DE102023005452A1 - multipole element, image error corrector and particle beam system - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Multipolelement (1). Insbesondere betrifft die Erfindung ein Multipolelement (1) zum Erzeugen eines magnetischen Multipolfeldes oder zum Erzeugen eines elektrisch-magnetischen Multipolfeldes für ein Teilchenstrahlsystem, wie beispielsweise ein Rasterelektronenmikroskop. Das Multipolelement (1) umfasst ein Rohr (3), welches eine Zentralachse (5) des Multipolelements (1) umgibt; eine außerhalb des Rohres (3) angeordnete Außenraumbaugruppe (7) und eine innerhalb des Rohres (3) angeordnete Vakuumraumbaugruppe (9). Die Außenraumbaugruppe (7) umfasst: ein Umfangspolstück (11), welches magnetisch leitend ist und das Rohr (3) umgibt; mehrere Stutzen (13), welche magnetisch leitend sind, um die Zentralachse (5) verteilt angeordnet sind und sich von dem Umfangspolstück (11) bis zu einer äußeren Wandoberfläche (15) des Rohres (3) erstrecken; und mehrere Spulen (17). Die Vakuumraumbaugruppe (9) umfasst mehrere Polstücke (19), welche magnetisch leitend sind, um die Zentralachse (5) verteilt angeordnet sind und sich von dem Rohr (3) in Richtung der Zentralachse (5) erstrecken.The present invention relates to a multipole element (1). In particular, the invention relates to a multipole element (1) for generating a magnetic multipole field or for generating an electric-magnetic multipole field for a particle beam system, such as a scanning electron microscope. The multipole element (1) comprises a tube (3) which surrounds a central axis (5) of the multipole element (1); an outer space assembly (7) arranged outside the tube (3) and a vacuum space assembly (9) arranged inside the tube (3). The outer space assembly (7) comprises: a peripheral pole piece (11) which is magnetically conductive and surrounds the tube (3); a plurality of nozzles (13) which are magnetically conductive, are arranged distributed around the central axis (5) and extend from the peripheral pole piece (11) to an outer wall surface (15) of the tube (3); and a plurality of coils (17). The vacuum chamber assembly (9) comprises a plurality of pole pieces (19) which are magnetically conductive, are arranged distributed around the central axis (5) and extend from the tube (3) in the direction of the central axis (5).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Multipolelement, einen Bildfehlerkorrektor mit dem Multipolelement und ein Teilchenstrahlsystem mit dem Multipolelement. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Multipolelement zum Erzeugen eines magnetischen Multipolfeldes oder zum Erzeugen eines elektrisch-magnetischen Multipolfeldes für ein Teilchenstrahlsystem, wie beispielsweise ein Rasterelektronenmikroskop.The present invention relates to a multipole element, an image aberration corrector with the multipole element and a particle beam system with the multipole element. In particular, the invention relates to a multipole element for generating a magnetic multipole field or for generating an electric-magnetic multipole field for a particle beam system, such as a scanning electron microscope.
Teilchenstrahlsysteme bezeichnen Systeme, bei denen ein Strahl aus elektrisch geladenen Teilchen (beispielweise Elektronen oder Ionen) erzeugt und auf eine Probe gerichtet wird, um die Probe zu analysieren oder um die Probe zu bearbeiten. Der Teilchenstrahl kann hierzu über die Probe gerastert werden. Bei einem Elektronenstrahlmikroskop werden durch die Wechselwirkung des Elektronenstrahls mit der Probe erzeugte Wechselwirkungsprodukte (beispielsweise rückgestreute Elektronen, Sekundärelektronen, elektromagnetische Strahlung, Licht, etc.) detektiert, um die Probe zu analysieren. Bei einem Ionenstrahlbearbeitungsgerät wird der Ionenstrahl auf die Probe gerichtet, um die Probe zu bearbeiten, beispielsweise um Material von der Probe abzutragen oder an der Probe abzuscheiden oder zu deponieren.Particle beam systems refer to systems in which a beam of electrically charged particles (e.g. electrons or ions) is generated and directed at a sample in order to analyze the sample or to process the sample. The particle beam can be scanned over the sample for this purpose. In an electron beam microscope, interaction products generated by the interaction of the electron beam with the sample (e.g. backscattered electrons, secondary electrons, electromagnetic radiation, light, etc.) are detected in order to analyze the sample. In an ion beam processing device, the ion beam is directed at the sample in order to process the sample, for example to remove material from the sample or to deposit or deposit it on the sample.
In solchen Teilchenstrahlsystemen werden Multipolelemente dazu verwendet, den Teilchenstrahl zu manipulieren oder abzulenken. Beispiele von herkömmlichen Multipolelementen sind Stigmatoren und Aberrationskorrektoren.In such particle beam systems, multipole elements are used to manipulate or deflect the particle beam. Examples of conventional multipole elements are stigmators and aberration correctors.
Bei Multipolelementen zum Erzeugen eines magnetischen Multipolfeldes wird das magnetische Multipolfeld durch Spulen erzeugt. Die Spulen sind durch eine Vielzahl von Windungen einer isolierten Drahtleitung gebildet. Im Betrieb gast die Isolierung der Drahtleitung aus. Der Teilchenstrahl wird in einem Vakuumbereich geführt und das Ausgasen der Isolierung der Drahtleitung in dem Vakuumbereich beeinträchtigt ein in dem Vakuumbereich erzeugtes Vakuum während des Betriebs des Multipolelements. Kapselungen für die Spulen in dem Vakuumbereich sind aufwendig und teuer. Daher ist es vorteilhaft, die Spulen außerhalb des Vakuumbereichs anzuordnen.In multipole elements for generating a magnetic multipole field, the magnetic multipole field is generated by coils. The coils are formed by a large number of turns of an insulated wire line. During operation, the insulation of the wire line outgasses. The particle beam is guided in a vacuum region and the outgassing of the insulation of the wire line in the vacuum region affects a vacuum generated in the vacuum region during operation of the multipole element. Encapsulations for the coils in the vacuum region are complex and expensive. It is therefore advantageous to arrange the coils outside the vacuum region.
Bei außerhalb des Vakuumbereichs angeordneten Spulen müssen von den Spulen erzeugte Magnetflüsse jedoch in den Vakuumbereich geführt werden, damit ein durch die Magnetflüsse erzeugtes magnetisches Multipolfeld auf den Teilchenstrahl wirken kann.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Multipolelement bereitzustellen, welches die oben genannten Nachteilte des Stands der Technik überwindet.It is therefore an object of the present invention to provide a multipole element which overcomes the above-mentioned disadvantages of the prior art.
Das Problem wird durch ein Multipolelement gemäß dem unabhängigen Anspruch gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des Multipolelements sind in den abhängigen Ansprüchen definiert. Das Multipolelement umfasst: ein Rohr, welches eine Zentralachse des Multipolelements umgibt; eine Außenraumbaugruppe, welche bezüglich einer Radialrichtung, die von der Zentralachse senkrecht ausgeht, außerhalb des Rohres angeordnet ist, und eine Vakuumraumbaugruppe, welche bezüglich der Radialrichtung innerhalb des Rohres angeordnet ist. Die Außenraumbaugruppe umfasst: ein Umfangspolstück, welches magnetisch leitend ist und das Rohr in einer Umfangsrichtung umgibt, wobei die Umfangsrichtung zu der Zentralachse und zu der Radialrichtung senkrecht orientiert ist; mehrere Stutzen, welche magnetisch leitend sind, um die Zentralachse herum verteilt angeordnet sind und sich von dem Umfangspolstück entgegen der Radialrichtung bis zu einer äußeren Wandoberfläche des Rohres erstrecken; und mehrere Spulen. Die Vakuumraumbaugruppe umfasst: mehrere Polstücke, welche magnetisch leitend sind, um die Zentralachse herum verteilt angeordnet sind und sich von dem Rohr entgegen der Radialrichtung erstrecken.The problem is solved by a multipole element according to the independent claim. Advantageous developments of the multipole element are defined in the dependent claims. The multipole element comprises: a tube which surrounds a central axis of the multipole element; an outer space assembly which is arranged outside the tube with respect to a radial direction which is perpendicular to the central axis, and a vacuum space assembly which is arranged inside the tube with respect to the radial direction. The outer space assembly comprises: a circumferential pole piece which is magnetically conductive and surrounds the tube in a circumferential direction, wherein the circumferential direction is oriented perpendicular to the central axis and to the radial direction; a plurality of nozzles which are magnetically conductive, are arranged distributed around the central axis and extend from the circumferential pole piece counter to the radial direction to an outer wall surface of the tube; and a plurality of coils. The vacuum chamber assembly comprises: a plurality of pole pieces which are magnetically conductive, are arranged distributed around the central axis and extend from the tube in the opposite radial direction.
Bei dem Multipolelement sind die Spulen in einem Außenraum angeordnet, welcher sich in der Radialrichtung außerhalb des Rohres befindet. Im Betrieb ist in einem Vakuumbereich, welcher sich in der Radialrichtung innerhalb des Rohres befindet, ein Vakuum erzeugt, in welchem beispielweise ein Teilchenstrahl propagiert. Da die Spulen in dem Außenraum angeordnet sind, beeinflusst ein Ausgasen der Spulen das Vakuum in dem Vakuumbereich nicht.In the multipole element, the coils are arranged in an external space which is located outside the tube in the radial direction. During operation, a vacuum is generated in a vacuum region which is located inside the tube in the radial direction, in which a particle beam propagates, for example. Since the coils are arranged in the external space, outgassing of the coils does not affect the vacuum in the vacuum region.
Die Spulen regen in dem Umfangspolstück und den Stutzen Magnetflüsse an, welche durch das Rohr und weiter durch die Polstücke fließen. An Spalten zwischen den Polstücken tritt der Magnetfluss aus den Polstücken aus und bildet dabei ein magnetisches Multipolfeld. Weder die Polstücke noch die Stutzen durchsetzen das Rohr in der Radialrichtung. Es ist daher nicht erforderlich, Vakuumdichtungen zu verwenden, um die in dem Außenraum angeregten Magnetflüsse in den Vakuumbereich zu führen, um das magnetische Multipolfeld zu erzeugen. Wenn das Rohr zudem elektrisch nichtleitend ist, lassen sich die Polstücke der Vakuumbaugruppe auf einfache Weise auf verschiedene, hohe elektrische Potentiale legen.The coils excite magnetic fluxes in the peripheral pole piece and the nozzles, which flow through the tube and further through the pole pieces. The magnetic flux exits the pole pieces at gaps between the pole pieces, forming a magnetic multipole field. Neither the pole pieces nor the nozzles penetrate the tube in the radial direction. It is therefore not necessary to use vacuum seals to transfer the magnetic fluxes excited in the outer space into the vacuum region to generate the magnetic multipole field. If the tube is also electrically non-conductive, the pole pieces of the vacuum assembly can easily be placed at different, high electrical potentials.
