NL8701871A - Geladen deeltjes apparaat met bundelontmenger. - Google Patents

Description

* *

V

4 PHN 12.217 1 N.V. Philips' Gloeilampenfabriekenfabrieken te Eindhoven.

Geladen deeltjes apparaat met bundelontmenger.

De uitvinding heeft betrekking op een geladen deelt jesbundel. apparaat met een deeltjesbron voor het opwekken van een deeltjesbundel, een meervoudige elektrodenstelsel voor collimatie en of versnelling van de deeltjesbundel en met een inrichting voor ruimtelijke 5 scheiding elektronen en ionen.

Een dergelijk apparaat is bekend uit EP 209389. In een aldaar beschreven apparaat worden door de elektronenbundel gevormde ionen met behulp van een cascade stelsel van electroden uit de bundelbaan van de elektronenbundel verwijderd. Voor de scheiding wordt 10 gebruik gemaakt van een verschil in kinetische energie tussen hier voor verder gebruik gewenste electronen en niet gewenste ionen.

Een dërgelijk electrodenstelsel zal evenwel ook invloed hebben op de elektronenbundel. Juist om nadelige gevolgen van deze beïnvloeding te vermijden wordt gebruik gemaakt van een cascade stelsel 15 van bijvoorbeeld 8 afwisselend positief en negatief geladen paren afbuigplaten. Hoewel de nadelige beïnvloeding van de electronen bundel aldus kan worden gereduceerd, is die hierdoor niet geheel op te heffen.

Bovendien is het scheidingsstelsel relatief ingewikkeld van opbouw en vraagt het een grote precisie in positionering en besturing.

20 De uitvinding beoogt de genoemde bezwaren te ondervangen en daartoe heeft een apparaat van de in de aanhef genoemde soort volgens de uitvinding tot kenmerk, dat de deeltjes scheidende inrichtng een met een elektrostatisch afbuiginrichting samenwerkend magnetisch afbuiginrichting bevat.

25 Een bundelafbuigsysteem opgenomen in een meervoudig electrodenstelsel van een apparaat volgens de uitvinding buigt de gehele bundel geladen deeltjes van een optische as af terwijl de bundel door een magnetisch beam alignment systeem de elektronenbundel zodanig terug wordt gebogen, dat deze, bij voorkeur relatief kort voor een te 30 bestralen object, weer tot verloop langs de optische as wordt gebracht.

Het is voor de uitvinding niet van belang of het magneetveld en het elektrostatische veld in dezelfde ruimte of op 870 1 87.1 '4 f ‘ i PHN 12.217 2 verschillende plaatsen actief zijn en in welke volgorde die zijn opgesteld. Een opstelling met eerst een elektrostatisch afbuigveld en relatief dicht bij het object een magnetisch terugbuigveld heeft het voordeel dat de effectief te gebruiken bundel slechts over een geringe 5 afstand weer langs de optische as verloopt ofwel een hoofdstraal van de teruggebogen bundel dwars op een te bestralen object is gericht.

In een voorkeursuitvoering wordt het electrostatisch afbuigsysteem gevormd door een aangepaste elektroden constructie in een meervoudige versnellingssysteem van het apparaat, In het bijzonder bevat 10 het elektrostatisch afbuigsysteem een conisch opgesteld elektrodenstelsel. In het bijzonder door is dit gevormd door aan een van de elektrodenstelsels een conisch verloop te geven. Het is voor de uitvinding niet van belang of de effectief te gebruiken geladen deeltjes bundel een elektronen of een ionenbundel is. Het is gunstig de totale 15 bundel van de optische as af te buigen en de bundel te gebruiken deeltjes weer tot verloop langs de optische as terug te brengen. Het laatste is overigens geen voorwaarde voor de uitvinding daar ook met een scheef invallende bundel of met een scheef, bijvoorbeeld dwars op de invallende bundel, opgesteld object kan worden gewerkt.

20 Aan de hand van de tekening zullen in het navolgende enkele voorkeursuitvoeringen volgens de uitvinding nader worden beschreven.

De enkele figuur van de tekening toont, zeer schematisch, een apparaat volgens de uitvinding met een deeltjesbron 2 opgenomen in 25 een bronbehuizing 4 en uitgerust met een emitter 6, bijvoorbeeld een gloeidraad, een emissienaald, een lanthaan hexabromide emitter, een halfgeleider emitter en dergelijke als elektronenbron. Zie bijvoorbeeld EP 192244, of een ionenbron, bijvoorbeeld zoals beschreven in EP 80170, EP 37455 of US 3,731,089. Van de bron is verder enkel een eerste anode 8 30 met een opening 10 aangegeven. Met behulp van de anode en een eventueel rooster kan de bundelstroom worden gestuurd. De bronbehuizing 4 is met een flensverbinding 12 koppelbaar met een elektrodensysteemhuis 14 dat op gelijke wijze via een flensverbinding 16 met een objecthuis 18 is verbonden. Een elektrodensysteem 19 omvat hier een stelsel 35 versnellings-, deflectie- of collimatie elektroden 20 waarvan een meest nabij de bron gelegen exemplaar 201 is voorzien van een anode 22 met een opening 24 waardoor een deeltjesbundel 25 het apparaat binnentreedt.

