Иммерсионная система для фокусировки пучка заряженных частиц

(5 в Н 01 3 3/1 ИИ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ ЕТЕЛЬСТВ Н АВТОРСКОМУ ДЛЯ ЧАС- но, ектро- ностей а я с ния аберем ен с цел диапазона регулипо крайней мере рации и расширени ровки формы пучка один из электродо тырех частей, при псе части равны м выполнен из четом противолежа ои, а со сти расп ду свсе едние различны, и м расстоянии ложены на одинакооси системы,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ(56) 1. Финк, Кискер Метод быстрого расчета траекторий электронов в многоэлементных электростатических цилиндрических линзах. " Кеч.Бс 1.1 пзйг. ч.51, 1980, Р 7, р.918-920.2. Адамс, Рид "Электростатические цилиндрические линзы И 1: трех- электродные линзы с несимметричным напряжением. 1.РЬуз,Е. Ясдепй 1 Яс. пзгцв, ч. 5, 1972, В 2, р.156-160 (прототип).(54) (57) ИММЕРСИОННАЯ СИСТЕМА ФОКУСИРОВКИ ПУЧКА ЗАРЯЖЕННЫХ ТИЦ, содержащая последовател расположенные на одной оси э ды, выполненные в виде повер образующая которых параллель оси системы, о т л и ч а юПараметры, характеризующие электронно-оптические свойства первого порядка, даны в табл.1.Т а б л и ц а 1 1 1 Ф 2 Ф 7 МЛФ, Ф, ф 1Г йок(г е(г )о о ос 2,00 8,00 0,400 1,33 1,88 1,67 0,960 1,00 2,00 1,4410,0 9,00 0,400 0,865 2,74 2,22 0,815 1,00 2,00 0,2971,системы в целом, Все электронно-оптические параметры здесь и в дальнейшем даны в единицах 3)Коэффициенты, характеризующие сферическую аберрацию третьего порядка системы в плоскости, где квадрупольная составляющая является собирающейданы в табл.2.Таблица 2 ф 2 1осесимме вляющей,ного цилинд угловое рас ояние у д+ф угловои р лежащих ч змер прот стей разре о ансоседн астя 3 1084 тином случае помехойесущие поля будут проникать в область, занимаемую пуч" ком, и нарушать условия фокусировки и коррекции. Коэффициенты сферической аберрации третьего порядка в плоскости х О Е предлагаемой системы рассчитываются по следующим формуламк-4С, =;Е. СМ0 гдеСХ и- суммарные коэффициентысферической аберрации,СиСхп- коэффициенты сферической аберрации отдельных линз Н ф,П м,илинейные увеличения части системы, расположенм=п м, -ной перед И -й линзой в плоскости Х 02 иО соответственно. Выражения для ко.ффициентов аберрации в плоскости 0 Ополучаются из выражения (1) путем замены индексов Х ф.Ниже приведены результаты расчета режимов работы рассматриваемой систе ЗдесьО и 1",Е(Г 1 иЕ(- фокусные расстояния и положения фокусов осесимметричной составляющей в прост 40 ранстве предмета и изображения, соответственно 1 с и Е (Гс) - фокусные расстояния и положения фокусов квад- рупольноЭ составляющей в собирающей плоскости, 1 ос - фокусное расстояние 912 4мы, преобразующей круглый пучок в клинообразный (пучкопараллельный оси Я в плоскости, где квадрупольная составляющая является рассеивающей, и сходящийся в плоскости, где она является собирающей) и в эллиптический.оВ а р и а н т 1. Система состоит из трех цилиндров одинакового диаметра З , последний из которых (электрод 2, фиг. 1) разрезан на четыре части, длина среднего электрода равна Н , расстояние между соседними цилиндрами равно О, 1 ПОтношения потенциаловвыбраны следующими: 1) г Р 1 =2; Ф ф 1 =10. Расстояния от предмета до центра среднего электрода в плоскостях, где квадрупольная составляющая является собирающей ( Оо ) и рассеивающей (д ) равны Ос = а = 40, расстояния от центра среднего электрода до изображения в тех же плоскостях - =1,50,-30 При угле80 ф, коэффициент сферической аберрации предлагаемой системы в 7-8 раз меньше, чем приа =900, когда последний электрод разрезан на четыре равные части, 5 т.е. отсутствует октупольная составляющая. Сферическая аберрация предлагаемой системы меньше аберрации осесимметричной линзы Сизвестной системы более, чем в два О ваза.В а р и а н т П. Система состоит иэ двух цилиндров каждый из которых разрезан на четыре части, Отношения потенциалов 9 второго 15 цилиндра и Ф - первого выбраны следующими: 1)9/Р =0,5, 2)ф(Р =О, 2, Дпины обоих цилиндров равны 1,5;О расстояние между цилиндрами 0,13, Следующие геометрические параметры 20 оставались постоянными в обоих случаях: расстояние от предмета до первого цилиндраа =2,53, расстояние от второго цилиндра до изображения О= 102. Расчет потенциалов Чц и Ч , 25 обеспечивающих формирование эллипти" ческого пучка с заданными параметрами, проведенный на ЭВМ путем численного решения уравнения движения пал 1) ЧIЧ 1 =О, 5 фЧ 1 Ф 1 =О, 042,Р, .чО ф 018;2)Р(% =0,2,Ч,9, =0,019,МФ 1 =0,004,В системе, содержащей два разрезанных на четыре неравные части цилиндра можно уменьшить (а для отдель" ных режимов и полностью скорректиро- З вать) два коэффициента сферической аберрации, определяющих ширину линейного изображения по всей длине линии.Так при углах у, =68 и у =94 коэффициенты сферической аберрани С и С для Р 2/Ф=0,2 по аосолютной величине меньше, чем при 1= 2 =90 в 5,3 раза и в 2,3 раза соответственно. ПриРгЯ =0,5 оба коэффициента С и Сравны нулю при=б 8 о и 2 =94 о Сферическая аберрация предлагаемой системы меньше аберрации известной более,чем в 4 раза в обоих случаях.В а р и а н т . Система состоит из трех электродов квадратного сечения. Разрезан на четыре части последний электрод. При тех же исходных значениях геометрических и электрических параметров, которые были взяты для варианта Т, фокусирующие свойства первого порядка остаются беэ изменения (таблица 1),Аберрационные свойства системы меняются. КоэФфициент сферической аберрации Сх предлагаемой системы меньше по абсолютной величине аберрации линзы, состоящей иэ трех электродов квадратного сечения И(=1), в 1,7 раэ приР(Ф =2 и в 1,2 раза приФФ, =10),Таким образом, предлагаемая иммерсионная система формирует пучки различной Формы (круглый, эллиптический, клинообразный и т.д.) и при этом обладает меньшими в 1,2-4 раза аберрациями по сравнению с известной системой.