DE1498646C

DE1498646C - Ion microanalysis device

Info

Publication number: DE1498646C
Authority: DE
Inventors: Raymond; Slodzian Georges; Paris Castaing
Original assignee: Centre National de la Recherche Scientifique; CSF-Compagnie Generale de Telegraphic Sans FiI; Paris
Publication date: 1972-07-27

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Ionen-Mikro- Mikroanalysator der eingangs angegebenen Art wirdThe invention relates to an ion micro-microanalyzer of the type specified in the opening paragraph

analysevorrichtung zur Erzielung eines ionenselektiven gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindunganalysis device for achieving an ion-selective according to a first embodiment of the invention

Bildes eines Mikrobereichs einer Probe, bestehend aus dadurch gelöst, daß das Energiefilter ein durch denImage of a micro-area of a sample, consisting of resolved in that the energy filter passes through the

einer Einrichtung zum Bestrahlen des Mikrobereichs Sektor eines Kugelkondensators gebildetes elektrischesa device for irradiating the micro-area sector of a spherical capacitor formed electrical

mit einem Primärteilchenstrahl, wodurch unter ande- 5 Feld und einen am Ausgang des Kondensators ange-with a primary particle beam, whereby among other things - 5 field and one at the output of the capacitor

rem auch Sekundärionen emittiert werden, aus einer ordneten Spalt zur Begrenzung der Energiebandbreiterem secondary ions are also emitted, from an orderly gap to limit the energy bandwidth

Optik, die den Sekundärionenstrahl zu einem nicht- enthält.Optics that contain the secondary ion beam to one non-.

selektiven Bild des Mikrobereichs fokussiert, und aus Eine zweite Ausführungsform der Erfindung bestehtselective image of the micro-area in focus, and consists of a second embodiment of the invention

einem Magnetfeld zum Filtern der Sekundärionen darin, daß das Energiefilter eine energieselektiv reflek-a magnetic field to filter the secondary ions in that the energy filter has an energy-selective reflective

nach ihrer Bewegungsgröße. io tierende Spiegelelektrode enthält.according to their size of movement. Contains io animal mirror electrode.

In der französischen Patentschrift 1 240 658 ist ein In diesem Fall kann das Reflexionsvermögen der ionenoptisches System beschrieben, mit welchem die Spiegelelektrode so eingestellt sein, daß sie aus dem Mikroanalyse einer Probe dadurch ausgeführt werden Sekundärionenstrahl die Ionen beseitigt, deren Energie kann, daß die positiven Sekundärionen aufgefangen über einem vorgegebenen Schwellenwert liegt,
werden, welche diese Probe beim Auftreffen eines 15 Eine vorteilhafte Ausgestaltung dieser Ausführungs-Bündels positiver Primärionen emittiert. form besteht darin, daß das Magnetfeld die FormIn the French patent specification 1 240 658 a In this case the reflectivity of the ion-optical system can be described with which the mirror electrode can be adjusted so that it can be carried out from the microanalysis of a sample by eliminating the secondary ion beam the ions whose energy can be the positive ones Secondary ions captured is above a predetermined threshold value,
which this sample emits when a 15 An advantageous embodiment of this embodiment bundle of positive primary ions. shape consists in the fact that the magnetic field creates the shape

Die Vorrichtung liefert mit Hilfe einer Ionenoptik eines Dreieckprismas mit einer Symmetrieebene hatWith the aid of ion optics, the device supplies a triangular prism with a plane of symmetry

und eines Massenanalysators ein kennzeichnendes Bild und zwei Sektoren bildet, die eine zur Symmetrieebeneand a mass analyzer forms a characteristic image and two sectors, one to the plane of symmetry

der Oberfläche der Probe. Man erhält dadurch eine senkrechte gemeinsame Seitenfläche haben, wovon jethe surface of the sample. This gives you a vertical common side surface, each of which

Karte der Verteilung der Elemente oder Isotopen auf 20 ein Sektor im Strahlengang der Sekundärionen vorMap of the distribution of elements or isotopes over 20 a sector in the beam path of the secondary ions

der Oberfläche der Probe. und hinter der Spiegelelektrode angeordnet ist.the surface of the sample. and is arranged behind the mirror electrode.

Diese Vorrichtung arbeitet zwar völlig befriedigend, Es ist zu bemerken, daß der Kugelkondensator undAlthough this device works completely satisfactorily, it should be noted that the spherical capacitor and

sie weist aber den Nachteil auf, daß sie die Sekundär- die Spiegelelektrode jeweils ein Stigmatisches SystemHowever, it has the disadvantage that the secondary and mirror electrodes each have a stigmatic system

ionen mit sehr großen und sehr nahe beieinanderliegen- sind, das es jeweils ermöglicht, gleichzeitig zwei Bilderions with very large and very close to one another, which makes it possible to take two images at the same time

den Massen nicht leicht voneinander trennen kann, 25 von zwei Gegenständen (einem Bündelknoten und jcannot easily separate the masses 25 from two objects (a bundle knot and j

weil nicht alle Sekundärionen die Probe mit der einem davorliegenden Bild der Probe) mit Energie- jbecause not all secondary ions match the sample with a preceding image of the sample) with energy j

gleichen Anfangsgeschwindigkeit verlassen. filterung zu erhalten. Bei einer Spiegelelektrode gibtleave the same initial speed. to get filtering. When there is a mirror electrode

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Vor- es, ebenso wie bei einem optischen Spiegel, unendlichThe object of the invention is to create a projection, just like an optical mirror, infinite

richtung dieser Art, welche Ionen sehr großer und nahe viele konjugierte stigmatische Punkte. Es läßt sichdirection of this kind, which ions are very large and close to many conjugated stigmatic points. It can be

beieinanderliegender Masse voneinander trennen kann. 30 zeigen, daß die gleiche Bedingung auch bei einemcan separate adjacent mass from each other. 30 show that the same condition applies to a

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch Kugelkondensator erfüllt ist. In beiden Fällen kannAccording to the invention, this object is achieved by a spherical capacitor. In both cases it can

eine zwischen dem selektiven Bild und der Probe an- man also ein Paar von konjugierten stigmatischenone between the selective image and the sample - one that is a pair of conjugated stigmatic ones

geordneten Einrichtung zum Filtern der Sekundär- Punkten für den Bündelknoten und ein weiteres Paarordered device for filtering the secondary points for the bundle node and another pair

ionen nach ihrer Energie. von konjugierten stigmatischen Punkten für das Bildions according to their energy. of conjugate stigmatic points for the image

Es ist zu bemerken, daß es in der Massenspektro- 35 der Probe verwenden.It should be noted that it can be used in the mass spectrometer of the sample.

