Магнитная фокусирующая система

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

H3O6PETEHH$l

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (11) 619984 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено19.11.7б (21) 2421552/18-25 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет—

2 (51) М. Кл

Н 01 1 29/64

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (43) Опубликовано15.08.78.Бюллетень № 30 (53) У. (К ý2 1. 885.882 (09 ) (45) Дата опубликования описания И.Oi.78. (72) Авторы изобретения

Т. Я. Фишкова и Я. Г. Любчик (71) Заявитель

Ордена Ленина физико-технический инсгигуг им. А. Ф. Иоффе (54) МАГНИТНАЯ ФОКУСИРУЮЩАЯ СИСТЕМА

Изобретение относится к электронной оптике, в частности к магнитным линзам и системам из них, и может быть использовано для улучшения качества изображения и повышения интенсивности пучков в приборах и устройствах, использующих электронные и ионные пучки.

Известна конструкция магнитного совмещенного квадрупольно-октупольного элемента с регулируемой аберрацией третьего порядка, состоящая из восьми полюсов. Причем два расположенные рядом октупольные полюса используются одновременно как один квадрупольный полюс (I). . Однако из-за больших трудностей при изготовлении и настройке такие системы до сих пор не нашли применения в промышленности.

Известна также магнитная фокусирующая система, содержащая, цо крайней мере, одну магнитную квадрупольную линзу, состоящую из ярма, четырех полюсов, расположенных симметрично относительно взаимно перпендикулярны плоскостей, проходящих через оптическ) ю ось линзы, с катушкой на каждом полюсе (2).

Недостатком известной системы является наличие неустранимых геометрических аберраций третьего порядка и, в первую очередь, сферической. Эти аберрации ухудшают качество изображения, создаваемого электронно-оптической системой, и не дают возможности использовать широкие пучки заряженных частиц.

Целью изобретения является повышение эффективности использования пучка заряженных частиц и улучшение качества создаваемого системой изображения.

Это достигается тем, что в предлагаемой системс на ярме симметрично относительно взаимно перпендикулярных плоскостей расположены дв группы катушек по четыре в каждой, причем катушки первой группы раз»ощсиы посередине между полюсами квадрупольной линзы, а катушки второй группы — между катушками первой, при этом катушки каждой группы соединены согласно, а по отношению к другой группе — встречно.

Каждая катушка второй группы состоит из двух идентичных секций, симметрично расположенных по обе стороны полюса.

На чертеже схематически показана магнитная квадрупольно-октупольная линза, 619984

3 один из вариантов конструкции, поперечное сечение. Одна или несколько таких линз составляют преллагаемую фокусирующую магнитную систему.

Магнитная линза содержит четыре полюса 1 — 4, охватываемые единым ярмом 5.

На каждом полюсе расположено по олной катушке 6 — 9. На ярме 5 надето две группы катушек по четыре в каждой. Катушки 10 — 13 первой группы расположены посередине между полюсами, а катушки 14—

l7 второй группы — между катушками первой так, что катушки разных групп чередуются. Катушки 14 — 17 второй группы вы-; полнены, например, из двух симметричных секций, расположенных по обе стороны полюса.

Устройство работает следующим образом.

Ток 1 пропускают через обмотки 6 — 9 полюсов, которые включены так, что полярность полюсов чередуется. В результате возникает квадрупольиое поле, возрастающее до центра по линейному закону и обеспечивающее фокусировку отрицательно заряженных частиц в плоскости XOZ (ось 7. направлена на нас) и дефокусировку в плоскости YOZ.

Ток i пропускают через катушки 10 — 13 и . 14 — 17 таким образом, чтобы катушки в: каждой группе оказались включенными согласно, а обе группы между собой встречно. Возникает составляющая потенциала, пропорциональная четвертой степени координат, ответственная эа октупольное поле, меняющееся по кубическому закону от координаты. В зависимости от направления и величины октупольного поля изменяется сила, действующая на пучок заряженных частиц, причем это изменение влияет на фокусировку квадрупольной линзы аналогично ее абер рацион ным членам. Благодаря наличию электрически регулируемой октупольной составляющей поля возможно уменьшить, скомпенсировать или изменить знак сферической и других геометрических аберраций третьего порядка квадрупольной линзы.