Das Multipolelement kann in diversen Teilchenstrahlgeräten angewendet werden. Beispielweise kann das Multipolelement in einem Elektronenstrahlgerät, wie beispielsweise einem Elektronenstrahlmikroskop, oder in einem Ionenstrahlgerät, wie beispielsweise einem Ionenstrahlbearbeitungsgerät, angewendet werden.The multipole element can be used in various particle beam devices. For example, the multipole element can be used in an electron beam device, such as an electron beam microscope, or in an ion beam device, such as an ion beam processing device.
Weitere Aspekte der Erfindung sind ein Bildfehlerkorrektor, welcher mindestens ein Multipolelement der hierin beschriebenen Art umfasst, und ein Teilchenstrahlsystem, welches mindestens einen Bildfehlerkorrektor der hierin beschriebenen Art umfasst.Further aspects of the invention are an image error corrector comprising at least one multipole element of the type described herein, and a particle beam system comprising at least one image error corrector of the type described herein.
Figurenkurzbeschreibungcharacter description
Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert. Hierbei zeigt:
-
1 eine schematische Querschnittsansicht eines Multipolelements; -
2 eine perspektivische Schnittansicht des Multipolelements; -
3 eine schematische Querschnittsansicht eines ersten Beispiels eines Polstücks des Multipolelements; -
4 eine schematische Querschnittsansicht eines zweiten Beispiels eines Polstücks des Multipolelements; -
5 eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Form von Polstücken; -
6 eine schematische Querschnittsansicht eines dritten Beispiels eines Polstücks des Multipolelements; -
7 eine schematische Querschnittsansicht eines vierten Beispiels eines Polstücks des Multipolelements; -
8 eine schematische Darstellung einer Oktupol-Wicklung des Multipolelements; -
9 eine schematische Darstellung von Quadrupol-Wicklungen des Multipolelements; -
10 eine schematische Darstellung von Dipol-Wicklungen des Multipolelements; -
11 eine schematische Querschnittsansicht eines weiteren Multipolelements; -
12 eine schematische Darstellung eines Teilchenstrahlsystems.
-
1 a schematic cross-sectional view of a multipole element; -
2 a perspective sectional view of the multipole element; -
3 a schematic cross-sectional view of a first example of a pole piece of the multipole element; -
4 a schematic cross-sectional view of a second example of a pole piece of the multipole element; -
5 a schematic diagram explaining the shape of pole pieces; -
6 a schematic cross-sectional view of a third example of a pole piece of the multipole element; -
7 a schematic cross-sectional view of a fourth example of a pole piece of the multipole element; -
8 a schematic representation of an octupole winding of the multipole element; -
9 a schematic representation of quadrupole windings of the multipole element; -
10 a schematic representation of dipole windings of the multipole element; -
11 a schematic cross-sectional view of another multipole element; -
12 a schematic representation of a particle beam system.
Mit Bezug zu den
Die Geometrie des Multipolelements 1 wird mittels eines Zylinderkoordinatensystems beschrieben, welches durch eine Längsrichtung, eine Radialrichtung R und eine Umfangsrichtung U definiert ist. Zur Vereinfachung der Beschreibung wird angenommen, dass die Längsrichtung mit einer Zentralachse 5 des Multipolelements 1 zusammenfällt. Die Radialrichtung R ist senkrecht zu der Längsrichtung (Zentralachse 5). Die Radialrichtung R geht von der Zentralachse 5 senkrecht aus und verläuft von der Zentralachse 5 weg. Die Umfangsrichtung U ist stets senkrecht zu der Längsrichtung und zu der Radialrichtung R und ist durch einen Drehwinkel um die Längsrichtung parametrisiert.The geometry of the
Das Multipolelement 1 umfasst ein Rohr 3, welches die Zentralachse 5 des Multipolelements 1 umgibt. Das Multipolelement 1 ist im Wesentlichen symmetrisch um die Zentralachse 5. Das Rohr 3 hat eine obere Öffnung 6a an einem oberen Ende des Rohres 3 in der Längsrichtung und hat eine untere Öffnung 6b an einem unteren Ende des Rohres 3 in der Längsrichtung. Das Rohr 3 besteht aus einer Wand, welche die Zentralachse 5 mit Abstand von der Zentralachse 5 in der Umfangsrichtung umschließt und in der Längsrichtung langgestreckt ist. Ein Raumbereich, welcher innerhalb des Rohres 3 liegt und von der oberen Öffnung 6a, der unteren Öffnung 6b und einer in der Radialrichtung inneren Wandoberfläche 16 des Rohres 3 vollständig umschlossen ist, wird als Vakuumraum bezeichnet. Im Betrieb wird in dem Vakuumraum ein Vakuum erzeugt. Ein Raumbereich, welcher außerhalb des Rohres 3 liegt und durch die obere Öffnung 6a, die untere Öffnung 6b und eine in der Radialrichtung äußere Wandoberfläche 15 des Rohres 3 begrenzt ist, wird als Außenraum bezeichnet. Im Betrieb herrscht in dem Außenraum Umgebungsdruck (kein Vakuum).The
Das Multipolelement 1 umfasst ferner eine Außenraumbaugruppe 7, welche bezüglich der Radialrichtung R außerhalb des Rohres 3 angeordnet ist, und eine Vakuumraumbaugruppe 9, welche bezüglich der Radialrichtung R innerhalb des Rohres 3 angeordnet ist. Dementsprechend befindet sich die Außenraumbaugruppe 7 in dem Außenraum, und die Vakuumraumbaugruppe 9 befindet sich in dem Vakuumraum. Das bedeutet, dass alle Elemente der Außenraumbaugruppe 7 bezüglich der Radialrichtung R außerhalb des Rohres 3 angeordnet sind und dass alle Elemente der Vakuumraumbaugruppe 9 bezüglich der Radialrichtung R innerhalb des Rohres 3 angeordnet sind. Das Rohr 3 stellt in der Radialrichtung R eine Vakuumtrennung zwischen der Vakuumraumbaugruppe 9 und der Außenraumbaugruppe 7 bereit. Das bedeutet, dass ein in dem Vakuumraum erzeugtes Vakuum gegenüber dem Außenraum durch das Rohr 3 in Bezug auf die Radialrichtung R aufrechterhalten wird. Wenn das Multipolelement 1 in einem Teilchenstrahlsystem verwendet wird, sind das obere Ende des Rohres 3 und das untere Ende des Rohres 3 mit anderen Bauteilen des Teilchenstrahlsystems verbunden, wodurch das Vakuum gegenüber dem Außenraum auch in Bezug auf die Längsrichtung aufrechterhalten wird.The
Die Außenraumbaugruppe 7 umfasst ein Umfangspolstück 11, welches das Rohr 3 in der Umfangsrichtung U umgibt. Das bedeutet, dass sich das Umfangspolstück 11 entlang der Umfangsrichtung U mit Abstand von dem Rohr 3 um das Rohr 3 herum erstreckt.The
Die Außenraumbaugruppe 7 umfasst ferner mehrere Stutzen 13, welche um die Zentralachse 5 herum verteilt angeordnet sind und sich von dem Umfangspolstück 11 entgegen der Radialrichtung R bis zu einer äußeren Wandoberfläche 15 des Rohres 3 erstrecken. Das bedeutet, dass sich die Stutzen 13 von dem Umfangspolstück 11 zu der Zentralachse 5 hin erstrecken. Die Stutzen 13 erstrecken sich bis zu der äußeren Wandoberfläche 15 des Rohres 3. Die Stutzen 13 können dabei in das Rohr 3 eindringen, ohne das Rohr 3 vollständig zu durchdringen. Das bedeutet, dass die Stutzen 13 das Rohr 3 in der Radialrichtung R nicht durchsetzen. The
Jeder Stutzen 13 hat eine innere Oberfläche. Die innere Oberfläche des Stutzens 13 ist dem Rohr 3 zugewandt. Das bedeutet, dass die innere Oberfläche des Stutzens 13 dem Rohr 3 in der Radialrichtung gegenüberliegt. Jeder Stutzen 13 hat eine äußere Oberfläche. Die äußere Oberfläche des Stutzens 13 ist dem Umfangspolstück 11 zugewandt. Das bedeutet, dass die äußere Oberfläche des Stutzens 13 dem Umfangspolstück 11 in der Radialrichtung gegenüberliegt. Alternativ sind das Umfangspolstück 11 und die Stutzen 13 aus einem Teil gefertigt.Each
Die Außenraumbaugruppe 7 umfasst ferner mehrere Spulen 17. Die Spulen können von dem Umfangspolstück 11 und/oder von den Stutzen 13 getragen werden. Jedem der Stutzen 13 ist eine der Spulen 17 zugeordnet.The
Die Vakuumraumbaugruppe 9 umfasst Polstücke 19, welche um die Zentralachse 5 herum verteilt angeordnet sind und sich von dem Rohr 3 entgegen der Radialrichtung R erstrecken. Das bedeutet, dass sich die Polstücke 19 von der inneren Wandoberfläche 16 des Rohres 3 ausgehend zu der Zentralachse 5 hin erstrecken. Die Polstücke 19 erstrecken sich bis zu der inneren Wandoberfläche 16 des Rohres 3. Die Polstücke 19 können dabei in das Rohr 3 eindringen, ohne das Rohr 3 vollständig zu durchdringen. Die Polstücke 19 berühren die Stutzen 13 nicht. Das bedeutet, dass die Polstücke 19 das Rohr 3 in der Radialrichtung R nicht durchsetzen.The
Jedes Polstück 19 hat eine innere Oberfläche 23 (siehe
Ein Propagationsbereich 4 erstreckt sich entlang der Zentralachse 5 über die gesamte Länge des Multipolelements 1, erstreckt sich in der Umfangsrichtung U über den vollen Umfang des Multipolelements 1 und erstreckt sich in der Radialrichtung R von der Zentralachse 5 bis zu Polstücken 19. Der Propagationsbereich 4 ist ein Leerraum, in welchem ein Teilchenstrahl durch das Multipolelement 1 propagieren kann. Das magnetische Multipolfeld wird in dem Propagationsbereich 4 erzeugt und wirkt daher in dem Propagationsbereich 4 auf den Teilchenstrahl. Insbesondere ist der Propagationsbereich 4 durch die obere Öffnung 6a des Rohres 3 und die untere Öffnung 6b des Rohres 3 begrenzt.A
Das Rohr 3 ist magnetisch nichtleitend. Dieses Element hat daher einen hohen magnetischen Widerstand. Das Rohr 3 ist beispielsweise aus Keramik oder einem Kunststoff gebildet. Ein Beispiel einer geeigneten Keramik ist Aluminiumoxid (Al2O3). Ein Beispiel eines geeigneten Kunststoffs ist Polyetheretherketon (PEEK). The
Das Umfangspolstück 11, die Stutzen 13 und die Polstücke 19 sind jeweils magnetisch leitend. Diese Elemente haben daher einen geringen magnetischen Widerstand. Hierdurch können Magnetflüsse, welche durch die Spulen 17 erzeugt werden, mit geringem Verlust durch diese Elemente fließen, und somit kann in dem Propagationsbereich 4 ein magnetisches Multipolfeld effizient erzeugt werden.The