metrie bekannt ist, eine Energiefilterung in Verbin- Bei dem Kugelkondensator ermöglicht die Hinzudung mit einer Bewegungsgrößenfilterung vorzu- fügung einer zusätzlichen Linse nach der Energienehmen, wobei diese Doppelfilterung schließlich eine filterung des von der ersten Linse gebündelten Sekun-Massenfilterung ermöglicht. därionenstrahls die Wiederherstellung der gewünsch-metry is known, an energy filter in connection with the spherical capacitor allows the addition with a movement size filtering, adding an additional lens after taking the energy, this double filtering finally a filtering of the second mass filtering focused by the first lens enables. the restoration of the desired

Die Anwendung einer Energiefilterung bei dem 40 ten Bedingungen für eine BewegungsgrößenfilterungApplying energy filtering to the 40th condition for motion quantity filtering

Massenanalysator eines Ionen-Mikroanalysators ergibt mit Hilfe des magnetischen Sektorfeldes,The mass analyzer of an ion microanalyzer produces with the help of the magnetic sector field,

jedoch Probleme, die bei einem Massenspektrometer Hinsichtlich der Spiegelelektrode ist zu bemerken,However, problems associated with a mass spectrometer should be noted with regard to the mirror electrode,

nicht auftreten. Dies beruht auf den folgenden Fak- daß diese Anordnung nur die Beseitigung der Ionendo not occur. This is based on the following facts that this arrangement only eliminates the ions

toren: ermöglicht, die eine vorgegebene Energieschwelle über- (% gates: makes it possible to exceed a specified energy threshold (%

Bei einem Massenspektrometer ist es nur erforderlich, 45 schreiten, nicht dagegen der Ionen, deren Energie jWith a mass spectrometer it is only necessary to step 45, but not the ions whose energy is j

ein hinsichtlich der Art der Ionen selektives Bild eines unter einer vorgegebenen Schwelle liegt. Es ist jedoch jan image that is selective with regard to the type of ions is below a predetermined threshold. However, it is j

ersten, das zu analysierende Ionenbündel begrenzen- bekannt, daß die Lösung des ersten Problems oft ■first, to limit the ion beam to be analyzed - known that the solution of the first problem often ■

den Spaltes von länglicher Gestalt zu erhalten. Ein genügt. ;to get the gap elongated in shape. One is enough. ;

solches Bild kann als »eindimensional« bezeichnet Es ist auch zu bemerken, daß die Verwendung einer jsuch an image can be termed "one-dimensional." It should also be noted that the use of a j

werden. Außerdem braucht man sich im allgemeinen 50 Spiegelelektrode zur Durchführung einer Energie- ;will. In addition, you generally need 50 mirror electrodes to carry out an energy;

mit der Frage des Stigmatismus nicht in der Längs- filterung gerade deshalb von Vorteil ist, weil ein Magnet- jwith the question of stigmatism is not advantageous in longitudinal filtering precisely because a magnet j

richtung des Spaltes, sonders nur in seiner kleinen feld auf jeden Fall für die Bewegungsgrößenfilterungdirection of the gap, but only in its small field, in any case for the filtering of movement variables

Querabmessung zu beschäftigen. verwendet werden muß. Dadurch, daß man den vonDeal transverse dimension. must be used. By using the

Bei dem Massenanalysator eines Ionen-Mikroanaly- der Linse gebündelten Sekundärionenstrahl zweimalIn the case of the mass analyzer of an ion microanalyzer, the lens focussed the secondary ion beam twice

sators ist es dagegen erforderlich, daß jede Filterung 55 durch das Magnetfeld hindurchgehen läßt, wird dasSators, however, it is necessary that each filter allows 55 to pass through the magnetic field, this is

so durchgeführt wird, daß zwei zweidimensionale . Problem der Trennung des einfallenden Ionenstrahlsis done so that two-dimensional. Problem of the separation of the incident ion beam

stigmatische Bilder aufrechterhalten werden, von von dem reflektierten Ionenstrahl beseitigt, das sonststigmatic images are maintained by being eliminated from the reflected ion beam that would otherwise

denen das eine dem Bild der Probe (worunter die aufträte, wenn eine Spiegelelektrode zur Beseitigungone of which is the image of the sample (under which that would occur if a mirror electrode to eliminate

analysierte Zone der Probe zu verstehen ist) und das der Ionen verwendet würde, deren Energie über einemanalyzed zone of the sample is to be understood) and that of the ions would be used whose energy is above a

andere einem ersten Bündelknoten entspricht. 60 vorgegebenen Schwellenwert liegt.other corresponds to a first bundle node. 60 predetermined threshold is.

Jede Filterung setzt nämlich eine Auswahlblende Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung bei-Each filtering sets a selection aperture. The invention is illustrated with the aid of the drawing.

voraus, die es ermöglicht, die zunächst räumlich von spielshalber erläutert. Darin zeigtadvance, which makes it possible, which initially explained spatially for the sake of play. In it shows

den gewünschten Ionen getrennten unerwünschten F i g. 1 ein Schema einer ersten Ausführungsformundesired F i g separated from the desired ions. 1 is a diagram of a first embodiment

Ionen mit Hilfe einer aktiven Filtereinrichtung zu be- der Erfindung,Ions with the help of an active filter device to the invention,

seitigen, wobei diese Blende an einem Bündelknoten 65 F i g. 2 eine genauere Darstellung einer möglichenside, with this panel at a bundle knot 65 F i g. 2 a more detailed representation of a possible

des durch die Blende hindurchgehenden Bündels an- Ausführungsform der Vorrichtung von F i g. 1,of the bundle passing through the diaphragm. Embodiment of the device from FIG. 1,

geordnet sein muß. F i g. 3 ein Schema eines zweiten Ausführungsbei-must be ordered. F i g. 3 a scheme of a second embodiment

Das Problem der Energiefilterung bei einem Ionen- spiels der Erfindung,The problem of energy filtering in an ion game of the invention,

F i g. 4 eine möglichst praktische Ausführung der Anordnung von F i g. 3 undF i g. 4 shows an embodiment of the arrangement from FIG. 4 which is as practical as possible. 3 and

F i g. 5 das Schema einer an sich bekannten Anordnung zum besseren Verständnis der Erfindung.F i g. 5 shows the diagram of an arrangement known per se for a better understanding of the invention.

F i g. 1 zeigt die zu analysierende Probe 1, welche unter dem Aufprall eines Strahls 2 von positiven Primärionen positive Sekundärionen emittiert, welche von einer Beschleunigungsoptik 3 mit den Elektroden 31 bis 34 aufgefangen werden. Im Weg dieses Sekundärionenstrahls ist ein Sektor eines Kugelkondensators 4 angeordnet, der zwei Elektroden 41 und 42 aufweist, welche mittels einer Spannungsquelle 5 an verschiedene Potentiale gelegt sind. F i g. 1 shows the sample to be analyzed 1, which under the impact of a beam 2 of positive Primary ions emitted positive secondary ions, which from an acceleration optics 3 with the electrodes 31 to 34 can be caught. In the path of this secondary ion beam is a sector of a spherical capacitor 4, which has two electrodes 41 and 42, which are connected to different potentials by means of a voltage source 5.