Однако один октуполь, включенный таким образом, чтобы улучшить качество фокусировки в двух взаимно перпендикулярных плоскостях X0Z и YOZ, ухудшает ее в плоскостях, расположенных под углом 45 к ним. Это означает, что для полной компенсации аберрации нужно несколько октуполей.

Поскольку для создания точечного изображения точечного источника требуется ие менее двух квадрупольных линз, то использование системы из предлагаемых совмещенных квадруиольно-октупольных элементов с регулируемой аберрацией позволяет решить проблему полной и частичной коррекции. Коррекция аберрацией третьего порядка приводит к улу ииению качества соз! лай;)(мо) о (Яс г(,4()II из()бра )к(иня и Il():11)()ля от v H(л и (н ь а и(1)т1 f) v и 1)()II %()(3(. и() Г() I(рез систему пучка, т. е. иовыи.ает эффектннность его исиользо()ниия.

Оценка эффективности применения иреллага MOB системы нз хвадруиольно-октупольных линз в электронно-оптической системе (ЭОС) широкополосной осциллографической электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) показывает следующее.

ЭОС осциллографической ЭЛТ с трнплетом квадрупольных линз имеет следующую геометрию: эффективная длина -каждой из трех линз 1.= — 12 ч I, расстояния между первой и второй линзами S) =-18мм, между второй и третьей линзами 8 =62 мм, от кроссовера до входа в триилет а =-48 мм, от выхода из триплета до экрана g==-310 мм.

При следующих возбуждениях магнитных квадрупольных линз: (PL),=0,602, (ф.) > =

=0,587 и (PL)3 =0,359, обеспечивается стигматичный режим с увеличениями М„=4,83 и М. =3,75. Размер пятна на экране в плоскости (YOZ) сигнального отклонения при размере кроссовера 25 мк и апертуре пучка а =0,0113 рал составляет 0,21 мм.

В случае применения предлагаемых квадрупольно-октупольных линз осуществляется полная коррекция сферической аберрации третьего порядка, н размер пятна, определяемый только гауссовым увеличением системы, составит 0,12 мм.

Предлагаемая система обеспечивает существенное улучшение качества изображения (в зондовых системах РЭМ и ЭЛТ в 1,5 — 6 раз уменьшается размер зонда) и повышает эффективность использования пучка (ток зонда возрастает в 3 — 60 раз).

Формула изобретения

40 l. Магнитная фокусирующая система, солержащая, по крайней мере, одну магнитную квадрупольную линзу, состоя щую из ярма, четырех полюсов, расположенных симметрично относительно двух взаимно перпендикулярных плоскостей, проходящих че

4 реэ оптическую ось линзы, с катушкой на каждом полюсе, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности использования пучка заряженных частиц и улучшения качества .изображения, иа ярме симметрично относительно упомянутых плоскостей расположены две группы катушек по четыре в каждой, причем катушки первой группь1 размещены посередине межлу полюсами квадрупольной линзы, а катушки второй группы — между катушками первой, при этом катушки каждой группы соединены согласно, а ио отношению к другой группе -- встречно.

2. Система ио и. 1, атличакнцаяея тем, что кажлая катушка второй груни(1 состоt;f9

Составитель И. Еремина

Редактор Н. Батанова Техрел О. Луговая Корректор П. Макаревич

Заказ 45 I 8/48 Тираж 960 Подписное!

333ИИ31И Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

I I 8035. Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал I ll Ill Патент>, г. Ужгорол. ул. Проектная. 4,! цг из двух идентичных секций, симметрично р !сп«л«же!н3ь!х п««бе ст«роны пол!оса.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Del trap. Proc. f f1 totem. Соп1. Несtг«n Micr«sc«py Prague, voI А р. 45, 1964.

2. Явор (., Я. «Фокусировка заряженных частиц квадрупольными линзами». «Атомиздат», М., 1968, с. 4, 194.