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DE102023005452A1 - multipole element, image error corrector and particle beam system - Google Patents

multipole element, image error corrector and particle beam system Download PDF

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DE102023005452A1
DE102023005452A1 DE102023005452.6A DE102023005452A DE102023005452A1 DE 102023005452 A1 DE102023005452 A1 DE 102023005452A1 DE 102023005452 A DE102023005452 A DE 102023005452A DE 102023005452 A1 DE102023005452 A1 DE 102023005452A1
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DE
Germany
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tube
multipole element
radial direction
pole pieces
central axis
Prior art date
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Pending
Application number
DE102023005452.6A
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German (de)
Inventor
Dirk Preikszas
Jürgen POMMERENKE
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Carl Zeiss Microscopy GmbH
Original Assignee
Carl Zeiss Microscopy GmbH
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Publication date
Application filed by Carl Zeiss Microscopy GmbH filed Critical Carl Zeiss Microscopy GmbH
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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)

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. EP 0 379 690 A1 offenbart ein Multipolelement, bei welchem Polstücke eine Trennwand des Vakuumbereichs durchsetzen und durch Vakuumdichtungen abgedichtet sind. Bei dieser Konfiguration besteht jedoch das Problem, dass die Abdichtung der Polstücke aufwendig ist und die Polstücke an einer anderen Stelle mit einer elektrischen (und damit auch magnetischen) Isolation versehen werden müssen, wenn das magnetische Multipolelement zu einem elektrisch-magnetischen Multipolelement erweitert werden soll..However, for coils arranged outside the vacuum region, magnetic fluxes generated by the coils must be guided into the vacuum region so that a magnetic multipole field generated by the magnetic fluxes can act on the particle beam. EP 0 379 690 A1 discloses a multipole element in which pole pieces penetrate a partition wall of the vacuum area and are sealed by vacuum seals. However, this configuration has the problem that sealing the pole pieces is complex and the pole pieces must be provided with electrical (and thus also magnetic) insulation at another location if the magnetic multipole element is to be expanded to an electro-magnetic multipole element.

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.
Embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to figures. Here:
  • 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 1 und 2 wird nachfolgend ein Multipolelement gemäß einer Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Das Multipolelement 1 ist ein magnetisches Multipolelement. Das bedeutet, dass das Multipolelement konfiguriert ist, ein magnetisches Multipolfeld zu erzeugen. Dabei werden magnetische Nordpole und magnetische Südpole in gleicher Anzahl erzeugt.With reference to the 1 and 2 A multipole element according to an embodiment of the invention is described below. The multipole element 1 is a magnetic multipole element. This means that the multipole element is configured to generate a magnetic multipole field. Magnetic north poles and magnetic south poles are generated in equal numbers.

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 multipole element 1 is described by means of a cylindrical coordinate system, which is defined by a longitudinal direction, a radial direction R and a circumferential direction U. To simplify the description, it is assumed that the longitudinal direction coincides with a central axis 5 of the multipole element 1. The radial direction R is perpendicular to the longitudinal direction (central axis 5). The radial direction R starts perpendicularly from the central axis 5 and runs away from the central axis 5. The circumferential direction U is always perpendicular to the longitudinal direction and to the radial direction R and is parameterized by an angle of rotation around the longitudinal direction.

1 zeigt eine schematische Querschnittsansicht des Multipolelements 1 in einer Querschnittsebene, die zu der Zentralachse 5 senkrecht orientiert ist. Die Zentralachse 5 und die Längsrichtung sind in 1 durch ein Kreuz in der Mitte des Multipolelements 1 dargestellt. Die Zentralachse 5 und die Längsrichtung verlaufen senkrecht zur Zeichenebene der 1. 2 zeigt eine perspektivische Schnittansicht des Multipolelements 1, wobei der Schnitt in einer Ebene erfolgt, welche durch die Zentralachse 5 und die Radialrichtung R aufgespannt ist. 1 shows a schematic cross-sectional view of the multipole element 1 in a cross-sectional plane oriented perpendicular to the central axis 5. The central axis 5 and the longitudinal direction are in 1 represented by a cross in the middle of the multipole element 1. The central axis 5 and the longitudinal direction are perpendicular to the plane of the 1 . 2 shows a perspective sectional view of the multipole element 1, wherein the section is made in a plane which is spanned by the central axis 5 and the radial direction R.

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 multipole element 1 comprises a tube 3 which surrounds the central axis 5 of the multipole element 1. The multipole element 1 is substantially symmetrical about the central axis 5. The tube 3 has an upper opening 6a at an upper end of the tube 3 in the longitudinal direction and has a lower opening 6b at a lower end of the tube 3 in the longitudinal direction. The tube 3 consists of a wall which encloses the central axis 5 at a distance from the central axis 5 in the circumferential direction and is elongated in the longitudinal direction. A space region which lies within the tube 3 and is completely enclosed by the upper opening 6a, the lower opening 6b and an inner wall surface 16 of the tube 3 in the radial direction is referred to as a vacuum space. During operation, a vacuum is generated in the vacuum space. A space area which lies outside the pipe 3 and is limited by the upper opening 6a, the lower opening 6b and an outer wall surface 15 of the pipe 3 in the radial direction is referred to as the outer space. In operation there is ambient pressure in the outside space (no vacuum).

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 multipole element 1 further comprises an outer space assembly 7 which is arranged outside the tube 3 with respect to the radial direction R, and a vacuum space assembly 9 which is arranged inside the tube 3 with respect to the radial direction R. Accordingly, the outer space assembly 7 is located in the outer space and the vacuum space assembly 9 is located in the vacuum space. This means that all elements of the outer space assembly 7 are arranged outside the tube 3 with respect to the radial direction R and that all elements of the vacuum space assembly 9 are arranged inside the tube 3 with respect to the radial direction R. The tube 3 provides a vacuum separation between the vacuum space assembly 9 and the outer space assembly 7 in the radial direction R. This means that a vacuum created in the vacuum space is maintained with respect to the outer space by the tube 3 with respect to the radial direction R. When the multipole element 1 is used in a particle beam system, the upper end of the tube 3 and the lower end of the tube 3 are connected to other components of the particle beam system, whereby the vacuum with respect to the outside space is maintained also with respect to the longitudinal direction.

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 outer space assembly 7 comprises a circumferential pole piece 11 which surrounds the tube 3 in the circumferential direction U. This means that the circumferential pole piece 11 extends around the tube 3 along the circumferential direction U at a distance from the tube 3.

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 outer space assembly 7 further comprises a plurality of nozzles 13 which are arranged distributed around the central axis 5 and extend from the circumferential pole piece 11 against the radial direction R to an outer wall surface 15 of the tube 3. This means that the nozzles 13 extend from the circumferential pole piece 11 towards the central axis 5. The nozzles 13 extend to the outer wall surface 15 of the tube 3. The nozzles 13 can penetrate into the tube 3 without completely penetrating the tube 3. This means that the nozzles 13 do not penetrate the tube 3 in the radial direction R.

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 nozzle 13 has an inner surface. The inner surface of the nozzle 13 faces the tube 3. This means that the inner surface of the nozzle 13 is opposite the tube 3 in the radial direction. Each nozzle 13 has an outer surface. The outer surface of the nozzle 13 faces the circumferential pole piece 11. This means that the outer surface of the nozzle 13 is opposite the circumferential pole piece 11 in the radial direction. Alternatively, the circumferential pole piece 11 and the nozzles 13 are made of one piece.

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 outer assembly 7 further comprises a plurality of coils 17. The coils can be carried by the peripheral pole piece 11 and/or by the studs 13. Each of the studs 13 is associated with one of the coils 17.

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 vacuum chamber assembly 9 comprises pole pieces 19 which are arranged distributed around the central axis 5 and extend from the tube 3 against the radial direction R. This means that the pole pieces 19 extend from the inner wall surface 16 of the tube 3 towards the central axis 5. The pole pieces 19 extend to the inner wall surface 16 of the tube 3. The pole pieces 19 can penetrate into the tube 3 without completely penetrating the tube 3. The pole pieces 19 do not touch the nozzles 13. This means that the pole pieces 19 do not penetrate the tube 3 in the radial direction R.