F i g. 1 ist ein Schnitt in einer durch den Mittelpunkt des Kugelkondensators gehenden Radialebene, die senkrecht zu einem magnetischen Sektorfeld 6 steht, von dem später die Rede sein wird.F i g. 1 is a section in a radial plane passing through the center of the spherical capacitor, which is perpendicular to a magnetic sector field 6, which will be discussed later.

Die Querschnitte der Elektroden 41 und 42 in dieser Radialebene sind zwei Viertelkreisbögen, und der Beginn des mittleren Kreisbogens mit dem Radius r zwischen diesen beiden Kreisbögen liegt im Abstand r von der Blende 34.The cross-sections of the electrodes 41 and 42 in this radial plane are two quarter-circle arcs, and the beginning of the central circular arc with the radius r between these two circular arcs is at a distance r from the diaphragm 34.

Hinter dem Kugelkondensator 4 ist ein Spalt 9 angebracht, der einige der Ionen zurückhält, welche durch den Kugelkondensator hindurchgegangen sind, während die übrigen Ionen durch eine Linse 10 fokussiert werden.Behind the spherical capacitor 4 there is a gap 9 which retains some of the ions that pass through have passed through the spherical capacitor while the remaining ions are focused through a lens 10 will.

Die Anordnung enthält ferner das magnetische Sektorfeld 6 für die Bewegungsgrößenfilterung, welches durch eine nicht dargestellte Vorrichtung bekannter Art eingestellt wird, und schließlich den Auswahlspalt 81, auf den ein Elektronenblock 8 folgt.The arrangement also contains the magnetic sector field 6 for the motion quantity filtering, which is set by a device of a known type, not shown, and finally the selection gap 81, followed by an electron block 8.

Zum Verständnis der Wirkungsweise dieser Anordnung soll zunächst an Hand von F i g. 5 erläutert werden, wie gemäß der französischen Patentschrift 1 240 658 die Bedingungen für die Bewegungsgrößenfilterung mit Hilfe eines symmetrischen magnetischen Sektorfeldes erfüllt werden, welches (für Ionen gegebener Masse m₀ und gegebener Geschwindigkeit V₀) zwei stigmatische konjugierte reelle Punkte M und M' aufweist.To understand the mode of operation of this arrangement, first of all, with reference to FIG. 5 explains how, according to French patent specification 1 240 658, the conditions for filtering motion quantities are met with the aid of a symmetrical magnetic sector field which (for ions of given mass m ₀ and given velocity V ₀ ) has two stigmatic conjugate real points M and M ' .

Die Kraftlinien des magnetischen Sektorfelds 6 stehen senkrecht zur Zeichenebene. Die Zeichenebene enthält die optische Achse des Systems; diese besteht aus zwei geradlinigen Abschnitten X₁ und X₂ ^zu beiden Seiten des Sektorfeldes 6 und einem gekrümmten Abschnitt X₃ im Inneren des Sektorfeldes. Die geradlinige Verlängerung des Abschnitts X₁ über den Eintrittspunkt I₁ hinaus ist mit X₁', die geradlinige Verlängerung des Abschnitts X₂ über den Austrittspunkt I₂ hinaus mit X₂' bezeichnet.The lines of force of the magnetic sector field 6 are perpendicular to the plane of the drawing. The plane of the drawing contains the optical axis of the system; this consists of two straight sections X ₁ and X ₂ ^on both sides of the sector field 6 and a curved section X ₃ in the interior of the sector field. The straight-line extension of the section X ₁ beyond the entry point I ₁ is denoted by X ₁ ', the straight-line extension of the section X ₂ beyond the exit point I ₂ is denoted by X _2'.

Die die optische Achse enthaltende Fläche (Zeichenebene) wird »Radialebene« genannt, die die Radial-• ebene entlang der optischen Achse schneidende, senkrecht dazu stehende Fläche heißt »Transversalfläche«.The surface containing the optical axis (plane of the drawing) is called the "radial plane"; Flat surface that intersects along the optical axis and is perpendicular to it is called a "transverse surface".

Es sei ein Punkt P auf dem Abschnitt X₁ der optischen Achse angenommen. Wenn alle (selbstverständlich innerhalb eines nicht zu großen Winkels) durch den Punkt P gehenden, in der Radialebene (Zeichenebene) liegenden Ionenbahnen nach Durchgang durch das Sektorfeld 6 wiederum durch einen auf dem Abschnitt x₂ liegenden Punkt P' gehen, so sind die beiden Punkte P und P' zwei »in radialer Fokussierung konjugierte reelle Punkte«.Assume a point P on the section X _{1 of} the optical axis. If all ion paths (of course within a not too large angle) going through the point P and lying in the radial plane (plane of the drawing), after passing through the sector field 6, again go through a point P ' _{lying on the section x 2} , then the two points are P and P ' two "real points conjugate in radial focusing".

Wenn alle durch den Punkt P gehenden, in der Transversalfläche liegenden Ionenbahnen nach Durchgang durch das Sektorfeld 6 wiederum durch einen auf dem Abschnitt X₂ liegenden Punkt P" gehen, so sind die beiden Punkte P und P" zwei »in transversaler Fokusierung konjugierte reelle Punkte«.If all of the ion trajectories in the transverse surface, passing through the point P , pass through a point P ″ _{lying on the section X 2} after passing through the sector field 6, the two points P and P ″ are two real points conjugated in transversal focusing «.

Im allgemeinen fällt der Punkt P" nicht mit dem Punkt P' zusammen. Wenn jedoch P" mit P' zusammenfällt, dann sind die Punkte P und P' zwei »stigmatische konjugierte reelle' Punkte«. Bei der in F i g. 5 dargestellten Anordnung sind zwei solche »stigmatische konjugierte reelle Punkte« vorhanden, nämlich die Punkte M und M'. In general, point P " does not coincide with point P ' . However, if P" coincides with P' , then points P and P 'are two "stigmatic conjugate real'points". In the case of the in FIG. 5, there are two such "stigmatic conjugate real points", namely the points M and M '.

