DE907330C - Linsensystem fuer Korpuskularstrahlapparate - Google Patents

Description

• Linsensystem für Korpuskularstrahlapparate Zusatz zum Patent f 3I36 Das Patent 889 336 bezieht sich auf ein aus zwei magnetischen Polschuhlinsen bestehendes Linsensystem für Korpuskularstrahlapparate, insbesondere auf ein Objektivprojektivsystem für Elektronenmikroskope. Dabei sind die beiden je verschiedenen Linsen zugeordneten, einander näher stehenden Polschuhe (also z. B. bei einem senkrecht stehenden Elektronenmikroskop mit Strahlrichtung von oben nach unten der untere Polschuh des Objektivs und der obere Polschuh des Projektivs) magnetisch miteinander verbunden und liegen im Magnetkreis des Linsensystems, so daß sie den einen Pol des Systems bilden. Die Erfindung betrifft die konstruktive Ausgestaltung des äußeren Magnetkreises eines derartigen Linsensystems. Erfindungsgemäß besteht dieser äußere Magnetkreis, welcher die den anderen Pol bildenden beiden äußeren Polschuhe miteinander verbindet, aus einem topfförmigen Stück und einem damit fest verbundenen Deckel, wobei diese beiden Teile axialsymmetrische Bohrungen besitzen, in die die beiden äußeren Polschuhe passen. Auf diese Weise ergibt sich ein in der Herstellung und im Zusammenbau des Linsensystems sehr einfacher äußerer Magnetkreis. Der die inneren Polschuhe bildende Teil ist vorzugsweise durch einen im mittleren Bereich des Topfes durch Anschläge festgelegten einteiligen scheibenförmigen oder mehrteiligen radspeichenförmigen Magnetkörper mit dem Topf verbunden. Diese Anordnung ist insbesondere dann mit Vorteil anzuwenden, wenn es sich um ein magnetostatisches Linsensystem handelt. In diesem Falle bildet der genannte scheibenförmige bzw. radspeichenförmige Magnetkörper den Dauermagneten des Systems. Um diese Erregermagneten gut zu haltern, kann man gemäß der weiteren Erfindung in dem Topf zwei als Abstandhalter die-. nende unmagnetische Teile, insbesondere zwei durchbohrte Scheiben, anwenden, zwischen denen der scheiben- oder radspeichenförmige Magnetkörper gehaltert ist. Wenn es sich um einen radspeichenförmigen Magnetkörper handelt, kann man die Einzelmagneten dieses Systems in sternförmige Nuten einlegen, die sich in einem oder gegebenenfalls auch in beiden Abstandhaltern befinden. Eine besonders einfache Anordnung ergibt sich dann, wenn man die beiden unmagnetischen Abstandhalter und den zwischen ihnen befindlichenMagnetkörper miteinander zu einem einheitlichen Einsatzkörper vorzugsweise durch Schrauben fest verbindet. Man kann dann diesen Einsatzkörper bei der Montage in den Topf des äußeren Magnetkreises einsetzen und den Deckel befestigen. Für die Befestigung des Deckels kann man beispielsweise einen Druckring anwenden, der in ein Innengewinde des Topfes eingeschraubt wird.
• Die beschriebenen Teile des Magnetsystems können beispielsweise in der Weise bearbeitet und zusammengesetzt werden, daß der aus seinen Einzelteilen zusammengesetzte Einsatzkörper zunächst außen überschliffen, dann in den Topf eingesetzt, mit Deckel und Druckring befestigt wird, wonach dann dieses System innen überschliffen wird, um so die axialsymmetrischen, vorzugsweise konischen Paßflächen für das Einsetzen des inneren Polschuhsystems herzustellen. Diese Art des Zusammenbaues bringt den Vorteil mit sich, daß ein genau axialsymmetrischer Paßsitz für das zusammengesetzte Polschuhsystem der Linsenanordnung einfach hergestellt werden kann. In den unmagnetischen Abstanidsstücken, die in den topfförmigen Teil eingesetzt werden, sind ringförmige Kanäle anzuordnen, in die die zur Mägnetisierung dienenden elektrischen Leitungen eingelegt sind. Ferner wird man den Einsatzkörper, den Topf und den Deckel durchsetzende Kanäle vorsehen, durch die sich die Vakuumverbindung zwischen der Vorder-und der Rückseite des Systems ergibt. Diese Kanäle kann man auch gleich dazu benutzen, die elektrischen Zuleitungen aufzunehmen, die zu den Erregerwicklungen führen. Eine Durchbrechung der Vakuumwand zum Anschluß der Stoßstromleitung ist bei der Konstruktion nach der Erfindung nicht notwendig. Es empfiehlt sich, das optische System nach dem Einsetzen im äußeren Eisenkreis zu befestigen, da durch ein unbeabsichtigtes Herausnehmen der Polschuhe der Kreis seine magnetischen Eigenschaften verliert und nach dem Einsetzen neu auf magnetisiert werden müßte.
