd wordt. Dit betekent dat bij een verstandige keuze vooraf van de waarde van deze laatste drie parameters een stelsel van vijf (niet-lineaire) vergelijkingen met vijf onbekenden opgelost moet worden. De waarde 15 van deze drie vooraf te kiezen parameters kunnen zijn: de afstand zqi van de eerste vierpool tot het symmetrievlak M is 80 mm, de afstand zq2 van de tweede vierpool tot het symmetrievlak M is 60 mm en de afstand zoi van de eerste achtpool tot het symmetrievlak M is 20 mm. Het genoemde stelsel van vijf vergelijkingen kan nu op een op zichzelf bekende wijze opgelost worden, b.v. met behulp van de zogeheten 20 meerdimensionale Newton-Raphson methode. Voor het toepassen van deze methode is een verstandig gekozen set van startwaarden nodig, b.v.: de afstand Z03 van de derde achtpool tot het symmetrievlak =115 mm, de afstand zq3 van de derde vierpool tot het symmetrievlak = 35 mm en verder drie excitaties voor de vierpolen die alle gelijk zijn en met afwisselend teken. Met deze begin-aannamen en zonder oplossing van de genoemde 25 vijf vergelijkingen zou een verloop van de paraxiale banen verkregen worden zoals weergegeven in Fig. la. Daarin (en in de Figuren lb en lc) is de axiale straal in het x-z-vlak xa weergeven met de dikke getrokken lijn 2, de veldstraal in het x-z-vlak Xf met de streep-stippellijn 4, de axiale straal in het y-z-vlak ya met de dunne streeplijn 6 en de veldstraal in het y-z-vlak yf met de onderbroken stippellijn 8. Tevens zijn in deze figuren 30 weergegeven de plaatsen van de eerste vierpool Qi, de tweede vierpool Q2 en de derde vierpool Q3, en de plaats van de eerste achtpool O·, de tweede achtpool 02 en de derde achtpool die in twee gelijke delen C>3a en 03b is verdeeld.

1029066 12

Door toepassing van de itererende Newton-Raphson methode worden nu de volgende oplossing gevonden: de afstand zo3a van het derde-achtpooldeel 03a tot het symmetrievlak =120 mm, de afstand zq3 van de derde vierpool tot het symmetrievlak = 30 mm en verder drie excitaties voor de vierpolen zodanig dat daardoor 5 een verloop van de paraxiale banen verkregen wordt zoals weergegeven in Fig. lb.

Een zelfde benadering kan men kiezen bij het aannemen van een lensdikte die ongelijk aan nul is. Als beginwaarde wordt nu voor alle vierpolen een dikte aangenomen van 10 mm. Op deze configuratie wordt nu weer de iteratieve Newton-Raphson methode toegepast, hetgeen tenslotte leidt tot een verloop van de paraxiale banen zoals 10 weergegeven in Fig. lc. In deze figuur is het midden van de vierpolen weergegeven. Hierbij is gevonden dat de afstand Z03 van de derde achtpool tot het symmetrievlak 115 mm is en dat de afstand zq3 van het midden van de derde vierpool tot het symmetrievlak 34 mm is. Hiermee is het paraxiale ontwerp van de corrector voltooid.

15 Het definitieve ontwerp

(a) Algemeen voor TEM, STEM en SEM

Om vanuit het paraxiale ontwerp te komen tot een praktisch ontwerp van een corrector moet nog aan een aantal verdere eisen voldaan worden. Deze eisen leiden enerzijds tot voorwaarden m.b.t. het fouten-corrigerend vermogen en anderzijds tot 20 praktische voorwaarden voor de toepassing van de corrector, in het bijzonder in een specifiek deeltjes-optisch toestel, zoals een Transmissie-ElectronenMicroscoop (TEM), een Scannende ElectronenMicroscoop (SEM) of een Scannende Transmissie-ElectronenMicroscoop (STEM). Om aan de genoemde eisen/voorwaarden te voldoen is het soms gewenst om de in de bovenstaande beschrijving van het paraxiale ontwerp 25 genoemde zes vrij te kiezen parameters (de zes vrijheidsgraden) een beginwaarde te geven die verschillend is van de waarden die in het bovenstaande paraxiale ontwerp genoemd zijn. Daarmee kan tegemoet gekomen worden aan allerlei eisen zoals hierboven genoemd, b.v.: (1) het laag houden van de signaal/ruisverhouding in de excitatiestroom en/of -spanning van de optische elementen, (2) het bij een gegeven boring voorkómen 30 van magnetische verzadiging van de ijzercircuits van de optische elementen, dan wel het beneden de elektrische doorslagspanning houden van elektrostatische elementen, (3) het geven van waarden aan de geometrische aberratiecoëfïiciënten C3 (= de algemeen 1029066 13 bekende 3e orde sferische aberratie) en C5 (= de vijfde-orde sferische aberratie) zodanig dat deze lensfouten elkaar compenseren, en (4) het voldoende klein maken van de zevende-orde axiale aberraties.

Er zij opgemerkt dat het al dan niet elektro-magnetisch bekrachtigen van de 5 vierpolen in de corrector voor het corrigeren van chromatische aberratie en het al dan niet exact achromatisch instellen van de deze vierpolen afhangt van het toepassingsgebied van de corrector. Hierbij zijn in hoofdzaak twee toepassingsgebieden te onderscheiden, t.w. een eerste toepassingsgebied van hoogspannings-TEM (hv-TEM) en (hoogspannings-)STEM (hv-STEM) en een tweede toepassingsgebied van SEM en 10 laagspannings-TEM (lv-TEM).

In het eerste toepassingsgebied (hv-TEM en hv-STEM) zijn de vierpolen Qi, Q2, Qs en Qö alle uitsluitend magnetisch of uitsluitend elektrisch uitgevoerd; zij zijn dus op zichzelf niet achromatisch uitgevoerd. De vierpolen Q3 en Q4 zijn beide elektromagnetisch uitgevoerd en hun chromatische toestand is zodanig dat zij een chromatische 15 afwijking vertonen die tegengesteld is aan die van de te corrigeren objectieflens zodat daardoor de axiale chromatische aberratie daarvan gecorrigeerd wordt.

