Магнитная фокусирующая система

Союз Советских Социалистических ВеспубликОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(61) Дополнительное к авт. свид-ву -22) Заявлено 19.11.7 421552/18-25 51) М, Кл Н 01 1 29/6 присо некием заявкисударственнми комит оввта Министров ССС по делам изобретенийи открытий(72) Авторы изобретения Я. Фишкова и Я, Г. Любч 71) Заявител нина физико-технический институт им. А, Ф дена АГНИТНА Я ФОК УСИ РУЮЩАЯ 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,впорядка, состояцьая из восьми полюсов. Причем два расположенные рядом октупольныеполюса используются одновременно как одинквадрупольный полюс 1) .. Однако из-за больших трудностей приизготовлении и настройке такие системы досих пор не нашли применения в промышленности.Известна также магнитная фокусируюшая система, содержащая, по крайней мере,одну магнитную квадрупольную линзу, состояшую из ярма, четырех полюсов, распо-ложенных симметрично относительно взаимно перпендикулярны плоскостей, проходящих через оптическ) ю ось линзы, с катушкой на каждом полюсе 2,Недостатком известнои 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 размещспь 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,3один из вариантов конструкции, поперечноесечение, Одна или несколько таких линзсоставляют предлагаемую фокусируюауюмагнитную систему.Магнитная линза содержит четыре полюса 1 - 4, охватываемые единым ярмом 5.На каждом полюсе расположено по однойкатушке 6 - 9. На ярме 5 надето две группыкатушек по четыре в каждой. Катушки 10 - 13 первой группы расположены посередине между полюсами, а катушки 14 -7 второй группы - между катушками первой так, что катушки разных групп чередуются, Катушки 14 - 17 второй группы вы-;полнены, например, из двух симметричныхсекций, расположенных по обе стороны полюса.Устройство работает следующим образом,Ток 1 пропускают черезобмотки 6 - 9 полюсов, которые включены так, что полярность полюсов чередуется. В результате возникает квадрупольиое поле, возрастающеедо центра по линейному закону и обеспечивающее фокусировку отрицательно заряженных частиц в плоскости ХОХ (ось 7. направлена на нас) и дефокусировку в плос.и Юг,Ток 1 пропускают через катушки О - 13и,14 - 17 таким образом, чтобы катушкив каждой группе оказались включеннымисогласно, 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 направленияи величины октупольного поля изменяетсясила, действующая на пучок заряженныхчастиц, причем это изменение влияет на фокусировку квадрупольной линзы аналогично ее аберрационным членам. Благодаряналичию электрически регулируемой октупольной составляющей поля возможно уменьшить, скомпенсировать или изменить знаксферической и других геометрических аберраций третьего порядка квадрупольнойлинзы.Однако один октуполь, вкл 1 оченный такс(м образом, цтобы улучшить качество фокусировки в двух взаимно перпендикулярныхплоскостях ХОХ и УОХ, ухудшает ее вплоскостях, расположенных под углом 45к ним. Это означает, что для полной компенсации аберрации нужно несколько октуполей.Поскольку для создания точечного изображения точечного источника требуется иеменее двух квадрупольных линз, то использование системы из предлагаемых совмещенных квадрупольно-октупольных элементов с регулируемой аберрацией позволяетрешить проблему полной и частичной коррекции, Коррекция аберрацией третьего порядка приводит к улусп 1 ению качества создзВ 1(.мого сист(моЙ изоб 1)нже 1111 Я и 11 о:)во.ляет ъВелифс ь 311тъ)у ПроР:кас 1 мосо 1( рез систему пучка, т. е. иовьпиает эффектннность его исс)оль:)о)н)(ия.Оценка эффективности 11 рименения прел.лагаемой системы нэ хвадрупольно-октупольных линз в электронно-оптической системе (ЭОС) широкополосной осциллографической электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) показывает следую(цее.ЭОС осциллографической ЭЛТ с трнп.летом квадрупольных линз имеет следующую геометрию: эффективная длина каж.дой из трех линз = 12 м 1, расстояния ме)кду первой и второй линзами Я) =.18 мм, меж ду второй и третьей линзами 8 г=62 мм,от кроссовера до входа в триплет а =-48 мм, от выхода иэ триплета до экрана д==-310 мм.При следующих возбуждениях магнитных квадрупольных линз: (р.),=0,602,(ф.)г = =0,587 и (РЕ) з = 0,359, обеспечивается стигматичный режим с увеличениями М=4,83 и М, =3,75. Размер пятна на экране в плоскости (УОХ) сигнального отклонения при размере кроссовера 25 мк и апертуре пучка а =0,0113 рад составляет 0,2 мм,В случае применения предлагаемых квадрупольно-октупольных линз осуществляется полная коррекция сферической аберрации третьего порядка, и размер пятна, определяемый только гауссовым увеличением системы, составит О,2 мм.Предлагаемая система обеспечивает существенное улучшение качества иэображения (в зондовых системах РЭМ и ЭЛТ в 1,5 - 6 раз уменьшается размер зонда) и повышает эффективность использованияпучка (ток зонда возрастает в 3 - 60 раз),формула изобретения40 1. Магнитная фокусирующая система, содержащая, по крайней мере, одну магнитную квадрупольную линзу, состоя аую иэ ярма, четырех полюсов, расположенных симметрично относительно двух взаимно перпендикулярных плоскостей, проходящих це 4 реэ оптическую ось линзы, с катушкойна каждом полюсе, отлСсчающаяея тем, цто, с целью повышения эффективности использования пучка заряженных частиц и улучшения качества. изображения, ца ярмесимметрично относительно упомянутых плоскостей расположены две группы катушек по четыре в каждой, причем катушки первой группьС размещены посередине между полюсами квадрупольной линзы, а катушки второй группы - между катушками ис)вой, при этом катушки каждой группы соединены согласно, а по отношению к другой груп.пе - . встречно.2. Система по и. 1, отличакща(ея тем,цто каждая катушка второй группы состо.6199 Г 44 ь И. Ерговая Составител Техрел О. Л Тираж 960 суларственного коми по делам изобрете 5, Москва, Ж 35, Р П Патента, г. УРедактор Н. БатановаЗаказ 45 8/4811 И 1 И Го тета Соний и аушск жгорол,цг из двух идентичных секций, симметричнорасположенпх по обе стороны полоса,Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 61. 1 Эе 1 гар. Ргос.1 И .Гп 1 егп. Соп 1. Вес 1. гоп М 1 сговсору Ргарое, н 4 А р. 45, 1964.2. Явор С Я. Фокусировка заряженных частиц квадрупольными линзами. Атом. издат, М., 1968, с. 4, 194. минаКорректор Г 1. МаПолписноевета Министров СССоткрытийя наб., л. 4/5ул. Проектная, 4