DE2829080C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrostatische Ablenkeinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

In den letzten Jahren haben sich mit Elektronenstrahlen beschreibbare und auslesbare Speicherdielektrika in EDV-Anlagen bewährt. Solche Speicherdielektrika oder Speicher, welche die Fachwelt EBAM nennt, sind z. B. in der US-PS 38 86 530 beschrieben. Bei solchen mit einem Schreib- bzw. Lesestrahl aus Elektronen abtastbaren EBAMs hängt die Anzahl der Datenstellen, die das elektronenoptische System auflösen kann, oder die Stromdichte, die bei einer gegebenen Anzahl von Daten erreichbar ist, invers von der Abweichung oder den Fehlern des Schreib- oder Lesepunktes in der Arbeitsfläche ab. Ungenauigkeiten bzw. Lokalisierungsfehler des Arbeitsflecks werden vom Ablenksystem unvermeidbar erzeugt, während dieses System den Strahl an die verschiedenen Positionen des Speicherdielektrikums ablenkt. Je kleiner man den Schreib- bzw. Lesefleck, also den Durchmesser des Elektronenstrahls im Auftreffbereich, machen kann, und je genauer man die verschiedenen Stellen des Speicherdielektrikums reproduzierbar mit dem Strahl ansteuern kann, um so mehr Daten kann man auf einem gegebenen Dielektrikum vorgegebener Fläche speichern.

Es ist darauf hinzuweisen, daß das hier angesprochene Problem der Positionierungsfehler des Arbeitsflecks bei solchen Speicherdielektrika für den Fall gelöst ist, daß man magnetische Ablenkung verwendet; dieses Problem ist bei elektrostatischer Ablenkung noch nicht gelöst.

Aus der DE-OS 22 43 217 ist eine Ablenkanordnung für einen Elektronenstrahl in einer Elektronenstrahlröhre bekannt, die acht einzeln beaufschlagbare Ablenkelemente aufweist sowie einen zugehörigen Ablenkschaltkreis. Das System enthält eine zentrale zylindrische Ablenkeinheit mit acht Ablenkelementen, die symmetrisch um eine zentrale Achse der Kathodenstrahlröhre herum angeordnet sind. Die Ablenkelemente sind mit einer Fokussierspannungsquelle und zwei bzw. drei Signalgeneratoren über eine Brückenschaltung verbunden. Die aus passiven Bauelementen bestehende Brückenschaltung, die zwei Querzweige aufweist, liefert das überlagerte Ablenk- und Fokussiersignal für die acht Ablenkelemente. Die Schaltung funktioniert derart, daß ein konstantes elektrisches Vierpolfeld den zwei Ablenkfeldern, die eine Sägezahnfunktion liefern, überlagert werden. Durch das konstante Vierpolsignal wird der durch Toleranzen in der Röhre verursachte statische Astigmatismus ausgeglichen.

Die bekannten elektrostatischen Ablenksysteme leiden unter dem Mangel, daß der Schreibfleck hinsichtlich seiner Position auf dem Speicherdielektrikum nicht ohne weiteres so genau reproduzierbar ist, wie dies wünschenswert wäre. Es besteht also Bedarf an einem schnell und mit elektrostatischer Ablenkung arbeitenden Ablenksystem zum Steuern eines Elektronenstrahls, beispielsweise für den genannten Anwendungszweck eines Speichers, oder aber im Zusammenhang mit der Steuerung von Elektronenstrahlen, die als Werkzeuge dienen, insbesondere in der Mikrotechnologie der Herstellung von integrierten Schaltkreisen.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine elektrostatische Ablenkeinrichtung für einen Elektronenstrahl zu schaffen, bei der die Gestalt des Auftreff-Flecks des Strahls möglichst weitgehend konstant gehalten wird.

Die Erfindung löst die soeben beschriebene Aufgabe nach Maßgabe des im Anspruch 1 beschriebenen Erfindungsgedankens; die Unteransprüche beschreiben besonders zweckmäßige und bewährte Ausgestaltungen der Erfindung.

Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen in der nun folgenden Beschreibung unter Hinweis auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 stark schematisiert eine erste Ausführungsform des elektrostatischen Ablenksystems;

Fig. 2 und 2A schematisiert im Radialschnitt und im Längsschnitt Einzelheiten der bei einer Ausführung verwendeten Elektronenstrahlröhre mit Ablenkplatten und Speicherdielektrikum;

Fig. 3 eine der Fig. 1 ähnliche Darstellung einer weiteren Ausführungsform;

Fig. 3A und 3B die Ablenkplatten des Systems nach Fig. 3;

Fig. 3C in Form einer Tabelle die einem Teil der Ablenkplatten aufgeprägten Ablenk- und Korrekturpotentiale;

Fig. 4 als Blockschaltbild den Generator zur Erzeugung der an die Ablenkplatten anzulegenden Potentiale, wie sie als Teil der Systeme nach den Fig. 1 und 3 verwendbar sind;

Fig. 5 als Blockdiagramm einen Korrekturspannungsgenerator, der Teil des Systems nach Fig. 4 ist;

Fig. 6 als Blockdiagramm eine Misch- bzw. Kombinationsschaltung, die Teil des Generators in Fig. 4 ist;

Fig. 7A-7D stark schematisiert Einzelheiten aus den Systemen nach Fig. 1 und 3;

Fig. 8 im Blockschaltbild und stark schematisiert einen Ablenkspannungsgenerator des Systems nach Fig. 3;

Fig. 9 in Draufsicht (von der Strahlkathode aus gesehen) ein Ablenkgitter in einer Speicherröhre;

Fig. 10 eine weitere Ausführungsform der zur Grobablenkung dienenden Mittel;

Fig. 11 in Form eines Blockdiagramms eine weitere Ausführungsform des Ablenkspannungsgenerators für das System nach Fig. 3;

Fig. 12 eine weitere Möglichkeit für den Funktionsgenerator in der Schaltung nach Fig. 11;

Fig. 13 schematisch einen nicht linear arbeitenden Korrektionssignalgenerator für den Funktionsgenerator nach Fig. 12;

Fig. 14 eine weitere Möglichkeit zur Erzeugung der Ablenkspannungen auf digitaler Basis;

Fig. 15 schematisch in Blockform einen Signalgenerator zur Verwendung in dem digitalen System nach Fig. 14; und

Fig. 16 eine der Fig. 2 ähnliche Darstellung einer anderen Anordnung der Ablenkplatten bezogen auf die Orientierung der Koordinaten des Speicherdielektrikums.

Fig. 1 stellt ein stark schematisiertes Blockdiagramm eines Satzes von Elektronenstrahlröhren mit den Nummern 1, 2 usw. dar, die elektrostatische Ablenksysteme haben und die zum Einsatz als mittels Elektronenstrahl beschreibbarer bzw. auslesbarer Speicher dienen können. Es sind nur zwei Elektronenstrahlröhren dargestellt; selbstverständlich können es auch mehr sein, die parallel bzw. selektiv betrieben werden können, je nachdem, wie hoch die gewünschte Speicherkapazität der Anlage ist. Die einzelnen Röhren sind gleich aufgebaut, weshalb nur eine solche Röhre beschrieben wird. So weist z. B. die Röhre Nr. 2 einen evakuierten Kolben 11 aus Glas, Metall oder einem anderen für die Zweck bekannten Werkstoff auf; das Gehäuse ist luftleer gepumpt. Innerhalb des Gehäuses 11 befindet sich zunächst die eigentliche Elektronenwelle 12 in Form einer Kathode. Die Kathode 12 besteht ihrerseits aus der eigentlichen Elektronenquelle mit geheiztem Draht (12 a), einem Gitter (12 b) une einer Saugelektrode (12 c) zur Erzeugung eines scharf gebündelten Elektronenstrahls 13. Für die eigentliche Kathode 12 a verwendet man eine bariumimprägnierte Wolfram-Wendel, die relativ kostengünstig ist und bei einer Belastung von etwa einem Ampere pro cm² in einem Vakuum von etwa 3×10^-8 torr eine Standzeit von etwa 5 Jahren hat. Mit 14 ist eine herkömmliche Speisespannungsquelle für die verschiedenen Arbeitspotentiale der Kathode dargestellt. Bei entsprechender Erregung der Kathode wird ein Elektronenstrahl erzeugt und durch eine erste Kondenseranordnung 15 und dann eine elektrostatische Objektivlinsenanordnung 16 geschickt. Die beiden elektronenoptischen Einrichtungen 15 und 16 sind so angeordnet, daß der Elektronenstrahl durch ihre Mittellinie geht. Die elektronischen Linsen 15 und 16 weisen Stapel von Platten aus leitendem Werkstoff mit mittiger Öffnung auf, und es werden entsprechende Potentiale an die leitenden Lochplatten gelegt. Die Kondenseranordnung wird mit demselben Potential beaufschlagt, wie die Kathode 12 a, und zwar von der Betriebsspannungswelle 14. Die eine Objektivlinse darstellende Anordnung 16 wird in weiter unten zu beschreibender Weise von einer entsprechenden Spannungsversorgung 23 gespeist, wobei einer Korrekturspannung mit einem zusätzlichen dynamischen Fokussierungspotential Anwendung findet. Die so weit beschriebene Anordnung erzeugt einen sehr dünnen Elektronenstrahl, der zum Beschreiben und Auslesen von entsprechend ausgebildeten Speicherdielektrika Verwendung finden kann.

Der so erzeugte und eng fokussierte dünne Schreib- bzw. Lesestrahl führt nun durch eine aus 8 Ablenkelementen 17 bestehende Ablenkeinrichtung; die Ablenkeinrichtung dient dazu, den Strahl an jede gewünschte Adresse des Targets 18 zu lenken. Das Target 18 ist nach Art einer Koordinatenebene ausgebildet, siehe Fig. 2. Hinsichtlich der Einzelheiten der Einspeicherung und Auslesung von binären Daten in Speicherdielektrika wird auf die oben bereits genannte US-PS verwiesen. Hier genügt es darauf hinzuweisen, daß ein solches Speicherdielektrikum dadurch Daten speichert, daß an einer bestimmten, durch die jeweiligen Koordinaten x und y festgelegten Stelle entweder elektrische Ladungen vorhanden sind oder nicht. Dies entspricht der logischen 0 oder 1. Bei der Orientierung nach Fig. 1 steht die Y-Achse (siehe auch Fig. 21) senkrecht von der Papierebene hoch, während die X-Achse in der Papierebene von links nach rechts verläuft. Beim Auslesen einer zuvor auf einem Speicherdielektrikum gespeicherten Information ergibt die Anwesenheit oder die Abwesenheit einer elektrischen Ladung an der Adresse in der Ebene des Dielektrikums die Erzeugung entweder eines größeren oder eines kleineren elektrischen Ausgangssignals bei dessen Abfrage, wie in der oben angegebenen Literatur näher erläutert wird.