ίο Es sei andererseits ein Punkt Q auf der Verlängerung X₁' angenommen. Wenn alle in der Radialebene liegenden Ionenbahnen, die zum Punkt Q hin konvergieren (aber ihn wegen des Sektorfeldes nicht erreichen), nach Durchgang durch das Sektorfeld von einem auf der Verlängerung x₂' liegenden Punkt Q' zu kommen scheinen, so sind die Punkte Q und Q' zwei »in radialer Fokussierung konjugierte virtuelle Punkte«.On the other hand, assume a point Q on the extension X ₁ '. If all ion trajectories lying in the radial plane, which converge towards point Q (but do not reach it because of the sector field), after passing through the sector field, seem to come from a point Q ' _{lying on the extension x 2} ', the points are Q and Q ' two "virtual points conjugated in radial focus".

Zwei entsprechende Punkte Q und Q", welche dieTwo corresponding points Q and Q "representing the

gleiche Bedingung für Ionenbahnen erfüllen, die in der Transversalfläche liegen, sind dementsprechend »in transversaler Fokussierung konjugierte virtuelle Punkte«.Fulfill the same condition for ion paths that lie in the transverse surface are accordingly »Virtual points conjugated in transverse focusing«.

Im allgemeinen fallen die Punkte Q' und Q" nicht zusammen. Wenn sie zusammenfallen, handelt es sich um »stigmatische konjugierte virtuelle Punkte«.In general, the points Q ' and Q " do not coincide. If they coincide, they are" stigmatic conjugate virtual points ".

Bei der in F i g. 5 dargestellten Anordnung ist eine Linse 3 so angebracht, daß sie beim Fehlen des Sektorfeldes ein reelles Bild der Probe auf einer Fläche erzeugen würde, die durch den Punkt N auf der Verlängerung X₁' geht. Der auf der optischen Achse liegende Mittelpunkt der Probe 1 würde also im Punkt N abgebildet, und das Bild der Probe wäre auf diesen Punkt »zentriert«. Infolge des Vorhandenseins des Sektorfeldes 6 werden aber die von der Linse 3 kommenden Ionenbahnen so abgelenkt, daß die in der Radialebene liegenden Ionenbahnen beim Austritt aus dem Sektorfeld 6 von dem auf der Verlängerung X₂' liegenden Punkt N' herzukommen scheinen. Die Punkte N und N' sind also zwei in radialer Fokussierung konjugierte virtuelle Punkte gemäß obiger Definition.In the case of the in FIG. In the arrangement shown in FIG. 5, a lens 3 is attached in such a way that, in the absence of the sector field, it would produce a real image of the sample on a surface which passes through the point N on the extension X ₁ '. The center of sample 1 lying on the optical axis would thus be mapped at point N , and the image of the sample would be "centered" on this point. As a result of the presence of the sector field 6, however, the ion paths coming from the lens 3 are deflected so that the ion paths lying in the radial plane appear to come from the point N ' _{on the extension X 2} ' when they exit the sector field 6. The points N and N ' are thus two virtual points conjugate in radial focusing as defined above.

Das reelle Bild, das von der Linse 3 beim Fehlen des Sektorfeldes 6 erzeugt würde, stellt also beim Vorhandensein des Sektorfeldes für dieses einen auf den Punkt N zentrierten virtuellen Gegenstand dar, von dem das Sektorfeld ein auf den Punkt N' zentriertes virtuelles Bild erzeugt.The real image that would be generated by the lens 3 in the absence of the sector field 6 therefore represents a virtual object centered on the point N if the sector field 6 is present, of which the sector field generates a virtual image centered on the point N '.

Das aus der Linse 3 und dem magnetischen Sektorfeld 6 bestehende System ist andererseits so ausgeführt, daß der von der Linse 3 gebildete Bündelknoten auf den gegenstandsseitigen Punkt M des Paares von stigmatischen konjugierten reellen Punkten M und M' zentriert ist. Das Sektorfeld 6 ergibt somit bei M' ein Stigmatisches Bild des Bündelknotens.The system consisting of the lens 3 and the magnetic sector field 6, on the other hand, is designed so that the bundle node formed by the lens 3 is centered on the object-side point M of the pair of stigmatic conjugate real points M and M ' . The sector field 6 thus gives a stigmatic image of the bundle node at M '.

Da jedoch der Punkt N' in transversaler Fokussierung nicht der konjugierte Punkt zu dem Punkt N ist, wird der transversale Astigmatismus des Bildes bei N' mit Hilfe einer Astigmatismus-Korrektureinrichtung82 korrigiert, welche in der Nähe des Bündelknotens M' angeordnet ist. Eine zweite Linse 8 wandelt dann das so korrigierte virtuelle Bild in ein reelles Ionenbild um. Vorzugsweise sind die Punkte N und N' so gewählt, daß die Konjugation in radialer Fokussierung praktisch für ein verhältnismäßig breites Geschwindigkeitsband gilt; die so gewählten Punkte sollen mit N₀ bzw. N₀ bezeichnet werden.However, since the point N ' in transverse focusing is not the conjugate point to the point N , the transverse astigmatism of the image at N' is corrected with the aid of an astigmatism correction device 82 which is arranged in the vicinity of the bundle node M '. A second lens 8 then converts the virtual image corrected in this way into a real ion image. The points N and N ' are preferably chosen so that the conjugation in radial focusing applies in practice to a relatively wide speed band; the points chosen in this way should be denoted by N ₀ and N ₀ , respectively.

Das in der französischen Patentschrift 1240 658 beschriebene symmetrische magnetische Sektorfeld ist im einzelnen durch die folgenden Angaben gekenn-That in French patent specification 1240 658 described symmetrical magnetic sector field is characterized in detail by the following information

