DE1012397B

DE1012397B - Magnetic lens for electron microscopes

Info

Publication number: DE1012397B
Application number: DEH5669D
Authority: DE
Inventors: Dr Heinrich Herbst
Original assignee: HEINRICH HERBST DR
Current assignee: HEINRICH HERBST DR
Priority date: 1943-04-22
Filing date: 1943-04-22
Publication date: 1957-07-18

Description

DEUTSCHESGERMAN

Es sind bereits magnetische Linsen für Elektronenmikroskope bekannt, bei denen die beiden durchbohrten Polschuhe von einem oder zwei Jochbögen getragen werden. Diese bekannten magnetischen Linsen haben den Nachteil, daß das magnetische Feld nicht gleichmäßig zur Achse der durchbohrten Polschuhe verteilt ist. Durch die vorliegende Linse wird dieser Nachteil behoben.Magnetic lenses for electron microscopes are already known in which the two pierced Pole pieces are carried by one or two zygomatic arches. These well-known magnetic lenses have the disadvantage that the magnetic field is not uniform to the axis of the pierced pole pieces is distributed. The present lens overcomes this disadvantage.

Die Erfindung betrifft eine magnetische Linse für Elektronenmikroskope mit von Jochbögen getragenen durchbohrten Polschuhen, bei der erfindungsgemäß drei oder mehr mit Erregerspulen versehene Jochbögen, die radial gleichmäßig verteilt sind, die beiden durchbohrten sternförmigen Polschuhe tragen. Durch diese Maßnahme wird der Vorteil erreicht, daß das magnetische Feld der Polschuhe sehr gleichmäßig verläuft, so daß die Bildqualität dadurch verbessert wird. Außerdem hat diese Anordnung den Vorteil, daß die einzelnen Erregerspulen nicht so stark belastet zu werden brauchen, als wenn nur eine oder zwei Erregerspulen vorhanden sind. Die von Jochbögen getragenen Polschuhe können ferner vorteilhaft durch ein nichtmagnetisches Material vakuumdicht miteinander verbunden oder von diesem umschlossen sein, welches mit einer Einführöffnung für das Objekt versehen sein kann. Die Erregerspulen können dabei vorteilhaft außerhalb der vakuumdichten Verbindung oder Ummantelung der Polschuhe liegen. Hierdurch wird der Vorteil einer guten Wärmeleitung aus den Erregerspulen erreicht. Außerdem wird das Vakuum nicht durch die Isolationsgase verschlechtert.The invention relates to a magnetic lens for electron microscopes supported by zygomatic arches pierced pole pieces, in which, according to the invention, three or more zygomatic arches provided with excitation coils, which are evenly distributed radially, carry the two pierced star-shaped pole pieces. By this measure has the advantage that the magnetic field of the pole pieces is very uniform runs so that the picture quality is thereby improved. In addition, this arrangement has the advantage that the individual excitation coils need not be so heavily loaded as if only one or two Excitation coils are present. The pole pieces carried by the zygomatic arches can also advantageously pass through a non-magnetic material connected to one another in a vacuum-tight manner or enclosed by it, which can be provided with an insertion opening for the object. The excitation coils can advantageously lie outside the vacuum-tight connection or sheathing of the pole shoes. Through this the advantage of good heat conduction from the excitation coils is achieved. It also gets the vacuum not deteriorated by the insulation gases.

Vorteilhaft können die durchbohrten Polschuhe der magnetischen Linsen an den Polen mit einem Ausschliff versehen sein, der sphärisch oder vorzugsweise kegelförmig ausgebildet ist. Die Kegelflächen können dabei, im Mittelschnitt betrachtet, unter einem Winkel von 90° verlaufen. Die Bohrung der Polschuhe der magnetischen Linse kann ferner, im Mittelschnitt betrachtet, sich bis zu einem Minimum nach den Polen zu absatzweise oder vorzugsweise kontinuierlich verjüngen und sich dann wieder verbreitern. Die Verbreiterung kann kegelförmig oder sphärisch gekrümmt sein. Durch diese Ausbildung der Polschuhe wird ein optisch günstiges Feld erzielt, welches besonders kräftig ist. Der untere Polschuh kann dabei noch eine Verbreiterung der Bohrung aufweisen, die sich gleichfalls optisch günstig auswirkt.The pierced pole pieces of the magnetic lenses at the poles can advantageously have a bevel be provided, which is spherical or preferably conical. The conical surfaces can viewed in the middle section, run at an angle of 90 °. The hole in the pole pieces of the Magnetic lens can also, viewed in the middle section, extend to a minimum towards the poles to taper intermittently or preferably continuously and then widen again. The broadening can be conical or spherically curved. Through this training of the pole shoes an optically favorable field is achieved, which is particularly strong. The lower pole piece can still have a widening of the bore, which is also optically favorable.