Die Ablenkanordnung 17 besteht aus acht mit 1-8 bezeichneten elektrisch leitenden Bauelementen, die elektrisch voneinander isoliert sind und ringförmig um den Elektronenstrahl 13 in seiner unabgelenkten Stellung angeordnet sind. Wie man aus den Fig. 1 und 2 erkennt, besteht jede Ablenkplatte im Querschnitt aus einem Kreisteil und hat in Längsrichtung im wesentlichen eine trapezförmige Gestalt, die sich in Richtung des Elektronenstrahls verbreitert. Die acht Ablenkplatten 17 bilden zusammen mit den jeweils dazwischen liegenden Zwischenräumen einen Kegelstumpf, was man ebenfalls aus den Fig. 1-2A erkennt. Wie Fig. 2A zeigt, ist der kleinere Durchmesser D₁ in der Plattenanordnung kathodenseitig angeordnet, und der größere Durchmesser D₂ befindet sich auf der Seite des Speicherdielektrikums. Die Abmessungen eines jeden Ablenkelementes Nr. 1 bis Nr. 8 im Querschnitt sind längs der Achse der Anordnung derart gewählt, daß ein jeder Abschnitt eines Ablenkelementes einen festen Teil eines Kreises einnimmt, und zwar über den ganzen Bereich vom kleineren Durchmesser D₁ bis zum größeren Durchmesser D₂. Der zylindrische Grenzwert, bei welchem D₁ gleich D₂ wird, kann auch verwendet werden.

Die Anlegung geeigneter Ablenkpotentiale an die Ablenkbleche der Anordnung 17 läßt den Elektrodenstrahl auf die gewünschte Stelle mit den Koordinaten X und Y auf dem Speicherdielektrikum 18 auftreffen. Diese Ablenkpotentiale werden von entsprechenden Verstärkern beliefert, die inFig. 1 in ihrer Gesamtheit mit 19 bezeichnet sind; die Signale werden ihrerseits von einem Generator 21 für die Ablenk- und Korrektursignale geliefert. Der Generator 21 wird weiter unten unter Hinweis auf Fig. 4 im einzelnen erläutert werden; er dient zur Herstellung von acht getrennten Potentialen v₁-v₈, die dann durch die Ablenkverstärker 19 an die entsprechenden Ablenkbleche 1-8 angelegt werden. Zusätzlich liefert der Generator 21 zwei Spannungen v _x und v _y zur Anlage an eine Fokussierschaltung 22, die ihrerseits weiter unten unter Hinweis auf Fig. 7D beschrieben wird. Dem Generatur 21 selbst werden zwei Eingangsadressensignale eingegeben, die für die X-Koordinate und die Y-Koordinate der jeweils gewünschten Stelle auf dem Speicherdielektrikum kennzeichnend sind. Die Adressensignale werden von einer zentralen Steuerschaltung geliefert und liegen in binär-kodierter digitaler Form vor.

In Fig. 2A ist der Elektronenstrahl mit 13 bezeichnet; erkennbar ist er nach oben abgelenkt. Man sieht, daß bei einer solchen Ablenkung der aus der Ablenkung austretende Teil des Strahls notwendigerweise näher an einigen Ablenkblechen liegt und weiter von anderen entfernt, wodurch er notwendigerweise durch die ersteren Ablenkbleche stärker beeinflußt wird als von den anderen Ablenkblechen. Aufgrund dieser Tatsache wird die Querschnittsfläche des Elektronenstrahls 13, die die Größe bzw. den Durchmesser des Bestrahlungspunktes im Dielektrikum 18 bestimmt, in unzweckmäßiger Weise beeinflußt, und zwar wird diese Querschnittsfläche beispielsweise elliptisch und bleibt nicht kreisrund. Diese Verzerrung des Durchmessers des Elektronenstrahls wird als "Abweichung" bezeichnet. Wie bereits weiter oben festgehalten wurde, verändert sich die Anzahl von Datenpunkten, die ein gegebenes elektro-optisches Systems bei gleichbleibender Stromdichte abtasten kann, oder die Stromdichte, die bei einem gegebenen elektro-optischen System bei fester Anzahl von Einzelelementen auf dem Speicher erreichbar ist, invers mit dieser Abweichung, die in der erläuterten Weise durch die Strahlgeometrie innerhalb der Ablenkelemente zwangsläufig entsteht. Man hat schon in der Vergangenheit versucht, mit diesen Abweichungsproblemen fertig zu werden, siehe nur US-PS 24 72 727 und 24 89 328. Wie man beim Studium dieser vorbekannten Problemlösungen sofort sieht, ist dort eine andere Aufgabenstellung vorgesehen und demnach auch eine andere Lösungsmöglichkeit, wie die folgenden Erörterungen zeigen werden.

Im Gegensatz zum Stand der Technik werden zur möglichst weitgehenden Korrektur der soeben definierten Abweichung (Strahlquerschnitt) dynamische Korrekturpotentiale erzeugt, die gleichzeitig mit den eigentlichen Ablenkpotentialen an die aus acht Teilen bestehende Ablenkeinheit angelegt werden. In Fig. 2 der Zeichnung sind die Ablenkpotentiale, die an ein jedes der acht Ablenkelemente angelegt werden, auf der Innenseite des von den Ablenkelementen gebildeten Kreises in mathematisch ausgeschriebener Form dargestellt, während die dynamischen Korrekturpotentiale außerhalb dieses Kreises den acht Ablenkelementen zugeordnet sind. Das Ablenkelement Nr. 1 (welches von der positiven X-Achse durchstoßen wird) erhält ein Ablenkpotential V _x und ein dynamisches Korrekturpotential der Größe - und ein weiteres Korrekturpotential V _2C . (Man erkennt an Fig. 2 bei der Betrachtung der Korrekturpotentiale, die an den acht Ablenkplatten liegen, daß die Gesamtkorrekturpotentiale sich aus jeweils zwei Summanden zusammensetzen. Ein Summand, nämlich der Wert , ist - wenn auch mit wechselnden Vorzeichen - der gleiche für alle acht Platten, weshalb ein solches achtmal anliegendes Signal im folgenden als Oktupolsignal bezeichnet wird. Man sieht ferner, daß beispielsweise im Uhrzeigersinne umlaufend aufeinander folgende Ablenkbleche jeweils unterschiedliche zweite Korrektursignale der Größe V _2C und V _2S haben. Diese beiden letzteren Signale tauchen je viermal dem Betrage nach auf und werden infolgedessen im folgenden als Quadropolsignale bezeichnet.

Beim Ablenkelement Nr. 2, welches sich vollständig im ersten Quadranten befindet, ist das Ablenkpotential a(V _x +V _y ), wobei a ein Verhältnisfaktor ist; dieser Verhältnisfaktor ist kennzeichnend für die Bruchteile der X- und Y-Ablenkspannungen, die proportional an das Ablenkelement Nr. 2 gelegt werden. Da die acht Ablenkelemente gleichmäßig auf einem Kreis um die Mittenachse des Strahls angeordnet sind, d. h. um den Ort der Kreuzung der Koordinatenachsen in Fig. 2, und da sich die Ablenkbleche in gleicher Abmessung nach unten und nach oben aus der Zeichenebene heraus erstrecken, ist der Verhältnisfaktor a der gleiche für die Ablenkelemente Nr. 2, 4, 6 und 8. Das dynamische Korrekturpotential am Ablenkelement Nr. 2 wird gegeben durch V _2S + , wobei wiederum dem Betrage nach ein Oktupolsignal ist und V _2S ein verschiedenes Quadropolsignal. Die Quadropolkorrektursignale in einer Umfangsrichtung aufeinander folgender Ablenkelemente unterscheiden sich also jeweils bereits dem Betrage nach. Aus Fig. 2 erkennt man weiterhin, daß an den Ablenkelementen 1, 3, 5 und 7 ein Quadropolkorrektursignal V _2S liegt, und an den dazwischen liegenden Ablenkelementen liegen die dem Betrage nach gleichen Quadropolkorrekturpotentiale V _2S . Man beachte aber, daß die Korrektursignale zwar jeweils zum Teil dem Betrage nach gleich sind, nicht aber dem Vorzeichen nach!

Die Polarität sowohl der Oktupolkorrekturpotentiale als auch der Quadropolkorrektursignale wechselt von jedem Ablenkelement zum nächsten ab. Es wird insoweit ausdrücklich auf Fig. 2 verwiesen. Man erkennt, daß bei dem hier beschriebenen Ablenksystem aus acht Ablenkplatten ein Satz von dem Betrag nach gleichen Korrektursignalen, bestehend aus acht Einzelsignalen, Anwendung findet und zwei Sätze von je vier untereinander dem Betrag nach gleichen Korrektursignalen.

Die Größen bzw. Beträge der zwei Sätze von Quadropolsignalen und des Oktupolsignales nehmen für zwei denkbare Fälle etwas unterschiedliche Formen an: Im einen Fall, der z. B. in Fig. 2 dargestellt ist, durchstoßen die Koordinatenachsen etwa die Mitten von vier Ablenkelementen, weshalb dieses System "plattenzentriert" heißt. Der andere Fall ist aus Fig. 15 erkennbar: Hier durchstoßen die Koordinatenachsen jeweils vier Lücken zwischen zwei im Umfangssinn aufeinander folgenden Ablenkplatten, weshalb diese Orientierung "lückenorientiert" genannt wird.

Außerdem bringt die zulässige Form der Korrektursignale von der Gestalt des Feldes ab, welches der Elektronenstrahl korrigiert abtasten soll. Ein plattenzentriertes Feld ist gegenüber einem lückenzentrierten Feld vorzuziehen, wenn die abzutastende Fläche quadratisch oder rechteckig ist, weil die größten Abbildungsfehler selbstverständlich in der Nähe der Ecken des Rechtecks oder Quadrates anzutreffen sein werden. Bei der plattenzentrierten Anordnung liegen die Ecken eines rechteckigen oder quadratischen Abtastfeldes gegenüber nahezu den Mitten von Ablenkelementen, so daß das vom jeweiligen Ablenkelement erzeugte elektrostatische Feld relativ störungsfrei ist. Bei der lückenzentrierten Anordnung, bei welcher die Ecken beispielsweise eines quadratischen Abtastfeldes gegenüber den Lücken zweier nebeneinander liegender Ablenkelemente angeordnet sind, ist das Feld gerade in den Bereichen der Lücken am ehesten störanfällig. Außerdem werden Feldfehler im Bereich der Lücken noch durch mechanische Ungenauigkeiten an den Ablenkelementen verstärkt, so daß im allgemeinen davon ausgegangen werden kann, daß für ein rechteckiges oder insbesondere quadratisches Abtastfeld die plattenzentrierte Anordnung die bessere ist, schon weil sie auf unvermeidbare Ungenauigkeiten bei der Herstellung der Platten nicht so empfindlich ist.