Jedes Polstück 19 hat eine innere Oberfläche 23 (siehe 3). Die innere Oberfläche 23 ist der Zentralachse 5 zugewandt. Jedes Polstück 19 hat eine äußere Oberfläche 25. Die äußere Oberfläche 25 ist dem Rohr 3 zugewandt. Das bedeutet, dass die äußere Oberfläche 25 dem Rohr 3 in der Radialrichtung gegenüberliegt. Jedes Polstück 19 hat eine obere Oberfläche. Die obere Oberfläche ist der oberen Öffnung 6a des Rohres 3 zugewandt. Jedes Polstück 19 hat eine untere Oberfläche. Die untere Oberfläche ist der unteren Öffnung 6b des Rohres 3 zugewandt. Jedes Polstück 19 hat eine erste seitliche Oberfläche 21 und eine zweite seitliche Oberfläche 22. Die erste seitliche Oberfläche 21 ist einem in der Umfangsrichtung U benachbarten ersten anderen Polstück zugewandt. Die zweite seitliche Oberfläche 22 ist einem entgegen der Umfangsrichtung U benachbarten zweiten anderen Polstück zugewandt. In dem in 1 gezeigten Beispiel sind die innere Oberfläche 23 und die äußere Oberfläche 25 Kreissegmente mit einem Mittelpunkt auf der Zentralasche 5; und die seitlichen Oberflächen 21, 22 der Polstücke 19 sind ebene Flächen. Die Polstücke 19 sind in Längsrichtung zwischen einem oberen Abschlusspolstück 12a und einem unteren Abschlusspolstück 12b angeordnet. Die Abschlusspolstücke 12a, 12b sind im Wesentlichen geformt wie dickwandige Rohre und sind magnetisch leitfähig. Dies bewirkt, dass das magnetische Multipolfeld in Längsrichtung außerhalb des Multipolelements schnell abklingt.Each pole piece 19 has an inner surface 23 (see 3 ). The inner surface 23 faces the central axis 5. Each pole piece 19 has an outer surface 25. The outer surface 25 faces the tube 3. This means that the outer surface 25 faces the tube 3 in the radial direction. Each pole piece 19 has an upper surface. The upper surface faces the upper opening 6a of the tube 3. Each pole piece 19 has a lower surface. The lower surface faces the lower opening 6b of the tube 3. Each pole piece 19 has a first lateral surface 21 and a second lateral surface 22. The first lateral surface 21 faces a first other pole piece adjacent in the circumferential direction U. The second lateral surface 22 faces a second other pole piece adjacent in the opposite direction to the circumferential direction U. In the embodiment shown in 1 In the example shown, the inner surface 23 and the outer surface 25 are circular segments with a center on the central shank 5; and the side surfaces 21, 22 of the pole pieces 19 are flat surfaces. The pole pieces 19 are arranged longitudinally between an upper terminal pole piece 12a and a lower terminal pole piece 12b. The terminal pole pieces 12a, 12b are essentially shaped like thick-walled tubes and are magnetically conductive. This causes the magnetic multipole field to decay rapidly longitudinally outside the multipole element.

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 propagation region 4 extends along the central axis 5 over the entire length of the multipole element 1, extends in the circumferential direction U over the full circumference of the multipole element 1 and extends in the radial direction R from the central axis 5 to pole pieces 19. The propagation region 4 is an empty space in which a particle beam can propagate through the multipole element 1. The magnetic multipole field is generated in the propagation region 4 and therefore acts on the particle beam in the propagation region 4. In particular, the propagation region 4 is limited by the upper opening 6a of the tube 3 and the lower opening 6b of the tube 3.

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 tube 3 is magnetically non-conductive. This element therefore has a high magnetic resistance. The tube 3 is made of ceramic or a plastic, for example. An example of a suitable ceramic is aluminum oxide (Al2O3). An example of a suitable plastic is polyetheretherketone (PEEK).

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 circumferential pole piece 11, the nozzles 13 and the pole pieces 19 are each magnetically conductive. These elements therefore have a low magnetic resistance. As a result, magnetic fluxes generated by the coils 17 can flow through these elements with little loss, and thus a magnetic multipole field can be efficiently generated in the propagation region 4.

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 multipole element 1 described above, a magnetic multipole field can be efficiently generated in the propagation region 4, which is generated by the coils 17. A magnetic flux excited by the coils 17 flows from the coils 17 through the peripheral pole piece 11, through the nozzles 13, through the tube 3, through the pole pieces 19 and across a gap between the pole pieces 19. In addition, the coils 17 are arranged in the external space, which is under normal pressure during operation. Outgassing of wire insulation of the coils 17 therefore does not affect a vacuum generated in the vacuum space. In addition, the pole pieces 19 and the nozzles 13 can be electrically insulated from one another.

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 3) kann einen Wert im Bereich von 20 mm bis 200 mm haben. Eine entlang der Zentralachse 5 gemessene Länge des Rohres 3 kann einen Wert im Bereich von 20 mm bis 200 mm haben. Eine in der Radialrichtung R gemessene Wandstärke TR des Rohres 3 (siehe 3) kann größer als null sein. Die Wandstärke TR sollte im Rahmen einer akzeptablen Stabilität möglichst dünn sein, um einen möglichst geringen magnetischen Widerstand aufzuweisen. Die Wandstärke TR sollte kleiner als 20% des Innendurchmessers DR des Rohres 3 sein. Bevorzugt sollte die Wandstärke TR kleiner als 10% des Innendurchmessers DR des Rohres 3 sein. Weiter bevorzugt sollte die Wandstärke TR kleiner als 1% des Innendurchmessers DR des Rohres 3 sein. Ferner oder alternativ sollte die Wandstärke TR kleiner als 5 mm sein. Bevorzugt sollte die Wandstärke TR kleiner als 2 mm sein. Weiter bevorzugt sollte die Wandstärke TR kleiner als 1 mm sein.The tube 3 can be a one-piece body. The tube 3 can consist of exactly one material. An inner diameter DR of the tube 3 measured in the radial direction R (see 3 ) can have a value in the range from 20 mm to 200 mm. A length of the tube 3 measured along the central axis 5 can have a value in the range from 20 mm to 200 mm. A wall thickness TR of the tube 3 measured in the radial direction R (see 3 ) can be greater than zero. The wall thickness TR should be as thin as possible within the framework of acceptable stability in order to have the lowest possible magnetic resistance. The wall thickness TR should be less than 20% of the inner diameter DR of the tube 3. Preferably, the wall thickness TR should be less than 10% of the inner diameter DR of the tube 3. More preferably, the wall thickness TR should be less than 1% of the inner diameter DR of the tube 3. Furthermore or alternatively, the wall thickness TR should be less than 5 mm. Preferably, the wall thickness TR should be less than 2 mm. More preferably, the wall thickness TR should be less than 1 mm.

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 3). Alternativ kann der Querschnitt eine Form eines elliptischen Ringes mit in Umfangsrichtung veränderlichem Innendurchmesser DR haben. Weiter alternativ kann der Querschnitt eine Form eines (regelmäßigen) Vielecks oder dergleichen haben. Ein Beispiel eines Rohres 3, dessen Querschnitt die Form eines Achtecks hat, ist in 4 dargestellt. Der Querschnitt des Rohres 3 kann über die gesamte Länge des Rohres 3 in der Längsrichtung unveränderlich sein.The tube 3 can have a symmetrical cross-section in a cutting plane oriented perpendicular to the central axis 5. The cross-section can in particular have the shape of a circular ring with a constant inner diameter DR and a constant outer diameter (see 3 ). Alternatively, the cross-section can have the shape of an elliptical ring with an inner diameter DR that varies in the circumferential direction. Further alternatively, the cross-section can have the shape of a (regular) polygon or the like. An example of a tube 3 whose cross-section has the shape of an octagon is shown in 4 The cross-section of the pipe 3 can be constant over the entire length of the pipe 3 in the longitudinal direction.

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 propagation region 4 measured in the radial direction R can have a value in the range of 1 mm to 20 mm. The diameter of the propagation region 4 is determined, for example, as the distance between inner surfaces 23 of two pole pieces 19 opposite each other via the central axis 5. A length of the propagation region 4 in the longitudinal direction corresponds to the length of the tube 3.

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 circumferential pole piece 11 can be formed in one piece or can consist of several parts. The circumferential pole piece 11 provides a magnetic line between nozzles 13 that are adjacent to one another in the circumferential direction U. For this purpose, the circumferential pole piece 11 is in surface contact with the nozzles 13, for example.

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 studs 13 and the circumferential pole piece 11 may be formed as one piece. In this case, the studs 13 are projections that protrude from the circumferential pole piece 11 opposite to the radial direction R. Alternatively, the studs 13 and the circumferential pole piece 11 may be formed as separate parts.

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 nozzles 13 can rest against the outer wall surface 15 of the pipe 3. In this case, a distance measured in the radial direction R between the nozzles 13 and the pipe 3 is zero. Alternatively, the nozzles 13 can be have a distance measured in the radial direction R that is greater than zero. The distance should be less than 20% of the inner diameter DR of the tube 3 measured in the radial direction R. Preferably, the distance is less than 10% of the inner diameter DR of the tube 3. More preferably, the distance is less than 1% of the inner diameter DR of the tube 3. Furthermore or alternatively, the distance should be less than 5 mm. Preferably, the distance is less than 1 mm. More preferably, the distance is less than 0.1 mm.

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 nozzles 13 are arranged symmetrically distributed in the circumferential direction U. This means that a difference between angles of rotation at which two nozzles 13 adjacent to one another in the circumferential direction U are arranged is 360°/(number of nozzles).

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 3) zwischen den Polstücken 19 und dem Rohr 3 null. Alternativ können die Polstücke 19 von der inneren Wandoberfläche 16 des Rohres 3 einen in der Radialrichtung R gemessenen Abstand D1 haben, der größer als null ist. Der Abstand D1 sollte kleiner als 20% des in der Radialrichtung R gemessenen Innendurchmessers DR des Rohres 3 sein. Bevorzugt ist der Abstand D1 kleiner als 10% des Innendurchmessers DR des Rohres 3. Weiter bevorzugt ist der Abstand D1 kleiner als 1% des Innendurchmessers DR des Rohres 3. Ferner oder alternativ sollte der Abstand D1 kleiner als 5 mm sein. Bevorzugt ist der Abstand D1 kleiner als 1 mm. Weiter bevorzugt ist der Abstand D1 kleiner als 0,1 mm.The pole pieces 19 can rest against the inner wall surface 16 of the tube 3. In this case, a distance D1 measured in the radial direction R (see 3 ) between the pole pieces 19 and the tube 3 is zero. Alternatively, the pole pieces 19 may have a distance D1, measured in the radial direction R, from the inner wall surface 16 of the tube 3 that is greater than zero. The distance D1 should be less than 20% of the inner diameter DR of the tube 3, measured in the radial direction R. Preferably, the distance D1 is less than 10% of the inner diameter DR of the tube 3. More preferably, the distance D1 is less than 1% of the inner diameter DR of the tube 3. Further or alternatively, the distance D1 should be less than 5 mm. Preferably, the distance D1 is less than 1 mm. More preferably, the distance D1 is less than 0.1 mm.