In der Zeichnung ist die Erfindung an zwei Ausführungsbeispielen schematisch näher erläutert, und zwar zeigt dieIn the drawing, the invention is explained schematically in more detail using two exemplary embodiments, and although it shows

Abb. 1 einen Horizontalschnitt durch eine magnetische Linse für Elektronenmikroskope mit drei Jochbögen, dieFig. 1 a horizontal section through a magnetic lens for electron microscopes with three zygomatic arches, the

Abb. 2 einen Horizontalschnitt durch eine magne-Magnetische Linse
für ElektronenmikroskopeFig. 2 is a horizontal section through a magneto-magnetic lens
for electron microscopes

Anmelder:Applicant:

Dr. Heinrich. Herbst,Dr. Heinrich. Autumn,

Jena, Magnus-Poser-Str. 9Jena, Magnus-Poser-Str. 9

Dr. Heinrich Herbst, Jena,
ist als Erfinder genannt wordenDr. Heinrich Herbst, Jena,
has been named as the inventor

tische Linse für Elektronenmikroskope mit vier Jochbögen, dietable lens for electron microscopes with four zygomatic arches, the

Abb. 3 einen Vertikalschnitt durch die Vorrichtung nach Abb. 2 undFig. 3 shows a vertical section through the device according to Fig. 2 and

Abb. 4 einen Schnitt durch zwei Polschuhe.
In der Abb. 1 stellen die Teile 1, 2, 3 drei unter einen Winkel von je 120° angeordnete Jochbögen mit den drei Erregerspulen 4, 5, 6 dar, die die durchbohrten Polschuhe 7 mit der Durchbohrung 8 tragen. Der gestrichelt angedeutete Teil 9 stellt eine vakuumdichte Ummantelung der Polschuhe aus nichtmagnetischem Material dar, die im Bedarfsfall mit einer Einführöffnung für das Objekt versehen sein kann. Die Erregerspulen liegen dabei außerhalb der Ummantelung leicht zugänglich, so daß eine gute Kühlung erzielt wird.Fig. 4 a section through two pole pieces.
In Fig. 1, the parts 1, 2, 3 represent three yoke arches arranged at an angle of 120 ° each with the three excitation coils 4, 5, 6 which carry the pierced pole shoes 7 with the pierced hole 8. The part 9 indicated by dashed lines represents a vacuum-tight sheathing of the pole shoes made of non-magnetic material, which, if necessary, can be provided with an insertion opening for the object. The excitation coils are easily accessible outside the casing, so that good cooling is achieved.

Die Abb. 2 und 3 stellen eine magnetische Linse für Elektronenmikroskope dar mit vier Jochbögen ΙΟ, 11, 12, 13, die unter einem rechten Winkel zueinander angeordnet sind und die vier Erregerspulen 14,15,16, 17 tragen. Die Teile IS und 19 stellen die beiden auswechselbaren Polschuhe, vorzugsweise aus Weicheisen, dar, die durch einen Ring 20 aus nichtmagnetischem Material, z. B. aus Messing oder noch besser aus einer aushärtbaren Leichtmetallegierung, insbesondere Aluminiumlegierung, vakuumdicht verbunden bzw. ummantelt sind und die von den vier Jochbögen getragen werden. In der Bohrung 21 und 22 verlaufen die abbildenden Elektronenstrahlen. Dadurch, daß vier Erregerspulen vorhanden sind, braucht die einzelne Erregerspule nicht so hoch belastet zu werden, als wenn nur eine oder zwei Erregerspulen vorhanden sind, d. h., die Strömwärme in jeder Spule ist geringer. Bei Anwendung von drei, vier, fünf, sechs oder mehr Jochbögen verteilt sich der Magnetfluß bedeutend gleichmäßiger über die beiden durchbohrten Polschuhe.Figs. 2 and 3 show a magnetic lens for electron microscopes with four zygomatic arches ΙΟ, 11, 12, 13 which are arranged at right angles to one another and which carry the four excitation coils 14,15,16, 17. The parts IS and 19 represent the two exchangeable pole pieces, preferably made of soft iron, which are supported by a ring 20 made of non-magnetic material, e.g. B. made of brass or even better made of a hardenable light metal alloy, in particular aluminum alloy, connected or encased in a vacuum-tight manner and supported by the four zygomatic arches. The imaging electron beams run in the bore 21 and 22. Because there are four excitation coils, the individual excitation coil does not need to be so heavily loaded as if only one or two excitation coils are present, that is, the flow heat in each coil is lower. When using three, four, five, six or more zygomatic arches, the magnetic flux is distributed significantly more evenly over the two pierced pole pieces.