In Fig. 4 ist schematisch der Generator 21 dargestellt, der an acht Ausgängen für die acht verschiedenen Ablenkplatten die jeweils aus Ablenksignalen und Korrektursignalen zusammengesetzten Potentiale liefert. Die Adressensignale x und y werden zunächst in irgendeiner geeigneten binär kodierten digitalen Form an Funktionsgeneratoren 41 und 42 geliefert. Die Einzelheiten dieser Funktionsgeneratoren ergeben sich aus Fig. 7A, aus der man erkennt, daß ein jeder solcher Funktionsgenerator weiter nichts ist als ein im Handel erhältlicher Digital-Analog-Konverter 43 zum Umsetzen der digitalen x- oder y-Adressensignale in entsprechende analoge Spannungen v _x bzw. v _y . Die Analogbespannungen v _x bzw. v _y werden dann durch einen normalen Inverterverstärker 44 geleitet, um die negativen Gegenstücke -v _x bzw. -v _y zu erhalten.

Die Ausgänge v _x , -v _x des Funktionsgenerators 41 und die Ausgänge v _y und -v _y des Funktionsgenerators 42 werden parallel an die Eingänge einer Multiplizierschaltung 75 zum Multiplizieren der Eingänge mit dem Verhältnisfaktor a angelegt und ferner an vier Eingänge eines Mischers 46, auf den auch im einzelnen weiter unten noch eingegangen wird. Die positiven Ausgänge der Funktionsgeneratoren 41 und 42 werden weiterhin zusätzlich als die beiden einzigen Eingänge an eine Schaltung 47 gelegt, welche die Quadropolkorrekturgrößen erzeugt. Ferner werden v _x und v _y an einen Fokussiersignalgenerator 22 angelegt, wie sich aus Fig. 1 ergibt.

In Fig. 5 ist ein besonders wichtiger Teil des Gesamtsystems beschrieben, nämlich der Generator 47 zur Erzeugung der Quadropol- und Oktupolsignale. Die Ablenkspannung v _x in der X-Ablenkrichtung wird parallel den beiden Eingängen eines erstem multiplizierenden Verstärkers 51 eingegeben, und die Ablenkspannung v _y für die Ordinate wird parallel den beiden Eingängen eines zweiten multiplizierenden Verstärkers 52 zugeführt. Die Verstärker 51 und 52 sind bekannte und im Handel erhältliche Operationsverstärker in integrierter Bauweise, die derart gestaltet sind, daß sie als Multiplizierschaltungen dienen, die stets am Ausgang das Produkt von zwei an den beiden Eingängen liegenden Größen liefern. Der Verstärker 51 liefert mithin an seinem Ausgang als Produkt der Eingangsgrößen ein Signal von der Größe v _x ², und im zweiten Verstärker 52 wird das Ablenksignal mit sich selbst multipliziert, wodurch man dessen Quadrat erhält, nämlich ein Signal von der Größe v _y ². Das Signal v _x ² wird parallel an zwei Summierschaltungen 53 und 54 gelegt und ferner an einen Eingang einer dritten Summierschaltung 55, auf die weiter unten noch eingegangen wird. Die Summierschaltungen 53-55 sind wieder herkömmliche und im Handel erhältliche Operationsverstärker in integrierter Bauweise, die in bekannter Weise und nach den Anweisungen des Herstellers so geschaltet sind, daß am Ausgang der jeweiligen Schaltung die Summe der beiden Eingangssignale erscheint. Das Signal v _y ² vom Ausgang des zweiten multiplizierenden Verstärkers 52 wird parallel an die Eingänge von zwei Operationsverstärkern 56 und 57 gelegt, deren Ausgänge an die zweiten Eingänge der Summierschaltungen 53 bzw. 54 gelegt sind. Die Operationsverstärker 56 und 57 sind wieder im Handel erhältliche bekannte Operationsverstärker, die nach Maßgabe der Hersteller derart beschaltet werden, daß die Verstärker Transferfunktionen der Werte -(3+2) und -(3-2) haben, wodurch an den Ausgängen der Verstärker 56 und 57 Signale der Größe -(3+2) · v _y ² bzw. -(3-2) v _y ² erscheinen. Diese Ausgangssignale werden an die verbleibenden Eingänge der Summierschaltungen 53 und 54 gelegt, welche diese Summen mit den Signalen an den anderen Summiereingängen summieren und damit Ausgangsgrößen v _x ²-(3+2)v _y ² und v _x ²-(3-2)v _y ² liefern. Diese beiden Ausgangssignale werden nunmehr in einem weiteren Multiplizierkreis 58 bekannter Art multipliziert, und das Produkt dieser Multiplikation wird an einen Operationsverstärker 59 gelegt, dessen Transferfunktion ¼C₁³A₄ ist, wobei C₁=G/V _c und G die Ablenkverstärkung ist und -V _c die Kathodenspannung der Kathode gegenüber der Ablenkspannung ist, während die Ablenkeinrichtung den Strahl nicht ablenkt. Am Ausgang des Operationsverstärkers 59 steht dann das Oktupolkorrekturpotential zur Verfügung, welches sich wie folgt zusammensetzt:

= ¼ C₁³ A₄ (v _x ⁴ - 6v _x ² v _y ² + v _y ⁴). (3)

Am Ausgang des Operationsverstärkers 59 liegt zusätzlich noch ein Inverter 61, der das Eingangssignal mit -1 multipliziert und damit das negative Potential - liefert.

Die funktionelle Form sowohl des Oktupolkorrekturpotentials (3) und der beiden Quadropolkorrekturpotentiale folgt aus der Symmetrie der mit den acht Ablenkblechen versehenen Ablenkeinheit und dem quadratischen bzw. zirkularen Feld, das entsteht. Durch Symmetrie sind auch Glieder höherer Ordnung zulässig, beispielsweise proportional zu v _x ⁶, v _x ⁴v _y ², . . . v _x ¹⁰, usw., welche die Korrektur noch ein wenig verbessern, aber natürlich dadurch die Schaltung komplizierter bzw. aufwendiger machen. Die Oktupolkonstante A₄ und die Quadropolkonstanten A _2C und A _2S können empirisch oder durch Rechnersimulation bestimmt werden. Diese Konstanten sind im wesentlichen durch die körperlichen bzw. gestaltmäßigen Parameter der aus acht Ablenkblechen bestehenden Ablenkeinheit bestimmt, wie z. B. aus dem Einlaßdurchmesser D₁, dem Auslaßdurchmesser D₂, der Kugelstumpflänge L, dem Abstand zum Target Z _s usw., wie sich aus Fig. 2A für den Fachmann ergibt. Wenn das Feld ein Kreis ist, dann ist aus Symmetriegründen A _2C =A _2S . Der Faktor C₁ ist im wesentlichen ein Maßstabsfaktor, um die Konstanten A₄ und A _2C sowie A _2S universell für verschiedene Kathodenspannungen v _c und verschiedene Verstärkungen G anwendbar zu machen.

Die Korrekturschaltung 47 weist ferner einen zweiten multiplizierenden Verstärker 52 auf, dessen Ausgang v _y ² durch einen Inverter 62 bekannter Bauart in -v _y ² umgesetzt wird. Das letztere Signal wird an den zweiten Eingang einer dritten Summierstufe 55 angelegt, deren erstem Eingang das Signal v _x ² zugeführt ist. Die Summierschaltung 55 summiert diese beiden Eingänge und liefert demnach am Ausgang v _x ²-v _y ². Dieses Signal wird nun durch einen vierten Operationsverstärker 63 herkömmlicher Art geführt, dessen Transferfunktion C₁ A _2C ist, wodurch am Ausgang von 63 eine der Quadropolkorrekturspannungen v _2C =C₁ A _2C (v _x ²-v _y ²) ist. Ein Inverter 64 an der Ausgangsseite des Operationsverstärkers 63 liefert an seinem Ausgang das negative Quadropolkorrekturpotential -v _2C .

Die Schaltung 47 nach Fig. 5 enthält weiter einen vierten Verstärker 65 herkömmlicher Bauart, dessen beide Eingänge mit den Ablenkspannungen v _x und v _y gespeist werden, die ihrerseits aus den entsprechenden Funktionsgeneratoren kommen. Die Multiplizierschaltung 65 multipliziert v _x mit v _y und liefert am Ausgang v _x v _y . Dieses Signal wird durch einen Operationsverstärker 66 mit der Transferfunktion 2C₁A _2S geschickt, an dessen Ausgang ein zweites Quadropolkorrekturpotential v _2S =2C₁A _2S v _x v _y steht. Ein Inverter 67 am Ausgang des Verstärkers 66 kehrt dessen Ausgangsgröße um und liefert zusätzlich das Quadropolkorrektursignal -v _2S .

Aus Fig. 4 erkennt man, daß die sechs verschiedenen Quadropol- und Oktupoleinzelsignale am Ausgang der Schaltung 47 in eine Mischschaltung 46 gegeben werden. Außerdem erhält die Mischschaltung die Ablenkspannungen aus den Generatoren 41 und 42 und die vier Signale vom Ausgang der Multiplizierschaltung 45. Die Größe der einzelnen Potentiale ist in Fig. 4 eigens angegeben. Die Schaltung zum Multiplizieren der Einzelsignale mit dem Faktor a ist in Fig. 7B dargestellt und besteht im wesentlichen aus vier einzelnen Operationsverstärkern 71-74 herkömmlicher Bauart mit jeweils der Transferfunktion a. a ist der Bruchteil des Abszissen- und Ordinatenablenkpotentials, der an die "diagonal", d. h. in den Quadranten angeordneten Ablenkelementen 2, 4, 6 und 8 gemäß Fig. 2 zu legen ist. Wegen der erkennbaren Symmetrie der acht Ablenkeinheiten ist dieses Verhältnis a dasselbe für alle solche "diagonal" angeordneten Ablenkelemente. Die vier Ablenkpotentiale werden mit dem Faktor a in den entsprechenden Multiplizierschaltungen 71 multipliziert, um die Potentiale av _y , -av _y , av _x und -av _x zu erhalten. Auch diese vier Potentiale werden dem Mischer 46 eingespeist. Der numerische Wert von a ist im wesentlichen /2, da für diesen Wert die dritten und fünften Harmonischen des Potentials verschwinden und das Feld in der Ablenkanordnung im wesentlichen gleichförmig ist. Man kann noch gewisse Verbesserungen erreichen, indem man die Werte für a ein wenig empirisch ändert oder entsprechende ähnliche Werte durch eine Computersimulation findet. Wenn das Feld ein Kreis ist, ist a=/2.