Insbesondere sind die Polstücke 19 in der Umfangsrichtung U symmetrisch verteilt angeordnet. Hierdurch weist das erzeugte Multipolfeld eine hohe Symmetrie auf. Wie in 1 gezeigt ist, können die Polstücke 19 einander paarweise über die Zentralachse 5 gegenüberliegen.In particular, the pole pieces 19 are arranged symmetrically distributed in the circumferential direction U. As a result, the generated multipole field has a high degree of symmetry. As in 1 As shown, the pole pieces 19 can be arranged opposite each other in pairs about the central axis 5.

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 pole pieces 19 are free of recesses for holding the pole pieces 19. In particular, the pole pieces 19 are free of holes and internal threads. As a result, the magnetic resistance of the pole pieces 19 is lower and the magnetic flux through the pole pieces 19 remains undisturbed.

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 pole pieces 19 and the number of nozzles 13 are generally the same, but may differ in special cases. However, the number of pole pieces 19 indicates the maximum number of poles of the magnetic multipole field.

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 nozzles 13 are arranged relative to the pole pieces 19 such that a magnetic resistance from the nozzles 13 through the tube 3 into the pole pieces 19 is as low as possible. For example, the nozzles 13 form an extension of the pole pieces 19 in the radial direction R. For example, the nozzles 13 are opposite the pole pieces 19 in the radial direction R.

In dem in 1 dargestellten Beispiel ist das Multipolelement 1 ein magnetischer Oktupol. Das bedeutet, dass das Multipolelement 1 dazu konfiguriert ist, ein magnetisches Oktupolfeld zu erzeugen. Das Multipolelement 1 ist jedoch nicht auf einen magnetischen Oktupol begrenzt. Das Multipolelement 1 kann so ausgebildet sein, dass das magnetische Multipolfeld vier Pole (Quadrupolelement) oder sechs Pole (Hexapolelement) oder 12 Pole oder 16 Pole aufweist. Mit Bezug zu 11 wird weiter unten ein Beispiel eines Quadrupolelements beschrieben.In the 1 In the example shown, the multipole element 1 is a magnetic octupole. This means that the multipole element 1 is configured to generate a magnetic octupole field. However, the multipole element 1 is not limited to a magnetic octupole. The multipole element 1 can be designed such that the magnetic multipole field has four poles (quadrupole element) or six poles (hexapole element) or 12 poles or 16 poles. With reference to 11 An example of a quadrupole element is described below.

Wie in 2 gezeigt ist, kann das Multipolelement 1 ferner eine Halterung 27 zum Halten der Polstücke 19 umfassen. Insbesondere ist die Halterung 27 Teil der Vakuumraumbaugruppe 9. Die Halterung 27 umfasst beispielsweise ein in der Längsrichtung oberhalb der Polstücke 19 angeordnetes oberes Halteteil (in 2 zur Verbesserung der Übersichtlichkeit der Zeichnung nicht dargestellt) und ein in der Längsrichtung unterhalb der Polstücke 19 angeordnetes unteres Halteteil. Das obere und untere Halteteil können an dem Rohr 3 auf beliebige Weise befestigt sein. In diesem Fall trägt das Rohr 3 zu der Halterung 27 bei und ist somit ein Bestandteil der Halterung 27. Im Gegensatz zu aus dem Stand der Technik bekannten Halterungen, bei denen die Polstücke 19 durch in die Halterungen eingebrachte Schrauben, Gewinde, Haltebolzen, Löcher und dergleichen gehalten werden, hat die Halterung 27 keinen negativen Einfluss auf die magnetische Leitfähigkeit der Polstücke 19. Somit wird durch die Halterung 27 eine effiziente Erzeugung des magnetischen Multipolfeldes ermöglicht.As in 2 As shown, the multipole element 1 may further comprise a holder 27 for holding the pole pieces 19. In particular, the holder 27 is part of the vacuum chamber assembly 9. The holder 27 comprises, for example, an upper holding part arranged in the longitudinal direction above the pole pieces 19 (in 2 not shown to improve the clarity of the drawing) and a lower holding part arranged in the longitudinal direction below the pole pieces 19. The upper and lower holding parts can be attached to the tube 3 in any way. In this case, the tube 3 contributes to the holder 27 and is thus a component of the holder 27. In contrast to holders known from the prior art, in which the pole pieces 19 are held by screws, threads, retaining bolts, holes and the like introduced into the holders, the holder 27 has no negative influence on the magnetic conductivity of the pole pieces 19. The holder 27 thus enables efficient generation of the magnetic multipole field.

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 holder 27 can also be provided entirely by the tube 3. The holder 27 can be formed by gluing, soldering, clamping and the like the pole pieces 19 to the tube 3. The holder 27 is made of a magnetically non-conductive material in order to minimize the magnetic flux from one pole piece 19 to another pole piece 19. The material of the holder 27 is furthermore electrically conductive or non-conductive as required. This means for a purely magnetic multipole element that the material of the holder 27 is preferably electrically conductive in order to set the electrical potentials of the pole pieces 19 to a common electrical potential. For an electro-magnetic multipole element, it is preferably electrically non-conductive in order to to enable different electrical potentials of the pole pieces 19.

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 pole pieces 19, it must be taken into account that high electrical currents in the coils 17 can lead to an uncontrolled change in the magnetic multipole field due to the power loss of the coils 17 (so-called drifting). A larger wire thickness reduces the power loss in the coils, but increases their volume. However, the installation space is limited, so the coils cannot be arbitrarily large. An efficient transmission of the magnetic fluxes from the nozzles 13 through the tube 3 to the pole pieces 19 is therefore particularly important. The efficiency can be influenced by the shape of the pole pieces 19.

Mit Bezug zu den 3 und 4 werden besondere Ausgestaltungen der Polstücke 19 beschrieben. 3 zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines ersten Beispiels eines Polstücks 19A des Multipolelements 1 in einer Querschnittsebene, die zu der Zentralachse 5 senkrecht orientiert ist. 4 zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines zweiten Beispiels eines Polstücks 19B des Multipolelements 1 in einer Querschnittsebene, die zu der Zentralachse 5 senkrecht orientiert ist. In den 3 und 4 ist zur Vereinfachung der Erläuterung jeweils nur ein einziges Polstück 19A bzw. 19B dargestellt, wenngleich das Multipolelement 1 stets mehrere Polstücke umfasst.With reference to the 3 and 4 special designs of the pole pieces 19 are described. 3 shows a schematic cross-sectional view of a first example of a pole piece 19A of the multipole element 1 in a cross-sectional plane oriented perpendicular to the central axis 5. 4 shows a schematic cross-sectional view of a second example of a pole piece 19B of the multipole element 1 in a cross-sectional plane oriented perpendicular to the central axis 5. In the 3 and 4 To simplify the explanation, only a single pole piece 19A or 19B is shown, although the multipole element 1 always comprises several pole pieces.

3 zeigt das Polstück 19A mit seiner inneren Oberfläche 23, seiner äußeren Oberfläche 25, seiner ersten seitlichen Oberfläche 21 und seiner zweiten seitlichen Oberfläche 22. An einer ersten Kante k1 stößt die erste seitliche Oberfläche 21 des Polstücks 19A an die innere Oberfläche 23 des Polstücks 19A. An einer zweiten Kante k2 stößt die zweite seitliche Oberfläche 22 des Polstücks 19A an die innere Oberfläche 23 des Polstücks 19A. Eine erste Halbgerade h1 liegt in der Querschnittsebene (Zeichenebene), geht von der Zentralachse 5 aus und verläuft durch die erste Kante k1. Eine zweite Halbgerade h2 liegt in der Querschnittsebene, geht von der Zentralachse 5 aus und verläuft durch die zweite Kante k2. Ein spitzer Winkel zwischen der ersten Halbgeraden h1 und der zweiten Halbgeraden h2 wird als Innenabdeckungswinkel α bezeichnet. Zur Vereinfachung der Darstellung wurden die erste Halbgerade h1 und die zweite Halbgerade h2 über die Zentralachse 5 hinaus verlängert und der Innenabdeckungswinkel α wurde an den verlängerten Abschnitten aufgetragen. 3 shows the pole piece 19A with its inner surface 23, its outer surface 25, its first lateral surface 21 and its second lateral surface 22. At a first edge k1, the first lateral surface 21 of the pole piece 19A abuts the inner surface 23 of the pole piece 19A. At a second edge k2, the second lateral surface 22 of the pole piece 19A abuts the inner surface 23 of the pole piece 19A. A first half-line h1 lies in the cross-sectional plane (drawing plane), starts from the central axis 5 and runs through the first edge k1. A second half-line h2 lies in the cross-sectional plane, starts from the central axis 5 and runs through the second edge k2. An acute angle between the first half-line h1 and the second half-line h2 is called the inner coverage angle α. To simplify the illustration, the first half-line h1 and the second half-line h2 were extended beyond the central axis 5 and the inner coverage angle α was plotted on the extended sections.

