Осветительная система сверхвысоковольтного электронного микроскопа

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ оц 918993 Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(22) Заявлено 08.07.80 (2 ) 2975968/18-21с присоединением заявки рй(23) Приоритет Раударотекнный комитет СССР в делам изобретений и вткрытнй(53) УДК 621.385. .833 (088,8) Дата опубликования описания 09,04,82 П. А. Стоянов и И. ф. Ана кин(54 ОСВЕТИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА СВЕРХВЫСОКОВОЛЬТНОГО ЭЛЕКТРОННОГО МИКРОСКОПА1Изобретение относится к электронноаптическому приборостроению, в частности к конструкциям осветительных систем сверхвысоковольтных электронных микроскопов.Известна осветительная система сверх-,5 высоковольтного электронного микроскопа, которая содержит катод (автоэмиссионный), многокаскадный Ъускоритель электронов и одну магнитную линзу 11Недостатком данной осветительной сис 10 темы является то, что из-зф малого эффективного размера автоэмиссионного. катода, сложной и обладающей большими. ,габаритами системы откачки электронной15 пушки до сверхвысокого вакуума, она обладает повышенной чувствительностью к влиянию вибраций, что резко ухудшает ее основные электронно-оптические характеристики.йНаиболее близкой к предлагаемой по технической сущности является осветительная система сверхвысоковольтного электронного минроскона, содержащая катод, плоский управляющий электрод, мно гокаскадный ускоритель электронов и две конденсорные линзы с общим умень шением 100, первая из которых - короткофокусная, а другая - длиннофокусная.Данная система имеет больший, эффек. тивный размер катода и более простую систему откачки электронной пушки 21.Однако, вследствие использования в ней гексаборидлантанового катода, для получения необходимых электроннооптических характеристик требуется точная юстировка элементов системы, которая осуществляется путем перемещения катодного узла, Это значительно, ,услак-. няет конструкцию осветительной системы и, как следствие, снижает ее виброустой-. чивость.Цель изобретения - повышение вибро устойчивости системы при упрощения юстировки.Указанная цель достигается тем, что осветительная .система сверхвысоковольэ ного микроскопа, содержашая катод, плос18993 3 9 кий управляющий электрод с центральным отверстием,. ускоритель электронов и последовательно установленные по ходу пучка короткофокусную и длиннофокусную конденсорные линзы, содержит дополнительную, короткофокусную конденсорную линзу,. расположенную между ускорителем электронов и первой линзой, а эмитирующая поверхность катода выполнена плоской и расположена параллельно поверхности управляющего электрода, отверстие которого выполнено в форме усеченного конуса, обращенного вершиной к катоду.При этом расстояние между като(дом и управляющим электродом равно 0,07-0;1 наименьшего диаметра отверсти этого электрода, а угол при вершине .коО нуса отверстия составляет 120-140 .На фиг, 1 схематически показана система, продольный разрез; на фиг. 2 - увеличение изображения катода с управляющим электродом. Осветительная система сверхвысоковольтного электронного микроскопа содержит катод 1 с плоской эмитирующей. электронов, две короткофокусные конденсорные линзы 6 и 7 и одну длиннофокусную конденсорную линзу 8. Управляющий электрод 4 имеет отверстие 9в, форме усеченного конуса, обращенного. вершиной к катоду 1,Осветительная система работает следующим образом.Катод 1 из гексаборида лантана илиматериала с редкоземельными присадками подогревается пропусканием электрического тока через подогреватель 3до 1500-1900 К и эмитирует электроны, которые под действием электрического поля управляющего электрода 4 формируются в электронный пучок. Электронный пучок далее ускоряется. ускорителем б электронов, формируется короткофокусными конденсорными линзами 6 и7 и длиннофокусной конденсорной линзой8 и попадает на обьект. Поскольку эмитирующая поверхность 2 катода 1 имеетплоскую форму, то юстировка осветительной системы значительно упрощается,так как катод необходимо лишь установить параллельно поверхности управляющего электрода 4, что обеспечиваетсяпри монтаже осветительной системы.