Durch die oben beschriebene Konfiguration des Multipolelements 1 kann in dem Propagationsbereich 4 ein magnetisches Multipolfeld effizient erzeugt werden, welches durch die Spulen 17 erzeugt wird. Ein durch die Spulen 17 angeregter Magnetfluss fließt von den Spulen 17 durch das Umfangspolstück 11, durch die Stutzen 13, durch das Rohr 3, durch die Polstücke 19 und über einen Spalt zwischen den Polstücken 19. Außerdem sind die Spulen 17 in dem Außenraum angeordnet, welcher im Betrieb unter Normaldruck steht. Ein Ausgasen von Drahtisolierungen der Spulen 17 beeinträchtigt daher ein in dem Vakuumraum erzeugtes Vakuum nicht. Außerdem können die Polstücke 19 und die Stutzen 13 voneinander elektrisch isoliert sein.Due to the configuration of the
Das Rohr 3 kann ein einteiliger Körper sein. Das Rohr 3 kann aus genau einem Material bestehen. Ein in der Radialrichtung R gemessener Innendurchmesser DR des Rohres 3 (siehe
Das Rohr 3 kann in einer zu der Zentralachse 5 senkrecht orientierten Schnittebene einen symmetrischen Querschnitt haben. Der Querschnitt kann insbesondere eine Form eines kreisförmigen Ringes mit konstantem Innendurchmesser DR und konstantem Außendurchmesser haben (siehe
Ein in der Radialrichtung R gemessener Durchmesser des Propagationsbereichs 4 kann einen Wert im Bereich von 1 mm bis 20 mm aufweisen. Der Durchmesser des Propagationsbereichs 4 wird beispielsweise als Abstand zwischen inneren Oberflächen 23 von zwei einander über die Zentralachse 5 gegenüberliegenden Polstücken 19 bestimmt. Eine Länge des Propagationsbereichs 4 in der Längsrichtung entspricht der Länge des Rohres 3.A diameter of the
Das Umfangspolstück 11 kann einteilig ausgebildet sein oder kann aus mehreren Teilen bestehen. Das Umfangspolstück 11 stellt eine magnetische Leitung zwischen zueinander in der Umfangrichtung U benachbarten Stutzen 13 bereit. Hierzu ist das Umfangspolstück 11 beispielsweise mit den Stutzen 13 in flächigem Kontakt.The
Die Stutzen 13 und das Umfangspolstück 11 können einteilig ausgebildet sein. In diesem Fall sind die Stutzen 13 Vorsprünge, die von dem Umfangspolstück 11 entgegen der Radialrichtung R vorstehen. Alternativ können die Stutzen 13 und das Umfangspolstück 11 als separate Teile ausgebildet sein.The
Die Stutzen 13 können an der äußeren Wandoberfläche 15 des Rohres 3 anliegen. In diesem Fall beträgt ein in der Radialrichtung R gemessener Abstand zwischen den Stutzen 13 und dem Rohr 3 null. Alternativ können die Stutzen 13 von der äußeren Wandoberfläche 15 des Rohres 3 einen in der Radialrichtung R gemessenen Abstand haben, der größer als null ist. Der Abstand sollte kleiner als 20% des in der Radialrichtung R gemessenen Innendurchmessers DR des Rohres 3 sein. Bevorzugt ist der Abstand kleiner als 10% des Innendurchmessers DR des Rohres 3. Weiter bevorzugt ist der Abstand kleiner als 1% des Innendurchmessers DR des Rohres 3. Ferner oder alternativ sollte der Abstand kleiner als 5 mm sein. Bevorzugt ist der Abstand kleiner als 1 mm. Weiter bevorzugt ist der Abstand kleiner als 0,1 mm.The
Insbesondere sind die Stutzen 13 in der Umfangsrichtung U symmetrisch verteilt angeordnet. Das bedeutet, dass eine Differenz zwischen Drehwinkeln, an welchen je zwei in der Umfangsrichtung U benachbarte Stutzen 13 angeordnet sind, 360°/(Anzahl der Stutzen) beträgt.In particular, the
Die Polstücke 19 können an der inneren Wandoberfläche 16 des Rohres 3 anliegen. In diesem Fall beträgt ein in der Radialrichtung R gemessener Abstand D1 (siehe
Insbesondere sind die Polstücke 19 in der Umfangsrichtung U symmetrisch verteilt angeordnet. Hierdurch weist das erzeugte Multipolfeld eine hohe Symmetrie auf. Wie in
Insbesondere sind die Polstücke 19 frei von Ausnehmungen zum Haltern der Polstücke 19. Insbesondere sind die Polstücke 19 frei von Löchern und Innengewinden. Hierdurch ist der magnetische Widerstand der Polstücke 19 geringer und der Magnetfluss durch die Polstücke 19 bleibt ungestört.In particular, the
Die Anzahl der Polstücke 19 und die Anzahl der Stutzen 13 sind im Allgemeinen gleich, können aber in Sonderfällen voneinander abweichen. Die Anzahl der Polstücke 19 gibt jedoch die maximale Anzahl von Polen des magnetischen Multipolfeldes an.The number of
Die Stutzen 13 sind relativ zu den Polstücken 19 so angeordnet, dass ein magnetischer Wiederstand von den Stutzen 13 durch das Rohr 3 in die Polstücke 19 möglichst gering ist. Beispielsweise bilden die Stutzen 13 in der Radialrichtung R eine Verlängerung der Polstücke 19. Beispielsweise liegen die Stutzen 13 den Polstücken 19 in der Radialrichtung R gegenüber.The
In dem in
Wie in
Alternativ kann die Halterung 27 auch vollständig durch das Rohr 3 bereitgestellt werden. Die Halterung 27 kann durch Ankleben, Anlöten, Klemmen und dergleichen der Polstücke 19 an dem Rohr 3 gebildet werden. Die Halterung 27 ist aus einem magnetisch nichtleitenden Material, um den magnetischen Fluss von einem Polstück 19 in ein anderes Polstück 19 zu minimieren. Das Material der Halterung 27 ist weiterhin je nach Bedarf elektrisch leitend oder nichtleitend. Das bedeutet für ein rein magnetisches Multipolelement, dass das Material der Halterung 27 vorzugsweise elektrisch leitend ist, um die elektrischen Potentiale der Polstücke 19 auf ein gemeinsames elektrisches Potential zu legen. Für ein elektrisch-magnetisches Multipolelement ist es vorzugsweise elektrisch nichtleitend, um verschiedene elektrische Potentiale der Polstücke 19 zu ermöglichen.Alternatively, the
Bei der Gestaltung der Form der Polstücke 19 ist zu berücksichtigen, dass hohe elektrische Ströme in den Spulen 17 aufgrund der Verlustleistung der Spulen 17 zu einem sich unkontrolliert verändernden magnetischen Multipolfeld führen können (sog. Driften). Eine größere Drahtstärke reduziert die Verlustleistung in den Spulen, vergrößert aber deren Volumen. Der Bauraum ist jedoch begrenzt, sodass die Spulen nicht beliebig groß sein können. Eine effiziente Übertragung der Magnetflüsse von den Stutzen 13 durch das Rohr 3 zu den Polstücken 19 ist daher besonders wichtig. Die Effizienz kann durch die Form der Polstücke 19 beeinflusst werden.When designing the shape of the
Mit Bezug zu den
An einer dritten Kante k3 stößt die erste seitliche Oberfläche 21 des Polstücks 19A an die äußere Oberfläche 25 des Polstücks 19A. An einer vierten Kante k4 stößt die zweite seitliche Oberfläche 22 des Polstücks 19A an die äußere Oberfläche 25 des Polstücks 19A. Eine dritte Halbgerade h3 liegt in der Querschnittsebene, geht von der Zentralachse 5 aus und verläuft durch die dritte Kante k3. Eine vierte Halbgerade h4 liegt in der Querschnittsebene, geht von der Zentralachse 5 aus und verläuft durch die vierte Kante k4. Ein spitzer Winkel zwischen der dritten Halbgeraden h3 und der vierten Halbgeraden h4 wird als Außenabdeckungswinkel β bezeichnet.At a third edge k3, the first
Die Besonderheit des Polstücks 19A ist, dass der Innenabdeckungswinkel α und der Außenabdeckungswinkel β voneinander verschiedene Werte haben. Das bedeutet beispielsweise, dass sich der Innenabdeckungswinkel α und der Außenabdeckungswinkel β voneinander um mindestens 5° unterscheiden. Insbesondere sind die Polstücke 19 so geformt, dass der Innenabdeckungswinkel α größer als der Außenabdeckungswinkel β ist.The special feature of the
Der Innenabdeckungswinkel α beeinflusst den magnetischen Widerstand zwischen der inneren Oberfläche 23 der Polstücke 19 und dem Propagationsbereich 4: Mit zunehmendem Innenabdeckungswinkel α sinkt der magnetische Widerstand zwischen der inneren Oberfläche 23 der Polstücke 19 und dem Propagationsbereich 4. Je geringer der magnetische Widerstand, umso geringer ist die Anregungsleistung, die zur Erzeugung einer gewünschten Magnetfeldstärke des Multipolfeldes in dem Propagationsbereich 4 erforderlich ist. Mit anderen Worten: Die Effizienz des Erzeugens des magnetischen Multipolfeldes ist umso höher je kleiner der magnetische Widerstand zwischen der inneren Oberfläche 23 der Polstücke 19 und dem Propagationsbereich 4 ist.The inner coverage angle α influences the magnetic resistance between the
Der Außenabdeckungswinkel β beeinflusst den magnetischen Widerstand zwischen der äußeren Oberfläche 25 der Polstücke 19 und den Stutzen 13: Mit zunehmendem Außenabdeckungswinkel β sinkt der magnetische Widerstand zwischen der äußeren Oberfläche 25 der Polstücke 19 und den Stutzen 13. Je geringer der magnetische Widerstand, umso geringer ist die Anregungsleistung, die zur Erzeugung einer gewünschten Magnetfeldstärke des Multipolfeldes in dem Propagationsbereich 4 erforderlich ist. Mit anderen Worten: Die Effizienz des Erzeugens des magnetischen Multipolfeldes ist umso höher je kleiner der magnetische Widerstand zwischen der äußeren Oberfläche 25 der Polstücke 19 und den Stutzen 13 ist.The outer coverage angle β influences the magnetic resistance between the
Der Abstand zwischen in der Umfangrichtung U benachbarten Polstücken 19, welcher auch durch den Innenabdeckungswinkel α und den Außenabdeckungswinkel β beeinflusst wird, beeinflusst den magnetischen Widerstand zwischen den Polstücken 19. Dieser magnetische Widerstand ist dem magnetischen Widerstand nachgeordnet, der zwischen den Polstücken 19 und den Stutzen 13 vorhanden ist, und leitet das Magnetfeld um den Propagationsbereich 4 herum. Darum gilt, dass je geringer der magnetische Widerstand zwischen den Polstücken 19, umso größer ist die Anregungsleistung, die zur Erzeugung einer gewünschten Magnetfeldstärke des Multipolfeldes in dem Propagationsbereich 4 erforderlich ist. Mit anderen Worten: Die Effizienz des Erzeugens des magnetischen Multipolfeldes ist umso höher je größer der magnetische Widerstand zwischen in der Umfangrichtung U benachbarten Polstücken 19 ist.The distance between
Die Erfinder haben erkannt, dass eine geschickte Wahl des Innenabdeckungswinkels α und des Außenabdeckungswinkels β zu einer besonders effizienten Erzeugung des magnetischen Multipolfeldes führt.The inventors have recognized that a clever choice of the inner coverage angle α and the outer coverage angle β leads to a particularly efficient generation of the magnetic multipole field.