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 lateral surface 21 of the pole piece 19A abuts the outer surface 25 of the pole piece 19A. At a fourth edge k4, the second lateral surface 22 of the pole piece 19A abuts the outer surface 25 of the pole piece 19A. A third half-line h3 lies in the cross-sectional plane, starts from the central axis 5 and passes through the third edge k3. A fourth half-line h4 lies in the cross-sectional plane, starts from the central axis 5 and passes through the fourth edge k4. An acute angle between the third half-line h3 and the fourth half-line h4 is called the outer coverage angle β.

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 pole piece 19A is that the inner cover angle α and the outer cover angle β have different values from each other. This means, for example, that the inner cover angle α and the outer cover angle β differ from each other by at least 5°. In particular, the pole pieces 19 are shaped such that the inner cover angle α is larger than the outer cover angle β.

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 inner surface 23 of the pole pieces 19 and the propagation region 4: As the inner coverage angle α increases, the magnetic resistance between the inner surface 23 of the pole pieces 19 and the propagation region 4 decreases. The lower the magnetic resistance, the lower the excitation power required to generate a desired magnetic field strength of the multipole field in the propagation region 4. In other words: the efficiency of generating the magnetic multipole field is higher the smaller the magnetic resistance between the inner surface 23 of the pole pieces 19 and the propagation region 4.

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 outer surface 25 of the pole pieces 19 and the supports 13: As the outer coverage angle β increases, the magnetic resistance between the outer surface 25 of the pole pieces 19 and the supports 13 decreases. The lower the magnetic resistance, the lower the excitation power required to generate a desired magnetic field strength of the multipole field in the propagation region 4. In other words: the efficiency of generating the magnetic multipole field is higher the smaller the magnetic resistance between the outer surface 25 of the pole pieces 19 and the supports 13.

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 adjacent pole pieces 19 in the circumferential direction U, which is also influenced by the inner cover angle α and the outer cover angle β, influences the magnetic resistance between the pole pieces 19. This magnetic resistance is subordinate to the magnetic resistance that exists between the pole pieces 19 and the nozzles 13, and directs the magnetic field around the propagation region 4. Therefore, the lower the magnetic resistance between the pole pieces 19, the greater the excitation power required to generate a desired magnetic field strength of the multipole field in the propagation region 4. In other words: the efficiency of generating the magnetic multipole field is higher the greater the magnetic resistance between pole pieces 19 adjacent in the circumferential direction U.

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.

4 zeigt ein Beispiel eines Rohres 3 mit achteckigem Querschnitt. Daran angepasst sind die innere Oberfläche 23 und die äußere Oberfläche 25 des Polstücks 19B keine Kreissegmente, sondern ebene Flächen. Auch bei dem in 4 gezeigten Polstück 19B haben der Innenabdeckungswinkel α und der Außenabdeckungswinkel β voneinander verschiedene Werte. Der Innenabdeckungswinkel α ist größer als der Außenabdeckungswinkel β. 4 shows an example of a tube 3 with an octagonal cross-section. The inner surface 23 and the outer surface 25 of the pole piece 19B are not circular segments, but flat surfaces. 4 In the pole piece 19B shown, the inner cover angle α and the outer cover angle β have different values from each other. The inner cover angle α is larger than the outer cover angle β.

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 pole pieces 19. For a quadrupole element, the sector width is 90°. For a hexapole element, the sector width is 60°. For an octupole element, the sector width is 45°.

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 pole pieces 19 are shaped such that a difference between the inner coverage angle α and the outer coverage angle β is at least 10% of the sector width, which corresponds to a difference of at least 9° for a quadrupole element and to a difference of at least 4.5° for an octupole element. Preferably, the difference between the inner coverage angle α and the outer coverage angle β is at least 20% of the sector width, which corresponds to a difference of at least 18° for a quadrupole element and to a difference of at least 9° for an octupole element.

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 pole pieces 19 are shaped such that a ratio of the inner coverage angle α to the sector width has a value in the range of 75% to 95%, which in the case of a quadrupole element corresponds to an inner coverage angle α in the range of 67.5° to 85.5° and in the case of an octupole element corresponds to an inner coverage angle α in the range of approximately 34° to approximately 43°. Preferably, the ratio of the inner coverage angle α to the sector width has a value in the range of 80% to 90%, which in the case of a quadrupole element corresponds to an inner coverage angle α in the range of 72° to 81° and in the case of an octupole element corresponds to an inner coverage angle α in the range of 36° to 40.5°.

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 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%, which in the case of a quadrupole element corresponds to an outer coverage angle β in the range of 31.5° to 67.5° and in the case of an octupole element corresponds to an outer coverage angle β in the range of approximately 16° to approximately 34°. Preferably, the ratio of the outer coverage angle β to the sector width has a value in the range of 50% to 70%, which in the case of a quadrupole element corresponds to an outer coverage angle β in the range of 45° to 63° and in the case of an octupole element corresponds to an outer coverage angle β in the range of approximately 22.5° to approximately 31.5°.

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 5 erläutert.For pole pieces 19 with rounded edges k1 to k4, the determination of the inner cover angle α and the outer cover angle β according to the above definition can be difficult. Therefore, an alternative or more general definition for the inner cover angle α and the outer cover angle β is given below with reference to 5 explained.

Der obere Teil in 5 zeigt ein beispielhaftes Polstück 19 mit abgerundeten Kanten in einer Querschnittsebene, die zu der Zentralachse 5 senkrecht orientiert ist. Die Zentralachse 5 steht senkrecht auf der Zeichenebene der 5. Ein radiusabhängiger Abdeckungswinkel Φ(r) gibt einen spitzen Winkel zwischen einer ersten Halbgeraden h1 und einer zweiten Halbgeraden h2 an. Die erste Halbgerade h1 liegt in der zu der Zentralachse 5 senkrecht orientierten Querschnittsebene, geht von der Zentralachse (5) aus und verläuft durch einen ersten Schnittpunkt S1(r). Die zweite Halbgerade h2 liegt in der Querschnittsebene, geht von der Zentralachse 5 aus und verläuft durch einen zweiten Schnittpunkt S2(r). Der erste Schnittpunkt S1(r) und der zweite Schnittpunkt S2(r) sind (radiusabhängige) Schnittpunkte der Oberfläche des Polstücks 19 mit einem Kreis, welcher in der Querschnittsebene liegt, den Radius r hat und dessen Mittelpunkt auf der Zentralachse 5 liegt. Das bedeutet, dass der Abdeckungswinkel Φ(r) in Abhängigkeit des Radius r des (imaginären) Kreises unterschiedliche Werte aufweist, die von der konkreten Form des Polstücks 19 abhängig sind.The upper part in 5 shows an exemplary pole piece 19 with rounded edges in a cross-sectional plane that is oriented perpendicular to the central axis 5. The central axis 5 is perpendicular to the plane of the 5 . A radius-dependent coverage angle Φ(r) indicates an acute angle between a first half-line h1 and a second half-line h2. The first half-line h1 lies in the cross-sectional plane oriented perpendicular to the central axis 5, starts from the central axis (5) and runs through a first intersection point S1(r). The second half-line h2 lies in the cross-sectional plane, starts from the central axis 5 and runs through a second intersection point S2(r). The first intersection point S1(r) and the second intersection point S2(r) are (radius-dependent) intersection points of the surface of the 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. This means that the coverage angle Φ(r) has different values depending on the radius r of the (imaginary) circle, which depend on the specific shape of the pole piece 19.

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 5 dargestellt, wobei die Halbgeraden h1 und h2 zur Verbesserung der Übersichtlichkeit der Figur über die Zentralachse 5 hinaus verlängert dargestellt sind. Die Halbgeraden h1 und h2, welche den Innenabdeckungswinkel α festlegen, sind als strich-punktierte Linien dargestellt. Zur Darstellung des Bereichs R0≤r<R0+20%Lsind in 5 ein Kreis mit Radius R0 um die Zentralachse 5 und ein Kreis mit Radius R0+20%L um die Zentralachse 5 dargestellt.The inner coverage angle α shall exceed the coverage angle Φ(r) in a region close to the inner surface 23 or in the vicinity of the propagation region 4. For this purpose, the inner coverage angle α is defined, for example, as follows: The inner coverage angle α is the largest radius-dependent coverage angle Φ(r) in a range RO≤r<RO+20%L, where R0 is the smallest distance measured in the radial direction R between the surface of the pole piece 19 and the central axis 5, and where L is the maximum length of the pole piece 19 measured in the radial direction R. The range R0≤r<R0+20%L designates a range for the radius r with a lower limit at R0 and an upper limit at R0+20%L. An example of this definition is given in the lower part of the 5 , whereby the half-lines h1 and h2 are shown extended beyond the central axis 5 to improve the clarity of the figure. The half-lines h1 and h2, which define the inner cover angle α, are shown as dash-dotted lines. To show the range R0≤r<R0+20%L, 5 a circle with radius R0 around the central axis 5 and a circle with radius R0+20%L around the central axis 5 are shown.

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 5 dargestellt. Die Halbgeraden h1 und h2, welche den Außenabdeckungswinkel β festlegen, sind als gestrichelte Linien dargestellt. Zur Darstellung des Bereichs DR/2-20%L<r≤DR/2sind in 5 ein Kreis mit Radius DR/2-20%L um die Zentralachse 5 und ein Kreis mit Radius DR/2 um die Zentralachse 5 dargestellt.The outer coverage angle β is intended to indicate the coverage angle Φ(r) in a region near the outer surface 25 or near the tube 3. For this purpose, the outer coverage angle β is defined, for example, as follows: The outer coverage angle is the largest radius-dependent coverage angle Φ(r) in a range DR/2-20%L<r≤DR/2, where DR is the inner diameter of the tube 3, and where L is the maximum length of the pole piece 19 measured in the radial direction R. The range DR/2-20%L<r≤DR/2 indicates a range for the radius r with a lower limit at DR/2-20%L and an upper limit at DR/2. An example of this definition is given in the lower part of the 5 The half-lines h1 and h2, which define the outer cover angle β, are shown as dashed lines. To show the range DR/2-20%L<r≤DR/2, 5 a circle with radius DR/2-20%L around the central axis 5 and a circle with radius DR/2 around the central axis 5 are shown.