In het tweede toepassingsgebied (SEM en lv-TEM) zijn alle vierpolen elektromagnetisch uitgevoerd. Daarbij zijn de vierpolen Qi en Qö op zichzelf exact achromatisch. De chromatische toestand van de vierpolen Q2 en Q5 is zodanig dat ze zeer 20 weinig van de achromatische toestand afwijken zodanig dat voldaan is aan de voorwaarde dat Ccmx = Ccmy = 0. De chromatische toestand van de vierpolen Q3 en Q4 is zodanig dat zij een chromatische afwijking vertonen die tegengesteld is aan die van de te corrigeren objectieflens zodat daardoor de axiale chromatische aberratie daarvan gecorrigeerd wordt.

25

(bl) Het definitieve ontwerp specifiek voor hoogspannings-TEM en STEM

Voor het definitieve ontwerp specifiek voor een TEM zijn nog enkele aanvullende eisen te stellen, t.w. (5) het voldoende klein maken van het vijfde-orde coma en (6) het voldoende klein maken van de chromatische vergrotingsfout Ccm. Het belang 30 van het voldoen aan eis (3) ligt daarin dat op deze wijze dunne preparaten die als fase-objecten beschouwd kunnen worden, in afbeeldingen met extreem hoge resolutie toch nog een voldoende contrast-overdrachtsfimctie (“Contrast Transfer Function”) behouden.

10290 SB

14

Voor het definitieve ontwerp specifiek voor een SEM of een STEM is het voldoen aan de eisen (5) en (6) weliswaar niet van primair belang, maar een TEM-ontwerp waarin aan die eisen voldaan is kan zonder bezwaar voor een STEM gebruikt worden. Het is dus gemakkelijk om dit ontwerp voor zowel een TEM als voor een STEM te gebruiken.

5 Het voldoen aan eis (6) is in het bijzonder van belang bij gebruik in een TEM, waarin versnelspanningen in de orde van grootte van 300 kV gebruikelijk zijn. Daarin zijn voor de correctie van chromatische aberratie in ieder geval de derde en de vierde vierpool als elektromagnetische elementen uitgevoerd, maar vanwege de hoge versnelspanning voert men in die situatie de eerste, tweede, vijfde en zesde vierpool bij j 10 voorkeur zuiver magnetisch uit. Dit kan echter gevolgen hebben voor de chromatische j vergrotingsfout, hetgeen zich als volgt laat toelichten. Tussen de corrector en het te corrigeren objectief is een overdrachtslenzenstelsel geplaatst, welk stelsel met een vierpoollens kan zijn uitgevoerd. Indien daarin geen vierpoollens aanwezig is, kan de j chromatische vergrotingsfout niet exact nul gemaakt worden. Indien daarin wel een 15 vierpoollens aanwezig is, heeft men de keus uit twee situaties: men kan de chromatische vergrotingsfout wel exact nul maken maar in dat geval is het derde-orde isotrope coma ongelijk aan nul, of men kan de het derde-orde isotrope coma exact gelijk aan nul maken maar in dat geval is de chromatische vergrotingsfout ongelijk aan nul. (De niet exact gelijk aan nul blijvende lensfouten houden in dit geval een kleine restwaarde.) Men heeft 20 dus de keus tussen een volledige correctie voor de chromatische vergrotingsfout en een volledige correctie voor het genoemde derde-orde isotrope coma, afhankelijk van het toepassingsgebied van de corrector.

Bij het uitvoeren van het feitelijke ontwerpproces wordt tevens gebruik gemaakt van het inzicht dat nog verdere verbeteringen in de optische eigenschappen van het 25 ontwerp bereikt kunnen worden door ter plaatse van de eerste, de tweede, de vijfde en de zesde vierpool ook nog achtpolen van een relatief geringe sterkte (of liever: van een relatief geringe invloed op de elektronen) aan te brengen; deze vier extra achtpolen moeten ook voldoen aan de symmetrie-eisen t.o.v. het vlak van spiegelsymmetrie. Zij worden onder meer toegepast om de eigen derde-orde aberraties van de bijbehorende 30 vierpolen te corrigeren.

1029086 15 ί

Indien het eerder genoemde overdrachtslenzenstelsel aanwezig is, wordt nog een vrijheidsgraad in het ontwerp verkregen, n.1. de eigen vergroting van dit overdrachtslenzenstelsel.

Bij het ontwerpproces wordt voor het berekenen van de excitaties van alle 5 achtpolen de eis gesteld dat daardoor de derde-orde axiale aberraties en het derde-orde isotrope coma (bij het niet actief zijn van de vierpoollens in het overdrachtslenzenstelsel) nul worden. De betreffende aberratie-coëfficiënten (in principe acht, maar door de spiegelsymmetrie zijn er slechts vier onafhankelijk) hangen lineair af van de achtpool-excitaties en worden dus beschreven met vier lineaire vergelijkingen. Het totaal aantal 10 achtpolen wordt hier gevormd door de vier relatief sterk geëxciteerde achtpolen en de vier achtpolen van een relatief geringe invloed. Door de spiegelsymmetrie hebben deze acht achtpolen dus ook vier vrijheidsgraden. De te bepalen achtpool-excitaties van de in totaal acht achtpolen kunnen dus gevonden worden uit vier lineaire vergelijkingen met vier onbekenden. Voorts verschaft men zich bij het ontwerpproces de mogelijkheid om 15 daar waar de nuldoorgangen van de stralen in de corrector in de relatief sterk geëxciteerde achtpolen moeten liggen, deze nuldoorgangen niet exact in het midden van die achtpolen te situeren maar daarvan enigszins afwijkend, maar nog wel binnen de z-positie van het ijzercircuit of van de elektroden van de achtpolen, dus binnen het werkzame gebied van de achtpoolvelden. Deze mogelijkheid verschaft nog drie extra 20 vrijheidsgraden.

Het uitvoeren van dit ontwerpproces vindt plaats met behulp van een simulatieprogramma waarin allerlei parameters naar wens ingesteld kunnen worden. Een zodanig simulatieprogramma moet voldoen aan een aantal eisen, waarvan de belangrijkste zijn: 25 * het simulatieprogramma moet het gedrag van vierpolen met een eindige dikte en de bijbehorende randvelden (“fringing fields”) kunnen simuleren, en * het simulatieprogramma moet alle aberraties van de vierpolen en van de achtpolen met een eindige dikte en de bijbehorende randvelden (“fringing fields”) kunnen simuleren, en 30 * het simulatieprogramma moet bij voorkeur een routine bevatten voor het oplossen van n vergelijkingen met n onbekenden (b.v. volgens de Newton-Raphson methode)

1 n?qn RB

16 waarin n ten minste gelijk aan vijf is, voor het voldoen aan de vijf ter plaatse van het symmetrievlak geldende vergelijkingen (1) t.m. (5) in het paraxiale ontwerp, en * het simulatieprogramma moet bij voorkeur in staat zijn tot het berekenen van de bovengenoemde achtpoolexcitaties waarvoor een routine voor oplossen van vier lineaire 5 vergelijkingen met vier onbekenden nodig is.

Een zodanig simulatieprogramma kan b.v. worden verkregen door een bestaand, commercieel verkrijgbaar programma aan te passen aan bovenbeschreven eisen.

(b2) Het definitieve ontwerp specifiek voor SEM of laagspannings-TEM

10 Het definitieve ontwerp specifiek voor een SEM of een laagspannings-TEM is in grote trekken gelijk aan dat voor een hoogspannings-TEM waarbij nog een extra voorwaarde gesteld moet worden aan twee vierpolen, t.w. Qi en Qó of Q2 en Q5. Wanneer namelijk de vierpolen Qi, Q2, Qs en Qö alle exact achromatisch gemaakt zijn, zal er meestal een (kleine) chromatische vergrotingsfout ontstaan, aangeduid met Ccmx en 15 Ccmy (voor resp. het x-z-vlak en het y-z-vlak) waarbij geldt Ccmx= - Ccmy · Om deze chromatische vergrotingsfout exact gelijk aan nul te maken moeten de vierpolen Q2 en Qs of Qi en Qö in gelijke mate enigszins achromatisch gemaakt worden, en wel met een afwijking van de magnetische bekrachtiging die ligt in de orde van grootte van 1% van de totale magnetische bekrachtiging.

20

(cl) Het verloop van het ontwerpproces voor STEM of hoogspannings-TEM

Het ontwerpproces verloopt nu in grote trekken als volgt:

Indien men de versnelspanning van de elektronen en de optische eigenschappen van de te corrigeren objectieflens als gegeven beschouwt, dan blijft er nog een relatief groot aantal 25 vrijheidsgraden over voor het feitelijke ontwerpproces. Er worden twee groepen vrijheidsgraden onderscheiden, n.1. die vrijheidsgraden voor de waarden waarvan aan het begin van het ontwerpproces een keuze moet worden gemaakt, en die vrijheidsgraden waarvan de waarden in het ontwerpproces bepaald moet worden. De eerste groep vrijheidsgraden wordt gevormd door: 30 * de in de paragraaf “Het paraxiale ontwerp” beschreven zes vrijheidsgraden die van de elf oorspronkelijke vrijheidsgraden nog over zijn na het voldoen aan de vijf ter plaatse van het symmetrievlak geldende vergelijkingen; en < p> O P; ^ 17 * de sterkte van de derde en vierde vierpolen die voor correctie van de chromatische aberratie uitgevoerd zijn als elektro-magnetische vierpolen. De elektrische veldsterkte wordt daarbij als volgt bepaald: uitgaande van het paraxiale ontwerp met alleen magnetische bekrachtiging wordt aan de paraxiale bekrachtiging een extra 5 magnetische bekrachtiging M' en een elektrostatische veldsterkte E toegevoegd met zodanige totaalwaarde dat de bijdrage van M'+E aan de vierpoolsterkte nul is voor een nominale energie Uo en dat er Cc-correctie voor het objectief wordt verkregen. Daarbij werkt één van de vierpolen voor het x-z-vlak en de andere vierpool voor het y-z-vlak. Deze toevoeging van een elektrische vierpool-veldsterkte geeft in principe 1 10 vrijheidsgraad (vanwege de spiegelsymmetrie). De eigen vergroting van het overdrachtslenzenstel geeft in principe eveneens 1 vrijheidsgraad. Als echter voor één van deze twee parameters (elektrische vierpoolveldsterkte en eigen vergroting) een waarde gekozen wordt, dan kan de andere parameter berekend worden via de eis dat de totale chromatische aberratie nul moet zijn. Dit levert per saldo dus 1 vrijheidsgraad; en 15 * de hierboven in de paragraaf “Het definitieve ontwerp specifiek voor TEM en STEM” genoemde mogelijkheid om daar waar de nuldoorgangen van de stralen binnen de corrector in de achtpolen moeten liggen, deze nuldoorgangen niet exact in het midden van de achtpolen te situeren maar daarvan enigszins afwijkend (i.h.a 4 vrijheidsgraden maar door de genoemde symmetrie 2 vrijheidsgraden).

20 In totaal vloeien uit deze eerste groep dus 6+1+2=9 vrijheidsgraden voort.

De tweede groep vrijheidgraden zijn die vrijheidsgraden waarvan de waarden in het ontwerpproces bepaald moeten worden. De tweede groep vrijheidsgraden wordt gevormd door: * de hierboven in de paragraaf “Het definitieve ontwerp specifiek voor TEM en 25 STEM” genoemde achtpoolexcitaties waardoor de derde-orde axiale aberraties en het isotrope coma nul worden. Zoals aldaar beschreven volgen hieruit 4 vrijheidsgraden; en * de posities van het eerste deel en het tweede deel van de derde achtpool, welke posities zodanig gekozen moeten worden dat de met de coëfficiënt D5 aangeduide lensfout (de axiale vijfde-orde aberratie met viertallige symmetrie) gelijk aan nul wordt; 30 wegens de spiegelsymmetrie volgt hieruit 1 vrijheidsgraad; en * optioneel: de bekrachtiging van de in de paragraaf “Het definitieve ontwerp specifiek voor TEM en STEM”genoemde vierpoollens in het overdrachtslenzenstelsel 1029066 18 om de chromatische vergrotingsfout Ccmx, Ccmy nul te maken. Hieruit volgt optioneel 1 vrijheidsgraad.

In totaal vloeien uit deze tweede groep dus 4+1=5 (optioneel 6) vrijheidsgraden voort, zodat het ontwerpproces voor TEM en STEM in totaal 9+5=14 (optioneel 9+6=15) 5 vrijheidsgraden kent.

(c2) Het verloop van het ontwerpproces voor SEM en laagspannings-TEM

Het verloop van het ontwerpproces voor een SEM of een laagspannings-TEM is in grote trekken gelijk aan dat voor een TEM, met dien verstande dat aan de hierboven 10 onder de paragraaf “(b2) Het definitieve ontwerp specifiek voor SEM” genoemde extra voorwaarden voor de vierpolen Q2 en Q5 of Qi en Qö voldaan moet worden. In de situatie dat de vierpolen Qi, Q2, Q5 en Q6 aanvankelijk alle exact achromatisch gemaakt zijn betekent dit dus dat één van de genoemde twee paren vierpolen Q2 en Q5 of Qi en Qö de exact ingestelde achromatisch toestand enigszins chromatisch wordt zodanig dat voldaan 15 is aan Ccmx Ccmy 0.

(d) De stappen van het ontwerpproces voor TEM, STEM en SEM

(1) er wordt een startwaarde voor de negen parameters van de eerste groep (zie hierboven in de paragraaf “Het verloop van het ontwerpproces voor TEM en STEM”) 20 gekozen. Specifiek voor SEM of laagspannings-TEM, worden de vierpolen Qi, Q2, Qs en Qö aanvankelijk alle exact achromatisch gemaakt, waarna vierpolen Q2 en Qs of Qi en Qö enigszins achromatisch gemaakt worden zodanig dat Ccmx = Ccmy = 0.

(2) er wordt een startwaarde voor de posities van het eerste deel C^a en het tweede deel C>3b van de derde achtpool gekozen (zie hierboven in de paragraaf “Het verloop van 25 het ontwerpproces voor TEM en STEM”); (3) de vijf in de paragraaf “Het paraxiale ontwerp” beschreven en ter plaatse van het symmetrievlak geldende vergelijkingen worden opgelost; (4) de excitatie van alle achtpolen wordt zodanig bepaald dat de derde-orde axiale aberraties en het isotrope coma nul worden. Zoals hierboven beschreven in de paragraaf 30 “Het definitieve ontwerp specifiek voor TEM en STEM” worden deze excitaties berekend door vier lineaire vergelijkingen met vier onbekenden op te lossen; ^ η o η η β β 19 (5) er wordt nu gecontroleerd of de axiale vijfde-orde aberratie met viertallige symmetrie (coëfficiënt: D5) gelijk aan nul is. Is dat niet het geval dan worden de onder bovenstaande stap (2) genoemde startwaarden aangepast en worden de stappen (2) t.m.

(5) net zo lang doorlopen tot D5 nul is; 5 (6) alle relevante aberraties worden bepaald en er wordt ook nagegaan of aan de eisen m.b.t. de elektrische voedingen voldaan is. De genoemde relevante aberraties zijn: de vijfde-orde sferische aberratie (coëfficiënt C5), het vijfde-orde isotrope coma, de zevende-orde aberraties, en de isotrope chromatische vergrotingsfouten (coëfficiënten Ccmx en Ccmy). Van deze aberraties wordt nagegaan of ze voldoende klein gemaakt zijn.

10 De eisen m.b.t. de elektrische voedingen betreffen de stabiliteit, d.w.z. of variaties in spanning en/of stroomsterkte afhankelijk van de tijd en de signaal-ruisverhouding voldoende klein zijn. Is aan deze eisen niet voldaan dan worden de stappen (1) t.m. (6) opnieuw doorlopen met gewijzigde startwaarden totdat het ontwerp van de corrector aan de gestelde eisen voldoet. In het geval van toepassing op een SEM of een 15 laagspannings-TEM kan men op deze wijze ook de aberratie-coëfficiënten A3C en C3C gelijk aan nul maken. Door de symmetrie t.o.v. het spiegelende middenvlak M geldt dan bovendien Sic = 0, zodat aldus alle gemengde (d.w.z. gemengd geometrisch-chromatisch) aberraties van de derde orde en de eerste graad gelijk aan nul zijn. De hier genoemde aberratie-coëfficiënten A3C, C3C en S3C worden gedefinieerd in analogie met de definities 20 zoals bekend uit het eerder genoemde artikel van M. Haider. Daarbij geldt de volgende uitdrukking: -S3 =Re(^ü)2m2C3 +mimS3 +^m1A3) waarin de grootheden in deze uitdrukking overeenkomen met de in de betreffende uitdrukking van Haider gebruikte grootheden. Door aan deze uitdrukking een factor 25 s=AU/U (U=de versnelspanning) toe te voegen verkrijgt men de uitdrukking voor de coëfficiënten van de gemengd geometrisch-chromatische aberraties: -S3c=e Re m2m 2C3c + ω3τσ S3c + ^ m4 A3c) waarin door toevoeging van een index c aan de aberratie-coëfficiënten wordt aangeduid dat het hier de coëfficiënten van de gemengd geometrisch-chromatische aberraties 30 betreft.

1029066 20

Figuur 2 heeft betrekking op de stralengang in een corrector volgens de uitvinding voor gebruik in een STEM of een hoogspannings-TEM. In deze figuur wordt de stralengang van axiale stralen 2 en 6 en van veldstralen 4 en 8 in het x-z-vlak en het 5 y-z-vlak van de corrector weergegeven. Daarbij is de axiale straal in het x-z-vlak weergeven met een dikke getrokken lijn 2, de veldstraal in het x-z-vlak met een streep-stippellijn 4, de axiale straal in het y-z-vlak met een dunne streeplijn 6 en de veldstraal in het y-z-vlak met de onderbroken stippellijn 8.

Het ontwerp van de hierbij gebruikte corrector is verkregen volgens de 10 bovenbeschreven paragraaf “De stappen van het ontwerpproces voor TEM, STEM en SEM”. Hierin zijn de plaatsen op de optische as (de z-as) van de zes vierpolen Qi t.m. Q6 weergegeven, en de plaatsen op de z-as van de beide achtpolen Oi en O2 en de plaatsen van de delen 03a en 03b van de in twee gelijke delen verdeelde derde achtpool. Het vlak van spiegelsymmetrie bevindt zich ter plaatse z=0. Bovendien is met de 15 verwijzingscijfers 28, 30, 32 34, 36 en 38 de excitatie van de vierpolen Qi, Q2 Q3, Q4 Q5 en Qó weergegeven in de vorm van de sterkte van het veld op de optische as.

Bij dit ontwerp gelden de volgende getalwaarden en gegevens:

De vierpolen Qi, Q2, Q5 en Qe zijn uitsluitend magnetisch uitgevoerd.

De vierpolen Q3 en Q4 zijn elektro-magnetisch uitgevoerd.

20 Ter plaatse van de vierpolen Qi, Q2, Qs en Qe zijn magnetische achtpolen van een relatief geringe sterkte toegevoegd.

De delen (>3a en 03b van de in twee gelijke delen verdeelde derde achtpool worden afgebeeld op het comavrije vlak van de objectieflens.

Versnelspanning: 300 kV

25 Brandpuntsafstand van de te corrigeren objectieflens: 2,3 mm.

Cc van de objectieflens: 1,4 mm Cs van de objectieflens: 1,2 mm Inwendige straal van de multipolen: 2 mm.

Lengte van de vierpolen Q3 en Q4: 56 mm.

30 Lengte van de achtpooldelen C>3a en 03b: 16 mm 1 Λ 0/0 Λ 2 c 21

Vergroting van het overdrachtslenzenstelsel: 1,2 (waardoor de bundeldiameter aan de ingang van het objectief 1,2 maal zo groot is als in het corrector-uitgangsvlak)

Achtpooldelen C>3a en 03b zijn over 2,92 mm verschoven t.o.v. hun paraxiale 5 positie (d.w.z. daar waar de Gaussian stralen de z-as kruisen), weg van het symmetrievlak.

De nuldoorgangen van de stralen xa en yf (ya en Xf) in vieipool Q3 (Q4) zijn beide verschoven over 3,05 mm t.o.v. het midden van die vierpool, weg van het symmetrievlak (d.w.z. ze vallen nog steeds met elkaar samen, maar ze liggen niet 10 meer exact in het midden van de vierpool.)

In de hierna volgende Tabel 1 zijn de aberraties van de combinatie van de corrector en de objectieflens (specifiek voor een TEM) weergegeven. Daarin zijn de aberraties in de rijen 1 t.m. 5 weergegeven met de symbolen volgens het genoemde artikel van Haider et al.

De derde kolom betreft de situatie waarin de vierpoollens in het overdrachtslenzenstelsel 15 (Quadrupole Field Lens, QFL) is uitgeschakeld; in de vierde kolom is deze ingeschakeld.

. Λ Λ Λ Λ (? Ο 22 # QFL off on “1 q7&>3 (mm) 0 0 2 cT(mm) -0.31 -0.31 ~3 §T(mm) 0 -1.45 ~ "d7 (mm) 0 0 ~5 'AT(mm) 0 0 ~~6 Sw(™m) 5 7 7 S^T(mm) ~9 -8 ~8 " S44(mm) -31 -30 ~~9 Si6 (mm) 38 39 —iö SoT^m) -5 -2.5 "Tï S^si 0 -2-3 Ï2 SJT= sy03 0 2.3 13 "Ίϊ; ÖJi Ö7Ï 14 SX50 8 4 ~15 "Sx32 -42 -46 16 Sxi4 3 4 ~17 ""V -8 -4 18 43 47 19 Sy05 —3 —3 ~~2Ö CCx, Ccy (mm) 0 0 21 Cccx (mm) 7 12 22 Ccc y(mm) 17 12 23 Ccmx —3.0 0 ~~24 Qi ÏÖ Ö

In de rijen 6 t.m. 10 van Tabel 1 zijn de zevende-orde aberratie-coëfficiënten weergegeven; zoals uit de getalwaarden blijkt zijn deze in de orde van grootte van ten 5 hoogste enkele centimeters. De rijen 11 en 12 geven de coëfficiënten van het isotrope coma weer. Rij 13 heeft betrekking op het anisotrope coma; de correctie hiervoor zal in het hierna volgende worden besproken. De rijen 14 t.m. 19 geven de coëfficiënten van 1023088 23 het vijfde-orde coma weer; uit de getalwaarden blijkt dat deze groep van lensfouten te verwaarlozen is. In rij 20 zijn de coëfficiënten van de chromatische aberratie in zowel het x-z-vlak (Ccx) als in het y-z-vlak (Ccy) weergeven. In de rijen 21 en 22 zijn de coëfficiënten van de axiale chromatische fout van de graad twee Ccc in het x-z-vlak (Cccx) 5 resp. in het y-z-vlak (Cccy) weergeven. In de rijen 23 en 24 zijn de coëfficiënten van de chromatische vergrotingsfout (Ccm) in het x-z-vlak (Ccmx) resp. in het y-z-vlak (Ccmy) weergeven.

Overeenkomstig een aspect van de uitvinding is het mogelijk om het anisotrope coma bij toepassing in een TEM te corrigeren. Deze correctie kan worden bereikt bij 10 plaatsing van de verschillende multipolen zoals in figuur 2, waarin dus een eerste achtpool Oi, een tweede achtpool O2 en een derde achtpool aanwezig zijn (alle magnetostatisch) en waarin de derde achtpool in twee gelijke delen 03a en 03b verdeeld is. Deze vier achtpolen zijn van het even type, zoals hieronder nader toegelicht wordt.

Om een even of oneven multipool (d.w.z. een multipool met even of oneven 15 symmetrie) te definiëren worden de x- en y-coördinaten uitgedrukt in polaire coördinaten r en φ volgens x = r cos φ en y = r sin <p. De azimuthale afhankelijkheid van de scalaire elektrostatische potentiaal is nu evenredig met cos (n<p) voor even multipolen en evenredig met sin (ηφ) voor oneven multipolen; voor de scalaire magnetostatische potentiaal geldt dat de azimuthale afhankelijkheid evenredig is met sin (ηφ) voor even 20 multipolen en evenredig met cos (ηφ) voor oneven multipolen. Hierin is n een geheel getal, b.v. n=2 voor vierpolen en n=4 voor achtpolen.

Om de correctie van het anisotrope coma te bereiken worden de genoemde vier even magnetostatische achtpolen gemodificeerd, welke modificatie men zich als volgt tot stand gebracht kan denken: 25 1) van elke even achtpool wordt een kopie gemaakt welke kopieën zodanig worden geplaatst dat zij dezelfde z-positie hebben als de bijbehorende even achtpolen, en welke kopieën elk over 22,5° om de z-as geroteerd worden t.o.v. de oorspronkelijke bijbehorende achtpool; deze geroteerde kopieën vormen nu vier oneven achtpolen; 2) vervolgens denkt men zich elk van deze geroteerde kopieën door een snede loodrecht 30 op de z-as in twee gelijke delen verdeeld, n.1. een eerste deel en een tweede deel, waarna 1 Ω ? 9 Ω H 6 24 3) de excitaties van het eerste en het tweede deel van de oneven achtpool in een zodanige verhouding worden gekozen dat de bijdrage van de oneven achtpolen aan de derde-orde asaberraties gelijk aan nul is, en 4) de totale excitatie van alle oneven achtpolen zodanig wordt gekozen dat het anisotrope 5 coma van de combinatie van de corrector en het objectief gelijk aan nul is.