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zeichnet, wenn der im Inneren des Sektorfeldes 6 ein reelles Bild des von dem Kugelkondensator erzeugliegende Abschnitt X₃ der optischen Achse ein Viertel- ten virtuellen Bildes der Probe, wobei dieses Bild entkreisbogen mit dem Radius R ist: Die Neigung der sprechend den erwähnten Eigenschaften des Kugel-Eintritts- und Austrittsflächen des Sektorfeldes in kondensators stigmatisch ist. Dieser dritte Bündelbezug auf die in der Zeichenebene liegende Senkrechte 5 knoten und dieses reelle (dritte) Bild der Probe spielen auf die optische Achse entspricht dem Winkel α für das magnetische Sektorfeld 6 die Rolle des Bündel- = arc tang 0,5, wobei die reellen stigmatischen Punk- knotens bzw. des reellen Bildes, das bei der Anordnung te M und M' dann auf der optischen Achse jeweils im nach F i g. 5 (entsprechend der französischen Patent-Abstand2i? von den Schnittpunkten der optischen schrift 1240 658) von der Linse 3 geliefert wird. Zu Achse mit der Eintrittsfläche bzw. der Austrittsfläche io diesem Zweck werden das magnetische Sektorfeld 6 des Sektorfeldes liegen und die Punkte N₀ und N₀ die und die Linse 10 so angeordnet, daß der Punkt M von in radialer Fokussierung virtuellen konjugierten Punkte F i g. 5 mit dem Mittelpunkt des dritten Bündelsind, die jeweils im Abstand 2 R/3 von diesen gleichen knotens zusammenfällt und daß der Punkt N von Schnittpunkten auf den Verlängerungen X₁ bzw. X₂' F i g. 5 in der Mitte des dritten (reellen) Bildes der liegen. 15 Probe liegt, wobei dieses reelle Bild der Probe alier-Für den Kugelkondensator, bei dem die Radial- dings zu einem virtuellen Gegenstand für das Sektorebene definitionsgemäß die die optische Achse und feld wird. Man erhält dann einen stigmatischen Bündas elektrische Feld enthaltende Ebene ist, während delknoten auf der Höhe des Spaltes 81 sowie ein neues die Transversalfläche die entlang der optischen Achse virtuelles Bild der Probe, das, wie zuvor in Zusammensenkrecht auf der Radialebene stehende Fläche ist, 20 hang mit F i g. 5 erläutert wurde, von seinem transgelten hinsichtlich der reellen und virtuellen konju- versalen Astigmatismus auf der Höhe des Bündelgierten Punkte die gleichen Überlegungen wie zuvor knotens bei 81 korrigiert und mit Hilfe einer schemafür das magnetische Sektorfeld. Der Kugelkonden- tisch bei 8 dargestellten Projektionslinse in ein reelles sator weist aber die bemerkenswerte Eigenschaft auf, Ionenbild umgeformt wird.draws when the inside of the sector field 6 a real image of the section X _{3 of} the optical axis produced by the spherical capacitor is a quarter of the virtual image of the sample, this image being an arc of a circle with the radius R : the inclination of the properties of the speaking Sphere entry and exit surfaces of the sector field in the capacitor is stigmatic. This third bundle reference to the perpendicular 5 knots lying in the plane of the drawing and this real (third) image of the sample play on the optical axis corresponds to the angle α for the magnetic sector field 6 the role of the bundle = arc tang 0.5, the real ones stigmatic point node or of the real image, which in the arrangement te M and M ' then on the optical axis in each case in accordance with FIG. 5 (corresponding to the French patent distance 2i? From the intersection points of the optical writing 1240 658) is supplied by the lens 3. The magnetic sector field 6 of the sector field and the points N ₀ and N ₀ and the lens 10 will be arranged in such a way that the point M of virtual conjugate points F i g in radial focusing will lie on the axis with the entry surface or the exit surface io . 5 with the center of the third bundle, which coincides in each case at a distance 2 R / 3 from these same nodes and that the point N of intersections on the extensions X ₁ and X ₂ ' F i g. 5 in the middle of the third (real) image of the lie. 15 sample lies, with this real image of the sample alier-For the spherical capacitor, in which the radial thing becomes a virtual object for the sector plane by definition the optical axis and field. A stigmatic plane containing the electric field is then obtained, while the node is at the height of the gap 81 and a new transverse surface is the virtual image of the sample along the optical axis, which, as before, is perpendicular to the radial plane, 20 hang with F i g. 5, the same considerations were corrected as before at the node at 81 from its transvalence with regard to the real and virtual conju- versal astigmatism at the level of the bundled point, and with the help of a scheme for the magnetic sector field. The spherical condenser shown at 8 in a real generator, however, has the remarkable property that the ion image is reshaped.

daß zwei in radialer Fokussierung konjugierte Punkte 25 Vorzugsweise wird dieses reelle Bild, wie in der auch in transversaler Fokussierung konjugiert sind. französischen Patentschrift 1 240 658 angegeben ist, Es gibt daher unendlich viele stigmatische konjugierte auf den Schirm eines Ionenbild-Elektronenbild-Wand-Punktepaare, lers projiziert.that two points conjugate in radial focusing 25. This real image is preferably, as in FIG are also conjugated in transverse focusing. French patent 1 240 658 is indicated, There are therefore infinitely many stigmatic conjugate points on the screen of an ion image-electron image-wall point pair, lers projected.

Unter diesen Voraussetzungen arbeitet die Anord- Nun ist es bekannt, daß der Krümmungsradius derThe arrangement works under these conditions. It is now known that the radius of curvature of the

nung von F i g. 1 in folgender Weise: 30 Bahnen in dem magnetischen Sektorfeld bei gegebenertion of Fig. 1 in the following way: 30 orbits in the magnetic sector field for a given

Die Optik 3 ergibt ein erstes reelles Bild der Probe Induktion nur von der Bewegungsgröße m · ν des und einen ersten Bündelknoten, der in dem Spalt der emittierten Teilchens abhängt, d. h. von dem Pro-Blende 34 liegt. Der Kugelkondensator liefert von dukt E · m, wobei E die Energie des Teilchens und m dem ersten Bündelknoten ein reelles Bild, das symme- dessen Masse ist.The optics 3 produce a first real image of the induction sample only from the quantity of movement m · ν des and a first bundle node which depends in the gap between the emitted particles, ie lies on the pro-diaphragm 34. The spherical capacitor supplies duct E · m, where E is the energy of the particle and m is the first bundle node a real image, which is its symmetrical mass.

trisch zu dem ersten Bild in bezug auf die Symmetrie- 35 Bei einer einfachen magnetischen Filterung ohne ebene des Kugelkondensators liegt und sich in einer vorangehende Energiefilterung würden daher zu den Entfernung von dessen Ausgang befindet, welche gleich Ionen der Masse m, die mit einer Anfangsenergie E dem mittleren Krümmungsradius r der Ionenbahnen emittiert werden, Ionen der Masse m—l ... m—η hinin dem Kugelkondensator ist. Dieses reelle Bild des zukommen, falls es diese Massen gibt, welche mit einer ersten Bündelknotens bildet einen zweiten Bündel- 40 Energie Ε+ΔΕ emittiert werden. Diese Erscheinung knoten, und der Spalt 9 ist auf der Höhe dieses zweiten kann nicht mehr auftreten, wenn die mit einer zu Bündelknotens angeordnet. großen Anfangsenergie emittierten Ionen zuvor be-35 In a simple magnetic filtering without a plane of the spherical capacitor and a previous energy filtering, the distance from its output would be, which equals ions of mass m, which with an initial energy E. the mean radius of curvature r of the ion paths are emitted, ions of mass m-l ... m-η are in the spherical capacitor. This real picture of the coming, if there are these masses, which with a first bundle knot forms a second bundle of energy Ε + ΔΕ are emitted. This phenomenon knot, and the gap 9 is at the level of this second can no longer occur if the one arranged too bundle knot. large initial energy emitted ions previously

Ferner erzeugt der Kugelkondensator 4 ein zweites seitigt werden.Furthermore, the spherical capacitor 4 generates a second side.