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 pole pieces 19 whose lateral surfaces 21, 22 are flat surfaces. However, the above values and value ranges for the inner cover angle α and the outer cover angle β can also apply to pole pieces 19 whose lateral surfaces 21, 22 are curved or kinked.

Mit Bezug zu den 6 und 7 werden weitere besondere Ausgestaltungen der Polstücke 19 beschrieben. 6 zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines dritten Beispiels eines Polstücks 19C des Multipolelements 1 in einer Querschnittsebene, die zu der Zentralachse 5 senkrecht orientiert ist. 7 zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines vierten Beispiels eines Polstücks 19D des Multipolelements 1 in einer Querschnittsebene, die zu der Zentralachse 5 senkrecht orientiert ist. In den 6 und 7 ist zur Vereinfachung der Erläuterung jeweils nur ein einziges Polstück 19C bzw. 19D dargestellt (und ein zu diesem in der Umfangsrichtung U benachbartes Polstück ist in gestrichelten Linien angedeutet), wenngleich das Multipolelement 1 stets mehrere Polstücke umfasst.With reference to the 6 and 7 Further special designs of the pole pieces 19 are described. 6 shows a schematic cross-sectional view of a third example of a pole piece 19C of the multipole element 1 in a cross-sectional plane oriented perpendicular to the central axis 5. 7 shows a schematic cross-sectional view of a fourth example of a pole piece 19D of the multipole element 1 in a cross-sectional plane oriented perpendicular to the central axis 5. In the 6 and 7 To simplify the explanation, only a single pole piece 19C or 19D is shown (and a pole piece adjacent to this in the circumferential direction U is indicated in dashed lines), although the multipole element 1 always comprises several pole pieces.

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 pole piece 19C is characterized in that the two side surfaces 21, 22 of the pole piece 19C are not flat surfaces. Instead, the two side surfaces 21, 22 of the pole piece 19C are curved. Instead of a curved shape, the side surfaces 21, 22 can also be kinked.

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 pole pieces 19, a distance between pole pieces 19 adjacent in the circumferential direction U is larger in large areas of the lateral surfaces 21, 22 than in the case of lateral surfaces 21, 22 with a shape of flat surfaces. As a result, the local magnetic resistance of a space between adjacent pole pieces that have curved or bent lateral surfaces is larger than the local magnetic resistance of a space between adjacent pole pieces that have lateral surfaces in the shape of flat surfaces. As a result, a smaller proportion of a magnetic flux guided in the pole piece escapes via the lateral surfaces 21, 22 between pole pieces that have curved or bent lateral surfaces. This increases the proportion of the magnetic flux guided in the pole piece that exits via the inner surface 23, which leads to a stronger magnetic multipole field with the same excitation (current through the coils 17). The efficiency of generating the magnetic multipole field is thus increased by the curved or bent side surfaces 21, 22 of the pole pieces 19.

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 pole piece 19 and the central axis 5, where DR is the inner diameter of the tube 3, and where L is the maximum length of the pole piece 19 measured in the radial direction R. The range R0+20%L<r<DR/2-20%L denotes a range for the radius r with a lower limit at R0+20%L and an upper limit at DR/2-20%L.

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 8 bis 10 beschrieben. Jede der Spulen 17 kann eine oder mehrere Wicklungen aufweisen. Jede Wicklung besteht aus mindestens einer Windung. Eine Windung ist eine Drahtschleife. Normalerweise besteht jede Wicklung aus einer Vielzahl von Windungen. Die Anzahl von Windungen je Wicklung beträgt typischerweise einige zehn bis einige tausend Windungen. Mit steigender Anzahl von Windungen nimmt ein Strom ab, der durch die Wicklung fließen muss, um einen bestimmten Magnetfluss zu erzeugen.Below, details of the coils 17 of the multipole element 1 are given with reference to the 8 to 10 Each of the coils 17 can have one or more windings. Each winding consists of at least one turn. A turn is a loop of wire. Normally, each winding consists of a plurality of turns. The number of turns per winding is typically several tens to several thousand turns. As the number of turns increases, a current that must flow through the winding to generate a certain magnetic flux decreases.

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 coil 17 has multiple windings, the multiple windings are arranged such that the magnetic fluxes generated by the multiple windings spatially overlap. Multiple windings are electrically isolated from each other and are powered by separate power sources. One winding can extend over multiple of the coils 17.

8 zeigt eine schematische Darstellung einer Oktupol-Wicklung 41 des Multipolelements 1. Der Übersichtlichkeit halber ist das Umfangspolstück 11 nicht dargestellt (wie auch in den 9 und 10). Die Oktupol-Wicklung 41 weist zwei Anschlüsse 42 auf, an welchen die Oktupol-Wicklung 41 mit einer Stromquelle verbindbar ist. Die Oktupol-Wicklung 41 besteht aus einem einzigen elektrischen Leiter (beispielsweise ein Draht oder ein Bündel von Drähten). Der elektrische Leiter der Oktupol-Wicklung 41 erstreckt sich über alle acht Spulen 17 des als Oktupolelement ausgebildeten Multipolelements 1. Die Anzahl von Windungen der Oktupol-Wicklung 41 an jeder der Spulen 17 (d. h. die Anzahl von Windungen der Oktupol-Wicklung 41, die um jeden der Stutzen 13 bzw. Abschnitt des Umfangspolstücks 11 gewunden sind) ist gleich und beträgt beispielsweise 200. In jedem der Stutzen 13 ist ein Pfeil dargestellt, welcher entweder in der Radialrichtung R oder entgegen der Radialrichtung R orientiert ist. Die Orientierung des Pfeils gibt den Wicklungssinn der Windungen der Oktupol-Wicklung 41 an der jeweiligen Spule 17 an. Beispielsweise gibt die Spitze des Pfeils die Position des magnetischen Nordpols an und der Anfang des Pfeils gibt den magnetischen Südpol an. Wie durch die Orientierungen der Pfeile in 8 dargestellt ist, sind die Wicklungssinne von jedem Paar von in der Umfangsrichtung U benachbarten Spulen 17 einander entgegengesetzt. Dementsprechend sind die Pfeile in der Umfangsrichtung U abwechselnd in der Radialrichtung R und entgegen der Radialrichtung R orientiert. Mit der Oktupol-Wicklung 41 ist es möglich, ein magnetisches Oktupolfeld in dem Propagationsbereich 4 zu erzeugen. 8 shows a schematic representation of an octupole winding 41 of the multipole element 1. For the sake of clarity, the circumferential pole piece 11 is not shown (as in the 9 and 10 ). The octupole winding 41 has two connections 42 at which the octupole winding 41 can be connected to a power source. The octupole winding 41 consists of a single electrical conductor (for example a wire or a bundle of wires). The electrical conductor of the octupole winding 41 extends over all eight coils 17 of the multipole element 1 designed as an octupole element. The number of turns of the octupole winding 41 on each of the coils 17 (ie the number of turns of the octupole winding 41 wound around each of the supports 13 or sections of the circumferential pole piece 11) is the same and is, for example, 200. In each of the supports 13, an arrow is shown which is oriented either in the radial direction R or against the radial direction R. The orientation of the arrow indicates the winding direction of the turns of the octupole winding 41 on the respective coil 17. For example, the tip of the arrow indicates the position of the magnetic north pole and the beginning of the arrow indicates the magnetic south pole. As can be seen from the orientations of the arrows in 8 As shown, the winding directions of each pair of coils 17 adjacent in the circumferential direction U are opposite to each other. Accordingly, the arrows in the circumferential direction U are oriented alternately in the radial direction R and opposite to the radial direction R. With the octupole winding 41 it is possible to generate a magnetic octupole field in the propagation region 4.

9 zeigt eine schematische Darstellung von Quadrupol-Wicklungen des Multipolelements 1. Eine erste Quadrupol-Wicklung 43 ist durch eine durchgezogene Linie dargestellt. Die erste Quadrupol-Wicklung 43 weist zwei Anschlüsse 44 auf, an welchen die erste Quadrupol-Wicklung 43 mit einer Stromquelle verbindbar ist. Die erste Quadrupol-Wicklung 43 besteht aus einem einzigen elektrischen Leiter. Der elektrische Leiter der ersten Quadrupol-Wicklung 43 erstreckt sich über vier der acht Spulen 17 des als Oktupolelement ausgebildeten Multipolelements 1. Bei fortlaufender Zählung in der Umfangsrichtung erstreckt sich die erste Quadrupol-Wicklung 43 über alle ungeradzahligen Spulen 17 des Multipolelements 1. Die Wicklungssinne von jedem Paar von in der Umfangsrichtung U benachbarten Spulen 17, über welche sich die erste Quadrupol-Wicklung 43 erstrecket, sind einander entgegengesetzt, wie durch entsprechende Pfeile in 9 dargestellt ist. Die Anzahl von Windungen der Quadrupol-Wicklung 43 an jeder der Spulen 17 ist gleich und beträgt beispielsweise 1000. Mit der ersten Quadrupol-Wicklung 43 ist es möglich, ein erstes magnetisches Quadrupolfeld in dem Propagationsbereich 4 zu erzeugen. 9 shows a schematic representation of quadrupole windings of the multipole element 1. A first quadrupole winding 43 is shown by a solid line. The first quadrupole winding 43 has two connections 44 to which the first quadrupole winding 43 can be connected to a power source. The first quadrupole winding 43 consists of a single electrical conductor. The electrical conductor of the first quadrupole winding 43 extends over four of the eight coils 17 of the multipole element 1 designed as an octupole element. When counting continuously in the circumferential direction, the first quadrupole winding 43 extends over all odd-numbered coils 17 of the multipole element 1. The winding directions of each pair of coils 17 adjacent in the circumferential direction U, over which the first quadrupole winding 43 extends, are opposite to each other, as indicated by corresponding arrows in 9 The number of turns of the quadrupole winding 43 on each of the coils 17 is the same and is, for example, 1000. With the first quadrupole winding 43 it is possible to generate a first magnetic quadrupole field in the propagation region 4.