Vorteilhafte Beispiele von Formen von Polstücken werden nachfolgend anhand einer Sektorbreite charakterisiert. Die Sektorbreite ist als das Verhältnis von 360° zu der Anzahl von Polstücken 19 definiert. Bei einem Quadrupolelement beträgt die Sektorbreite 90°. Bei einem Hexapolelement beträgt die Sektorbreite 60°. Bei einem Oktupolelement beträgt die Sektorbreite 45°.Advantageous examples of pole piece shapes are characterized below using a sector width. The sector width is defined as the ratio of 360° to the number of
Beispielsweise sind die Polstücke 19 so geformt, dass eine Differenz zwischen dem Innenabdeckungswinkel α und dem Außenabdeckungswinkel β mindestens 10% der Sektorbreite beträgt, was bei einem bei Quadrupolelement einer Differenz von mindestens 9° entspricht und was bei einem Oktupolelement einer Differenz von mindestens 4,5° entspricht. Bevorzugt beträgt die Differenz zwischen dem Innenabdeckungswinkel α und dem Außenabdeckungswinkel β mindestens 20% der Sektorbreite, was bei einem Quadrupolelement einer Differenz von mindestens 18° entspricht und was bei einem Oktupolelement einer Differenz von mindestens 9° entspricht.For example, the
Beispielsweise sind die Polstücke 19 so geformt, dass ein Verhältnis des Innenabdeckungswinkels α zu der Sektorbreite einen Wert im Bereich von 75% bis 95% hat, was bei einem Quadrupolelement einem Innenabdeckungswinkel α im Bereich von 67,5° bis 85,5° entspricht und was bei einem Oktupolelement einem Innenabdeckungswinkel α im Bereich von ca. 34° bis ca. 43° entspricht. Bevorzugt hat das Verhältnis des Innenabdeckungswinkels α zu der Sektorbreite einen Wert im Bereich von 80% bis 90%, was bei einem Quadrupolelement einem Innenabdeckungswinkel α im Bereich von 72° bis 81° entspricht und was bei einem Oktupolelement einem Innenabdeckungswinkel α im Bereich von 36° bis 40,5° entspricht.For example, the
Beispielsweise sind die Polstücke 19 so geformt, dass ein Verhältnis des Außenabdeckungswinkels β zu der Sektorbreite einen Wert im Bereich von 35% bis 75% hat, was bei einem Quadrupolelement einem Außenabdeckungswinkel β im Bereich von 31,5° bis 67,5° entspricht und was bei einem Oktupolelement einem Außenabdeckungswinkel β im Bereich von ca. 16° bis ca. 34° entspricht. Bevorzugt hat das Verhältnis des Außenabdeckungswinkels β zu der Sektorbreite einen Wert im Bereich von 50% bis 70%, was bei einem Quadrupolelement einem Außenabdeckungswinkel β im Bereich von 45° bis 63° entspricht und was bei einem Oktupolelement einem Außenabdeckungswinkel β im Bereich von ca. 22,5° bis ca. 31,5° entspricht.For example, the
Bei Polstücken 19 mit abgerundeten Kanten k1 bis k4 kann die Bestimmung des Innenabdeckungswinkels α und des Außenabdeckungswinkels β nach obiger Definition schwierig sein. Daher wird nachfolgend eine alternative bzw. allgemeinere Definition für den Innenabdeckungswinkel α und den Außenabdeckungswinkel β mit Bezug zu
Der obere Teil in
Der Innenabdeckungswinkel α soll den Abdeckungswinkel Φ(r) in einem Bereich in der Nähe der inneren Oberfläche 23 bzw. in der Nähe des Propagationsbereichs 4 angeben. Zu diesem Zweck wird der Innenabdeckungswinkel α beispielsweise folgendermaßen definiert: Der Innenabdeckungswinkel α ist der größte radiusabhängige Abdeckungswinkel Φ(r) in einem Bereich RO≤r<RO+20%L, wobei R0 der in der Radialrichtung R gemessene, kleinste Abstand zwischen der Oberfläche des Polstücks 19 und der Zentralachse 5 ist, und wobei L die in der Radialrichtung R gemessene maximale Länge des Polstücks 19 ist. Der Bereich R0≤r<R0+20%L bezeichnet einen Bereich für den Radius r mit einer unteren Grenze bei R0 und einer oberen Grenze bei R0+20%L. Ein Beispiel dieser Definition ist in dem unteren Teil der
Der Außenabdeckungswinkel β soll den Abdeckungswinkel Φ(r) in einem Bereich in der Nähe der äußeren Oberfläche 25 bzw. in der Nähe des Rohres 3 angeben. Zu diesem Zweck wird der Außenabdeckungswinkel β beispielsweise folgendermaßen definiert: Der Außenabdeckungswinkel ist der größte radiusabhängige Abdeckungswinkel Φ(r) in einem Bereich DR/2-20%L<r≤DR/2, wobei DR der Innendurchmesser des Rohrs 3 ist, und wobei L die in der Radialrichtung R gemessene maximale Länge des Polstücks 19 ist. Der Bereich DR/2-20%L<r≤DR/2 bezeichnet einen Bereich für den Radius r mit einer unteren Grenze bei DR/2-20%L und einer oberen Grenze bei DR/2. Ein Beispiel dieser Definition ist in dem unteren Teil der
Die oben genannten Werte und Wertebereiche für den Innenabdeckungswinkel α und den Außenabdeckungswinkel β gelten insbesondere für Polstücke 19, deren seitliche Oberflächen 21, 22 ebene Flächen sind. Die oben genannten Werte und Wertebereiche für den Innenabdeckungswinkel α und den Außenabdeckungswinkel β können jedoch auch für Polstücke 19 gelten, deren seitliche Oberflächen 21, 22 gekrümmt oder geknickt sind.The above values and value ranges for the inner cover angle α and the outer cover angle β apply in particular to
Mit Bezug zu den
Das Polstück 19C zeichnet sich dadurch aus, dass die zwei seitlichen Oberflächen 21, 22 des Polstücks 19C keine ebenen Flächen sind. Stattdessen sind die zwei seitlichen Oberflächen 21, 22 des Polstücks 19C gekrümmt. Anstelle einer gekrümmten Form können die seitlichen Oberflächen 21, 22 auch geknickt sein.The
Aufgrund dieser Form der seitlichen Oberflächen 21, 22 der Polstücke 19 ist ein Abstand zwischen in der Umfangsrichtung U benachbarten Polstücken 19 in weiten Bereichen der seitlichen Oberflächen 21, 22 größer als bei seitlichen Oberflächen 21, 22 mit einer Form von ebenen Flächen. Hierdurch ist der lokale magnetische Widerstand eines Raumes zwischen benachbarten Polstücken, die gekrümmte oder geknickte seitliche Oberflächen haben, größer als der lokale magnetische Widerstand eines Raumes zwischen benachbarten Polstücken, die seitliche Oberflächen in Form von ebenen Flächen haben. Verglichen mit Polstücken mit seitlichen Oberflächen in Form von ebenen Flächen tritt hierdurch zwischen Polstücken, die gekrümmte oder geknickte seitliche Oberflächen haben, ein geringerer Anteil eines in dem Polstück geführten Magnetflusses über die seitlichen Oberflächen 21, 22 aus. Damit erhöht sich der Anteil des in dem Polstück geführten Magnetflusses, der über die innere Oberfläche 23 austritt, was bei gleicher Anregung (Strom durch die Spulen 17) zu einem stärkeren magnetischen Multipolfeld führt. Somit wird durch die gekrümmten oder geknickten Seitenflächen 21, 22 der Polstücke 19 die Effizienz des Erzeugens des magnetischen Multipolfeldes erhöht.Due to this shape of the lateral surfaces 21, 22 of the
Ein Maß für diese Effizienz ist der Verlauf des Abdeckungswinkels Φ(r) in Abhängigkeit des Radius r. Zu diesem Zweck wird ein Mittenabdeckungswinkel γ beispielsweise folgendermaßen definiert: Der Mittenabdeckungswinkel ist der kleinste radiusabhängige Abdeckungswinkel Φ(r) in einem Bereich R0+20%L<r<DR/2-20%L, wobei R0 der in der Radialrichtung R gemessene, kleinste Abstand zwischen der Oberfläche des Polstücks 19 und der Zentralachse 5 ist, wobei DR der Innendurchmesser des Rohrs 3 ist, und wobei L die in der Radialrichtung R gemessene maximale Länge des Polstücks 19 ist. Der Bereich R0+20%L<r<DR/2-20%L bezeichnet einen Bereich für den Radius r mit einer unteren Grenze bei R0+20%L und einer oberen Grenze bei DR/2-20%L.A measure of this efficiency is the course of the coverage angle Φ(r) as a function of the radius r. For this purpose, a center coverage angle γ is defined as follows: The center coverage angle is the smallest radius-dependent coverage angle Φ(r) in a range R0+20%L<r<DR/2-20%L, where R0 is the smallest distance measured in the radial direction R between the surface of the
Eine deutliche Erhöhung der Effizienz des Erzeugens des magnetischen Multipolfeldes durch gekrümmte oder geknickte Seitenflächen ergibt sich, wenn der Mittenabdeckungswinkel γ sowohl kleiner als der Innenabdeckungswinkel α als auch kleiner als der Außenabdeckungswinkel β ist. Hierbei kann der Außenabdeckungswinkel β auch größere Werte als 75% der Sektorbreite annehmen. Der Innenabdeckungswinkel α und der Außenabdeckungswinkel β können hierbei unterschiedliche Werte haben oder können gleiche Werte haben.A significant increase in the efficiency of generating the magnetic multipole field by curved or bent side surfaces occurs when the center coverage angle γ is smaller than both the inner coverage angle α and the outer coverage angle β. The outer coverage angle β can also assume values greater than 75% of the sector width. The inner coverage angle α and the outer coverage angle β can have different values or can have the same values.