Bild der Probe, welches das virtuelle Bild des virtuellen Eine einfache Rechnung zeigt nämlich, daß die zuGegenstandes ist, den das von der Optik 3 gebildete 45 sätzliche Anfangsenergie AE, die notwendig wäre, reelle Bild der Probe (das wegen des Vorhandenseins damit ein Ion der Masse m—n in dem magnetischen des Kugelkondensators nicht zustande kommt) für den Sektorfeld mit der gleichen Krümmung abgelenkt Kugelkondensator bildet. würde wie ein Ion der Masse m, das mit einer Anfangs-Image of the sample, which is the virtual image of the virtual A simple calculation shows that the object is that the 45 additional initial energy AE formed by the optics 3 that would be necessary is a real image of the sample (because of the presence of an ion of the Mass m — n in the magnetic of the spherical capacitor does not come about) for the sector field with the same curvature deflected spherical capacitor forms. would be like an ion of mass m, which with an initial

Die von der Elektronenanordnung 31 bis 34 be- energie Is emittiert wird, folgenden Wert hat:The energy Is emitted by the electron arrangement 31 to 34 has the following value:

schleunigten Ionen werden also vom Kondensator 4 5°accelerated ions are thus from the capacitor 4 5 °

zu dem magnetischen Sektorfeld 6 hin abgelenkt. Der AE- "^ deflected towards the magnetic sector field 6. The AE- "^

Ablenkwinkel hängt für jede Ionenbahn von der m
Energie des betreffenden Ions ab. Zur VereinfachungThe deflection angle depends on the m for each ion trajectory
Energy of the ion in question. For simplification

ist angenommen, daß es sich um einfach geladene Daraus folgt, daß eine Vorrichtung, die ausschließ-it is assumed that they are simply charged. It follows that a device which exclusively

Ionen handelt. 55 lieh auf der magnetischen Ablenkung beruht, IonenIon acts. 55 borrowed based on magnetic deflection, ions

Die Ionen, deren Anfangsenergie zu groß ist, werden mit sehr wenig voneinander verschiedenen MassenThe ions, the initial energy of which is too large, will have very little different masses from each other

vom oberen Rand des Spaltes 9 abgefangen. Dadurch nicht richtig voneinander trennen kann. Die Blende 34caught by the upper edge of the gap 9. As a result, cannot properly separate from each other. The aperture 34

werden aus dem Sekundärionenstrahl, der durch das bewirkt zwar eine Filterung der Ionen, welche mitare made of the secondary ion beam, which causes a filtering of the ions, which with

magnetische Sektorfeld 6 geht, die Ionen beseitigt, einer bestimmten Anfangsgeschwindigkeit emittiertmagnetic sector field 6 goes, which eliminates ions, emits a certain initial velocity

deren Anfangsenergie zu groß ist. 60 werden, jedoch ist diese Filterung unzureichend, weilwhose initial energy is too great. 60, however, this filtering is insufficient because

In gleicher Weise werden die Ionen, die eine zu sie sich nur auf die Komponente auswirkt, welcheIn the same way, the ions which one to them only affects the component which one

kleine Anfangsenergie haben, vom unteren Rand des senkrecht zur Systemachse der Anfangsgeschwindig-have small initial energy, from the lower edge of the initial velocity perpendicular to the system axis

Spaltes 9 abgefangen und aus dem Sekundärionen- keit der Sekundärionen steht. Der Kugelkondensator,Gap 9 is intercepted and from which secondary ions stand. The spherical capacitor,

strahl beseitigt, bevor dieser in das magnetische Sektor- der die Ionen nicht auf Grund ihrer Bewegungsgröße,beam is eliminated before it enters the magnetic sector - which does not cause the ions to move due to their

feld 6 eintritt. 65 sondern auf Grund ihrer Energie ablenkt, bewirktfield 6 entry. 65 but because of its energy distracts, causes

Mit Hilfe der Linse 10 erhält man von dem im diese Filterung in vollkommener Weise.With the help of the lens 10 one obtains this filtering in a perfect way from the im.

Spalt 9 befindlichen zweiten Bündelknoten ein reelles Damit die Ionen mit sehr nahe beieinanderliegendenSlit 9 located second bundle node a real So that the ions with very close together

Bild, das einen dritten Bündelknoten darstellt, sowie Massen, beispielsweise den Massen 250 und 251, ge-Image showing a third bundle knot, as well as masses, for example masses 250 and 251,

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trennt werden können, muß die Filterung, wie sich Potential angelegt ist. In der Elektrode 103 ist einecan be separated, the filtering must be how potential is applied. In the electrode 103 is a

nachweisen läßt, bei E = 2000 Volt bis auf 8 Volt Öffnung 105 angebracht. Die zu schnellen Ionen gehencan be detected, at E = 2000 volts up to 8 volts opening 105 attached. The ions go too fast

genau stattfinden. Es ist ein Kondensator mit ziemlich durch diese Öffnung hindurch und kehren nicht zurück,take place exactly. It's a capacitor with pretty much going through this opening and not returning,

großen Abmessungen erforderlich, oder zumindest Die langsameren Ionen werden abgebremst und dannlarge dimensions are required, or at least the slower ions are decelerated and then

besteht ein beträchtlicher Abstand zwischen dem ersten 5 von der Elektrode 103 zu dem Sektorfeld 6 zurück-there is a considerable distance between the first 5 from the electrode 103 to the sector field 6 back-

Bündelknoten und dem Bild, welches der Kugelkon- geworfen, das sie durch den Sektor 62 zu dem Aus-Bundle knot and the image that the ball con-

densator davon liefert. wahlspalt 81 und der Linse 10 hin ablenkt.capacitor of it supplies. Wahlspalt 81 and the lens 10 deflects out.