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 9 dargestellt ist. Mit der zweiten Quadrupol-Wicklung 45 ist es möglich, ein zweites magnetisches Quadrupolfeld in dem Propagationsbereich 4 zu erzeugen. Mit dem ersten magnetischen Quadrupolfeld und dem zweiten magnetischen Quadrupolfeld ergibt sich effektiv ein in der Umfangsrichtung U rotierbares magnetisches Quadrupolfeld. A second quadrupole winding 45 is shown by a dashed line. The second quadrupole winding 45 has two connections 46, to which the second quadrupole winding 45 can be connected to a power source. The second quadrupole winding 45 consists of a single electrical conductor. The electrical conductor of the second quadrupole winding 45 extends over four of the eight coils 17 of the multipole element 1 designed as an octupole element. When counting continuously in the circumferential direction, the second quadrupole winding 45 extends over all even-numbered coils 17 of the multipole element 1. The winding directions of each pair of coils 17 adjacent in the circumferential direction U, over which the second quadrupole winding 45 extends, are opposite to one another, as indicated by corresponding arrows in 9 With the second quadrupole winding 45 it is possible to generate a second magnetic quadrupole field in the propagation region 4. The first magnetic quadrupole field and the second magnetic quadrupole field effectively result in a magnetic quadrupole field that can be rotated in the circumferential direction U.

10 zeigt eine schematische Darstellung von Dipol-Wicklungen des Multipolelements 1. Eine erste Dipol-Wicklung 47 weist zwei Anschlüsse 48 auf; eine zweite Dipol-Wicklung 49 weist zwei Anschlüsse 50 auf. Somit sind die beiden Dipol-Wicklungen 47 und 49 mit getrennten Stromquellen verbindbar. Die Dipol-Wicklungen 47 und 49 bestehen jeweils aus einem einzigen elektrischen Leiter. 10 shows a schematic representation of dipole windings of the multipole element 1. A first dipole winding 47 has two connections 48; a second dipole winding 49 has two connections 50. The two dipole windings 47 and 49 can thus be connected to separate power sources. The dipole windings 47 and 49 each consist of a single electrical conductor.

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 nozzles 13. The number of turns of the first dipole winding 47 on a respective nozzle 13 is schematically represented by the thickness of the first dipole winding 47 on the respective nozzle 13. The orientation of the turns of the first dipole winding 47 on a respective nozzle 13 is schematically represented by an arrow (inward in the radial direction R) on the respective nozzle 13. For example, the turns of the first dipole winding 47 have the following configuration: +100, +100, +41, -41, -100, -100, -41, +41, where the sign indicates the orientation of the turn and the number indicates the number of turns on the respective nozzle 13, starting with the nozzle 13 shown in the middle at the top and ordered clockwise.

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 nozzles 13. The number of turns of the second dipole winding 49 on a respective nozzle 13 is schematically represented by the thickness of the second dipole winding 49 on the respective nozzle 13. The orientation of the turns of the first second dipole winding 49 on a respective nozzle 13 is schematically represented by an arrow (outward in the radial direction R) on the respective nozzle 13. For example, the turns of the second dipole winding 49 have the following configuration: -41, +41, +100, +100, +41, -41, -100, -100, where the sign indicates the orientation of the turn and the number indicates the number of turns on the respective nozzle 13, starting with the nozzle 13 shown in the middle at the top and ordered clockwise. With the dipole windings 47 and 49 it is possible to generate an arbitrarily rotatable magnetic dipole field in the propagation region 4.

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 11 wird nachfolgend ein weiteres Multipolelement 1A gemäß einer Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Im Unterschied zu dem Multipolelement 1, welches vorangehend beschrieben wurde, ist das Multipolelement 1A ein elektrisch-magnetisches Multipolelement. Das bedeutet, dass das Multipolelement 1A konfiguriert ist, ein magnetisches Multipolfeld und ein elektrisches Multipolfeld zu erzeugen. Dabei werden magnetische Nordpole und magnetische Südpole des magnetischen Multipolfeldes in gleicher Anzahl erzeugt; und es werden positive Pole und negative Pole des elektrischen Multipolfeldes in gleicher Anzahl erzeugt. Ferner ist Anzahl der Pole des magnetischen Multipolfeldes gleich der Anzahl der Pole des elektrischen Multipolfeldes. Das magnetische Multipolfeld und das elektrische Multipolfeld werden insbesondere so erzeugt, dass sie einander räumlich überlagert sind.With reference to 11 A further multipole element 1A according to an embodiment of the invention is described below. In contrast to the multipole element 1 described above, the multipole element 1A is an electro-magnetic multipole element. This means that the multipole element 1A is configured to generate a magnetic multipole field and an electric multipole field. Magnetic north poles and magnetic south poles of the magnetic multipole field are generated in equal numbers; and positive poles and negative poles of the electric multipole field are generated in equal numbers. Furthermore, the number of poles of the magnetic multipole field is equal to the number of poles of the electric multipole field. The magnetic multipole field and the electric multipole field are generated in particular in such a way that they are spatially superimposed on one another.

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 multipole element 1, which is an octupole element, the multipole element 1A is a quadrupole element with four pole pieces 19 and four studs 13. The maximum number of poles of the electric field is four and the maximum number of poles of the magnetic field is four. In further embodiments, the multipole element 1A can have a different number of poles, pole pieces 19 and studs 13, e.g. six, eight or more.

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 tube 3 has a low magnetic conductivity and is in particular magnetically insulating. The tube 3 is also electrically insulating in order to electrically insulate the pole pieces 19 and the nozzles 13 from one another. In addition, the pole pieces 19 are electrically conductive. This means that a high electrical potential can be applied to the pole pieces 19, while the nozzles 13 are kept at ground potential. The pole pieces 19 in the electro-magnetic multipole element 1A thus also serve as electrodes for generating the electrical multipole field. However, this also means that the pole pieces 19 are kept electrically insulated in the holder 27 of the multipole element 1A; the material of the holder 27 is in this case (at least partially) electrically non-conductive.

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 tube 3 should be sufficiently large to maintain electrical insulation of the pole pieces 19 from the nozzles 13 even in the presence of a high electrical potential difference between them. For example, the wall thickness TR of the tube 3 should be such that the tube 3 has a breakdown voltage of at least 20 kV. The breakdown voltage is the smallest difference in magnitude between the electrical potential of the pole pieces 19 and the electrical Potential of the nozzle 13 at which the electrical insulation of the pipe 3 fails.

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 11 sind als Beispiel zwei erste elektrische Leitungen 29 dargestellt. In 11 ist ein Bereich 33 des Rohr 3 schraffiert hervorgehoben. Der Bereich 33 des Rohres 3 grenzt in der Radialrichtung R an die Polstücke 19 und an die Stutzen 13 an. Mit anderen Worten ist der Bereich 33 des Rohres 3 ein Bereich, welcher den Polstücken 19 und den Stutzen 13 in der Radialrichtung R gegenüberliegt. In dem Bereich 33 weist das Rohr 3 keine Öffnung (für eine Vakuumdurchführung) auf, welche das Rohr 3 sowie den Stutzen 13 und das Umfangspolstück 11 in der Radialrichtung R durchsetzt. Im Gegensatz zum Stand der Technik, in welchem in dem Bereich 33 eine Öffnung vorgesehen ist, was wiederum eine Vakuumabdichtung erfordert, benötigt die Konfiguration der vorliegenden Ausführungsform keine Öffnung in dem Bereich 33, was die Konstruktion des Rohres 3 vereinfacht. Hingegen weist das Rohr 3 außerhalb des Bereichs 33 eine Vakuumdurchführung 37 auf, welche das Vakuum im Vakuumraum in der Radialrichtung R aufrechterhält. Die ersten elektrischen Leitungen 29 durchsetzen das Rohr 3 durch die Vakuumdurchführung 37. D. h., die ersten elektrischen Leitungen 29 durchsetzen das Rohr 3 in der Radialrichtung R außerhalb des Bereichs 33. Alternativ können die ersten Leitungen 29 durch die obere Öffnung 6a der Rohres 3 oder die untere Öffnung 6b des Rohres 3 geführt sein. Weiter alternativ kann ein Teil der ersten elektrischen Leitungen 29 durch die Vakuumdurchführung 37 außerhalb des Bereichs 33 geführt sein und ein anderer Teil der elektrischen ersten Leitungen 29 kann durch die obere Öffnung 6a der Rohres 3 oder die untere Öffnung 6b des Rohres 3 geführt sein.For applying externally generated electrical potentials to the pole pieces 19, the multipole element 1A further comprises a plurality of first electrical lines 29 which electrically connect the pole pieces 19 to electrical connections 31 in the external assembly 7. In 11 As an example, two first electrical lines 29 are shown. In 11 a region 33 of the tube 3 is highlighted with hatching. The region 33 of the tube 3 borders on the pole pieces 19 and the nozzles 13 in the radial direction R. In other words, the region 33 of the tube 3 is a region which is opposite the pole pieces 19 and the nozzles 13 in the radial direction R. In the region 33, the tube 3 has no opening (for a vacuum feedthrough) which penetrates the tube 3 as well as the nozzle 13 and the peripheral pole piece 11 in the radial direction R. In contrast to the prior art, in which an opening is provided in the region 33, which in turn requires a vacuum seal, the configuration of the present embodiment does not require an opening in the region 33, which simplifies the construction of the tube 3. In contrast, the tube 3 outside the region 33 has a vacuum feedthrough 37 which maintains the vacuum in the vacuum space in the radial direction R. The first electrical lines 29 pass through the tube 3 through the vacuum feedthrough 37. That is, the first electrical lines 29 pass through the tube 3 in the radial direction R outside the region 33. Alternatively, the first lines 29 can be guided through the upper opening 6a of the tube 3 or the lower opening 6b of the tube 3. Further alternatively, a part of the first electrical lines 29 can be guided through the vacuum feedthrough 37 outside the region 33 and another part of the first electrical lines 29 can be guided through the upper opening 6a of the tube 3 or the lower opening 6b of the tube 3.