Die technischen Merkmale der Mischerschaltung 46 ergeben sich ohne weiteres aus Fig. 6; erkennbar weist der Mischer im wesentlichen eine Mehrzahl von miteinander verbundenen Summierschaltungen bzw. Summierverstärkern auf. Ein erster Satz von Summierschaltungen ist mit 81-84 bezeichnet; es handelt sich um im Handel erhältliche integrierte Bausteine. An der Summierschaltung 81 liegen als Eingangssignale av _y und av _x ; der Ausgang ist - die Dinge sind in Fig. 6 im einzelnen dargestellt - av _x +av _y . Die Summierschaltung 82 bildet erkennbar aus ihren Eingängen die Summe av _x -av _y ; die Summierschaltung 83 bildet -av _x -av _y , und die Summierschaltung 84 bildet -av _x +av _y . Der zweite Satz von Summierschaltungen 85-88 besteht ebenfalls aus im Handel erhältlichen integrierten Bauteilen. Die Summierschaltung 85 bildet aus den in Fig. 6 klar erkennbaren Eingangssignalen die Summe v _2s + , die Schaltung 86 bildet v _2c - , die Summierschaltung 87 bildet -v _2c - und die Summierschaltung 88 das Ausgangssignal -v _2s + .

Den beiden ersten Sätzen von Summierschaltungen ist ein weiterer Satz von Summierschaltungen 91-98 nachgeschaltet, die ebenfalls wieder aus im Handel erhältlichen integrierten Bausteinen bestehen. Die Summierschaltung 91 bildet - siehe hierzu die Verkoppelung gem. Fig. 6 - das Korrekturpotential v₁=v _x +v _2c - aus v _x und dem Ausgang von 86. In ähnlicher Weise bildet die Summierschaltung 92 das Korrekturpotential v₂=av _x +av _y +v _2s + .

Die Summierschaltung 93 bildet das Korrekturpotential v _y -v _2c - =v₃. Die Summierschaltung 94 bildet -av _x +av _y -v _2s + =v₄; die Summierschaltung 95 bildet -v _x +v _2c - =v₅; die Schaltung 96 bildet -av _x -av _y +v _2c + =v₆; die Summierschaltung 97 demgemäß -v _y -v _2c - =v₇, die Summierschaltung 98 bildet av _x -av _y -v _2s + =v₈.

Wie Fig. 1 zeigt, werden an die zusammengesetzten Ablenk- und Korrekturpotentiale v₁-v₈ vom Ausgang des Generators 21 an eine Serie von Ablenkverstärkern 19 gelegt. Wie Fig. 7 zeigt, handelt es sich dabei um eine Vielzahl von gleichen einzelnen Operationsverstärkern 108 herkömmlicher integrierter Bauweise mit nachfolgender diskret aufgebauter Transistor- oder Röhrenausgangsstufe, die eine Verstärkung G liefert.

Die Verstärkung G der Operationsverstärker 101-108 ist der gleiche Verstärkungsfaktor G, der in dem Ausdruck C₁=G/V _c , der zur Ableitung der konstanten C₁ in der Stufe 47 verwendet wird, um die Oktupol- und Quadropolkorrekturspannungen zu erzeugen. Jeder der einzelnen Verstärker 101-108 verstärkt die einlaufende jeweilige kombinierte Ablenk- und Korrekturspannung v₁-v₈ um den Faktor G, so daß also an den Ausgängen die tatsächlichen Ablenk- und Korrekturspannungen V₁-V₈ anstehen, die dann an die acht Ablenkbleche der Ablenkeinheit nach Fig. 2 gelegt werden.

Wie Fig. 1 weiter zeigt, werden grundsätzlich zu den Ablenk- und Korrekturpotentialen dynamische Fokussierungskorrektursignale für die optische Objektivlinse der Röhre vom Generator 22 erzeugt, an welchen die Ablenkpotentiale v _x und v _y angelegt werden, die von dem Generator 21 kommen. Ferner wird eine Gleichspannung V _{OBJ (0)} von einer Signalquelle 23 dem Generator 22 eingegeben; das letztere Signal stammt aus der Leistungsversorgung 14 für die Elektronenkanone. Der Generator 22 korrigiert die nicht korrigierte Versorgungsspannung V _{OBJ (0)} und liefert an seinem Ausgang eine korrigierte Spannung V _{OBJ (c)}, die an die Objektivlinsenanordnung 16 der Röhren 11 gelegt wird.

Fig. 7D beschreibt die hier wichtigen Eigenschaften des Generators 22 zur Erzeugung der dynamischen Fokussierungssignale. Am Eingang liegen zwei multiplizierende Verstärker 111 und 112, die in herkömmlicher integrierter Bauweise hergestellt sind und im übrigen im Handel erhältlich sind. Die Ablenkspannung v _x wird an die Multiplizierschaltung 111 derart angelegt, daß am Ausgang das Quadrat des Eingangssignales erscheint; sinngemäß erhält die Multiplizierschaltung 112 solche Eingangssignale, daß am Ausgang die quadrierte Ablenkspannung v _y entsteht. Der Multiplizierschaltung 111 ist ein Operationsverstärker mit Transferfunktion C₂A _DF nachgeschaltet und liefert das Signal C₂A _DF v _x ², wobei der Wert C₂=C₁G=G²/V _c ein konstanter Maßstabfaktor ist und A _DF eine Konstante. In ähnlicher Weise ist der Multiplizierschaltung 112 ein Operationsverstärker 114 nachgeschaltet, der sinngemäß - wie Fig. 7D zeigt - das Signal C₂A _DF v _y ² liefert. Die Ausgangssignale von 113 und 114 werden in einer Summierschaltung 115 summiert und liefern das Signal

C₂A _DF (v _x ² + v _y ²) = A _DF (V _x ² + V _y ²)/V _c .

Dieses Korrektursignal wird als ein Eingang an eine zweite Summierschaltung 116 gelegt, an deren anderem Eingang die unkorrigierte Spannung V _{OBJ (0)} liegt. Die Ausgangsgröße der Summierschaltung 116 ist das dynamische Fokussierungspotential V _{OBJ (c)} zur Anlage an die Objektivlinsen aller Elektronenröhren, wobei

V _{OBJ (0)} + A _DF (V _x ² + V _y ²)/V _c = V _{OBJ (c)}

ist.

Dieser letztere Ausdruck ist das korrigierte Objektivlinsenpotential. Die Konstante A _DF kann entweder empirisch ermittelt werden oder durch Computersimulation und ist der Größe nach im wesentlichen durch die körperlichen Parameter der Ablenkeinheit und der Spannungsabhängigkeit der Lage der Brennebene der Linsenanordnung 16 bestimmt. Der Faktor C₂ ist im wesentlichen ein Maßstabfaktor, um die Konstante A _DF universell verwendbar zu machen, auch wenn verschiedene Kathodenpotentiale V _c und verschiedene Gesamtverstärkungen G zur Anwendung gelangen.

Ein tatsächlicher Aufbau der in Fig. 1 im ganzen dargestellten Anlage wurde mit einer serienmäßigen EBAM-Röhre des Typs 7Y der Fa. "Micro-Bit Corporation" ausgeführt. Es wurden die bislang beschriebenen technischen Maßnahmen ergriffen, nämlich die beschriebenen Korrektursignale erzeugt und entsprechend an die achtfache Ablenkeinheit angelegt, wobei das Speicherdielektrikum 18 quadratisch war, wie z. B. Fig. 2 zeigt. Die praktischen Ergebnisse entsprachen mit einer Abweichung von plus minus 10% des Strahldurchmessers am Auftreffpunkt einer vorangegangenen Computersimulation. Im durchgeführten Falle hatten die bereits erläuterten Konstanten folgende Werte:

Dabei wurde eine dynamische Fokussierungskorrektur mit A _DF =5,5 angewendet; der Koeffizient der Treffpunktabweichung war dabei nur A _d =1,1, verglichen mit einem Wert A _d =4,0 mit dynamischer Fokussierung, aber ohne die beschriebene Korrektur mit Quadropol- und Oktupolsignalen.

In Fig. 3 ist stark schematisiert und im wesentlichen nach Art eines Blockdiagramms eine Ausführungsform dargestellt, bei der ein Kathodenstrahlrohr des Facettentyps verwendet wird, was weiter unten im einzelnen noch zu erläutern sein wird. Die einzelnen Röhren 121 sind wieder untereinander gleich, so daß nur eine beschrieben werden muß. Jede Röhre weist ein entsprechendes Gehäuse aus Glas, Stahl oder anderem geeigneten Material auf. Es ist eine Kanone 122 mit Kathode 122 a, Gitter 122 b und einer Beschleunigeranode 122 c vorgesehen, um den im ganzen mit 13 bezeichneten Elektronenstrahl zu erzeugen. Selbstverständlich kann anstelle der beschriebenen Glühdrahtkanone auch eine Kanone mit Feldemission verwendet werden. Der Strahl 15 führt durch eine Kollimatoranordnung 123, die aus einer Reihe von mit Öffnung versehenen Metallscheiben besteht und in bekannter Weise zum Zentrieren und Kollimieren des Strahls 13 dient. Der Strahl geht dann in eine aus acht Elementen bestehende Grobablenkeinheit 17 a, 17 b. Man sieht aus Fig. 3, daß diese Ablenkeinheit in zwei Abschnitte 17 a und 17 b unterteilt ist; die beiden Abschnitte sind ähnlich der achtfach-Ablenkeinrichtung, die unter Hinweis auf Fig. 1 beschrieben wurde, mit der Ausnahme, daß der Abschnitt 17 b einen größeren Einlaß- und einen größeren Auslaßdurchmesser der Anordnung hat, als dies für den Abschnitt 17 a gilt. Der erste Abschnitt 17 a der eigentlichen Ablenkeinheit lenkt den Elektrodenstrahl um einen Winkel von der Mittelachse des Strahls ab, der im wesentlichen durch die Mittelachse der Kollimatoranordnung 123 bestimmt ist. An die Elemente des zweiten Abschnittes 17 b werden dieselben Spannungen angelegt wie an die Elemente des ersten Abschnitts 17 a, aber die Spannungen sind um 180° phasenverdreht, so daß der zweite Abschnitt den Strahl gewissermaßen wieder zur ursprünglichen Strahlachse zurück ablenkt und etwa parallel zur Mittelachse aus der Ablenkeinrichtung austreten läßt. Man kann ggfs. eine noch feinere Einstellung der Strahlablenkung erreichen, indem man die an die Elemente des zweiten Abschnitts angelegten Potentiale noch mit einem einstellbaren Korrekturfaktor b multipliziert, wie weiter unten noch im einzelnen erläutert werden wird.