Nachfolgend werden Details zu den Spulen 17 des Multipolelements 1 mit Bezug zu den
Wenn eine Spule 17 mehrere Wicklungen aufweist, sind die mehreren Wicklungen so angeordnet, dass sich die von den mehreren Wicklungen erzeugten Magnetflüsse räumlich überlagern. Mehrere Wicklungen sind voneinander elektrisch isoliert und werden von separaten Stromquellen betrieben. Eine Wicklung kann sich über mehrere der Spulen 17 erstrecken.When a
Eine zweite Quadrupol-Wicklung 45 ist durch eine gestrichelte Linie dargestellt. Die zweite Quadrupol-Wicklung 45 weist zwei Anschlüsse 46 auf, an welchen die zweite Quadrupol-Wicklung 45 mit einer Stromquelle verbindbar ist. Die zweite Quadrupol-Wicklung 45 besteht aus einem einzigen elektrischen Leiter. Der elektrische Leiter der zweiten Quadrupol-Wicklung 45 erstreckt sich über vier der acht Spulen 17 des als Oktupolelement ausgebildeten Multipolelements 1. Bei fortlaufender Zählung in der Umfangsrichtung erstreckt sich die zweite Quadrupol-Wicklung 45 über alle geradzahligen Spulen 17 des Multipolelements 1. Die Wicklungssinne von jedem Paar von in der Umfangsrichtung U benachbarten Spulen 17, über welche sich die zweite Quadrupol-Wicklung 45 erstrecket, sind einander entgegengesetzt, wie durch entsprechende Pfeile in
Die erste Dipol-Wicklung 47 weist an jedem der Stutzen 13 eine Vielzahl von Windungen auf. Die Anzahl der Windungen der ersten Dipol-Wicklung 47 an einem jeweiligen Stutzen 13 ist schematisch durch die Dicke der ersten Dipol-Wicklung 47 an dem jeweiligen Stutzen 13 dargestellt. Die Orientierung der Windungen der ersten Dipol-Wicklung 47 an einem jeweiligen Stutzen 13 ist schematisch durch einen (in Radialrichtung R innenliegenden) Pfeil an dem jeweiligen Stutzen 13 dargestellt. Beispielsweise weisen die Windungen der ersten Dipol-Wicklung 47 folgende Konfiguration auf: +100, +100, +41, -41, -100, -100, -41, +41, wobei das Vorzeichen die Orientierung der Windung und die Zahl die Anzahl der Windungen am jeweiligen Stutzen 13 angibt, beginnend mit dem mittig oben dargestellten Stutzen 13 und im Uhrzeigersinn geordnet.The first dipole winding 47 has a plurality of turns on each of the
Die zweite Dipol-Wicklung 49 weist an jedem der Stutzen 13 eine Vielzahl von Windungen auf. Die Anzahl der Windungen der zweiten Dipol-Wicklung 49 an einem jeweiligen Stutzen 13 ist schematisch durch die Dicke der zweiten Dipol-Wicklung 49 an dem jeweiligen Stutzen 13 dargestellt. Die Orientierung der Windungen der ersten zweiten Dipol-Wicklung 49 an einem jeweiligen Stutzen 13 ist schematisch durch einen (in Radialrichtung R außenliegenden) Pfeil an dem jeweiligen Stutzen 13 dargestellt. Beispielsweise weisen die Windungen der zweiten Dipol-Wicklung 49 folgende Konfiguration auf: -41, +41, +100, +100, +41, -41, -100, -100, wobei das Vorzeichen die Orientierung der Windung und die Zahl die Anzahl der Windungen am jeweiligen Stutzen 13 angibt, beginnend mit dem mittig oben dargestellten Stutzen 13 und im Uhrzeigersinn geordnet. Mit den Dipol-Wicklungen 47 und 49 ist es möglich, ein beliebig rotierbares magnetisches Dipolfeld in dem Propagationsbereich 4 zu erzeugen.The second dipole winding 49 has a plurality of turns on each of the
Derartige Dipolfelder können auch mit anderen Konfigurationen der Windungszahlen und Windungsorientierungen erzeugt werden. Die vorliegende Ausführungsform zeigt lediglich eine Ausführungsform zur Implementierung einer Dipol-Wicklung.Such dipole fields can also be generated with other configurations of the number of turns and winding orientations. The present embodiment shows only one embodiment for implementing a dipole winding.
Mit Bezug zu
Im weiteren Unterschied zu dem Multipolelement 1, welches ein Oktupolelement ist, ist das Multipolelement 1A ein Quadrupolelement mit vier Polstücken 19 und vier Stutzen 13. Die maximale Anzahl der Pole des elektrischen Feldes beträgt vier und die maximale Anzahl der Pole des magnetischen Feldes beträgt vier. Das Multipolelement 1A kann in weiteren Ausführungsformen eine andere Anzahl von Polen, Polstücken 19 und Stutzen 13 haben, z. B. sechs, acht oder mehr.In further difference to the
Das Rohr 3 hat eine geringe magnetische Leitfähigkeit und ist insbesondere magnetisch isolierend. Ferner ist das Rohr 3 elektrisch isolierend, um die Polstücke 19 und die Stutzen 13 voneinander elektrisch zu isolieren. Zudem sind die Polstücke 19 elektrisch leitend. Hierdurch kann an die Polstücke 19 ein hohes elektrisches Potential angelegt werden, während die Stutzen 13 auf Massepotential gehalten werden. Somit dienen die Polstücke 19 bei dem elektrisch-magnetischen Multipolelement 1A auch als Elektroden zum Erzeugen des elektrischen Multipolfeldes. Das bedeutet allerdings auch, dass die Polstücke 19 in der Halterung 27 des Multipolelements 1A elektrisch isoliert gehalten werden; das Material der Halterung 27 ist in diesem Fall (zumindest teilweise) elektrisch nichtleitend.The
Die Wandstärke TR des Rohres 3 sollte hinreichend groß sein, um eine elektrische Isolierung der Polstücke 19 gegenüber den Stutzen 13 selbst bei Vorhandensein einer hohen elektrischen Potentialdifferenz zwischen diesen aufrechtzuerhalten. Beispielsweise sollte die Wandstärke TR des Rohres 3 so bemessen sein, dass das Rohr 3 eine Durchschlagsspannung von mindestens 20 kV hat. Hierbei bezeichnet die Durchschlagsspannung die kleinste betragsmäßige Differenz zwischen dem elektrischen Potential der Polstücke 19 und dem elektrischen Potential der Stutzen 13, bei welcher die elektrische Isolierung des Rohres 3 versagt.The wall thickness TR of the
Zum Anlegen von extern erzeugten elektrischen Potentialen an die Polstücke 19 weist das Multipolelement 1A ferner mehrere erste elektrische Leitungen 29 auf, welche die Polstücke 19 mit elektrischen Anschlüssen 31 in der Außenraumbaugruppe 7 elektrisch verbinden. In
In dem in
In dem in
Im Betrieb können die Spulen 17, die Stutzen 13 und das Umfangspolstück 11 bei Massepotential verbleiben, wohingegen die Polstücke 19 auf Hochspannung liegen. Eine elektrische Potentialdifferenz zwischen einem mittleren elektrischen Potential der Polstücke 19 und einem elektrischen Potential der Stutzen 13 beträgt beispielsweise mindestens 2 kV, bevorzugt mindestens 6 kV. Ferner oder alternativ beträgt eine elektrische Potentialdifferenz zwischen einem mittleren elektrischen Potential der Polstücke 19 und einem elektrischen Potential des Umfangspolstücks 11 mindestens 2 kV, bevorzugt mindestens 6 kV. Ferner oder alternativ beträgt eine maximale elektrische Potentialdifferenz zwischen elektrischen Potentialen benachbarter Polstücke 19 mindestens 200 V, bevorzugt mindestens 1 kV.In operation, the
Mit Bezug zu
Das Teilchenstrahlsystem 100 umfasst beispielsweise eine Teilchenquelle 101 zum Bereitstellen von geladenen Teilchen eines Teilchenstrahls 102, beispielweise Elektronen oder Ionen, eine Beschleunigungselektrode 103 zum Beschleunigen der Teilchen des Teilchenstrahls 102, ein Strahlrohr 104, durch welches der Teilchenstrahl 102 innerhalb des Teilchenstrahlsystems 100 verläuft, einen Bildfehlerkorrektor 105, der mindestens eines der hierin beschriebenen Multipolelemente 1, 1A umfasst, Ablenkspulen 106 und/oder Ablenkelektroden 107 zum Ablenken des Teilchenstrahls 102 und eine Objektivlinse 109 zum Fokussieren des Teilchenstrahls 102 in eine Fokalebene FP. Das Strahlrohr 104 kann sich beispielsweise von der Beschleunigungselektrode 103 bis zu der Objektivlinse 109 erstrecken. Das Strahlrohr 104 kann unterbrochen sein, beispielsweise durch den Bildfehlerkorrektor 105 (das Multipolelement 1). Einige Komponenten des Teilchenstrahlsystems 100, beispielsweise der Bildfehlerkorrektor 105 (das Multipolelement 1) und die Ablenkelektroden 107, können ganz oder teilweise innerhalb des Strahlrohrs 104 angeordnet sein.The
Das Teilchenstrahlsystem 100 umfasst ferner eine Vakuumkammer 111, in welcher ein Probentisch 113 angeordnet ist. Der Probentisch 113 ist dazu konfiguriert, eine Probe 115 zu tragen. Der Probentisch 113 kann dazu konfiguriert sein, die Probe 115 zu verschieben und zu drehen.The
Das Teilchenstrahlsystem 100 umfasst ferner einen Detektor 117 zum Detektieren von Wechselwirkungsprodukten 118, welche durch Wechselwirkung des Teilchenstrahls 102 mit der Probe 115 erzeugt werden. Wechselwirkungsprodukte können beispielsweise sein: Sekundärelektronen, rückgestreute Elektronen, Sekundärionen, rückgestreute Ionen, Licht, Strahlung usw.The
Das Teilchenstrahlsystem 100 umfasst ferner eine Steuerung 125 zur Steuerung und Datenverarbeitung. Die Steuerung 125 steuert die Teilchenquelle 101, die Beschleunigungselektrode 103, den Bildfehlerkorrektor 105, die Ablenkelektroden 107 und die Objektivlinse 109 über eine Kommunikationsleitung 121. Die Steuerung 125 steuert den Probentisch 113 über eine Kommunikationsleitung 114. Die Steuerung 125 steuert den Detektor 117 und bezieht Daten von dem Detektor 117 über eine Kommunikationsleitung 119. Ein Eingabegerät 127 ist mit der Steuerung 125 verbunden, um Eingaben von einem Nutzer oder einem Datenträger zu empfangen. Ein Ausgabegerät 129 ist mit der Steuerung 125 verbunden, um Ausgaben der Steuerung 125 an einen Nutzer oder einen Datenträger auszugeben. Die Steuerung 125 ist mit einem Datenspeicher 131 zum Speichern von Daten verbunden.The
Das Teilchenstrahlsystem 100 umfasst ferner eine oder mehr Stromquellen und/oder eine oder mehr Spannungsquellen, die in den Figuren nicht dargestellt sind. Die Stromquellen bzw. Spannungsquellen sind dazu konfiguriert, die Komponenten des Teilchenstrahlsystems 100, insbesondere Elektroden zum Erzeugen von elektrischen Feldern und Spulen zum Erzeugen von Magnetfeldern, mit geeigneten elektrischen Spannungen und elektrischen Strömen zu versorgen. Die Stromquellen und die Spannungsquellen werden von der Steuerung 125 gesteuert.The
Im Betrieb kann das Strahlrohr 104 auf Hochspannung liegen. Insbesondere kann an dem Strahlrohr 104 dieselbe Hochspannung wie an den Polstücken 19 anliegen. Beispielsweise beträgt eine elektrische Potentialdifferenz zwischen dem Strahlrohr 104 und der Probe 115 mindestens 2 kV oder mindestens 6 kV.During operation, the
Beispiele von Gegenständen der vorliegenden OffenbarungExamples of subject matter of the present disclosure
Nachfolgend werden einige Beispiele von Gegenständen der vorliegenden Offenbarung beschrieben.Some examples of subject matter of the present disclosure are described below.