In dem in 2 und 11 gezeigten Beispielen ist die Vakuumdurchführung 37 an einer Position, die in Umfangsrichtung U zwischen zwei Polstücken 19 liegt. Eine mögliche Position der Vakuumdurchführung 37 in Längsrichtung ist in 2 dargestellt. Von dort aus kann ein benachbartes Polstück 19 einfach kontaktiert werden. Zusätzlich oder alternativ kann eine Vakuumdurchführung 37 in der Längsrichtung über oder unter einem Polstück 19 angeordnet sein. Die Anzahl der Vakuumdurchführungen 37 ist nicht auf eins begrenzt. D. h., das Multipolelement 1A kann mehrere Vakuumdurchführungen 37 zur Durchführung der ersten Leitungen 29 aufweisen.In the 2 and 11 In the examples shown, the vacuum feedthrough 37 is at a position which lies in the circumferential direction U between two pole pieces 19. A possible position of the vacuum feedthrough 37 in the longitudinal direction is shown in 2 From there, an adjacent pole piece 19 can be easily contacted. Additionally or alternatively, a vacuum feedthrough 37 can be arranged in the longitudinal direction above or below a pole piece 19. The number of vacuum feedthroughs 37 is not limited to one. That is, the multipole element 1A can have several vacuum feedthroughs 37 for passing through the first lines 29.

In dem in 11 gezeigten Beispiel weist das Multipolelement 1A die zwei ersten Leitungen 29 auf, welche mit zwei verschiedenen Polstücke 19 elektrisch verbunden sind. Um auch an die anderen beiden Polstücke 19 des Multipolelements 1A ein externes elektrisches Potential anlegen zu können, weist das Multipolelement 1A ferner mehrere zweite elektrische Leitungen 35 auf, welche zumindest einen Teil der Polstücke 19 gruppenweise miteinander elektrisch verbinden. Konkret weist das Multipolelement 1A eine zweite elektrische Leitung 35 auf, welche das in der 11 oben angeordnete Polstück 19 mit dem diesem über die Zentralachse 5 gegenüberliegenden Polstück (d. h., dem in der 11 unten angeordneten Polstück 19) elektrisch verbindet. Zudem weist das Multipolelement 1A eine weitere zweite elektrische Leitung 35 auf, welche das in der 11 rechts angeordnete Polstück 19 mit dem diesem über die Zentralachse 5 gegenüberliegenden Polstück (d. h., dem in der 11 links angeordneten Polstück 19) elektrisch verbindet. Somit ist jedes Paar von einander über die Zentralachse 5 gegenüberliegenden Polstücken 19 miteinander direkt elektrisch verbunden. In diesem Beispiel bildet jedes Paar von einander über die Zentralachse 5 gegenüberliegenden Polstücken 19 eine Gruppe im Sinne der „gruppenweisen“ elektrischen Verbindung. Eine solche Konfiguration verringert einen negativen Einfluss von ungewünschten Schwankungen der externen elektrischen Potentiale. Die zweiten Leitungen 35 können wie in dem Beispiel der 11 Teile der Vakuumraumbaugruppe sein. Alternativ können die zweiten Leitungen 35 Teile der Außenraumbaugruppe sein. In einer weiteren Ausführungsform ist es aber auch möglich, dass die Polstücke 19 über die ersten elektrischen Leitungen 29 einzeln mit extern erzeugten elektrischen Potentialen versorgt werden.In the 11 In the example shown, the multipole element 1A has the two first lines 29, which are electrically connected to two different pole pieces 19. In order to be able to apply an external electrical potential to the other two pole pieces 19 of the multipole element 1A, the multipole element 1A also has several second electrical lines 35, which electrically connect at least some of the pole pieces 19 to one another in groups. Specifically, the multipole element 1A has a second electrical line 35, which 11 top-mounted pole piece 19 with the pole piece opposite it via the central axis 5 (ie, the pole piece in the 11 pole piece 19) arranged below. In addition, the multipole element 1A has a further second electrical line 35, which connects the 11 right-hand pole piece 19 with the pole piece opposite it via the central axis 5 (ie, the pole piece in the 11 left-hand pole piece 19). Thus, each pair of pole pieces 19 opposite each other via the central axis 5 is directly electrically connected to each other. In this example, each pair of pole pieces 19 opposite each other via the central axis 5 forms a group in the sense of the "group-wise" electrical connection. Such a configuration reduces a negative influence of undesirable fluctuations in the external electrical potentials. The second lines 35 can be connected as in the example of the 11 be parts of the vacuum chamber assembly. Alternatively, the second lines 35 can be parts of the external chamber assembly. In a further embodiment, however, it is also possible for the pole pieces 19 to be individually supplied with externally generated electrical potentials via the first electrical lines 29.

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 coils 17, the studs 13 and the circumferential pole piece 11 may remain at ground potential, whereas the pole pieces 19 are at high voltage. An electrical potential difference between an average electrical potential of the pole pieces 19 and an electrical potential of the studs 13 is, for example, at least 2 kV, preferably at least 6 kV. Furthermore or alternatively, an electrical potential difference between an average electrical potential of the pole pieces 19 and an electrical potential of the circumferential pole piece 11 is at least 2 kV, preferably at least 6 kV. Furthermore or alternatively, a maximum electrical potential difference between electrical potentials of adjacent pole pieces 19 is at least 200 V, preferably at least 1 kV.

Mit Bezug zu 12 wird nachfolgend ein beispielhaftes Teilchenstrahlsystem 100 beschrieben. Das Teilchenstrahlsystem 100 kann beispielsweise ein Elektronenstrahlmikroskop oder ein Bearbeitungssystem mit fokussiertem Ionenstrahl sein.With reference to 12 An exemplary particle beam system 100 is described below. The particle beam system 100 can be, for example, an electron beam microscope or a focused ion beam processing system.

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 particle beam system 100 comprises, for example, a particle source 101 for providing charged particles of a particle beam 102, for example electrons or ions, an acceleration electrode 103 for accelerating the particles of the particle beam 102, a beam tube 104 through which the particle beam 102 passes within the particle beam system 100, an image error corrector 105 which comprises at least one of the multipole elements 1, 1A described herein, deflection coils 106 and/or deflection electrodes 107 for deflecting the particle beam 102 and an objective lens 109 for focusing the particle beam 102 into a focal plane FP. The beam tube 104 can, for example, extend from the acceleration electrode 103 to the objective lens 109. The beam pipe 104 can be interrupted, for example by the image aberration corrector 105 (the multipole element 1). Some components of the particle beam system 100, for example the image aberration corrector 105 (the multipole element 1) and the deflection electrodes 107, can be arranged entirely or partially within the beam pipe 104.

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 particle beam system 100 further comprises a vacuum chamber 111 in which a sample table 113 is arranged. The sample table 113 is configured to support a sample 115. The sample table 113 may be configured to translate and rotate the sample 115.

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 particle beam system 100 further comprises a detector 117 for detecting interaction products 118 which are generated by interaction of the particle beam 102 with the sample 115. Interaction products can be, for example: secondary electrons, backscattered electrons, secondary ions, backscattered ions, light, radiation, etc.

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 particle beam system 100 further comprises a controller 125 for control and data processing. The controller 125 controls the particle source 101, the acceleration electrode 103, the image aberration corrector 105, the deflection electrodes 107 and the objective lens 109 via a communication line 121. The controller 125 controls the sample table 113 via a communication line 114. The controller 125 controls the detector 117 and obtains data from the detector 117 via a communication line 119. An input device 127 is connected to the controller 125 to receive inputs from a user or a data carrier. An output device 129 is connected to the controller 125 to output outputs of the controller 125 to a user or a data carrier. The controller 125 is connected to a data storage 131 for storing data.

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 particle beam system 100 further comprises one or more current sources and/or one or more voltage sources, which are not shown in the figures. The current sources or voltage sources are configured to supply the components of the particle beam system 100, in particular electrodes for generating electric fields and coils for generating magnetic fields, with suitable electrical voltages and electrical currents. The current sources and the voltage sources are controlled by the controller 125.