Bij dit laatste punt 4) zij opgemerkt dat door de symmetrie t.o.v. het spiegelvlak z=0 de excitatie van de oneven delen antisymmetrisch is t.o.v. het aan symmetrievlak.

In de figuren 3a en 3b wordt de aldus ontstane verdeling van het magnetostatische veld op de z-as weergegeven. Figuur 3b stelt dezelfde veldverdeling voor als die van 10 figuur 3a waarbij de verticale schaal van fig. 3b met een factor in de orde van grootte van 40 is opgerekt is t.o.v. die van figuur 3a; hierdoor worden de details van de veldverdeling in de omgeving van z- -45 mm tot z= -100 mm en van z= +45 mm tot z= +100 mm duidelijker zichtbaar.

In figuur 3a zijn de veldverdelingen op de z-as van de achtpolen C>3a en 03b in 15 meer detail weergegeven; tevens is daarin schematisch het asveld van de achtpolen Oj en O2 weergegeven. Het asveld van het even gedeelte van achtpool 03a (03b) wordt hierin weergegeven met de getrokken lijn 40 (42), het asveld van het oneven gedeelte van achtpool 03a (03b) wordt hierin weergegeven met een stippellijn. Er wordt opgemerkt dat de even en de oneven delen van 03a en 03b in de z-richting even lang zijn. De oneven 20 delen zijn in de z-richting in twee even lange delen 44 (48) en 46 (50) verdeeld. De excitaties van de oneven delen, dus de veldsterkten op de z-as, worden nu zodanig gekozen dat voldaan is aan de beide boven genoemde voorwaarden t.w. 1) dat de verhoudingen tussen de veldsterkten 44 (48) en 46 (50) zodanig zijn dat de bijdrage van de oneven achtpolen 44,46 en 48,50 aan de derde-orde asaberraties gelijk aan nul zijn, en 25 2) dat de totale veldsterkten van de oneven achtpolen 44,46 en 48,50 samen met de in het hierna volgende te bespreken oneven delen 56,58 en 60,62 van de achtpolen O] en O2 (zie figuur 3b) zodanig zijn dat het anisotrope coma van de combinatie van de corrector en het objectief gelijk aan nul is.

In figuur 3b zijn bovendien de veldverdelingen op de z-as van de achtpolen Oi en 30 O2 in meer detail weergegeven. Het asveld van het even gedeelte van achtpool Οι (O2) wordt hierin weergegeven met de getrokken lijn 52 (54), het asveld van het oneven gedeelte van achtpool Oi (02) wordt hierin weergegeven met een stippellijn. Er wordt — Λ Λ <£?> 25 opgemerkt dat de even en de oneven delen van Oi en O2 in de z-richting even lang zijn. De oneven delen zijn in de z-richting in twee even lange delen 56 (60) en 58 (62) verdeeld. De excitaties van de oneven delen, dus de veldsterkten op de z-as, worden nu zodanig gekozen dat voldaan is aan de beide boven genoemde voorwaarden t.w. 1) dat de 5 verhoudingen tussen de veldsterkten 56 (60) en 58 (62) zodanig zijn dat de bijdrage van de oneven achtpolen 56,58 en 60,62 aan de derde-orde asaberraties gelijk aan nul is, en 2) dat de totale veldsterkten van de oneven achtpolen 56,58 en 60,62 samen met de oneven delen van de achtpolen 03a en 03b zodanig zijn dat het anisotrope coma van de combinatie van de corrector en het objectief gelijk aan nul is.

10 Voor een aldus voor het anisotrope coma gecorrigeerd stelsel zijn in de hierna volgende Tabel 2 de aberraties van de combinatie van de corrector en de objectieflens weergegeven. Daarbij gelden de getalwaarden en gegevens zoals deze reeds bij de beschrijving van figuur 2a vermeld zijn. In Tabel 2 zijn de aberraties in de rijen 1 t.m. 5 weergegeven met de symbolen volgens het genoemde artikel van Haider et al. De letter i 15 in deze Tabel 2 geeft de imaginaire eenheid weer.

1 C3, S3, A3 (mm) 0 2 Cs (mm) -0.32 3 S5 (mm) 0.11 i 4 D5 (mm) 0 5 A5 (mm) 0.32 i 6 S80 (mm) 5 7 S62 (mm) -9 8 S44 (mm) -30 ~9 S26 (mm) 35 10 S08 (mm) -5 11 SX30 = SX]2 0 12 Sy21 = Sy03 0 13 i Fan Ί) 14 SX5o 8 15 SX32 -41

] f* O· fï f\ Gi Q

1 u £ b u Q O

26 16 Sxi4 3 Τ7 ~Ï8 42 19 Syo5 —3 20 | SX4i|,.. | Sy5o| ^ 5 21 Ccx, Ccy (mm) 0 22 Cccx (mm) 7 23 Cccy (mm) 17 24 Ccmx —3.0 ~25 C^y ÏÖ 26 C3c(mm) 13 i 27 S3C(mm) -1.9-0.5 i 28 A3C (mm) 4.9

In bovenstaande Tabel 2 is i.h.b. rij 13 van belang waaruit blijkt dat het anisotrope coma inderdaad exact gelijk aan nul gemaakt is. Vergelijk hiertoe de overeenkomstige waarde in rij 13 in Tabel 1, waar niet voor het anisotrope coma was gecorrigeerd.

5 Weliswaar zijn de in de rijen 3 en 5 genoemde aberratie-coëfficiënten S5 en As in deze uitvoeringsvorm niet meer gelijk aan nul, maar hun waarde is nog steeds zo klein dat ze verwaarloosbaar zijn.