Beispiel 1 betrifft ein Multipolelement (1, 1A), umfassend:
- ein Rohr (3), welches eine Zentralachse (5) des Multipolelements (1, 1A) umgibt;
- eine Außenraumbaugruppe (7), welche bezüglich einer Radialrichtung (R), die von der Zentralachse (5) senkrecht ausgeht, außerhalb des Rohres (3) angeordnet ist, und eine Vakuumraumbaugruppe (9), welche bezüglich der Radialrichtung (R) innerhalb des Rohres (3) angeordnet ist,
- wobei die Außenraumbaugruppe (7) umfasst:
- ein Umfangspolstück (11), welches magnetisch leitend ist und das Rohr (3) in einer Umfangsrichtung (U) umgibt, wobei die Umfangsrichtung (U) zu der Zentralachse (5) und zu der Radialrichtung (R) senkrecht orientiert ist,
- mehrere Stutzen (13), welche magnetisch leitend sind, um die Zentralachse (5) herum verteilt angeordnet sind und sich von dem Umfangspolstück (11) entgegen der Radialrichtung (R) bis zu einer äußeren Wandoberfläche (15) des Rohres (3) erstrecken; und
- mehrere Spulen (17);
- wobei die Vakuumraumbaugruppe (9) umfasst:
- mehrere Polstücke (19), welche magnetisch leitend sind, um die Zentralachse (5) herum verteilt angeordnet sind und sich von dem Rohr (3) entgegen der Radialrichtung (R) erstrecken.
- a tube (3) surrounding a central axis (5) of the multipole element (1, 1A);
- an external space assembly (7) which is arranged outside the tube (3) with respect to a radial direction (R) extending perpendicularly from the central axis (5), and a vacuum space assembly (9) which is arranged inside the tube (3) with respect to the radial direction (R),
- wherein the exterior assembly (7) comprises:
- a circumferential pole piece (11) which is magnetically conductive and surrounds the tube (3) in a circumferential direction (U), wherein the circumferential direction (U) is oriented perpendicular to the central axis (5) and to the radial direction (R),
- a plurality of nozzles (13) which are magnetically conductive, are arranged distributed around the central axis (5) and extend from the peripheral pole piece (11) against the radial direction (R) to an outer wall surface (15) of the tube (3); and
- several coils (17);
- wherein the vacuum chamber assembly (9) comprises:
- several pole pieces (19), which are magnetically conductive, distributed around the central axis (5) are arranged and extend from the tube (3) against the radial direction (R).
Beispiel 2 betrifft ein Multipolelement (1, 1A) gemäß Beispiel 1,
wobei ein in der Radialrichtung (R) gemessener Abstand zwischen dem Rohr (3) und einem jeden der Stutzen (13) mindestens null ist.Example 2 relates to a multipole element (1, 1A) according to Example 1,
wherein a distance measured in the radial direction (R) between the pipe (3) and each of the nozzles (13) is at least zero.
Beispiel 3 betrifft ein Multipolelement (1, 1A) gemäß Beispiel 1 oder 2,
wobei ein in der Radialrichtung (R) gemessener Abstand zwischen dem Rohr (3) und einem jeden der Stutzen (13) kleiner als 20% eines in der Radialrichtung (R) gemessenen Innendurchmessers (DR) des Rohres (3) und/oder kleiner als 5 mm ist.Example 3 relates to a multipole element (1, 1A) according to Example 1 or 2,
wherein a distance measured in the radial direction (R) between the pipe (3) and each of the nozzles (13) is less than 20% of an inner diameter (DR) of the pipe (3) measured in the radial direction (R) and/or less than 5 mm.
Beispiel 4 betrifft ein Multipolelement (1, 1A) gemäß einem der Beispiele 1 bis 3,
wobei ein in der Radialrichtung (R) gemessener Abstand (D1) zwischen einem jeden der Polstücke (19) und dem Rohr (3) mindestens null ist.Example 4 relates to a multipole element (1, 1A) according to one of Examples 1 to 3,
wherein a distance (D1) measured in the radial direction (R) between each of the pole pieces (19) and the tube (3) is at least zero.
Beispiel 5 betrifft ein Multipolelement (1, 1A) gemäß einem der Beispiele 1 bis 4,
wobei ein in der Radialrichtung (R) gemessener Abstand (D1) zwischen einem jeden der Polstücke (19) und dem Rohr (3) kleiner als 20% eines in der Radialrichtung (R) gemessenen Innendurchmessers (DR) des Rohres (3) und/oder kleiner als 5 mm ist.Example 5 relates to a multipole element (1, 1A) according to one of Examples 1 to 4,
wherein a distance (D1) measured in the radial direction (R) between each of the pole pieces (19) and the tube (3) is less than 20% of an inner diameter (DR) of the tube (3) measured in the radial direction (R) and/or less than 5 mm.
Beispiel 6 betrifft ein Multipolelement (1, 1A) gemäß einem der Beispiele 1 bis 5, wobei eine in der Radialrichtung (R) gemessene Wandstärke (TR) des Rohres (3) größer als null ist.Example 6 relates to a multipole element (1, 1A) according to one of examples 1 to 5, wherein a wall thickness (TR) of the tube (3) measured in the radial direction (R) is greater than zero.
Beispiel 7 betrifft ein Multipolelement (1, 1A) gemäß einem der Beispiele 1 bis 6, wobei eine in der Radialrichtung (R) gemessene Wandstärke (TR) des Rohres (3) kleiner als 20% eines in der Radialrichtung (R) gemessenen Innendurchmessers (DR) des Rohres (3) und/oder kleiner als 5 mm ist.Example 7 relates to a multipole element (1, 1A) according to one of examples 1 to 6, wherein a wall thickness (TR) of the tube (3) measured in the radial direction (R) is less than 20% of an inner diameter (DR) of the tube (3) measured in the radial direction (R) and/or less than 5 mm.
Beispiel 8 betrifft ein Multipolelement (1, 1A) gemäß einem der Beispiele 1 bis 7,
wobei die Stutzen (13) das Rohr (3) in der Radialrichtung (R) nicht durchsetzen,
wobei die Polstücke (19) das Rohr (3) in der Radialrichtung (R) nicht durchsetzen.Example 8 relates to a multipole element (1, 1A) according to any one of Examples 1 to 7,
wherein the nozzles (13) do not penetrate the pipe (3) in the radial direction (R),
wherein the pole pieces (19) do not penetrate the tube (3) in the radial direction (R).
Beispiel 9 betrifft ein Multipolelement (1, 1A) gemäß einem der Beispiele 1 bis 8,
wobei das Rohr (3) in der Radialrichtung (R) eine Vakuumtrennung zwischen der Vakuumraumbaugruppe (9) und der Außenraumbaugruppe (7) bereitstellt.Example 9 relates to a multipole element (1, 1A) according to any one of Examples 1 to 8,
wherein the tube (3) provides a vacuum separation in the radial direction (R) between the vacuum space assembly (9) and the outer space assembly (7).
Beispiel 10 betrifft ein Multipolelement (1, 1A) gemäß einem der Beispiele 1 bis 9,
wobei das Rohr (3) magnetisch nichtleitend ist.Example 10 relates to a multipole element (1, 1A) according to any one of Examples 1 to 9,
wherein the tube (3) is magnetically non-conductive.
Beispiel 11 betrifft ein Multipolelement (1, 1A) gemäß einem der Beispiele 1 bis 10,
wobei die Polstücke (19) jeweils so geformt sind, dass ein Innenabdeckungswinkel (α) und ein Außenabdeckungswinkel (β) voneinander verschiedene Werte haben,
wobei ein radiusabhängiger Abdeckungswinkel (Φ(r)) einen spitzen Winkel zwischen einer ersten Halbgeraden (h1) und einer zweiten Halbgeraden (h2) angibt,
wobei die erste Halbgerade (h1) in einer zu der Zentralachse (5) senkrecht orientierten Querschnittsebene liegt, von der Zentralachse (5) ausgeht und durch einen ersten Schnittpunkt (S1(r)) verläuft,
wobei die zweite Halbgerade (h2) in der Querschnittsebene liegt, von der Zentralachse (5) ausgeht und durch einen zweiten Schnittpunkt (S2(r)) verläuft,
wobei der erste Schnittpunkt (S1(r)) und der zweite Schnittpunkt (S2(r)) Schnittpunkte der Oberfläche des jeweiligen Polstücks (19) mit einem Kreis sind, welcher in der Querschnittsebene liegt, den Radius r hat und dessen Mittelpunkt auf der Zentralachse (5) liegt,
wobei der Innenabdeckungswinkel (α) als der größte radiusabhängige Abdeckungswinkel (Φ(r)) in einem Bereich R0≤r<R0+20%Ldefiniert ist,
wobei der Außenabdeckungswinkel (β) als der größte radiusabhängige Abdeckungswinkel (Φ(r)) in einem Bereich DR/2-20%L<r≤DR/2definiert ist,
wobei R0 der in der Radialrichtung R gemessene, kleinste Abstand zwischen der Oberfläche des jeweiligen Polstücks (19) und der Zentralachse (5) ist,
wobei DR der Innendurchmesser des Rohrs (3) ist,
wobei L die in der Radialrichtung (R) gemessene maximale Länge des jeweiligen Polstücks (19) ist.Example 11 relates to a multipole element (1, 1A) according to any one of Examples 1 to 10,
wherein the pole pieces (19) are each shaped such that an inner cover angle (α) and an outer cover angle (β) have different values from each other,
where a radius-dependent coverage angle (Φ(r)) indicates an acute angle between a first half-line (h1) and a second half-line (h2),
wherein the first half-line (h1) lies in a cross-sectional plane oriented perpendicular to the central axis (5), starts from the central axis (5) and passes through a first intersection point (S1(r)),
wherein the second half-line (h2) lies in the cross-sectional plane, starts from the central axis (5) and passes through a second intersection point (S2(r)),
wherein the first intersection point (S1(r)) and the second intersection point (S2(r)) are intersection points of the surface of the respective pole piece (19) with a circle which lies in the cross-sectional plane, has the radius r and whose center lies on the central axis (5),
where the inner coverage angle (α) is defined as the largest radius-dependent coverage angle (Φ(r)) in a range R0≤r<R0+20%L,
where the outer coverage angle (β) is defined as the largest radius-dependent coverage angle (Φ(r)) in a range DR/2-20%L<r≤DR/2,
where R0 is the smallest distance measured in the radial direction R between the surface of the respective pole piece (19) and the central axis (5),
where DR is the inner diameter of the pipe (3),
where L is the maximum length of the respective pole piece (19) measured in the radial direction (R).