Das ionenoptische System mit der Linse 3, dem Bei einer anderen Ausführungsform kann die Elek-The ion optical system with the lens 3, the In another embodiment, the elec-

Kondensator 4, der Zwischenlinse 10 und dem magne- trode 103 massiv sein und die zu schnellen Ionen ein-Capacitor 4, the intermediate lens 10 and the magnetode 103 be massive and the ions that are too fast

tischen Sektorfeld 6 liefert bei richtiger Einstellung ein io fangen, während sie die langsameren Ionen zurück-If the setting is correct, sector field 6 delivers an io catch, while it returns the slower ions.

ionenselektives Bild der Oberfläche der Probe, das schickt.ion-selective image of the surface of the sample that sends.

durch die Ionen einer bestimmten Masse erzeugt wird. Diese Anordnung ergibt nicht nur die gewünschteis created by the ions of a certain mass. This arrangement not only gives the desired one

Dieses Bild ist achromatisch hinsichtlich der Wirkung Energiefilterung, sondern sie ermöglicht es auch, dieThis image is achromatic in terms of the energy filtering effect, but it also enables that

des magnetischen Sektorfeldes, wenn der Punkt N, auf Probe in der Achse des nicht dargestellten Beobach-of the magnetic sector field, if the point N, on the sample in the axis of the observer (not shown)

welchen das von der Linse 10 gelieferte Bild zentriert 15 tungsschirms anzuordnen.which the image delivered by the lens 10 is centered 15 to arrange the screen.

ist, der zuvor definierte Punkt N₀ ist, d. h. unempfind- Dies ist bei der Anordnung von F i g. 3 der Fall,is, the previously defined point is N ₀ , ie insensitive- This is with the arrangement of FIG. 3 the case

Hch für die geringfügige Uneinheitlichkeit der Energie jedoch natürlich nicht unerläßlich,But of course not essential for the slight inconsistency of the energy,

der durch den Spalt 9 hindurchgehenden Ionen. Die Verwendung eines derartigen Reflexionssystemsof the ions passing through the gap 9. The use of such a reflection system

Wenn man bei dieser Anordnung einen Bildwandler und der doppelten Ablenkung ist in dem Aufsatz von verwendet, wie er beispielsweise in der zuvor genann- 20 R. Castaing und L. H e η r y: »Filtrage magneten Patentschrift beschrieben ist, bleiben die stigma- tique des vitesses en microscopic electronique«; Comptischen Eigenschaften erhalten. tes Rendus de l'Academie des Sciences, 2. Juli 1962,If you have an imager with this arrangement and the double deflection is in the essay of used, as mentioned, for example, in the 20 R. Castaing and L. H e η r y: »Filtrage magnets Patent specification, the stigmatique des vitesses en microscopic electronique remain "; Computer tables Properties preserved. tes Rendus de l'Academie des Sciences, July 2, 1962,

F i g. 2 zeigt ein Beispiel für eine mögliche prak- S. 76 bis 78, beschrieben worden,F i g. 2 shows an example of a possible practical p. 76 to 78, has been described

tische Ausführung dieser Anordnung. In diesem Aufsatz ist angegeben, daß ein solchestable execution of this arrangement. In this article it is stated that such

Die Probe 1 wird durch einen Ionenstrahl bombar- 25 System für einen einfallenden Strahl, der die inThe sample 1 is bombarable by an ion beam system for an incident beam, which the in

diert, der von einem Strahlsystem 2 erzeugt wird, das F i g. 3 angegebene Richtung hat und dessen Teilchendiert, which is generated by a beam system 2, the F i g. 3 and its particles

eine Ionenquelle 21 enthält, welche durch eine Hoch- eine gegebene Bewegungsgröße haben, zwei Paare vonan ion source 21 , which by an upward have a given amount of motion, two pairs of

frequenzquelle 211 erregt und über den Gaseingang 212 stigmatischen Punkten besitzt, den mittleren Strahl desfrequency source 211 excited and has stigmatic points via the gas inlet 212 , the middle beam of the

gespeist wird, sowie die Kondensorlinse 22. Die Se- eintretenden Bündels und den mittleren Strahl desis fed, as well as the condenser lens 22. The Se- entering bundle and the central ray of the

kundärionen werden durch die Linse 3 so beschleunigt 30 nach dem zweiten Durchgang durch das SektorfeldKundärionen are accelerated by the lens 3 30 after the second passage through the sector field

und fokussiert, daß sie ein Bild der Oberfläche der austretenden Bündels definiert ist, nämlich ein Paarand focused that it defines an image of the surface of the exiting bundle, namely a pair

Probe erzeugen. Die Linse 3 enthält eine Beschleuni- von reellen stigmatischen Punkten, die zu beidenGenerate sample. The lens 3 contains an acceleration of real stigmatic points leading to both

gungselektrode 31, Fokussierungselektroden 32 und 33 Seiten des Sektorfelds auf dieser Linie liegen, und einsupply electrode 31, focusing electrodes 32 and 33 sides of the sector field are on this line, and a

und eine Blende 34. Der auf der Höhe der Blende 34 Paar von virtuellen stigmatischen Punkten, die imand a diaphragm 34. The pair of virtual stigmatic points at the level of the diaphragm 34, which are im

erscheinende Bündelknoten wirkt als Ionenquelle für 35 Inneren des Sektorfeldes liegen. Diese Punkte, die inThe bundle knot that appears acts as an ion source for the interior of the sector field. These points, which are in

den Kugelkondensator 4, der zwei Elektroden 41 und dem genannten Aufsatz mit C₁, C₂ bzw. I₁,1₂ bezeich-denotes the spherical capacitor 4, the two electrodes 41 and the mentioned attachment with C ₁ , C ₂ and I ₁ , 1 ₂

42 aufweist. Der Abstand zwischen der Blende 34 und net sind, können also mit den in F i g. 5 dargestellten42 has. The distance between the diaphragm 34 and net can therefore be compared with the one shown in FIG. 5 shown

dem Eingang des Kondensators ist gleich dem Krüm- Punkten M, M' bzw. N, N' verglichen werden, wobeithe input of the capacitor is equal to the points of curvature M, M ' and N, N' are compared, where

mungsradius der mittleren Laufbahn der Elektronen aber die Punkte I₁,1₂ im Gegensatz zu den Punkten N, radius of the middle path of the electrons but the points I ₁ , 1 ₂ in contrast to the points N,

in dem Kondensator. 4° N' stigmatisch sind.in the condenser. 4 ° N 'are stigmatic.

In gleicher Entfernung vom Ausgang des Konden- Das aus Sektorfeld und Linsen bestehende SystemEquidistant from the exit of the condenser - the system consisting of the sector field and lenses

sators bildet sich der Austrittsbündelknoten. Der der Anordnung von F i g. 3 wird so eingestellt, daßsators forms the exit bundle knot. The arrangement of FIG. 3 is set so that

Spalt 9 ist auf der Höhe dieses Bündelknotens ange- das von der Optik 31 bis 34 gelieferte Bündel seinenGap 9 is at the level of this bundle knot - the bundle supplied by the optics 31 to 34 is its

bracht. Eine Linse 10 mit drei Elektroden erzeugt aus Bündelknoten bei C₁ aufweist und daß die Linse beibrings. A lens 10 with three electrodes is created from bundle nodes at C ₁ and that has the lens at

diesem Bündelknoten ein Bündelknotenbild, das so 45 I₁ ein reelles Bild der Probe liefert. Dieses reelle Bildthis bundle knot a bundle knot image, which thus provides 45 I ₁ a real image of the sample. This real picture

liegt, daß es von dem Sektorfeld 6 fokussiert wird. wird für das Sektorfeld ein virtueller Gegenstand, denlies that it is focused by the sector field 6. becomes a virtual object for the sector field, the

Dieser bewirkt mittels des Spaltes 81 die Energie- es in ein auf den Punkt I₂ zentriertes virtuelles BildBy means of the gap 81, this brings about the energy in a virtual image centered on the point I ₂

filterung. umformt. Dieses virtuelle Bild ist aber hier stigmatisch.filtering. reshaped. However, this virtual image is stigmatic here.