Figuur 4 heeft betrekking op de stralengang in een corrector volgens de uitvinding voor gebruik in een SEM of een laagspannings-TEM. In deze figuur wordt de 10 stralengang van axiale stralen 2 en 6 en van veldstralen 4 en 8 in het x-z-vlak en het y-z-vlak van de corrector weergegeven. Het ontwerp van de hierbij gebruikte corrector is verkregen volgens de bovenbeschreven paragraaf “De stappen van het ontwerpproces voor TEM, STEM en SEM”, waarbij in het bijzonder de passages voor SEM en laagspannings-TEM van belang zijn. In deze figuur 4 zijn de plaatsen op de optische as 15 (de z-as) van de zes vierpolen Qj t.m. Qe weergegeven, en de plaatsen op de z-as van de beide achtpolen Oi en O2 en de plaatsen van de delen ()33 en 03b van de in twee gelijke delen verdeelde derde achtpool. Bovendien is met de verwijzingscijfers 28, 30, 32 34, 36 ^ ·'· *> 27 en 38 de excitatie van de vierpolen Qi, Q2 Q3, Q4 Q5 en Qö weergegeven in de vorm van de sterkte van het veld op de optische as.

Het vlak van spiegel symmetrie bevindt zich ter plaatse z=0. Bij dit ontwerp gelden de volgende getalwaarden en gegevens: 5 Alle vierpolen zijn elektro-magnetisch uitgevoerd.

De vierpolen Qi en Qó zijn op zichzelf exact achromatisch

De vierpolen Q2 en Q5 wijken zodanig weinig van de exact achromatische toestand af dat voldaan is aan de voorwaarde Ccmx = Ccmy = 0.

De vierpolen Q3 en Q4 zijn zodanig (negatief) chromatisch dat daardoor de 10 (positieve) chromatische aberratie van het objectief gecorrigeerd wordt.

Ter plaatse van de vierpolen Qi, Q2, Qs en Qé zijn magnetische achtpolen van een relatief geringe sterkte toegevoegd; deze achtpolen corrigeren o.m. voor de eigen derde-orde aberraties van de bijbehorende vierpolen.

De delen 03a en 03b van de in twee gelijke delen verdeelde derde achtpool 15 worden via een overdrachtlenzenstelsel afgebeeld op het comavrije vlak van de objectieflens.

De versnelspanning van de elektronen is 10 kV.

De brandpuntsafstand van de te corrigeren objectieflens is 1,49 mm.

Cc van de objectieflens: 1,17 mm 20 Cs van de objectieflens: 1,64 mm

Inwendige straal van de multipolen: 3 mm.

Lengte van de vierpolen Q3 en Q4: 17 mm.

Lengte van de achtpooldelen 03a en 03ι>: 8 mm

Vergroting van het overdrachtslenzenstelsel: 0,764 (waardoor de bundeldiameter 25 aan de ingang van het objectief 0,764 maal zo groot is als in het corrector- uitgangsvlak)

In de hierna volgende tabel 3 zijn de aberraties van de combinatie van de corrector en de objectieflens weergegeven. In de beschreven situatie is de vierpoollens in het overdrachtslenzenstelsel (QFL) uitgeschakeld.

1 p. C. A - (Λ j. üj) <13 vuulv w ~2 C5 (mm) -0.47 λ η o o n s c ----—--- 28

7 Ss (mm) O

7 Ds (mm) O

"1 A5 (mm) 0 ~6 S8o (mm) 28 7 S62 (mm) -70 7 S44 (mm) -210 ~9 S26 (mm) -42 10 S0g (mm) 14 11 SX30 - Sxi2 0 12 Sy2i = Sy03 0 13 SX50 3 0 75 S^2 -77 75 ^72 16 Sy4i —75 17 -28 18 V Ï3 79 Ccx, Ccy (mm) 0 20 CCCx (mm) -2.2 7Ï Cccy (mm) -2.2 22 Ccmx 0 73 C^y Ö 24 C3c (mm) 0 25 S3c (mm) 0 76 A3c (mm) 0

In de bovenstaande Tabel 3 zijn de aberraties in de rijen 1 t.m. 5 weergegeven met de symbolen volgens het genoemde artikel van M. Haider et al. In de rijen 6 t.m. 10 zijn de zevende-orde aberratie-coëfficiënten weergegeven; zoals uit de getalwaarden 5 blijkt zijn deze in de orde van grootte van ten hoogste enkele centimeters. De rijen 11 en 12 geven de coëfficiënten van het isotrope coma weer. De rijen 13 t.m. 18 geven de coëfficiënten van het vijfde-orde coma weer; uit de getalwaarden blijkt dat deze groep . Λ Λ Λ Λ Λ Λ 29 van lensfouten te verwaarlozen is. In rij 19 blijkt dat de coëfficiënten van de chromatische aberratie in zowel het x-z-vlak (Ccx) als in het y-z-vlak (Ccy) exact gelijk aan nul zijn geworden. In de rijen 20 en 21 blijkt dat de coëfficiënten van de axiale chromatische fout van de graad twee Ccc in het x-z-vlak (Cccx) resp. in het y-z-vlak 5 (Cccy)zeer klein zijn gemaakt. In de rijen 22 t.m. 26 blijkt dat de coëfficiënten van de chromatische vergrotingsfout (Ccm) in het x-z-vlak (Ccmx) resp. in het y-z-vlak (Ccmy)s en de gemengde aberraties A3C, Cjc en S3C van de derde orde en de eerste graad gelijk aan nul zijn gemaakt.

10 Figuur 5a toont een schematische weergave van de plaatsing van de corrector volgens de uitvinding in een TEM. Daarbij doorloopt de bundel van elektronen achtereenvolgens een condensorstelsel 10, een in de TEM te onderzoeken preparaat 12, een objectieflens 14, een overdrachtslenzenstelsel 16 bestaande uit twee overdrachtslenzen 18 en 20, een aberratie-corrector 22 volgens de uitvinding, een verdere 15 lens 24 en een projectorstelsel 26. De aberratie-corrector 22 wordt begrensd door de twee delen 03a en 03b van de derde achtpool.

Figuur 5b toont een schematische weergave van de plaatsing van de corrector volgens de uitvinding in een SEM of een STEM. Daarbij doorloopt de bundel van elektronen achtereenvolgens een condensorstelsel 10, een tussenlens 28, een aberratie-20 corrector 22 volgens de uitvinding, een overdrachtslenzenstelsel 16 bestaande uit twee overdrachtslenzen 18 en 20, een probe-vormende objectieflens 14 en een in de SEM of de STEM te onderzoeken preparaat 12. De aberratie-corrector 22 wordt begrensd door de twee delen C>3a en 03b van de derde achtpool.