Beispiel 12 betrifft ein Multipolelement (1, 1A) gemäß Beispiel 11,
wobei eine Sektorbreite als das Verhältnis von 360° zu der Anzahl von Polstücken definiert ist;
wobei die Polstücke (19) so geformt sind, dass der Innenabdeckungswinkel (α) größer als der Außenabdeckungswinkel (β) ist; und/oder
wobei die Polstücke (19) so geformt sind, dass eine Differenz zwischen dem Innenabdeckungswinkel (α) und dem Außenabdeckungswinkel (β) mindestens 10% der Sektorbreite beträgt; und/oder
wobei die Polstücke (19) so geformt sind, dass ein Verhältnis des Innenabdeckungswinkels (α) zu der Sektorbreite einen Wert im Bereich von 75% bis 95% hat; und/oder
wobei die Polstücke (19) so geformt sind, dass ein Verhältnis des Außenabdeckungswinkels (β) zu der Sektorbreite einen Wert im Bereich von 35% bis 75% hat.Example 12 relates to a multipole element (1, 1A) according to Example 11,
where a sector width is defined as the ratio of 360° to the number of pole pieces;
wherein the pole pieces (19) are shaped such that the inner cover angle (α) is greater than the outer cover angle (β); and/or
wherein the pole pieces (19) are shaped such that a difference between the inner cover angle (α) and the outer cover angle (β) is at least 10% of the sector width; and/or
wherein the pole pieces (19) are shaped such that a ratio of the inner cover angle (α) to the sector width has a value in the range of 75% to 95%; and/or
wherein the pole pieces (19) are shaped such that a ratio of the outer coverage angle (β) to the sector width has a value in the range of 35% to 75%.
Beispiel 13 betrifft ein Multipolelement (1, 1A) gemäß Beispiel 11 oder 12,
wobei die Polstücke (19) jeweils so geformt sind, dass ein Mittenabdeckungswinkel (γ) des jeweiligen Polstücks (19) sowohl kleiner als der Innenabdeckungswinkel (α) des jeweiligen Polstücks (19) als auch kleiner als der Außenabdeckungswinkel (β) des jeweiligen Polstücks (19) ist,
wobei der Mittenabdeckungswinkel (γ) als der kleinste radiusabhängige Abdeckungswinkel (Φ(r)) in einem Bereich R0+20%L<r<DR/2-20%L definiert ist.Example 13 relates to a multipole element (1, 1A) according to Example 11 or 12,
wherein the pole pieces (19) are each shaped that a center coverage angle (γ) of the respective pole piece (19) is smaller than both the inner coverage angle (α) of the respective pole piece (19) and the outer coverage angle (β) of the respective pole piece (19),
where the center coverage angle (γ) is defined as the smallest radius-dependent coverage angle (Φ(r)) in a range R0+20%L<r<DR/2-20%L.
Beispiel 14 betrifft ein Multipolelement (1, 1A) gemäß einem der Beispiele 1 bis 10,
wobei die Polstücke (19) jeweils so geformt sind, dass ein Mittenabdeckungswinkel (γ) des jeweiligen Polstücks (19) sowohl kleiner als ein Innenabdeckungswinkel (α) des jeweiligen Polstücks (19) als auch kleiner als ein Außenabdeckungswinkel (β) des jeweiligen Polstücks (19) ist,
wobei ein radiusabhängiger Abdeckungswinkel (Φ(r)) einen spitzen Winkel zwischen einer ersten Halbgeraden (h1) und einer zweiten Halbgeraden (h2) angibt,
wobei die erste Halbgerade (h1) in einer zu der Zentralachse (5) senkrecht orientierten Querschnittsebene liegt, von der Zentralachse (5) ausgeht und durch einen ersten Schnittpunkt (S1(r)) verläuft,
wobei die zweite Halbgerade (h2) in der Querschnittsebene liegt, von der Zentralachse (5) ausgeht und durch einen zweiten Schnittpunkt (S2(r)) verläuft,
wobei der erste Schnittpunkt (S1(r)) und der zweite Schnittpunkt (S2(r)) Schnittpunkte der Oberfläche des jeweiligen Polstücks (19) mit einem Kreis sind, welcher in der Querschnittsebene liegt, den Radius r hat und dessen Mittelpunkt auf der Zentralachse (5) liegt,
wobei der Innenabdeckungswinkel (α) als der größte radiusabhängige Abdeckungswinkel (Φ(r)) in einem Bereich R0≤r<R0+20%Ldefiniert ist,
wobei der Außenabdeckungswinkel (β) als der größte radiusabhängige Abdeckungswinkel (Φ(r)) in einem Bereich DR/2-20%L<r≤DR/2definiert ist,
wobei der Mittenabdeckungswinkel (γ) als der kleinste radiusabhängige Abdeckungswinkel (Φ(r)) in einem Bereich R0+20%L<r<DR/2-20%L definiert ist,
wobei R0 der in der Radialrichtung R gemessene, kleinste Abstand zwischen der Oberfläche des jeweiligen Polstücks (19) und der Zentralachse (5) ist,
wobei DR der Innendurchmesser des Rohrs (3) ist,
wobei L die in der Radialrichtung (R) gemessene maximale Länge des jeweiligen Polstücks (19) ist.Example 14 relates to a multipole element (1, 1A) according to any one of Examples 1 to 10,
wherein the pole pieces (19) are each shaped such that a center coverage angle (γ) of the respective pole piece (19) is both smaller than an inner coverage angle (α) of the respective pole piece (19) and smaller than an outer coverage angle (β) of the respective pole piece (19),
where a radius-dependent coverage angle (Φ(r)) indicates an acute angle between a first half-line (h1) and a second half-line (h2),
wherein the first half-line (h1) lies in a cross-sectional plane oriented perpendicular to the central axis (5), starts from the central axis (5) and passes through a first intersection point (S1(r)),
wherein the second half-line (h2) lies in the cross-sectional plane, starts from the central axis (5) and passes through a second intersection point (S2(r)),
wherein the first intersection point (S1(r)) and the second intersection point (S2(r)) are intersection points of the surface of the respective pole piece (19) with a circle which lies in the cross-sectional plane, has the radius r and whose center lies on the central axis (5),
where the inner coverage angle (α) is defined as the largest radius-dependent coverage angle (Φ(r)) in a range R0≤r<R0+20%L,
where the outer coverage angle (β) is defined as the largest radius-dependent coverage angle (Φ(r)) in a range DR/2-20%L<r≤DR/2,
where the center coverage angle (γ) is defined as the smallest radius-dependent coverage angle (Φ(r)) in a range R0+20%L<r<DR/2-20%L,
where R0 is the smallest distance measured in the radial direction R between the surface of the respective pole piece (19) and the central axis (5),
where DR is the inner diameter of the pipe (3),
where L is the maximum length of the respective pole piece (19) measured in the radial direction (R).
Beispiel 15 betrifft ein Multipolelement (1, 1A) gemäß einem der Beispiele 1 bis 14,
wobei die Polstücke (19) jeweils zwei seitliche Oberflächen (21, 22) aufweisen, die jeweils einem in der Umfangsrichtung (U) benachbarten Polstück der Polstücke (19) zugewandt sind;
wobei die seitlichen Oberflächen (21, 22) der Polstücke (19) gekrümmt oder geknickt sind.Example 15 relates to a multipole element (1, 1A) according to any one of Examples 1 to 14,
wherein the pole pieces (19) each have two lateral surfaces (21, 22) each facing a pole piece of the pole pieces (19) adjacent in the circumferential direction (U);
wherein the lateral surfaces (21, 22) of the pole pieces (19) are curved or kinked.
Beispiel 16 betrifft ein Multipolelement (1, 1A) gemäß einem der Beispiele 1 bis 15, wobei die Vakuumraumbaugruppe (9) ferner eine Halterung (27) zum Halten der Polstücke (19) umfasst.Example 16 relates to a multipole element (1, 1A) according to any one of examples 1 to 15, wherein the vacuum space assembly (9) further comprises a holder (27) for holding the pole pieces (19).
Beispiel 17 betrifft ein Multipolelement (1, 1A) gemäß Beispiel 16, wobei die Halterung (27) teilweise oder vollständig durch das Rohr (3) bereitgestellt ist.Example 17 relates to a multipole element (1, 1A) according to Example 16, wherein the holder (27) is partially or completely provided by the tube (3).
Beispiel 18 betrifft ein Multipolelement (1A) gemäß einem der Beispiele 1 bis 17,
wobei das Rohr (3) elektrisch isolierend ist;
wobei die Polstücke (19) elektrisch leitend sind und
wobei das Multipolelement (1) ferner umfasst:
- mehrere erste elektrische Leitungen (29), welche die Polstücke (19) mit elektrischen Anschlüssen (31) in der Außenraumbaugruppe (7) elektrisch verbinden.
wherein the tube (3) is electrically insulating;
wherein the pole pieces (19) are electrically conductive and
wherein the multipole element (1) further comprises:
- a plurality of first electrical leads (29) which electrically connect the pole pieces (19) to electrical terminals (31) in the exterior assembly (7).
Beispiel 19 betrifft ein Multipolelement (1A) gemäß Beispiel 18,
wobei zumindest ein Teil der mehreren ersten elektrischen Leitungen (29) durch eine an der Zentralachse (5) liegende Öffnung (6a, 6b) des Rohres (3) geführt ist.Example 19 relates to a multipole element (1A) according to Example 18,
wherein at least a part of the plurality of first electrical lines (29) is guided through an opening (6a, 6b) of the tube (3) located on the central axis (5).
Beispiel 20 betrifft ein Multipolelement (1, 1A) gemäß einem der Beispiele 1 bis 19,
wobei ein Bereich (33) des Rohres (3), welcher an die Polstücke (19) und an die Stutzen (13) in der Radialrichtung (R) angrenzt, keine Öffnung aufweist, welche das Rohr (3) in der Radialrichtung (R) durchsetzt.Example 20 relates to a multipole element (1, 1A) according to any one of Examples 1 to 19,
wherein a region (33) of the tube (3) which adjoins the pole pieces (19) and the nozzles (13) in the radial direction (R) has no opening which penetrates the tube (3) in the radial direction (R).
Beispiel 21 betrifft ein Multipolelement (1, 1A) gemäß einem der Beispiele 18 bis 20,
wobei die mehreren ersten elektrischen Leitungen (29) das Rohr (3) außerhalb eines Bereichs (33) des Rohres (3), welcher an die Polstücke (19) und an die Stutzen (13) in der Radialrichtung (R) angrenzt, in der Radialrichtung (R) durchsetzen.Example 21 relates to a multipole element (1, 1A) according to any one of Examples 18 to 20,
wherein the plurality of first electrical lines (29) pass through the tube (3) in the radial direction (R) outside a region (33) of the tube (3) which adjoins the pole pieces (19) and the nozzles (13) in the radial direction (R).