Der Stigmator 82 korrigiert den Astigmatismus des Andrerseits erhält man einen neuen BündelknotenThe stigmator 82 corrects the astigmatism on the other hand, a new bundle knot is obtained

kennzeichnenden Bildes der Probe. Dieses Bild wird 50 bei C₂.characteristic image of the sample. This image turns 50 at C ₂ .

von dem Bildwandler 11 an sich bekannter Art mit Das bei I₂ erhaltene virtuelle Bild wird dann wiefrom the image converter 11 of a known type with The virtual image obtained at I _{2 is then like}

einem Fenster 111 aufgenommen. zuvor durch die Linse 10 erneut in ein reelles Bilda window 111 added. previously through the lens 10 again into a real image

Das gesamte Gerät wird über die Öffnungen 01, 02, umgeformt.The entire device is reshaped via the openings 01, 02.

03 und 04 evakuiert. Es ist zu erwähnen, daß in dem zuvor erwähnten 03 and 04 evacuated. It should be noted that in the aforementioned

F i g. 3 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel der 55 Aufsatz das Sektorfeld-Spiegel-System für die GeErfindung. In dieser Darstellung bezeichnen die glei- schwindigkeitsfilterung von Elektronen verwendet chen Bezugszeichen die gleichen Teile wie in F i g. 1. wird und daß diese Filterung ausschließlich durch das Das Magnetfeld 6 hat die Form eines Dreieckprismas Sektorfeld erfolgt, da alle Elektronen offensichtlich mit einer Symmetrieebene, deren Schnittlinie mit der die gleiche Masse haben. Der Spiegel wird dabei nur Zeichenebene gestrichelt dargestellt ist. Dieses Prisma 60 dazu benutzt, die Elektronen zum Sektorfeld zurückbildet zwei Sektoren 61 und 62, die eine Seitenfläche zuschicken, da diese Anordnung eine in der Elektronengemeinsam haben, die senkrecht auf der Symmetrie- mikroskopie erwünschte gegenseitige Ausrichtung des ebene steht. Der Sektor 61 lenkt die Ionen zu einem Eintrittsbündels und des Austrittsbündels ermöglicht. Ionenspiegel ICO ab, der drei Elektroden 101, 102 und Bei Anwendung auf Ionen mit verschiedenen Massen 103 aufweist. Die Elektrode 103 liegt auf einem posi- 65 und verschiedenen Energien wird dagegen eine doptiven Potential, das etwas höher als das Potential der pelte Filterung ermöglicht. Die Spiegelelektrode 103 Probe 1 ist, während die Elektrode 101 an Masse liegt gewährleistet die Beseitigung der Ionen, deren Energie und an die Elektrode 102 ein dazwischenliegendes gröCer als eine vorgegebene Energie ist.F i g. Figure 3 shows another embodiment of the Figure 55 essay the sector field mirror system for the invention. In this illustration, the speed filtering of electrons uses reference numerals to denote the same parts as in FIG. 1. and that this filtering takes place exclusively through the The magnetic field 6 has the shape of a triangular prism sector field, since all electrons obviously with a plane of symmetry whose line of intersection with the have the same mass. The mirror is only shown in dashed lines in the drawing plane. This prism 60 is used to return the electrons to the sector field, two sectors 61 and 62, which send a side face, since this arrangement has in common one of the electrons that is perpendicular to the symmetry microscopy desired mutual alignment of the plane. The sector 61 directs the ions to an entry beam and allows the exit beam. Ion mirror ICO, which has three electrodes 101, 102 and 103 when applied to ions with different masses. The electrode 103 is at a positive 65 and different energies, on the other hand, a doptive potential, which enables somewhat higher than the potential of the pelte filtering. The mirror electrode 103 is sample 1, while the electrode 101 is connected to ground, it ensures the elimination of the ions, the energy of which is greater than a predetermined energy at the electrode 102.

F i g. 4 zeigt eine mögliche praktische Ausbildung der Vorrichtung von F i g. 3.F i g. 4 shows a possible practical embodiment of the device from FIG. 3.

Gleiche Teile sind wieder mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die Elektrode 103 hat keine Öffnung. Sie fängt die Ionen ein, deren Energie zu groß ist.The same parts are again provided with the same reference numerals. The electrode 103 has no opening. she traps the ions whose energy is too great.

Wenn von einer Bewegungsgrößenfilterung oder Energiefilterung die Rede ist, so beziehen sich diese Ausdrücke natürlich auf Ionen gleicher Ladung. Andernfalls erfolgen bekanntlich die Filterungen in Abhängigkeit vom Verhältnis dieser Größen zur Ladung.If movement variable filtering or energy filtering is mentioned, then these are related Expressions, of course, on ions of the same charge. Otherwise, as is well known, the filtering takes place in Dependence on the ratio of these quantities to the charge.

Claims

Patent claims:

1. Ion microanalysis device for obtaining an ion-selective image of a micro-area a sample consisting of a device for irradiating the microscopic region with a primary particle beam, whereby, among other things, secondary ions are also emitted from optics that transform the secondary ion beam into a non-selective one Focused image of the micro-area, and made a magnetic field to filter the secondary ions according to their movement size, characterized by one between the selective image and means arranged in the sample for filtering the secondary ions according to their energy.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the energy filter through the Sector of a spherical capacitor and an electric field at the output of the capacitor contains arranged gap to limit the energy bandwidth.

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the magnetic field is a magnetic Sector field is.

4. Apparatus according to claim 3, characterized in that the capacitor between the Optics and the sector field is arranged and that a lens between the capacitor and the Sector field is inserted.

5. Apparatus according to claim 1, characterized in that the energy filter has an energy-selective contains reflective mirror electrode.

6. Apparatus according to claim 5, characterized in that the magnetic field has the shape of a Has triangular prism with a plane of symmetry and forms two sectors, one to the plane of symmetry have vertical common side surfaces, each of which has a sector in the beam path of the secondary ions is arranged in front of and behind the mirror electrode.

7. Apparatus according to claim 6, characterized in that the mirror electrode has an opening through which the ions to be removed pass.

8. Apparatus according to claim 6, characterized in that the mirror electrode is to be eliminated Traps ions.

For this purpose 2 sheets of drawings