Nach dem Austritt aus der Ablenkeinheit 17 a, 17 b tritt der Strahl zunächst durch eine Elektrodenanordnung 125, die eine Vielzahl von elektronenoptischen Objektivlinsen darstellt, und dann durch eine weitere Anzahl von elektronenoptischen Linsen, die in einer Ebene angeordnet und bei 124 angedeutet sind. Die Vielzahl von elektronenoptischen Linsen ist so ausgestaltet, daß man alle Ablenk- und Targetsignale mit Gleichspannungs-Erdpotential betreiben kann. Die Anordnung besteht aus drei parallelen und fluchtend zueinander angeordneten leitenden Platten mit jeweils 32×32 Löchern und zusätzlichen Löchern am Umfang, um Feldsymmetrie zu erhalten. Die Linsentoleranz, insbesondere die exakte Rundheit der Löcher wird sehr sorgfältig beachtet, um Fehler zu minimieren, die auf diese Weise hereinkommen könnten. Jede dieser Anzahl von hintereinander liegenden Löchern bildet eine kleine Einzellinse, auf welche eine Feinablenkanordnung 124 folgt, die den Elektronenstrahl ablenkt, wenn er durch eine ganz bestimmte Anordnung von Einzellinsen geführt wird, um dann auf eine vorher bestimmte Stelle des ebenen Targets aufzutreffen. Die Feinablenkeinrichtung 124 besteht aus zwei übereinander liegenden Serien von jeweils untereinander parallelen Stäben 124 a und 124 b, wobei die Stäbe der einen Serie im rechten Winkel zu den Stäben der anderen Serie verlaufen, siehe hierzu Fig. 9. Mechanische Toleranzen dieses Bauelementes sind nicht besonders eng, weil das MOS Target 18 nicht strukturiert ist und so eine erhebliche Variation der Ablenkempfindlichkeit zuläßt. Eine gewisse mechanische Festigkeit der in Fig. 9 dargestellten Bauelemente ist aber wichtig, um die Empfindlichkeit auf Vibrationen möglichst klein zu halten.

Das Speicherdielektrikum oder Target 18 im System nach Fig. 3 ähnelt dem entsprechenden MOS Target 18 in dem System nach Fig. 1, ist aber wesentlich größer in der Fläche, nämlich etwa 4×4 cm. Das Targetelement 18 in der Anlage nach Fig. 3 ist elektrisch soweit segmentiert, daß die Kapazität eines jeden Segments auf einen Wert reduziert ist, der für hohe Auslese- und Einschreibgeschwindigkeiten in der Größe von etwa 5 Mhz geeignet ist. Die Packungsdichte für Bits auf dem Targetelement geht mindestens bis 0,6 Mikron herunter. Durch die Vereinigung des Grobablenksystems, mit dessen Hilfe man jede der 32×32 Einzelstellen ansteuern kann, mit dem Feinablenksystem für jede Einzellinse, bestehend aus dem System mit den Stäben 124 a und 124 b, welches die Adressierung von 750×750 Stellen innerhalb jeder Einzellinse gestattet, ergibt eine außerordentlich große Speicherkapazität für das immerhin nur etwa 4×4 cm große Speicherdielektrikum. Durch die Hintereinanderschaltung einer Grobablenkung und einer Feinablenkung erreicht man also eine wesentlich größere Speicherkapazität als im System nach Fig. 1, welches nur ein Feld von 4×4 Kbit gestattet. Das System nach Fig. 3 hat also nahezu 600 Millionen Speicherstellen in jeder einzelnen Röhre; die Speicherkapazität kann selbstverständlich noch größer gemacht werden, indem man noch mehr adressierbare Stellen auf dem Target vorsieht. Die Gesamtkapazität eines solchen Speichersystems wird selbstverständlich auch durch die Anzahl der einzelnen Röhren mitbestimmt.

Für das Grobablenksystem 17 a und 17 b in Fig. 3 ist zunächst wichtig, daß der Elektronenstrahl dieses System parallel zur ursprünglichen Strahlrichtung (ohne jede Ablenkung) verläßt, damit nicht schon hier eine Verschlechterung der Strahlsteuerbedingungen für die Feinablenkung innerhalb der einzelnen kleinen Bereiche zu befürchten ist. Außerdem darf sich das virtuelle Bild des Grobablenksystems, d. h. die Projektion der austretenden Strahlen auf den kleinsten virtuellen Fokus, nicht aus der Systemachse herausbewegen, wenn die Ablenkspannung verändert wird, damit sich das Bild einer jeden kleinen Linse innerhalb des 32×32-Rasters nicht bewegt; geschähe dieses, dann müßte man eine außerordentlich stabile Quelle für die Kathodenspannung und die Ablenkspannungen haben, was natürlich einen erheblichen apparativen Aufwand bedingt. Außerdem muß das virtuelle Bild eines Satzes von radialen Strahlen und eines Satzes von Umfangsstrahlen am Ausgang des Grobablenksystems koinzidieren, damit kein Astigmatismus auftritt. Diese drei Bedingungen können nur dann erfüllt werden, wenn der Grobdeflektor kollimierend arbeitet, d. h., daß die eintretenden und austretenden Strahlen aus dem Grobdeflektor parallel zur Strahlrichtung ohne jede Ablenkung sein müssen. Eine gute Kollimierung erreicht man entweder durch ein doppeltes Ablenksystem, wie z. B. in den Fig. 3 und 3A gezeigt, das elektrisch gemäß den Fig. 3B und 3C geschaltet ist oder durch Anwendung eines verdrillten Ablenkorganes, wie es etwa in Fig. 10 gezeigt ist, und zwar mit oder ohne Verwendung eines magnetischen Feldes, wie es z. B. beschrieben ist in dem Artikel "Electron Trajectory in Twisted Electro-Static Deflection Yokes" von E. F. Ritz, siehe IEEE Transactions, Electron Devices, ED-20, 1042, Nov. 1973. Bei einer verdrillten Ablenkeinrichtung ist nur ein Abschnitt vorgesehen, wobei die einzelnen Ablenkplatten des Abschnittes ein Spiralmuster haben, wie man aus Fig. 10 ohne weiteres erkennen kann. Ablenkung und Kollimierung werden gleichzeitig durchgeführt, während der Strahl durch die verdrehte oder verdrillte Ablenkeinheit läuft. Der gesamte Verdrehungswinkel für die Kollimierung des Ausgangs hängt von dem axialen magnetischen Feld ab, welches der Ablenkeinheit aufgeprägt wird, siehe die soeben genannte Schriftstelle. Weil die Herstellung hier einfacher ist, wird vorgezogen, mit doppelter Ablenkeinrichtung zu arbeiten, wobei eine Ablenkeinheit mit acht Ablenkblechen in jedem Abschnitt verwendet wird und bei der die eigentlichen Ablenkelemente aus acht flachen oder gekrümmten Platten bestehen, die entweder plattenzentriert oder zwischenraumzentriert sind, wie in Fig. 2 bzw. Fig. 14 erläutert ist.

Das Verhältnis a wird bei einer plattenzentrierten Anordnung (Fig. 2) als Bruchteil der an die diagonalen Platten angelegten Ablenkspannungen für die Abszisse und die Ordinate bestimmt und bei einer spalt- oder lückenorientierten Anordnung der Platten, wie sie z. B. in Fig. 15 dargestellt wird, als der Bruchteil der Ordinatenablenkspannung an eine die Abszissenablenkung besorgende Platte und umgekehrt bestimmt. Wenn für plattenzentrierte Anordnungen a=/2 und für spaltorientierte oder -zentrierte Anordnungen a=-1 gewählt wird, dann wird bei einem einfachen Ablenksystem aus acht Ablenkblechen gemäß Fig. 1 die dritte und fünfte Harmonische des Potentials zu Null, und das Feld ist außerordentlich gleichförmig, wobei eine Fehlkollimation von nur 10 Milliradianten in Kauf genommen werden muß. Eine Fehlkollimation von etwa 10 Milliradianten ist in einer Reihe von Anwendungsfällen akzeptabel; wenn aber eine besonders gute Auflösung verlangt wird, und zwar bei der Verwendung der vielen kleinen Einzellinsen des Systems beispielsweise nach Fig. 3, und der Auftreff-Fleck größenordnungsmäßig im Bereich eines Mikrons liegt, dann muß man eine Kollimation in der Größenordnung von etwa einem Milliradianten über die ganze Anordnung von kleinen Linsen 30 verlangen und eine Fehlkollimation von höchstens 50 Mikroradianten über dem Strahl bei jeder solchen kleinen Einzel-"Linse". ("Linse" ist hier stets im elektronenoptischen Sinne gemeint!) Eine so hochgradig korrigierte Grobablenkung kann durch Anwendung der Quadropol- und Oktupolkorrekturspannungen an die beiden je aus acht Ablenkblechen bestehenden Ablenkeinheiten, wie etwa in Fig. 3 dargestellt, erreicht werden. Eine Alternative wäre die Anwendung eines verdrehten oder verdrillten Ablenksystems mit acht Platten, wie es etwa in Fig. 10 gezeigt, wobei ebenfalls Quadropol- und Oktupolkorrekturspannungen verwendet werden, um eine hochgradige Genauigkeit zu erzielen.

Bei den in Fig. 3 dargestellten doppelten Ablenksystemen müssen die beiden Abschnitte des Ablenksystems dem Betrag nach gleiche, aber der Polarität nach entgegengesetzte Korrekturspannungen an entsprechenden Platten haben, weil diese Korrekturspannungen als System symmetrisch aufgebaut sind. Ggfs. können die Spannungen am zweiten Ablenksystem durch einen einstellbaren Faktor b variiert werden, wenn eine besonders feine Abstimmung erwünscht ist; hierauf wird weiter unten im Zusammenhang mit den Fig. 11-13 noch eingegangen. Eine Umkehrung der Ablenkspannungen, aber eine gleiche Anlage der Korrekturspannungen ohne Feinabstimmung wird durch entsprechendes Überkreuzen beim Verdrahten der einzelnen Ablenkbleche der zwei Ablenkabschnitte gem. Fig. 3B und 3C erreicht. Wenn man die Verdrahtung in Fig. 3B aufschlüsselt oder Fig. 3C zu Hilfe nimmt, sieht man, daß das Ablenkelement 1 des ersten Abschnittes des genannten Systems mit dem Ablenkelement 5 des zweiten Abschnittes verbunden ist und daß die Zuordnung in diesem Sinne für alle anderen Ablenkblechpaare wie folgt ist: 2-6, 3-7, 5-1, 6-2, 7-3 und 8-4. Auf diese Weise wird die notwendige 180°-Drehung zwischen den Ablenk- und den Korrekturspannungen am ersten und zweiten Abschnitt der Grobablenkeinrichtung erreicht.