Beispiel 22 betrifft ein Multipolelement (1, 1A) gemäß einem der Beispiele 18 bis 21, ferner umfassend:
- mehrere zweite elektrische Leitungen (35), welche zumindest einen Teil der Polstücke (19) gruppenweise miteinander elektrisch verbinden.
- a plurality of second electrical lines (35) which electrically connect at least some of the pole pieces (19) to one another in groups.
Beispiel 23 betrifft ein Multipolelement (1, 1A) gemäß Beispiel 22, wobei die zweiten elektrischen Leitungen (35) jeweils ein Paar der Polstücke (19), die einander über die Zentralachse (5) gegenüberliegen, miteinander elektrisch verbinden.Example 23 relates to a multipole element (1, 1A) according to Example 22, wherein the second electrical lines (35) each electrically connect a pair of the pole pieces (19) which are opposite to each other via the central axis (5).
Beispiel 24 betrifft ein Multipolelement (1, 1A) gemäß einem der Beispiele 1 bis 23,
wobei eine elektrische Potentialdifferenz zwischen einem mittleren elektrischen Potential der Polstücke (19) und einem elektrischen Potential der Stutzen (13) mindestens 2 kV beträgt; und/oder
wobei eine elektrische Potentialdifferenz zwischen einem mittleren elektrischen Potential der Polstücke (19) und einem elektrischen Potential des Umfangspolstücks (11) mindestens 2 kV beträgt.Example 24 relates to a multipole element (1, 1A) according to any one of Examples 1 to 23,
where an electrical potential difference between an average electrical potential of the pole pieces (19) and an electrical potential of the nozzles (13) is at least 2 kV; and/or
wherein an electrical potential difference between an average electrical potential of the pole pieces (19) and an electrical potential of the peripheral pole piece (11) is at least 2 kV.
Beispiel 25 betrifft ein Multipolelement (1, 1A) gemäß einem der Beispiele 1 bis 24,
wobei das Multipolelement (1, 1A) ein Quadrupolelement mit vier Polstücken (19) und vier Stutzen (13) ist;
wobei die Spulen (17) mindestens eine Wicklung aus einer Gruppe von Wicklungen aufweisen, wobei die Gruppe von Wicklungen umfasst:
- eine Quadrupolfeld-Wicklung (43) zum Erzeugen eines magnetischen Quadrupolfeldes und mehrere getrennte Dipolfeld-Wicklungen (47, 49) zum Erzeugen von magnetischen Dipolfeldern.
wherein the multipole element (1, 1A) is a quadrupole element with four pole pieces (19) and four supports (13);
wherein the coils (17) comprise at least one winding from a group of windings, the group of windings comprising:
- a quadrupole field winding (43) for generating a magnetic quadrupole field and several separate dipole field windings (47, 49) for generating magnetic dipole fields.
Beispiel 26 betrifft ein Multipolelement (1, 1A) gemäß einem der Beispiele 1 bis 24,
wobei das Multipolelement (1, 1A) ein Oktupolelement mit acht Polstücken (19) und acht Stutzen (13) ist;
wobei die Spulen (17) mindestens eine Wicklung aus einer Gruppe von Wicklungen aufweisen, wobei die Gruppe von Wicklungen umfasst:
- eine Oktupolfeld-Wicklung (41) zum Erzeugen eines magnetischen Oktupolfeldes, mehrere getrennte Quadrupolfeld-Wicklungen (43, 45) zum Erzeugen von magnetischen Quadrupolfeldern und mehrere getrennte Dipolfeld-Wicklungen (47, 49) zum Erzeugen von magnetischen Dipolfeldern.
wherein the multipole element (1, 1A) is an octupole element with eight pole pieces (19) and eight nozzles (13);
wherein the coils (17) comprise at least one winding from a group of windings, the group of windings comprising:
- an octupole field winding (41) for generating a magnetic octupole field, a plurality of separate quadrupole field windings (43, 45) for generating magnetic quadrupole fields and a plurality of separate dipole field windings (47, 49) for generating magnetic dipole fields.
Beispiel 27 betrifft einen Bildfehlerkorrektor (105), welcher mindestens ein Multipolelement (1, 1A) gemäß einem der Beispiele 1 bis 26 umfasst.Example 27 relates to an image aberration corrector (105) comprising at least one multipole element (1, 1A) according to any one of Examples 1 to 26.
Beispiel 28 betrifft ein Teilchenstrahlsystem (100) zum Analysieren oder Bearbeiten einer Probe (115), umfassend:
- mindestens ein Multipolelement (1, 1A) gemäß einem der Beispiele 1 bis 26 oder mindestens einen Bildfehlerkorrektor (105) gemäß
Beispiel 27.
- at least one multipole element (1, 1A) according to one of examples 1 to 26 or at least one image aberration corrector (105) according to example 27.
Beispiel 29 betrifft ein Teilchenstrahlsystem (100) gemäß Beispiel 28, ferner umfassend:
- ein Strahlrohr (104); und
- eine Spannungsquelle, welche konfiguriert ist, eine elektrische Potentialdifferenz zwischen dem Strahlrohr (104) und der Probe (115) zu erzeugen, welche
mindestens 2 kV beträgt.
- a jet pipe (104); and
- a voltage source configured to generate an electrical potential difference between the beam tube (104) and the sample (115) which is at least 2 kV.
Bezugszeichenlistelist of reference symbols
- 1, 1A1, 1A
- Multipolelement;multipole element;
- 33
- Rohr;Pipe;
- 44
- Propagationsbereich;propagation area;
- 55
- Zentralachse;central axis;
- 6a, 6b6a, 6b
- Öffnung des Rohres an der Zentralachse;opening of the tube at the central axis;
- 77
- Außenraumbaugruppe;outdoor assembly;
- 99
- Vakuumraumbaugruppe;vacuum chamber assembly;
- 1111
- Umfangspolstück;circumferential pole piece;
- 12a12a
- oberes Abschlusspolstück;upper end pole piece;
- 12b12b
- unteres Abschlusspolstück;lower end pole piece;
- 1313
- Stutzen;Support;
- 1515
- äußere Wandoberfläche des Rohres;outer wall surface of the pipe;
- 1616
- innere Wandoberfläche des Rohres;inner wall surface of the pipe;
- 1717
- Spulen;Wash;
- 19, 19A, 19B, 19C, 19D19, 19A, 19B, 19C, 19D
- Polstücke;pole pieces;
- 21, 2221, 22
- seitliche Oberflächen eines Polstücks;side surfaces of a pole piece;
- 2323
- innere Oberfläche eines Polstücks;inner surface of a pole piece;
- 2525
- äußere Oberfläche eines Polstücks;outer surface of a pole piece;
- 2727
- Halterung;bracket;
- 2929
- erste elektrische Leitung;first electrical line;
- 3131
- elektrische Anschlüsse;electrical connections;
- 3333
- Bereich des Rohres zwischen Polstück und Stutzen;area of the tube between pole piece and nozzle;
- 3535
- zweite elektrische Leitung;second electrical line;
- 3737
- Vakuumdurchführung;vacuum feedthrough;
- 4141
- Oktupol-Wicklung;octupole winding;
- 4242
- Anschlüsse der Oktupol-Wicklung;connections of the octupole winding;
- 4343
- erste Quadrupol-Wicklung;first quadrupole winding;
- 4444
- Anschlüsse der ersten Quadrupol-Wicklung;Connections of the first quadrupole winding;
- 4545
- zweite Quadrupol-Wicklung;second quadrupole winding;
- 4646
- Anschlüsse der zweiten Quadrupol-Wicklung;Connections of the second quadrupole winding;
- 47, 4947, 49
- Dipol-Wicklung;dipole winding;
- 48, 5048, 50
- Anschlüsse der Dipol-Wicklungen;connections of the dipole windings;
- 100100
- Teilchenstrahlsystem;particle beam system;
- 101101
- Teilchenquelle;particle source;
- 102102
- Teilchenstrahl;particle beam;
- 103103
- Beschleunigungselektrode;accelerating electrode;
- 104104
- Strahlrohr;jet pipe;
- 105105
- Bildfehlerkorrektor;image error corrector;
- 106106
- Ablenkspulen;deflection coils;
- 107107
- Ablenkelektroden;deflection electrodes;
- 109109
- Objektivlinse;objective lens;
- 111111
- Vakuumkammer;vacuum chamber;
- 113113
- Probentisch;sample table;
- 114114
- Kommunikationsverbindung;communication link;
- 115115
- Probe;Sample;
- 117117
- Detektor;Detector;
- 118118
- Wechselwirkungsprodukte;interaction products;
- 119119
- Kommunikationsverbindung;communication link;
- 121121
- Kommunikationsverbindung;communication link;
- 125125
- Steuerung;Steering;
- 127127
- Eingabegerät;input device;
- 129129
- Ausgabegerät;output device;
- 131131
- Datenspeicher;data storage;
- D1D1
- Abstand in Radialrichtung zwischen Polstück und Rohr;Radial distance between pole piece and tube;
- DRDR
- Innendurchmesser des Rohres;inner diameter of the pipe;
- FPFP
- Fokalebene;focal plane;
- h1h1
- erste Halbgerade;first half-line;
- h2h2
- zweite Halbgerade;second half-line;
- h3h3
- dritte Halbgerade;third half-line;
- h4h4
- vierte Halbgerade;fourth half-line;
- k1k1
- erste Kante;first edge;
- k2k2
- zweite Kante;second edge;
- k3k3
- dritte Kante;third edge;
- k4k4
- vierte Kante;fourth edge;
- LL
- Länge eines Polstücks in Radialrichtung;Length of a pole piece in radial direction;
- RR
- Radialrichtung;radial direction;
- R0R0
- kleinster Abstand zwischen Zentralachse und Polstück;smallest distance between central axis and pole piece;
- S1, S2S1, S2
- Schnittpunkt;intersection point;
- TRTR
- Wandstärke des Rohres in Radialrichtung;Wall thickness of the pipe in radial direction;
- TPTP
- Dicke des Polstücks in Umfangsrichtung;Thickness of the pole piece in the circumferential direction;
- UU
- Umfangsrichtung;circumferential direction;
- αα
- Innenabdeckungswinkel;inner cover angle;
- ββ
- Außenabdeckungswinkel;external cover angle;
- ΦΦ
- Abdeckungswinkel.coverage angle.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- EP 0 379 690 A1 [0005]EP 0 379 690 A1 [0005]
Claims (26)
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| DE102023005452.6A DE102023005452A1 (en) | 2023-05-03 | 2023-05-03 | multipole element, image error corrector and particle beam system |
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Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0379690A1 (en) | 1989-01-24 | 1990-08-01 | ICT Integrated Circuit Testing Gesellschaft für HalbleiterprÀ¼ftechnik mbH | Multi-pole element |
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