8701871 \ PHN 12.217 3

Voor afbuiging van de bundel 25 is tussen twee opvolgende elektroden 20 een conisch elektrodenstelsel 26 opgenomen. Het electrodenstelsel 26 bevat hier een conisch verlopende schijf 28 en een conisch verlopende schijf 29 die zijn gemonteerd tegen elkaar opvolgende elektroden 202 en 5 203 van het elektrodenstelsel 19. Naar elkaar toegekeerde oppervlakken van de conische schijven verlopen daarbij bij voorkeur parallel. De conische schijven kunnen, ook galvanisch gezien, een geheel met de betreffende elektroden 20 vormen en zullen dan overeenkomstige potentialen voeren. Hiermede is een bundelafbuiging gerealiseerd met 10 overigens mimimale veranderingen in het versnellingssysteem en de besturing daarvan.

De mate van bundelafbuiging wordt hierbij bepaald door de conushoek die bijvoorbeeld 10°-15° bedraagt en de doorsnede van de gevormde opening voor de bundel die bijvoorbeeld 20 mm bedraagt.

15 Elektrostatische besturingen zijn daar verder niet voor nodig en de potentialen van de twee omgevormde electroden 20 behoeven in principe geen wijzigingen.

De conische schijven 28 en 29 kunnen ook galvanisch geïsoleerd van de elektroden 20 zijn opgesteld en van elektrische 20 toevoerleidingen zijn voorzien voor een elektrostatisch stuurbare mate van bundelafbuiging. Met een conisch elektrodenstelsel wordt de bundel 25 bijvoorbeeld over een hoek 30 afgebogen en komt dan ook onder die hoek met de optische as 31 van het apparaat, via een laatste elektrode 204 een objectruimte 33 binnen. De laatste elektrode kan om 25 bundelverstoring te vermijden ook niet axiaal zijn opgesteld of van een grotere opening 34 zijn voorzien. Bedacht moet hierbij worden, dat de bundelafbuighoek 30 relatief klein is en bijvoorbeeld slechts enkele graden bedraagt. De bundelverplaatsing ten opzichte van de optische as 31 ter plaatse van de electrode 204 is dan, bij een geringe afstand van 30 bijvoorbeeld 10 mm tussen de electrode 204 en het afbuigpunt 32 van de bundel, ten hoogste ongeveer 1 mm.

Met een magnetisch beam alignment systeem 40 mét twee in onderling loodrechte richting werkende afbuigspoelen 42 en 44 wordt bijvoorbeeld de elektronenbundel uit de afgebogen bundel 25 als zuivere 35 elektronenbundel 45 naar een object 46 gericht. Het object 46 is gemonteerd op een objectdrager 48 waarmede het object kan worden getransleerd en eventueel ook kan worden geroteerd en gekanteld. Met 8701871 ♦ f' PHN 12.217 4 behulp van detectoren 50 kunnen door de bundel 45 opgewekte signalen, zoals secundaire electronen, röntgenstralen, gereflecteerde elektronen en doorgelaten elektronen worden gemeten. Via de objectdrager kunnen ook door het object ingevangen elektronen worden gemeten.

5 In de bundel 25 aanwezige ionen worden door het beam alignement systeem niet of slechts in zeer geringe mate afgebogen en kunnen bijvoorbeeld met een diafragma 52 worden ingevangen.

Voor selectie van een zuivere ionenbundel uit een bundel waarin zich bijvoorbeeld ook elektronen bevinden kan in principe 10 dezelfde weg worden gevolgd maar daarbij geniet het de voorkeur om toch weer de elektronen af te buigen en eventueel door een diagragma op te vangen en een te bestralen object om een hoofdstraal van de elektrostatisch afgebogen bundel te oriënteren. Ook kan het daarbij gunstig zijn de positie van de elektrostatische en magnetische 15 afbuiging, in de stralengang gezien, van positie om te keren.

8701871

Claims (6)

1. Geladen deeltjes bundel apparaat met een deeltjesbron voor het opwekken van een deeltjesbundel, een meervoudige elektrodenstelsel voor collimatie en versnelling van de bundel en een inrichting voor ruimtelijke scheiding van elektronen en ionen met het 5 kenmerk, dat het scheidend stelsel een met een elektrostatisch afbuiginrichting samenwerkend magnetisch afbuiginrichting bevat.

2. Inrichting volgens conclusie 1 met het kenmerk dat de elektristatisch afbuiginrichting wordt gevormd door conisch gevormde elektroden van het collimatie-versnellingselektrodenstelsel.

3. Inrichting volgens conclusie 1 of 2 met het kenmerk, dat de magnetisch afbuiginrichting wordt gevormd door een beam alignement systeem dat een door de elektrostatisch afbuiginrichting opgewekte bundelafbuiging substantieel compenseert.

4. Inrichting volgens conclusie 1, 2 of 3 met het kenmerk, 15 dat de magnetische afbuiginrichting nabij een te bestralen object in de inrichting is geplaatst.

5. Inrichting volgens een der voorgaande conclusies met het kenmerk, dat de deeltjesbron een elektronenbron is.

6. Inrichting volgens een der voorgaande conclusies met het 20 kenmerk, dat de deeltjesbron een ionenbron is. 8701871