Wie man aus Fig. 3 erkennt, werde die kombinierten Ablenk- und Korrekturpotentiale V₁-V₈ direkt an die entsprechenden Ablenkelemente des ersten Abschnitts 17 a der Grobablenkeinrichtung angelegt, und zwar vom Ausgang entsprechender Verstärker 19 für die Grobablenkung, welche ihrerseits von einem Ablenk- und Korrekturpotentialgenerator 21 herkommen, der seinerseits dem unter Hinweis auf Fig. beschriebenen entsprechenden Generator ähnlich ist. Der Generator 21 in Fig. 3 wird aber mit den Grobadressen für die Ordinate und die Abszisse von der Steuereinrichtung des Systems versorgt. Die Feinadressen für die Ordinate und die Abszisse werden getrennt von der Steuereinrichtung an einen vierfach ausgebildeten Generator 131 für die Feinablenkung gespeist, um die Feinablenkspannungen für die Ordinate und die Abszisse zu erhalten, nämlich die Spannungen v _Fx , v _Fy , -v _Fx und -v _Fy . Der Generator 131 liefert sich Ablenkspannungen v _Fx und v _Fy an einen dynamischen Fokusgenerator 22, der dem entsprechenden Schaltkreis in Fig. 7D ähnlich ist, mit der Ausnahme, daß anstelle der Konstanten A _DF zwei verschiedene Konstante, nämlich A _DFx und A _DFy , in den Operationsverstärkern 113 und 114 werden, so daß

V _{OBJ (c)} = V _{OBJ (0)} + (A _DFx V _Fx ² + A _DFy V _Fy ²)/V _c .

Diese Anisotropie ist notwendig, weil die Feinablenkung die x-y-Symmetrie durchbricht. Aufgrund dieser Anordnung sieht man, daß die unkorrigierte Versorgungsspannung V _{OBJ (0)} der Objektivlinse aus dem Generator 23 proportional zu den Abszissen- und Ordinatenablenkspannungen V _Fx und V _Fy im dynamischen Fokusgenerator korrigiert wird, um so V _{OBJ (c)} für die Linsenanordnung 125 für jedes Rohr 121 zu erhalten.

Fig. 8 stellt den Generator 131 im einzelnen dar: Es sind ein x- und y-Funktionsgenerator 41 und 42 vorgesehen, die den entsprechenden Funktionsgeneratoren in Fig. 7A ähneln. Der Funktionsgeneratur 41 liefert an seinem Ausgang bei Anlage einer Feinansteuerungs-x-Adresse in digitaler Form von der Steuereinrichtung des gesamten EBAM-Systems die Ablenkspannungen v _Fx und -v _Fx . In ähnlicher Weise liefert der Generator 42 infolge des Auftretens einer Feinablenk-y-Adresse die entsprechenden Ordinaten-Ablenkspannungen v _Fy und -v _Fy . Fig. 3 zeigt, wie diese Ablenkspannungen in den Verstärkern 132 verstärkt werden, um die entsprechenden Feinablenkspannungen V _Fx , V _Fy , -V _Fx und -V _Fy zu erhalten, die an die Feinablenkstäbe 124 a und 124 b der Feinablenkanordnung 124 einer jeden Röhre 121 gelegt werden. Die Verstärker 132 sind in dem Aufbau den Ablenkverstärkern nach Fig. 7C ähnlich und verstärken die Feinablenkspannungen durch einen Verstärkungsfaktor G _F , um so die verstärkten Ausgangsablenkspannungen zu erhalten, die an die Feinablenkanordnungen der einzelnen Röhren gelegt werden. Hier ist darauf hinzuweisen, daß bei dem System nach Fig. 3 es der Ablenkfaktor G _F der Feinablenkverstärker ist, der zur Herleitung von der Konstanten C₂ verwendet wird, die ihrerseits im dynamischen Fokussiergenerator 22 gebraucht wird, und wobei C₂=G _F ²/V _c . Die Konstante C₁, die bei dem Betrieb des Generators für die Quadropol- und Oktupolkorrektursignale des Grobablenkgenerators 21 verwendet wird, bleibt der Verstärkungsfaktor G des Grobablenkverstärkers 19, geteilt durch den negativen Wert der Kathodenspannung V _c , wie dies oben schon unter Hinweis auf das System nach Fig. 1 erläutert wurde.

In einem praktischen Fall wurde eine EBAM-Röhre gebaut, die einen aus zwei Abschnitten bestehenden, jeweils konischen Ablenksatz hatte, wobei der erste aus acht Platten bestehende Ablenksatz der Grobablenkeinrichtung eine Konuslänge von 8,75 cm, einen einlaßseitigen Durchmesser von 2,5 cm und einen auslaßseitigen Durchmesser von 4,5 cm hatte; die entsprechenden Werte des zweiten Abschnitts der ganzen Grobablenkeinrichtung hatten folgende Abmessungen: 18,5 cm, 4,5 cm und 8,75 cm. Die ganze Anordnung hatte eine Fehlkollimation über die ganze Fläche von kleinen Einzellinsen im Bereich von 12 Milliradianten ohne Korrektur und im Bereich von einem Milliradianten mit Korrektur nach der vorliegenden Erfindung; es ist also eine Verbesserung um einen Faktor von 12 erreicht worden.

In Fig. 11 sieht man eine Blockdiagrammdarstellung einer anderen Ausführung des Signalgenerators 21, der sich von dem unter Hinweis auf Fig. 4 beschriebenen Generator schon dadurch unterscheidet, daß ein anderer Funktionsgenerator 40 Anwendung findet, der weiter unten unter Hinweis auf die Fig. 12 und 13 beschrieben werden wird. Zusätzlich weist der Generator 21 nach Fig. 11 Mittel zur Feinabstimmung der Ablenk- und Korrekturpotentiale auf, die an die Ablenkelemente der zweiten Stufe der Grobablenkung nach den Fig. 3 und 3A angelegt werden können. Bei dieser Anordnung wird jedes der Ablenk- und Korrekturpotentiale v₁-v₈, die am Ausgang des Mischers 46 erscheinen, durch einen entsprechenden Operationsverstärker 146 geschickt, um die an dem zweiten Abschnitt der Grobablenkeinrichtung anzulegenden Spannungen durch einen einstellbaren Faktor b zu variieren, so daß folgende Spannungen entstehen:

v₁′ = bv₅, v₂′ = bv₆, v₃′ = bv₇, v₄′ = bv₈, v₅′ = bv₁,

v₆′ = bv₂, v₇′ = bv₃ und v₈′ = bv₄.

Diese Signale sind in der Tabelle nach Fig. 30 dargestellt. Die Ablenkspannungen v₁′-v₈′ werden dann an die Ablenkplatten 1′-8′ angelegt, nachdem sie in einer entsprechenden Anzahl von Grobablenkverstärkern 19 A gemäß den Fig. 3 und 7C verstärkt wurden. Der einstellbare Faktor b ist so gewählt, daß man bei einer gegebenen Grobablenkeinheit die beste Kollimierung erreicht. Es ist darauf hinzuweisen, daß es natürlich vorzuziehen ist, die Grobablenkeinheit so auszubilden, daß eine Kollimierung mit der Kreuzverdrahtung wie in Fig. 3B erreicht wird, so daß man also die Teile des Generators 21 in Fig. 11 nicht benötigt, die mit dem Faktor b zusammenhängen und die Signale v₁′ bis v₈′ erzeugen. Der in Fig. 11 angewendete Funktionsgenerator 40 ist in Fig. 12 dargestellt: Die in digitaler Form vorliegende x- und y-Adresseninformation wird an die Eingänge eines Digital-Analog-Wandlers 43 _x für die Abszisse und eines Digital-Analog-Wandlers 43 _y für die Ordinate angelegt, um analoge Ausgangsspannungen zu erhalten, die die x- und y-Koordinaten in der Speicherebene, nämlich v _xo und v _yo , repräsentieren. Diese analogen Ablenkspannungen werden dann einem nicht linearen Spannungsgenerator 150 zugeführt, der die korrigierten Ablenkspannungen v _x und v _y abgibt. Durch aus Fig. 12 ohne weiteres erkennbare Anlage dieser soeben genannten Signale an Inverter 44 _x und 44 _y werden die Ablenkspannungen mit negativem Vorzeichen erzeugt, nämlich -v _x und -v _y . Der Korrekturpotentialgenerator 150 mit nicht linearen Eigenschaften ist in Fig. 13 im einzelnen dargestellt. Er verbessert die Linearität des tatsächlichen Ablenkfeldes durch Kompensation Geometrie-bedingter Nichtlinearitäten und läßt eine genauere Ansteuerung des Elektronenstrahls an die jeweiligen Adressenstellen auf dem Target zu. Zu diesem Zweck werden die an den Ausgängen der Digital-Analog-Wandler 43 _x und 43 _y erscheinenden Analogsignale v _xo und v _yo durch den Generator 150 hindurch geschickt und verarbeitet. Die Spannungen v _xo und v _yo werden an die beiden Eingänge von multiplizierenden Verstärkern 151 bzw. 152 gelegt, um die jeweiligen Quadratwerte der Eingänge zu erhalten. Das Signal v _xo ² wird als ein Eingang an zwei Operationsverstärker 153 und 154 mit Verstärkungsfunktionen g₀₁ bzw. g₁₀ gelegt. In ähnlicher Weise wird das Ausgangssignal v _yo ² an die Eingänge zweier Operationsverstärker 155 und 156 gelegt, die Verstärkungen g₁₀ und g₀₁ haben, wobei diese zuletzt genannten Verstärkungsfaktoren solche Werte haben, daß man eine verbesserte Linearität erhält. An den Ausgängen der Verstärker 153, 154, 155 und 156 ist in Fig. 13 angegeben, wie die dort erscheinenden Signale aussehen. Die Ausgangssignale der Verstärker 153 und 155 werden an eine Summierschaltung 157 gelegt, deren Ausgang an einer zweiten Summierschaltung 159 liegt. In ähnlicher Weise werden die Ausgänge der Verstärker 154 und 156 an eine Summierschaltung 158 gelegt, deren Ausgang wieder an einem Eingang einer weiteren Summierschaltung 160 liegt. An den beiden jeweils hier noch nicht erwähnten zweiten Eingängen der Summierschaltungen 159 und 160 liegt ein Signal mit dem Wert 1, was in Fig. 13 dargestellt ist. Man erkennt nunmehr ohne weiteres aus Fig. 13, welche Zusammensetzung die Ausgangsgrößen hinter den beiden Summierschaltungen 159 und 160 haben. Die Ausgangssignale der Summierschaltungen 159 und 160 werden nun jeweils - siehe wieder Fig. 13 - an jeweils einen Eingang weiterer Summierschaltungen 161 bzw. 162 gelegt, wobei die Schaltung 161 als zweiten Eingang das Signal v _xo und der zweite Eingang des Summierverstärkers 162 das Signal v _yo erhält. Man erhält also mit Hilfe der unter Hinweis auf Fig. 13 erläuterten Verschaltung der verschiedenen für sich bekannten Operationsverstärker Ausgangsgrößen

v _x = v _xo (1 + g₀₁ v _xo ² + g₁₀ v _yo ²) und

v _y = v _yo (1 + g₀₁ v _yo ² + g₁₀ v _xo ²).

