Электростатическая линза

(1454979 Союз Советских Социалистических Республик(51) М. Кл.Н 011 3/18 рисоединением заявк Государственный квинтет ллетень М(45) Дата опубликования описания 30.03.79. А. Петр на Ленина физико-технический институт имени А, ф. Иоффе(43) Опубликовано 30.03.79. Изобретение относится к электронно-оптическим устройствам для фокусировки пучков заряженных частиц и может быть использовано в различных электронно-оптических приборах, например ЭЛТ, спектрометрах, микроскопах.Известно электронно-оптическое устройство, создающее изображение с регулируемым астигматизмом, содержащее две последовательно расположенные квадруполь ные линзы, собирающая плоскость одной из которых совпадает с рассеивающейплоскостью другой, - квадрупольный дублет 11.Недостатками устройства являются невысокое качество изображения из-за большой величины сферической аберрации; сложность конструкции устройства (восемь электродов); большая трудоемкость юстировки электродов устройства (18 необходимых юстировок: каждый электрод юстирует ся относительно оптической оси по расстоянию и углу, обе линзы юстируются одна относительно другой и с заданным направлением фокусировки); сложность схемы питания: два источника напряжения с дели телями со средней точкой.Известно также устройство 2, содержащее электроды с отверстием в каждом из них, имеющим продольную и поперечную плоскости симметрии, расположенные соос но с оптическои осью и так, что продольная плоскость симметрии отверстия одного электрода совпадает с поперечной плоскостью другого, и схему питания, включающую делитель напряжения.Для такого устройства характерны недостаточно высокое качество изображения из-за дополнительных аберраций, связанных с неточностью юстировки, большого чила электродов, сложность конструкции (13 необходимых юстировок: каждый электрод юстируется относительно оптической оси, по углу вокруг этой оси и вся система совмещается с заданным направлением фокусировки).Цель изобретения - улучшение качества изображения за счет упрощения конструкции,Для достижения этой цели линза выполнена в виде, по крайней мере двух электродов, расположенных в металлическом цилиндре, ось которого совпадает с оптической осью, и установленных в нем друг относительно друга на расстоянии не менее приблизительно двух размеров ширины отверстия электродов, причем металлический цилиндр связан с общей точкой делителя напряжения, а электроды соединены с другими его точками.Электростатическое поле вблизи каждого5 1 О 15 20 25 ЗО 35 40 45 50 55 электрода представляет собой суперпозпцню осеспмметричного квадрупольного и октупольного полей, Оптическая сила такого электрода определяется в основном квадрупольной составляющей, более сильной по своей природе. Для формирования изображения в заданном направлении линзу располагают так, чтобы направление, в котором вытянуто отверстие первого (по ходу пучка) электрода, было перпендикулярно к выбранному направлению фокусировки.Возможны два случая соединения со схемой питания: металлический цилиндр связан с общей точкой делителя, подключенной к полюсу источника питания, знак которого противоположен знаку заряженных частиц; знак полюса совпадает со знаком заряженных частиц. В первом случае в направлении, в котором отверстие первого электрода вытянуто, линза чередует рассеивающее (дефокусирующее) действие с собирающим (плоскость .ОС). В перпендикулярном направлении собирающее действие чередуется с рассеивающим (плоскость СП). Во втором случае плоскости меняются местами. Кроме того, во втором случае качество изображения выше вследствие суммирования положительной сферической аберрации в рассеивающей плоскости с отрицательной сферической аберрацией в собирающей плоскости. Форма отверстия в электродах может отступать от прямоугольной.На чертеже показана схема предложенной линзы,Электростатическая линза состоит из металлического цилиндра 1, двух электродов 2 с прямоугольными отверстиями и схемы 3 питания. Ось Я совпадает с оптической осью линзы. Отверстие первого электрода вытянуто в направлении Х, второго - в направлении У, Цилиндр соединен с общей точкой делителя, подключенной к полюсу источника питания, знак которого совпадает со знаком заряженных частиц.Работа линзы заключается в следующем, Пучок заряженных частиц, например электронов, из источника, расположенного на оси У, попадает под действие поля первого электрода. Квадрупольная составляющая поля собирает электроны в направлении У и рассеивает в направлении Х. Далее пучок попадает в поле второго электрода, квадрупольная составляющая которого рассеивает в направлении У и собирает в направлении Х. Изменяя возбуждение (потенциалы) линзы, можно в широких пределах менять астигматизм изображения. При определенном подборе параметров линзы (геометрии и возбуждения) можно получить стигматичное изображение (фокусировка точки в точку).При использовании предлагаемой линзы улучшается качество создаваемого изображения за счет уменьшения дополнительных аберраций, что обеспечивается более простой конструкцией,Действительно, в наиболее простом случае, когда известная линза имеет шесть электродов, а предлагаемая линза два электрода и цилиндр, известная линза требует 13 юстировок, а предлагаемая - пяти: установка электродов и цилиндра на ось, определение перпендикулярности отверстий в электродах и совмещение линзы с заданным направлением фокусировки, Если принять за 100% объем трудоемкости юстировки прототипа, считая ее распределенной равномерно на все юстируемые элементы, имеем приблизительно 7,7% на каждую юстировку. Тогда объем трудоемкости предлагаемой линзы составляет 38,5%, следовательно выигрыш 61,5%. Формула изобретения Электростатическая линза, содержащая электроды с отверстием в каждом из них, имеющим продольную и поперечную плоскости симметрии, расположенные соосно с оптической осью и так, что продольная плоскость симметрии отверстия одного электрода совпадает с поперечной другого, и схему питания, включающую делитель напряжения, отличающаяся тем, что, с целью улучшения качества изображения за счет упрощения конструкции, линза выполнена в виде по крайней мере двух электродов, расположенных в металлическом цилиндре, ось которого совпадает с оптической осью, и установленных в нем друг относительно друга на расстоянии не менее приблизительно двух размеров ширины отверстия электродов, причем металлический цилиндр связан с общей точкой делителя напряжения, а электроды соединены с другими его точками.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Явор С, Я. Фокусировка заряженных частиц квадрупольными линзами, М., Атом- издат, 1966.2. Петров И. А. Исследование электронно- оптических свойств систем из двух скрещенных линз. ЖТФ, 47,7, 1360, 1977.Составитель Е. Медведев Техред А. Камышникова Редактор Т. Рыбал Тираж 922делам изобретений и отккая наб., д. 4/5 дписнпй Типография, пр, Сапунова,Заказ 309/5 Изд.239 НПО Государственного комитета СССР 113035, Москва, Ж, Р