Электростатическая фокусирующая система

 

ОП ИСАНИНА

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 05.VII.1971 (№ 1678805/26-25) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 10,XI1.1973. Бюллетень № 47

Дата опубликования описания 25.IV.1974

М. Кл. Н Olj 37/26

Государственный комитет

Совета Министров СССР оо делам изооретений и открытий

УДК 621,385.833(088.8) Авторы изобретения

T. Я. Фишкова и Я. Г. Любчик

Заявитель

Ордена Ленина физико-технический институт им. А. Ф. Иоффе

ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКАЯ ФОКУСИРУЮЩАЯ

СИСТЕМА

Изобретение относится к электронной оптике и может служить для улучшения качества электронно-оптического изображения, например в электронных микроскопах.

Известна электростатическая фокусирующая система со скомпенсированной сферической аберрацией ширины изображения для фокусировки заряженных частиц, состоящая из двух последовательно расположенных пятиэлектродных квадрупольно-октупольных линз.

Каждая линза содержит четыре внутренних электрода, на которые подается квадрупольное питание, и пятый наружный, охватывающий их.

Вследствие подачи регулируемой разности потенциалов между внутренними и наружными электродами возникает октупольная составляющая, за счет которой сферическая аберрация третьего порядка изменяет величину и знаки, в частности, обращается в нуль.

Однако известная система из пятиэлектродных линз не позволяет эффективно использовать пучок, так как при компенсации сферическои аберрации третьего порядка широкие пучки подвержены влиянию сферической аберрации более высоких порядков, например пятого, которая может достигать значительной величины. Это обстоятельство, в свою очередь, препятствует получению высокого качества изображения для широких пучков.

Целью изобретения является повышение эффективности использования пучка и улучшение качества создаваемого системой изображения за счет одновременной компенсации сферической аберрации третьего и пятого порядка.

Для этого охватывающий электрод линзы выполнен составным, четыре части которого симметричны относительно двух взаимно перпендикулярных плоскостей, проходящих через оптическую ось линзы, с угловыми зазорами, 15 меньшими угловых зазоров между внутренними электродами.

Изобретение пояснено чертежом.

На чертеже приведена схема конструкции варианта системы.

20 Электростатическая фокусирующая система содержит внутренние электроды 1, 2, 3, 4, внутренний радиус которых равен Яь четыре части 5, 6, 7, 8 охватывающего электрода, внутренний радиус которых равен R, наруж25 ный электрод 9, который является общим для всей совокупности линз, расположенных последовательно и образующих фокусирующую систему, угловой зазор а между внутренними электродами, угловой зазор б между внешЗО ними электродами.

Выражение для распределения по I I íttèaëa линзы (для двухмерного случая) Ip (x, у) (- )= .+ — v,(— i )+

К2

+ к4 у (х4 6õg,g+ 4)+ кв 1 Рка в )"

R4 б

)< (х — у ) (х — 14х у + у ) +..., где cp — потенциал в центре линзы, VI — потенциал квадруполя, Vq — потенциал октуполя, V3 — потенциал мультиполя, RI — радиус апертуры внутренних электродов, А, К4, Кб — коэффициенты, зависящие от геометрии линзы, формы электродов, величин угловых зазоров, радиусов электродов, х — текущая абцисса, у — текущая ордината, Потенциалы квадруполя + +VI подают попарно на электроды 1, 3, и 2, 4. Этот потенциал ответствен за фокусировку пучка. Разность потенциалов Vz подают между четырьмя внутренними и четырьмя внешними электродами.

Например, +ив подают на электроды 1, 2, 3, 4, а V — на электроды 5, 6, 7, 8.

Потенциал V> обеспечивает коррекцию сферической аберрации третьего порядка. Дополнительно на внутренние и внешние электроды подают чередующиеся потенциалы V3. Например, V3 подают на электроды 2, 4, 5 и 7, а — V3 — на электроды 1, 3, 6 и 8. Могут быть и другие варианты питания. Эта разность потенциалов (2 V ) обуславливает появление мультипольного поля, пропорционального пятой степени координат и поэтому влияюгцего на аберрации пятого порядка.

408393

Потенциал грс зависит от способа подачи питания на электроды линзы. При симметричном питании (+VI+Vg+ Vg) потенциал Ipp определяется только октупольными потенциала5 ми. Б трехмерной линзе за счет наличия потенциала на оси появляется осесимметричная составляющая поля, которая воздействует на фокусирующие свойства первого порядка квадрупольной линзы.

10 Если предлагаемая электростатическая система образована только одной линзой, то она фокусирует пучок заряженных частиц лишь в одном направлении, создавая астигматичное изображение. Система из двух, трех или че15 тырех линз фокусирует пучок во всех направлениях и может создавать стигматичное изображение с любыми заданными требованиями по первому порядку.

Такие системы с переменной величиной сфе20 рической аберрации могут служить корректорами аберрации до пятого порядка включительно других электронно-оптических систем.

Предмет изобретения

25 Электростатическая фокусирующая система, создающая электронно-оптическое изображение, содержащая, по крайней мере, одну электростатическую линзу, состоящую из четырех внутренних электродов, расположенных симЗО метрично относительно двух взаимно перпендикулярных плоскостей, проходящих через оптическую ось линзы, и охватывающего электрода, расположенного соосно с внутренними, отличающаяся тем, что, с целью повы35 шения эффективности использования пучка и улучшения качества создаваемого системой изображения, охватывающий электрод линзы выполнен составным, четыре части которого симметричны относительно указанных плос40 костей, с угловыми зазорами, меньшими угловых зазоров между внутренними электродами.

Сосгавитслв Ь. Калин

Редактор А, Зиньковский Тскрсд А. Камышникова Корректор Т. Хворова

Заказ 1002/16 Изд. К4 278 Тираж 780 Подписное

ЦНИИПИ Государсгвснного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, )К-35, Раушскан наб., I. 4, 5

Типографии. нр, Саитнова, д. 2