Diese korrigierten Ablenksignale werden jeweils mit ihren Kehrwerten zusammen an die Mischschaltung 46 angelegt, die oben unter Hinweis auf Fig. 4 erläutert wurde. Die Korrektur der an die Ablenkplatten angelegten X- und Y-analogen Signale bewirkt eine verbesserte Ansteuerung des Elektronenstrahls an die gewollte Auftreff-Fläche nach Maßgabe der digitalen Adressensignale am Eingang der Schaltung. Diese nicht lineare Korrektur kann sowohl bei der Ablenkeinrichtung mit zwei Ablenksystemen und nachfolgender elektronenoptischer Kreuzschienenablenkung nach Fig. 3 verwendet werden oder bei der einfachen Ablenkeinrichtung des Systems nach Fig. 1.

Im Fig. 14 ist als Blockdiagramm eine weitere Ausführung eines Generators für die Quadropol-Oktupol-Signale dargestellt, bei welchem Daten in Digitalform verwendet werden, um die gewünschten Korrekturpotentiale zu erhalten. Wie man aus Fig. 14 sieht, ist dieser Generator dem unter Hinweis auf Fig. 11 beschriebenen recht ähnlich, mit der Ausnahme, daß dieser Generator einen digitalen Generator 147 für die Quadropol-Oktupol-Korrekturpotentiale verwendet, dem die digitalen X- und Y-Adressensignale über Leiter 170 eingegeben werden. Fig. 15 zeigt den Generator 147 im Detail. Der Generator 147 weist zunächst einen nur auslesbaren Speicher, d. h. ein sogenanntes ROM auf. Der Speicher 171 nimmt für jeden anzusteuernden Punkt X, Y auf dem Speicherdielektrikum die vorher ausgerechneten Werte von , V _2c und V _2s in digitaler Form auf und wirkt praktisch so wie eine Logarithmentafel. Bei Anlage einer Adresse x, y von der nicht gezeigten Zentraleinheit liefert das ROM 171 an seinen Ausgängen ein Signal , ein Signal V _2c und das Signal V _2s , die vorher nach den Gleichungen (1), (2) und (3) oder nach den Gleichungen (5)-(7) ausgerechnet wurden. Es ist also für jeden anzusteuernden Punkt der entsprechende Wert der eben genannten Signale gespeichert. Die Daten liegen in digitaler Form vor und werden dann entsprechenden Digital-Analog-Wandlern 172, 173 und 174 zugeführt, die danach die analogen Werte für , v _2c und v _2s abgeben. Die Quadropol- und Oktupolkorrekturpotentiale werden in der aus Fig. 15 erkennbaren Weise durch drei Inverter 175, 176 und 177 geschickt, die an ihren Ausgängen die negativen Werte - , -v _2c und -v _2s liefern, die dann in einen Mischer 46 gelangen. Im Mischer 46 werden die Korrekturpotentiale mit den analogen Ablenkspannungen v _x , -v _x , v _y und -v _y entsprechend kombiniert, die von dem modifizierten Funktionsgenerator 40 kommen, dessen Arbeitsweise bereits unter Hinweis auf Fig. 11 beschrieben wurde. An den Mischer werden ferner die Signale av _y , -av _y , av _x und -av _x angelegt, die aus einer Vielzahl von Multiplizierschaltungen in der Gesamtmultiplizierschaltung 45 gemäß Fig. 1 vorgesehen sind. Erkennbar multipliziert diese Schaltung ihre vier Eingangswerte jeweils mit dem Faktor a. Der Mischer 46 arbeitet seinerseits so, wie bereits unter Hinweis auf Fig. 6 erläutert wurde, und liefert die Ablenk- und Korrekturpotentiale v₁-v₈ über noch nachgeschaltete Ausgangsverstärker an die einzelnen Ablenkelemente einer Ablenkeinheit, was ebenfalls bereits weiter oben erläutert wurde.

Selbstverständlich stehen dem Fachmann zur Erzeugung der Quadropol- und Oktupolkorrekturpotentiale , V _2c und V _2s auch andere Möglichkeiten zur Verfügung; so könnte man z. B. ohne weiteres anstelle des ROM 171 einen digitalen Mikroprozessor verwenden, der ein nur ablesbares Speicherelement aufweist, in welchem die Werte A _2c , A _2s , A₄, V _c und A₂ vorher gespeichert wurden. Der Mikroprozessor verarbeitet dann bei jedem Eingangssignal mit x- und y-Adreßwerten nach den Gleichungen (1)-(3) oder (5)-(7), um die gewünschten Oktupol- und Quadropolkorrektursignale , V _2c und V _2s zu erzeugen. Erkennbar kann jede der oben erläuterten Möglichkeiten der Erzeugung der Ablenk- und Korrekturpotentiale sowohl bei plattenzentrierten Systemen etwa nach Fig. 2 oder spaltzentrierten Systemen etwa nach Fig. 15 eingesetzt werden.

Fig. 16 zeigt die geometrische Anordnung eines spaltzentrierten Ablenksystems, bei welchem also die Ordinaten- und Abszissenachse durch zwei bzw. vier Zwischenräume zwischen jeweils zwei Ablenkplatten gehen, die wieder durchgehend mit Nr. 1 bis Nr. 8 bezeichnet sind. Diese Art der Ablenkung eignet sich besonders zur Strahlablenkung auf ein kreisförmiges oder im wesentlichen kreisförmiges Feld. Die Korrekturwerte weisen zwei Quadropolspannungen V _2c und V _2s auf, die an nebeneinander liegende Ablenkelemente angelegt werden, welche jeweils um 45° um die Strahlachse zueinander verdreht angeordnet sind; ferner ist eine Oktupolkorrekturspannung vorgesehen. Man beachte in Fig. 15 die den verschiedenen Ablenkblechen 1-8 zugeordneten Potentiale. Die Ablenkspannungen sind jeweils innen in dem Kreis wiedergegeben, den die Ablenkbleche in Fig. 15 bilden, während die Korrekturspannungen außerhalb dieses Kreises angegeben sind. Bei den Ablenkpotentialen ist das Verhältnis a im wesentlichen -1. Die Quadropolkorrekturspannungen V _2c und V _2s und die Oktupolkorrekturspannung werden durch die folgenden Gleichungen wiedergegeben:

In den obigen Gleichungen sind A _2c , A _2s und A₄ Konstanten, die entweder empirisch oder durch Computersimulation bestimmt werden und von den körperlichen Parametern der Ablenkeinheit abhängen, wie oben bereits unter Hinweis auf die plattenzentrierte Anordnung erläutert wurde. Wenn von der Ablenkeinrichtung ein kreisförmiges Feld angesteuert werden soll, dann ist aus Symmetriegründen a=-1 und A _2c =A _2s . Zur Erzeugung der notwendigen Ablenk- und Korrekturpotentiale benötigt man Spaltungen, die etwa bereits unter Hinweis auf die Fig. 1, 3 oder 5 der Zeichnung beschrieben wurden. Es wurde eine spaltzentrierte Ablenkeinheit etwa nach Fig. 15 in der Praxis hergestellt und mit den Ablenk- und Korrekturpotentialen nach Maßgabe von Fig. 16 beaufschlagt; dazu wurde außerdem dynamische Fokussierung angewendet, und die Ablenkfehler wurden um einen Faktor 7 kleiner als für den Fall erreichbar war, der nur mit dynamischer Fokussierung erzielbar war. Bei der Anordnung sind die Korrekturspannungen größenordnungsmäßig etwa im Bereich von 3% der Ablenkpotentiale an der Kante bzw. am Rand des Feldes, das von den Ablenkelementen erzeugt wurde.

Es sei abschließend noch darauf hingewiesen, daß sich das er 00356 00070 552 001000280000000200012000285910024500040 0002002829080 00004 00237findungsgemäße Verfahren selbstverständlich nicht nur auf Elektronenstrahlröhren anwenden läßt, sondern in gleicher Weise auch auf Strahlröhren bzw. mit Strahlen arbeitende Geräte, bei denen der Strahl aus Ionen besteht.

Claims (22)

1. Elektrostatische Ablenkeinrichtung für einen Elektronenstrahl mit Fokussiereinrichtung zum Bündeln des Strahls und um die Strahlachse im unabgelenkten Zustand herum angeordnete Ablenkelemente zwischen Strahlerzeuger und dem Ort des Fokus, wobei acht einzeln beaufschlagbare Ablenkelemente um die Strahlachse herum angeordnet sind, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• a. den Ablenkelementen werden zusätzlich zu den Ablenkpotentialen dynamische Korrektursignale zur - möglichst weitgehenden - Konstanthaltung der Gestalt des Auftreff-Flecks des Strahls aufgeprägt, und zwar
• b. ein Satz von acht Korrektursignalen (V) an den Satz von acht Ablenkelementen ("Oktupolsignale") und zwei verschiedene Sätze von je vier Korrektursignalen (V _2c und V _2s ) an jeweils ausgewählte Ablenkelemente ("Quadropolsignale").

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bezogen auf das Koordinatennetz der Auftreff-Fläche des Strahls mit Ursprung am Auftreffort des nichtabgelenkten Strahls (siehe Fig. 2) vier der acht Ablenkflächen vom Achsenkreuz durchstoßen werden und die verbleibenden vier Ablenkflächen in den vier Quadranten liegen und daß beginnend mit der von der positiven X-Achse durchstoßenen Ablenkfläche (=Nr. 1) im Gegenuhrzeigersinn fortzählend die Ablenkflächen folgende - jeweils momentane - Potentiale erhalten:

• a. Ablenkpotentiale V _x , a (V _x +V _y ), V _y , -a (V _x -V _y ), -V _x , -a (V _x +V _y ), -V _y und a (V _x -V _y ), wobei a=/2 ist, V _x bzw. V _y die analogen Ablenkspannungen entsprechend den gewünschten Abszissen- bzw. Ordinatenwerten der angesteuerten Stelle der Auftreff-Fläche sind,
• b. Korrektursignale, und zwar die Ablenkelemente Nr. 1, 3, 5 und 7 den einen Satz Quadropolsignale plus die eine Hälfte der Oktupolsignale, nämlich (V _2c -) bzw. (-V _2c -) bzw. (V _2c -) bzw. (-V _2c -) und die Ablenkelemente Nr. 2, 4, 6 und 8 den anderen Satz Quadropolsignale plus die verbleibende Hälfte der Oktupolsignale, nämlich (V _2s +) bzw. (-V _2s +) bzw.
  (V _2s +) bzw. (-V _2s +), wobei gilt, worin A _2c , A _2s und A₄ Konstante sind und -V _c die Spannung zwischen der Elektronenkanone und der Ablenkeinrichtung ist, wenn V _x =V _y =0.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich ein dynamisches Fokussierungspotential an die Elektronenoptik (16, Fig. 1) gelegt wird.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Fokussierungspotential gegeben ist durch V _{OBJ (c)} = V _{OBJ (0)} + A _DF (V _x ² + V _y ²)/V _c ,wobei A _DF eine Konstante und V _{OBJ (0)} die unkorrigierte Gleichspannung an der elektronischen Objektivlinse ist.

5. Einrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkpotentiale und die Korrekturpotentiale für jedes Ablenkelement der Ablenkeinrichtung gleichzeitig erzeugt und angelegt werden und daß die Schaltung zur Erzeugung der jeweils gemeinsam angelegten Ablenk- und Korrekturpotentiale u. a. folgende Schaltungsbauteile aufweist:
einen Funktionsgenerator zum Umsetzen der elektrischen Adressensignale x und y in analoge Spannungen v _x , -v _x , v _y und -v _y ,
einen mindestens indirekt von den Adressensignalen x und y gesteuerten Generator zur Erzeugung der Ausgangspotentiale , - , v _2c , -v _2c , v _2s und -v _2s ,
eine Multiplizierschaltung zur Erzeugung der Potentiale av _y , -av _y , av _x und -av _x , und
eine Mischschaltung (46, Fig. 4), die aus den oben angegebenen Ausgangssignalen die Signale V₁-V₈ zur Anlage an die acht Ablenkelemente nach Maßgabe der Formeln erzeugt, die sich in Fig. 4 aus der tabellenartigen Zusammenstellung rechts von der Mischschaltung ergeben, wobei a eine Konstante ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Potentiale V₁-V₈ vor Anlage an die Ablenkelemente durch Leistungsverstärker verstärkt werden.

7. Einrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie zunächst drei Multiplizierschaltungen (51, 52, 65) aufweist, die aus V _x und V _y die Signale V _x ², V _y ² und V _x und V _y bilden, und das dem Ausgang für das Signal V _y ² parallel zwei Operationsverstärker nachgeschaltet sind, deren Transferfunktionen -(3+2) und -(3-2) sind und deren Ausgänge in Summierschaltungen (53, 54) mit dem Signal V _x ² zu den Signalen V _x ²-(3+2)V _y ² und V _x ²-(3-2)V _y ² verarbeitet werden, und daß den beiden zuletzt genannten Summierschaltungen (53, 54) eine deren Ausgänge multiplizierende Schaltung (58) und dieser ein Operationsverstärker (59) mit der Transferfunktion ¼C₁³A₄ nachgeschaltet ist, an dessen Ausgang das Oktupolkorrekturpotential ¼ C₁³ A₄ (V _x ⁴ - 6 V _x ² V _y ² + V _y ⁴)erscheint, worin A₄ und C₁ Konstante sind.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der V _x und V _y liefernden Multiplizierschaltung ein Operationsverstärker (66) mit der Transferfunktion 2C₁A _2s liefert und das Quadropolkorrektursignal V _2s =2C₁A _2s V _x V _y und über einen Inverter (67) dessen negatives Gegenstück liefert und daß der Multiplizierschaltung (52) zur Gewinnung von V _y ² ein Inverter nachgeschaltet ist und diesem eine Summierschaltung (55), die am anderen Eingang V _x ² erhält, und daß dem Ausgang dieser Summierschaltung ein Operationsverstärker (63) mit der Transferfunktion C₁A _2c nachgeschaltet ist, der das Quadropolkorrekturpotential V _2c =C₁A _2c (V _x ²-V _y ²) und über eine Umkehrstufe (64) dessen negativen Wert -V _2c liefert.

9. Einrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektronenoptik eine elektronenoptische Kondensorlinse aufweist, die auf dem Potential der Elektronenkanone liegt, und ferner eine elektronenoptische Objektivlinse, die mit dynamischen Fokussierungspotentialen beaufschlagt ist, wobei die Kondensorlinse zwischen der Objektivlinse und der Elektronenkanone angeordnet ist.

10. Einrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte Ablenkeinrichtung aus einer Grobablenkungseinrichtung mit acht Ablenkelementen und einem der Grobablenkung nachgeschalteten Feinablenksystem (Fig. 9) besteht und daß zwischen der Elektronenkanone und dem Grobablenksystem eine elektronenoptische Kollimationslinse angeordnet ist.

11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Grobablenkeinrichtung aus zwei auf einem Kegelmantel hintereinander angeordneten Ablenksystemen (17 a, 17 b) aus je acht Ablenkelementen besteht, wobei an die erste Anzahl von acht Ablenkelementen die Ablenk- und Korrekturpotentiale v₁-v₈ gelegt werden und an die zweite Anordnung von acht Ablenkelementen dieselben Potentiale, jedoch um 180° geometrisch um die Mittelachse verdreht, so daß der abgelenkte Strahl aus der Grobablenkeinrichtung zwar abgelenkt wird, aber achsparallel verlaufend austritt (siehe Fig. 3).

12. Einrichtung nach Anspruch 5 oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die an die Ablenkeinrichtung gelegten Spannungen derart zusätzlich korrigiert werden, daß die Ablenkung linear proportional zu den Adressenwerten x und y ist.

13. Einrichtung nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Feinablenksystem (siehe Fig. 9) aus einer ebenen Anordnung sich kreuzender Leiter (124 a, 124 b) besteht, wobei jede Stelle zwischen vier paarweise nebeneinander liegenden Stäben eine Feinablenkeinheit bildet und, daß die Stäbe so geschaltet sind, daß jeweils vier paarweise nebeneinander liegende Stäbe für eine Ablenkstelle die Ablenkelektroden bilden und daß die Feinablenkeinrichtung ihrerseits von Feinablenkadressen x, y ansteuerbar sind.

14. Einrichtung nach Anspruch 10, 11 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die an den zweiten Abschnitt (17 b) der Grobablenkeinrichtung (Fig. 3) angelegten Potentiale gegenüber den an die entsprechenden Ablenkelemente der ersten Ablenkeinheit (17 a) um einen Faktor b korrigierbar sind, um so die Grobablenkeinrichtung fein abstimmen zu können.

15. Einrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die an die Ablenkeinrichtung angelegten Potentiale in dem Sinne korrigiert sind, daß die tatsächliche Ablenkung linear proportional zu den Adressendaten ist.

16. Einrichtung nach Anspruch 5 oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Generator zur Erzeugung der Korrekturpotentiale digital arbeitet und die digital kodierten Adressenwerte x und y unmittelbar digital in , - , v _2c , -v _2c , v _2s und -v _2s umsetzt.

17. Einrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der digital arbeitende Generator für die Quadropol- und Oktupolsignale einen nur auslesbaren Speicher aufweist, der nach Art einer Tabelle die Werte von , v _2c und v _2s für jede Adressenstelle speichert.

18. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuordnung des Achsenkreuzes - abweichend von den Merkmalen nach Anspruch 2 - so gewählt ist, daß das Achsenkreuz jeweils durch die Lücke zwischen zwei nebeneinander angeordneten Ablenkelementen geht (siehe Fig. 15) und daß bei durchgehender Zählung der Ablenkelemente mit den Nr. 1-Nr. 8 im Gegenuhrzeigersinne beginnend mit dem Ablenkelement unmittelbar über der positiven x-Achse die Ablenkpotentiale an die aufeinander folgenden Ablenkelemente folgende Werte haben: (V _x + aV _y ), (aV _x + V _y ), (-aV _x + V _y ), (-V _x + aV _y ),
(-V _x - aV _y ), (-aV _x - V _y ), (aV _x - V _y ) und (V _x - aV _y ),wobei die Konstante a im wesentlichen =-1 ist, V _x die analoge Ablenkspannung entsprechend dem x-Wert der Adresse und V _y die analoge Ablenkspannung entsprechend dem y-Wert der Adresse ist, und daß die an die Ablenkelemente 1-8 angelegten Quadropol- und Oktupolkorrekturpotentiale folgende Werte haben:(V _2c + V _2s - ), (-V _2s + V _2s + ),
(-V _2c - V _2s - ), (V _2c - V _2s + ), (V _2c + V _2s - ),
(-V _2c + V _2s + ), (-V _2c - V _2s - ) und (V _2c - V _2s + ),wobei V _2c eine der Quadropolkorrekturspannungen ist und folgenden Wert hat: wobei die andere Quadropolkorrekturspannung ist und die Oktupolkorrekturspannung folgenden Wert hat und A _2c , A _2s und A₄ Konstanten und -V _c die Kathodenspannung der Elektronenkanone ist.

19. Einrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die acht verschieden kombinierten Ablenk- und Korrekturpotentiale v₁-v₈ für die acht Ablenkeinheiten folgende Werte haben: v₁ = v _x + av _y + v _2c + v _2s -
v₂ = av _x + v _y - v _2c + v _2s +
v₃ = -av _x + v _y - v _2c - v _2s -
v₄ = -v _x + av _y + v _2c - v _2s +
v₅ = -v _x - av _y + v _2c + v _2s -
v₆ = -av _x - v _y - v _2c + v _2s +
v₇ = av _x - v _y - v _2c - v _2s -
v₈ = v _x - av _y + v _2c - v _2s + wobei a eine Konstante ist.

20. Einrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Generator zur Erzeugung der Quadropol- und Oktupolkorrekturspannungen digital arbeitet und die digital kodierten x- und y-Adressenwerte digital umsetzt in , - , v _2c , v _2s und -v _2s .

21. Einrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Generator zur Erzeugung der Quadropol- und Oktupolsignale einen nur auslesbaren Speicher aufweist, der nach Art einer Tabelle für alle Adressenwerte x und y die Werte für , v _2c und v _2s aufweist.

22. Einrichtung nach den vorstehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkelemente auf einem Kegelstumpf liegende trapezoidförmige Bauelemente gleicher Abmessung sind, so daß jedes Ablenkelement einen gleichen proportionalen Teil des Umfangs der ganzen Ablenkeinrichtung einnimmt, wobei der Auslaßdurchmesser der Ablenkeinrichtung größer ist als der Einlaßdurchmesser für den abzulenkenden Strahl.