> λ n · tn fift

Claims (9)

1. Deeltjes-optisch toestel voorzien van een objectieflens (14) en van aberratie-5 corrigerende middelen (22) voor het corrigeren van lensfouten van de objectieflens, welke aberratie-corrigerende middelen omvatten: * een eerste groep van optische elementen bestaande uit achtereenvolgens een eerste (Qi), een tweede (Q2) en een derde vierpoollens (Q3) en een eerste achtpool (Oi), * een tweede groep van optische elementen bestaande uit achtereenvolgens een 10 tweede achtpool (O2) en een vierde (Q4), een vijfde (Q5) en een zesde vierpoollens (Qó)> * en ten minste één buiten de beide groepen van optische elementen geplaatste derde achtpool (O3), * waarbij de eerste (Oi) en de tweede achtpool (O2) en de derde (Q3) en de vierde (Q4) vierpoollens geplaatst zijn tussen de eerste (Qi) en de tweede vierpool (Q2) enerzijds 15 en de vijfde (Q5) en de zesde vierpool (Qö) anderzijds, waarin de vierpoollenzen de banen van elektrisch geladen deeltjes in de aberratie-corrigerende middelen zodanig doen verlopen dat afbeelding van achtpolen op elkaar plaats vindt, met het kenmerk 20. dat in een eerste asvlak (x-z-vlak) de eerste (Oi) en de tweede achtpool (O2) niet op elkaar worden afgebeeld en de tweede (O2) en de derde achtpool (O3) wel op elkaar worden afgebeeld, * dat in een tweede asvlak (y-z-vlak) loodrecht op het eerste asvlak de eerste (Oi) j en de tweede achtpool (O2) niet op elkaar worden afgebeeld en de eerste (Oj) en de derde 25 achtpool (03) wel op elkaar worden afgebeeld, * en dat een axiale straal (2) in het eerste asvlak x-z-vlak) door het aspunt van de eerste achtpool (Oi) gaat en in het tweede asvlak (y-z-vlak) door het aspunt van de tweede achtpool (O2) gaat, * waardoor derde-orde lensfouten worden gecorrigeerd en axiale vijfde-orde 30 lensfouten tenminste worden geminimaliseerd. inPQHRR

2 Deeltjes-optisch toestel volgens Conclusie 1, waarin het vierpoolveld van de derde vierpoollens (Q3) en het achtpoolveld van de eerste achtpool (Oj) elkaar althans gedeeltelijk overlappen, en waarin het vierpoolveld van de vierde vierpoollens (Q4) en het achtpoolveld van de tweede achtpool (O2) elkaar althans gedeeltelijk overlappen. 5

3 Deeltjes-optisch toestel volgens Conclusie 1 of 2, waarin de derde achtpool (O3) zich bevindt aan die zijde van de correctie-inrichting waar zich niet de te corrigeren objectieflens (14) van het deeltjes-optisch toestel bevindt.

10. Deeltjes-optisch toestel volgens Conclusie 1 of 2, waarin de derde achtpool (O3) in een doorsnede loodrecht op de optische as in een eerste deel (Ο31) en een daaraan gelijk tweede deel (Ο32) verdeeld is, welke delen zich respectievelijk bevinden ter weerszijden van de beide groepen van optische elementen, en , 15 waarin een vlak van spiegelsymmetrie (M) loodrecht op de optische as aanwezig is zodanig dat de plaatsen van de drie vierpolen (Qi, Q2, Q3) en de achtpool (0|) van de eerste groep en het eerste deel van de derde achtpool (Ο31) t.o.v. dat symmetrievlak gespiegeld de plaatsen van de drie vierpolen (Q4, Q5, Qö) en de achtpool (O2) van de tweede groep en van het tweede deel van de derde achtpool (Ο32) opleveren, waarbij de 20 excitaties van de vierpolen van de eerste groep tegengesteld zijn aan de excitaties van de overeenkomstige vierpolen van de tweede groep.

5 Deeltjes-optisch toestel volgens één der voorgaande Conclusies, waarin de derde (Q3) en de vierde vierpoollens (Q4) elk zijn uitgevoerd als een 25 combinatie van magnetostatische en elektrostatische vierpolen.

6 Deeltjes-optisch toestel volgens Conclusie 5, waarin een verdere vierpoollens uit de eerste groep van optische elementen en een verdere vierpoollens uit de tweede groep van optische elementen elk zijn uitgevoerd als een combinatie van een magnetostatische 30 en een elektrostatische vierpool. ^ η π η λ c c

7 Deeltjes-optisch toestel volgens Conclusie 5, waarin tussen de aberratie-corrigerende middelen (22) en het te corrigeren objectief (14) een overdrachtslenzenstelsel (16) geplaatst is, welk stelsel de ###BI axiale deeltjesstralen door een snijpunt in de optische as doet gaan, ter plaatse van welk snijpunt een zevende 5 vierpool is geplaatst.

8 Deeltjes-optisch toestel volgens Conclusie 6, waarin de drie vierpoollenzen (Qi, Q2, Q3) uit de eerste groep van optische elementen en de drie vierpoollenzen (Q4, Q5, Qö) uit de tweede groep van optische elementen alle zijn uitgevoerd als een 10 combinatie van magnetostatische en elektrostatische vierpolen, en waarin de eerste (Qi), de tweede (Q2), de vijfde (Q5) en de zesde vierpool (Qó) tevens achromatisch zijn uitgevoerd.

9 Deeltjes-optisch toestel volgens Conclusie 1 waarin ten minste drie verdere 15 achtpolen (O4, O5, Oö) zijn toegevoegd die resp. ter plaatse van de eerste, de tweede en de derde achtpool zijn geplaatst, welke eerste, tweede en derde achtpool even achtpolen zijn en welke eerste, tweede en derde verdere achtpool oneven achtpolen zijn, welke oneven achtpolen door een snede loodrecht op de optische as elk uit een eerste (Ο41, Ο51, 06i) en een tweede deel (Ο42,Ο52,062) bestaan, waarin de verhouding van de 20 bekrachtigingen van het eerste en het tweede deel van elke oneven achtpool zodanig is dat de bijdrage van de oneven achtpolen (04, O5, Oö) aan de derde-orde asaberraties gelijk aan nul is, en waarin de totale excitatie van alle oneven achtpolen zodanig is dat het anisotrope coma van de combinatie van de aberratie-corrigerende middelen (22) en de te corrigeren objectieflens (14) gelijk aan nul is. 1 ΩΡϋΠββ