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Die Abb. 4 stellt die Polschuhe 23 und 24 einer magnetischen Jochlinse eines Elektronenmikroskops schematisch dar, die an ihren Polen mit einem kegelförmigen oder sphärischen Ausschliff 25 und 26 versehen sind. Die Kegelflächen verlaufen, im Mittelpunkt betrachtet, dabei z. B. unter einem Winkel von 90°. Der Polschuh23 weist z.B. eine Bohrung27 von etwa 6 mm Durchmesser auf, die sich nach den Polen zu an der Stelle 28 auf etwa 2 mm verjüngt und dann wieder z. B. kegelförmig oder sphärisch auf 6 mm verbreitert. Der untere Polschuh 24 hat gleichfalls eine Bohrung 29 von etwa 6 mm, die sich nach den Polen zu an der Stelle 30 auf etwa 2 mm verjüngt und alsdann gleichfalls kegelförmig oder sphärisch auf z. B. 6 mm erweitert. Die Bohrung 29 des unteren Polschuhes erweitert sich dann nach unten zu einer Bohrung 31 von etwa 10 mm lichter Weite. Durch die vorgesehenen Kegelfiächen 25 und 26 wird erreicht, daß der Magnetfluß einen günstigeren Austritt erhält und das Feld sich optisch auch besser verhält, als wenn es nur aus einer Spitze oder rechtwinkligen Bohrung, wie das bisher üblich war, austritt.Fig. 4 shows the pole pieces 23 and 24 of a magnetic yoke lens of an electron microscope schematically, which are provided with a conical or spherical cut-out 25 and 26 at their poles are. The conical surfaces run, viewed in the center, while z. B. at an angle of 90 °. The pole piece23 has e.g. a hole27 of about 6 mm in diameter, which tapers towards the poles at the point 28 to about 2 mm and then again z. B. widened conically or spherically to 6 mm. The lower pole piece 24 also has a bore 29 of about 6 mm, which tapers towards the poles at the point 30 to about 2 mm and then likewise conical or spherical on z. B. 6 mm expanded. Hole 29 the lower pole piece then widens down to a hole 31 of about 10 mm clearer Expanse. The provided conical surfaces 25 and 26 ensure that the magnetic flux is more favorable Exit and the field behaves optically better than if it only comes from a tip or right-angled hole, as was usual up to now, emerges.

Claims

Claims: a5

1. Magnetic lens for electron microscopes with pierced pole pieces supported by zygomatic arches, characterized in that three or more zygomatic arches provided with excitation coils, the are evenly distributed radially, wear the two pierced star-shaped pole pieces.

2. Magnetic lens according to claim 1, characterized in that the carried by the zygomatic arches Pole shoes connected to one another in a vacuum-tight manner by a non-magnetic material or are enclosed by this, which is preferably with an insertion opening for the object is provided.

3. Magnetic lens according to claim 1 or 2, characterized in that the excitation coils lie outside the vacuum-tight connection or sheathing of the pole pieces.

4. Magnetic lens, in particular according to claim 1, characterized in that their pierced pole pieces at the poles with a conical Cut are provided.

5. Magnetic lens according to claim 4, characterized in that the conical surfaces, in the middle section considered, run at an angle of 90 °.

6. Magnetic lens according to claim 4, characterized in that the bore of the pole shoes, considered in the middle section, towards the poles up to a minimum, preferably continuously, tapers and then widens again.

7. Magnetic lens according to claim 6, characterized in that the widening is conical or is spherically curved.

8. Magnetic lens according to claim 4, 5,6 or 7, characterized in that the lower Pole shoe at the lower end has a bore which is larger in diameter than that Hole in the upper pole piece.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings