SU1075329A1 - Электронна ахроматическа линза - Google Patents

Abstract

ЭЛЕКТРОННАЯ АХРОМАТИЧЕСКАЯ ЛИНЗА, содержаща  магнитную квадрупольную линзу и электростатическую линзу с двум  плоскост ми симметрии, пространственно совмещенные, установленные соосно и так, что угол между плоскост ми симметрии электростатической линзы и.плоскост ми симметрии магнитной линзы, проход щими через ее полюса, составл ет 45°, отличающа с  тем, что, с целью улучшени  качества изображени  путем уменьшени  оберраций, электростатическа  линза выполнена в виде .скрещенной линзы, состо щей по крайней мере из двух электродов с отверсти ми , отношение размеров в продольных плоскост х симметрии которых находитс  в пределах 1,0-0,5, а плоскость симметрии магнитной линзы, проход ща  через ее южные полюса, расположена, под углом минус 45° относительно продольной плоскости симметрии отверсти  первого по ходу электронного пучка электрода скрещенной линзы. СП со N3 СО /

Description

Изобретение относитс  к электронным линзам с коррекцией хроматической аберрацией п-ри фокусировке электронных пучков и может быть использовано в различных электроннооптических приборах, например электроннолучевых трубках, микроскопах и т.д. Известно электронное ахроматическое магнитное зеркало, представл ющее собой магнит с двумерным полем, обладающим плоскостью антисимметрии. Электроны, направленные в магнитное поле зеркала и движущиес  в средней плоскости, поворачиваютс  магнитным полем и выход т из зеркала с той же стороны, с которой они вощли в него. При определенном распределении ПОЛЯ и при определенном угле падени  траек тории имеют форму петель, а точки входа и выхода электронов совмещаютс , т.е. зеркало полностью ахроматично в средней плоскости 1. Недостатками устройства  вл ютс  искривление оси пучка, отсутствие фокусировки в средней плоскости, отсутствие ахроматичности вне средней плоскости. Наиболее близким к изобретению  вл етс  электронна  ахроматическа  линза, содержаща  магнитную квадрупольную линзу и электростатическую линзу с двум  плоскост ми симметрии, пространственно совмещенные , установленные- соосно и так, что угол между плоскост ми симметрии электростатической линзы и плоскост ми симметрии магнитной линзы, проход щими через ее полюса, составл ет 45°. Известна  линза относитс  к системам с пр мой осью и плоскост ми симметрии. При определенном подборе параметров электростатической и магнитной линз обеспечиваетс  ахроматическа  фокусировка 2. Недостатком известной линзы  вл етс  невысокое качество изображени  из-за наличи  значительной сферической аберрации, котора  в результате взаимодействи  электрического и- магнитного полей оказываетс  больц е, чем у линз, вз тых по отдельности. Кроме того, дополнительные аберрации, возникающие при взаимодействии полей линз из-за неточности их взаиморасположени , еще более ухудщают качество изображени . Целью изобретени   вл етс  улучщение качества изображени  за счет уменьЩени  аберраций. Цель достигаетс  тем, что в электронной ахроматической линзе, содержащей магнитную квадрупольную линзу и электростатическую линзу с двум  плоскост ми симметрии , пространственно совмещенные, установленные соосно .и так, что угол между плоскост ми симметрии электростатической линзы и плоскост ми симметрии магнитной линзы , проход щими через ее полюса, составл ет 45°, электростатическа  линза выполнена в виде скрещенной линзы, состо щей по крайней мере из двух электродов с отверсти ми , отнощение размеров в продольных плоскост х симметрии которых находитс  в пределах 1,0-0,5, а плоскость симметрии магнитной линзы, проход ща  через eg южные полюса, расположена под углом минус 45° относительно продольной плоскости симметрии отверсти  первого по ходу электронного пучка электрода скрещенной линзы. Ахроматическа  линза обеспечивает более высокое качество изображени  по сравнению с известными линзами, так как при взаимодействии полей магнитной и электростатической ее частей одновременно обеспечиваетс  устранение хроматической и сферической аберраций. Перва  устран етс  благодар  взаимодействию квадрупольных составл ющих полей электростатической и магнитной частей линзы, а втора  - благодар  наличию октупольных составл ющих в поле скрещенной линзы. Пределы изменени  отношении  размеров отверстий в электродах скрещенной линзы определ ют величину октупольной составл ющей, необходимой дл  коррекции сферической аберрации. При отношении размеров больще 1,0 октупольна  составл юща  практически не мен етс , а при отнощении меньще 0,5 скрещенна  линза вырождаетс  в цилиндрическую и тер ет свои свойства. В линзе уменьщаютс  также дополнительные аберрации, св занные с неточностью изготовлени  и сборки электростатической скрещенной линзы и установки ее относительно магнитной линзы вследствие больщой технологичности конструкции линзы. Взаиморасположение частей ахроматической линзы строго определено, и при положительном угле 45° поставленна  цель не. обеспечиваетс , более того, качество изображени  может быть хуже, чем в известной линзе. Это св зано с ориентацией октупольных составл ющих пол  линзы. На чертеже приведено схематическое изображение ахроматической линзы. Линза содержит магнитную квадрупольную линзу 1 и электростатическую скрещенную линзу 2. Оси координат обозначены ОХ, OY, OZ, плоскости симметрии магнитной лчнзы XOZ и YOZ. Обе линзы расположены по оси Z,  вл  ющейс  оптической осью, так, что плоскости симметрии линзы 1-XOZHYOZ, проход щие через ее полюса, и плоскости симметри  линзы 2-XOZ и YOZ составл ют yrcwi 45, причем плоскость симметрии XOZ, проход ща  через южные полюса, составл ет угол минус 45° с плоскостью XOZ, с которой совпадает продольна  плоскость симметрии первого по ходу пучка электрода линзы 2 ( направление отсчета угла против часовой стрелки). Оба электрода линзы 2 заключены между плоскост ми, проход щими через

торцы линзы 1 (т.е. обе линзы пространственно совмещены). Соотношение сторон отверсти  в первом электроде скрещенной линзы - 2:1, и соотношение сторон отверсти  во втором электроде - 1,5:1, т.е. отно щение размеров отверстий в продольных плоскост х их симметрии равно 0,75.

Рассто ние между электродами и их положение относительно полюсов магнитной квадрупольной линзы вдоль оси Z не  вл етс  принципиальным и выбираетс  оптимальным в каждом конкретном случае.

Ахроматическа  линза работает следующим образом.

На пучок электро.нов воздействует магнитное поле линзы 1, оказывающее собирающее действие в плоскости XOZ и рассеивающее действие в плоскости YOZ. Действие квадрупольной составл ю.щей линзы 2 противоположно . В результате взаимодействи  линз 1 2 обеспечиваетс  фокусировка с коррекцией хроматической аберрации. Октупольиые составл ющие пол  скрещенной линзы 2, взаимодейству  с пол ми линз 1 и 2, корректируют сферическую аберрацию, причем благодар  различию размеров отверстий в электродах линзы 2 октупольные -составл ющие имеют такую величину, что обеспечиваетс  коррекци  сферической аберраций всего линейного изображени .

Предлагаема  ахроматическа  линза позвол ет по сравнению с известной создавать более высокое качество изображени  за счет устранени  сферической аберрации и уменьшени  аберраций, св занных с неточностью сборки всей линзы в целом.

Claims (1)

1. ЭЛЕКТРОННАЯ АХРОМАТИЧЕСКАЯ ЛИНЗА, содержащая магнитную квадрупольную линзу и электростатическую линзу с двумя плоскостями симметрии, пространственно совмещенные, установленные со- осно и так, что угол между плоскостями симметрии электростатической линзы и.плоскостями симметрии магнитной линзы, проходящими через ее полюса, составляет 45°, отличающаяся тем, что, с целью улучшения качества изображения путем уменьшения оберраций, электростатическая линза выполнена в виде скрещенной линзы, состоящей по крайней мере из двух электродов с отверстиями, отношение размеров в продольных плоскостях симметрии которых находится в пределах 1,0—0,5, а плоскость симметрии магнитной линзы, проходящая через ее южные полюса, расположена, под углом минус 45° относительно продольной плоскости симметрии отверстия первого по ходу электронного пучка электрода скрещенной линзы.