Такое упрощение юстировки позволяетзначительно уменьп 1 ть габариты катодного узла, исключить из конструкцииосветительной системы механизм перемещения катодного узла и тем самымповысить ее виброустойчивость. Управляющий электрод 4 отстоит от катода 1на расстоянии, равном 0,07-0,1 наименьшего диаметра его конического отверстия 9, а угол при вершине конусасоставляет 120-140. Эти соотношения 3 а и введение дополнительной короткофокусной конденсорной линзы 6 позволяютувеличить эффективный размер катода(кроссовера) в предлагаемой конструкцииосветительной системы практически в 5 три раза по сравнению с известной осветительной системой. Вследствие этого, я допустимый уровень вибрации в предлагаемой конструкции осветительной системы при сохранении электронно-оптических щ параметров, также может быть в три разавыше, кроме того эти соотношения обеспечивают оптимальную напряженностьэлектрического поля на поверхности катода 1 (около 3 кВ/мм), что гарантирует 2 сохранение высоких основных электроннооптических характеристик осветительнойсистемы сверхвысоковолътного электронного микроскопа. Электронная яркостьпредлагаемой осветительной системы при зо ускоряющих напряжениях порядка 1 МВпревышает 10 А/см стер. При распо 7ложении торцовой поверхности управляющего электрода 4 от эмитирующей поверхности 2 катода 1 на расстоянии,большем 0,07-0,1 соответствующегодиаметра и угле при вершине конуса,меньшем 10-140., электронная яркостьпадает, а при расположении торцовойповерхности управляющего электрода 4от эмитирующей поверхности.2 катода 1на расстоянии, меньшем 0,07-0,1 диаметра отверстия. и угле при вершине конуса,о,большем 120-140, ухудшается стабильность работы электронной пушки.Таким образом, предлагаемая кон струкция осветительной системы сверхвысоковольтного электронного микроскопа имеет более высокую виброустойчивость(в три раза большую в сравнении с известной), упрощенную юстировку и обеспечивает более высокие электроннооптические характеристики электронногомикроскопа при работе как в просвечивающем и раствором режимах, так и врежимах дифракционных и микродифрак-ционных исследований.Формула изобретения1. Осветительная система сверхвнсоковольтного электронного микро".кона,раж 758 Поццисно 3/3 НИИПИ Зака Ужгород, ул. Проектная, 4 илцал ППП "П 5 , 918993. 6содержащая катод, плоский управляющий 2, Система по п. 1, о т л и ч а юэлектрод с центральным отверстием, щ а я с я тем, что, расстояние междуускоритель электронов и последователь- катодом и управляющим электродом равно установленные по ходу пучка коротко- но 0,07-0,1 наименьшего диаметра отфокусную и длиннофокусную конденсорныеверстия этого электрода, а угол прилинзы о т л и ч а ю,щ а я с я тем, вершине конуса отверстия составляетаочто, с целью повышения виброустойчивости 120-140 .при упрощении юстировки, она содержитИсточники информации,дополнительную короткофокусную конденпринятые во внимание при экспертизесорную линзу, расположенную между уско 1 ОР т а БООКЧ Н 1 П РОЗЕ АКОП НЕЦЛ.ОП ЧПСГОЗСОРЕителем электронов и первой линзой, ак Иебчег, Ь ЖУЕЪабОп 5 у 1 етп,Ра.вматаруышаа поверхность катода выпал- пьь д сопдепааот ррь табча Ьепаиена плоской и расположена параллель- .,Орйс, ч 11 Ь(аО),й,р 9 Й,но поверхности управляющего электрода,ау,еЯег А Ч Дгецче уейл ц 11 ц 1 1 опотверстие которого выполнено в форме 15 еЬ-цсбот 1 ог А 1 П)ЕУ бсцлц 1 пф ПЪсговсореусеченного конуса, обращенного вершиной 8-1 Ь 3 п 1 епаВ 1 опцВ Сот 1 фгезе Ыейшпттпсго-,к катоду. ссоре,СслЬеы, 677, рМО М,