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 beam tube 104 may be at high voltage. In particular, the same high voltage may be applied to the beam tube 104 as to the pole pieces 19. For example, an electrical potential difference between the beam tube 104 and the sample 115 is at least 2 kV or at least 6 kV.

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.
Example 1 relates to a multipole element (1, 1A) comprising:
  • 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.
Example 18 relates to a multipole element (1A) according to any one of Examples 1 to 17,
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.
Example 22 relates to a multipole element (1, 1A) according to any one of Examples 18 to 21, further comprising:
  • 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.
Example 25 relates to a multipole element (1, 1A) according to any one of Examples 1 to 24,
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.
Example 26 relates to a multipole element (1, 1A) according to any one of Examples 1 to 24,
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.
Example 28 relates to a particle beam system (100) for analyzing or processing a sample (115), comprising:
  • 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.
Example 29 relates to a particle beam system (100) according to Example 28, further comprising:
  • 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)

Multipolelement (1, 1A), umfassend: ein elektrisch isolierendes 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, elektrisch leitend sind, um die Zentralachse (5) herum verteilt angeordnet sind und sich von dem Rohr (3) entgegen der Radialrichtung (R) erstrecken; 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; und mehrere zweite elektrische Leitungen (35), welche zumindest einen Teil der Polstücke (19) gruppenweise miteinander elektrisch verbinden. Multipole element (1, 1A), comprising: an electrically insulating tube (3) which surrounds a central axis (5) of the multipole element (1, 1A); an outer space assembly (7) which is arranged outside the tube (3) with respect to a radial direction (R) which extends 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 outer space 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 perpendicularly 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 circumferential pole piece (11) counter to the radial direction (R) to an outer wall surface (15) of the tube (3); and a plurality of coils (17); wherein the vacuum space assembly (9) comprises: a plurality of pole pieces (19) which are magnetically conductive, electrically conductive, are arranged distributed around the central axis (5) and extend from the tube (3) counter to the radial direction (R); wherein the multipole element (1) further comprises: a plurality of first electrical lines (29) which electrically connect the pole pieces (19) to electrical connections (31) in the external space assembly (7); and a plurality of second electrical lines (35) which electrically connect at least some of the pole pieces (19) to one another in groups. Multipolelement (1A) gemäß Anspruch 1, 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.Multipole element (1A) according to claim 1 , 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). Multipolelement (1, 1A) gemäß Anspruch 1 oder 2, 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.Multipole element (1, 1A) according to claim 1 or 2 , 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). Multipolelement (1, 1A) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, 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.Multipole element (1, 1A) according to one of the Claims 1 until 3 , wherein the plurality of first electrical lines (29) penetrate 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). Multipolelement (1, 1A) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die zweiten elektrischen Leitungen (35) jeweils ein Paar der Polstücke (19), die einander über die Zentralachse (5) gegenüberliegen, miteinander elektrisch verbinden.Multipole element (1, 1A) according to one of the Claims 1 until 4 , 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). Multipolelement (1, 1A) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei ein in der Radialrichtung (R) gemessener Abstand zwischen dem Rohr (3) und einem jeden der Stutzen (13) mindestens null ist.Multipole element (1, 1A) according to one of the Claims 1 until 5 , wherein a distance measured in the radial direction (R) between the pipe (3) and each of the nozzles (13) is at least zero. Multipolelement (1, 1A) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, 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.Multipole element (1, 1A) according to one of the Claims 1 until 6 , 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. Multipolelement (1, 1A) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei ein in der Radialrichtung (R) gemessener Abstand (D1) zwischen einem jeden der Polstücke (19) und dem Rohr (3) mindestens null ist.Multipole element (1, 1A) according to one of the Claims 1 until 7 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. Multipolelement (1, 1A) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, 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.Multipole element (1, 1A) according to one of the Claims 1 until 8 , 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. Multipolelement (1, 1A) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei eine in der Radialrichtung (R) gemessene Wandstärke (TR) des Rohres (3) größer als null ist.Multipole element (1, 1A) according to one of the Claims 1 until 9 , wherein a wall thickness (TR) of the tube (3) measured in the radial direction (R) is greater than zero. Multipolelement (1, 1A) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, 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.Multipole element (1, 1A) according to one of the Claims 1 until 10 , wherein a wall thickness (TR) of the pipe (3) measured in the radial direction (R) 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. Multipolelement (1, 1A) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, 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.Multipole element (1, 1A) according to one of the Claims 1 until 11 , wherein the nozzles (13) do not penetrate the tube (3) in the radial direction (R), wherein the pole pieces (19) do not penetrate the tube (3) in the radial direction (R). Multipolelement (1, 1A) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei das Rohr (3) in der Radialrichtung (R) eine Vakuumtrennung zwischen der Vakuumraumbaugruppe (9) und der Außenraumbaugruppe (7) bereitstellt.Multipole element (1, 1A) according to one of the Claims 1 until 12 , 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). Multipolelement (1, 1A) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei das Rohr (3) magnetisch nichtleitend ist.Multipole element (1, 1A) according to one of the Claims 1 until 13 , wherein the tube (3) is magnetically non-conductive. Multipolelement (1, 1A) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, 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.Multipole element (1, 1A) according to one of the Claims 1 until 14 , 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 one another, wherein a radius-dependent cover 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 runs 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 runs 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 is on the central axis (5) wherein the inner coverage angle (α) is defined as the largest radius-dependent coverage angle (Φ(r)) in a range R0≤r<R0+20%L, wherein 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, wherein 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), wherein DR is the inner diameter of the tube (3), wherein L is the maximum length of the respective pole piece (19) measured in the radial direction (R). Multipolelement (1, 1A) gemäß Anspruch 15, 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.Multipole element (1, 1A) according to claim 15 , wherein 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 coverage angle (α) is greater than the outer coverage angle (β); and/or wherein the pole pieces (19) are shaped such that a difference between the inner coverage angle (α) and the outer coverage 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 coverage 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%. Multipolelement (1, 1A) gemäß Anspruch 15 oder 16, 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.Multipole element (1, 1A) according to claim 15 or 16 , 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 the inner coverage angle (α) of the respective pole piece (19) and smaller than the outer coverage angle (β) of the respective pole piece (19), wherein 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. Multipolelement (1, 1A) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, 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.Multipole element (1, 1A) according to one of the Claims 1 until 14 , 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), wherein 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 runs 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 runs through a second intersection point (S2(r)), wherein the first intersection point (S1(r)) and the second intersection point (S2(r)) are intersection points 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), wherein the inner coverage angle (α) is defined as the largest radius-dependent coverage angle (Φ(r)) in a range R0≤r<R0+20%L, wherein 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, wherein 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, wherein 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), wherein DR is the inner diameter of the tube (3), wherein L is the radius-dependent coverage angle (Φ(r)) in the radial direction (R) is the maximum length of the respective pole piece (19). Multipolelement (1, 1A) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 18, 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.Multipole element (1, 1A) according to one of the Claims 1 until 18 , 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. Multipolelement (1, 1A) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 19, wobei die Vakuumraumbaugruppe (9) ferner eine Halterung (27) zum Halten der Polstücke (19) umfasst.Multipole element (1, 1A) according to one of the Claims 1 until 19 , wherein the vacuum chamber assembly (9) further comprises a holder (27) for holding the pole pieces (19). Multipolelement (1, 1A) gemäß Anspruch 20, wobei die Halterung (27) teilweise oder vollständig durch das Rohr (3) bereitgestellt ist.Multipole element (1, 1A) according to claim 20 , wherein the holder (27) is partially or completely provided by the tube (3). Multipolelement (1, 1A) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 21, 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.Multipole element (1, 1A) according to one of the Claims 1 until 21 , wherein the multipole element (1, 1A) is a quadrupole element with four pole pieces (19) and four studs (13); wherein the coils (17) have 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 a plurality of separate dipole field windings (47, 49) for generating magnetic dipole fields. Multipolelement (1, 1A) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 21, 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.Multipole element (1, 1A) according to one of the Claims 1 until 21 , wherein the multipole element (1, 1A) is an octupole element with eight pole pieces (19) and eight studs (13); wherein the coils (17) have at least one winding from a group of windings, the group of windings comprising: an octupole field winding (41) for generating an octupole magnetic field, a plurality of separate quadrupole field windings (43, 45) for generating quadrupole magnetic fields and a plurality of separate dipole field windings (47, 49) for generating dipole magnetic fields. Bildfehlerkorrektor (105), welcher mindestens ein Multipolelement (1, 1A) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 23 umfasst.Image aberration corrector (105) comprising at least one multipole element (1, 1A) according to one of the Claims 1 until 23 includes. Teilchenstrahlsystem (100) zum Analysieren oder Bearbeiten einer Probe (115), umfassend: mindestens ein Multipolelement (1, 1A) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 23 oder mindestens einen Bildfehlerkorrektor (105) gemäß Anspruch 24.Particle beam system (100) for analyzing or processing a sample (115), comprising: at least one multipole element (1, 1A) according to one of the Claims 1 until 23 or at least one image error corrector (105) according to claim 24 . Teilchenstrahlsystem (100) gemäß Anspruch 25, 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.Particle beam system (100) according to claim 25 , further comprising: a beam tube (104); and a voltage source configured to generate an electrical potential difference between the beam tube (104) and the sample (115) that is at least 2 kV.
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