• Vorteilhaft ist es dasselbe Werkstück, welches den Topf des äußeren Eisenmantels bildet, zur Strahlerzeugungsseite hin zu verlängern und aus ihm die Objekteinbringungs- und Objektverschiebevorrichtung sowie die Haltevorrichtung für das Strahlerzeugungssystem herauszuarbeiten. Die I beschriebene Konstruktion ist vorzugsweise anwendbar bei magnetostatischen Linsensystemen. Man kann aber auch die erwähnten Konstruktionsgedanken mit Vorteil unter geringfügiger entsprechender Abänderung anwenden, wenn es sich um mit Elektromagneten arbeitende Linsensysteme handelt. Dabei kann entweder eine Wicklung vor-; gesehen sein, die die Linsen so erregt, daß die beiden optisch wirksamen Spalte magnetisch in Reihe geschaltet sind. Der mittlere Teil des Polschuhsystems darf in diesem Falle nicht mit einem Eisenschluß gegen den äußeren Mantel versehen sein. Ordnet man zwei Wicklungen an, so kann an der Stelle der Permanentmagneten eine scheibenförmige, magnetisch leitende Verbindung zwischen mittlerem Polschuh und Außenmantel angeordnet sein.
• Die Figuren zeigen als Ausführungsbeispiel der Erfindung ein Objektivprojektivsystem für ein mit magnetostatischen Linsen arbeitendes Elektronenmikroskop. In Fig. i ist ein Längsschnitt und in Fig. z ein Querschnitt des Linsensystems dargestellt. Der äußere Magnetkreis des Systems besteht aus einem topfförmigen Teil i und einem Deckel-. In den Topf ist ein Einsatzkörper eingesetzt, der aus den beiden unmagnetischen, in der Mitte durchbohrten Scheiben 3 und 4 und den dazwischen radspeichenförmig eingelegten Permanentmagneten 5 besteht. Die Einzelmagneten 5 sind in Nuten 6 des unmagnetischen Teils 3 eingelegt. Die Teile 3, 4 und 5 werden durch Schrauben 7 fest zu einem einheitlichen Körper zusammengepreßt. Dieser Einsatzkörper wird, nachdem er am äußeren Rand bearbeitet worden ist, so daß er gut in den Topf i paßt, in diesen eingesetzt, wonach der Deckel- aufgelegt und das System mit Hilfe eines Druckringes 8 fest zusammengeschraubt wird. In den Teil 3 und 4 sind ringförmige Nuten9 ausgespart, in welche bei der Montage die elektrischen Leitungen eingelegt werden, durch die der zur Magnetisierung dienende Stoßstrom fließt. Wenn, wie im Falle des Ausführungsbeispiels, acht Permanentmagneten 5 vorgesehen sind, kann man beispielsweise vier Schrauben 7 anwenden, die die Teile 3, 4, 5 zusammenpressen. An vier entsprechend verschobenen Stellen sind dann durchDeckel, Topf und Einsatzkörper durchgehende Bohrungen io vorgesehen, durch die die Vakuumverbindung zwischen der Vorder- und der Rückseite des Systems hergestellt wird. Durch diese Bohrungen zo können auch die elektrischen Drähte den Wicklungskanälen 9 zugeführt Nverden.
• Zum Einsetzen des inneren Polschuhsystems wird der in der beschriebenen Weise zusammengesetzte Linsenkörper innen vorzugsweise leicht konisch ausgeschliffen. In diesen Konus wird ein Polschuheinsatzkörper von oben her eingesetzt, der am äußeren Rande entsprechend konisch abgeschliffen ist. Dieser Polschuheinsatzkörper besteht aus dem oberen zum Objektiv gehörigen Polschuh ii, dem unteren zum Projektiv gehörigen Polschuh 12 und einem magnetischen Mittelstück 13, das nach der Objektivseite hin bei 14 unmittelbar den unteren Polschuh des Objektivs und nach unten hin unmittelbar den oberen Polschuh des Projektivs bildet. Die drei Polschuhteile 1i, 12, 13 sind durch unmagnetische Ringe 16 und 17 fest miteinander verschraubt. Da bei der beschriebenen Konstruktion der Ort der Projektivblende schlecht erreichbar ist, ist beim Ausführungsbeispiel oberhalb der wirksamen Projektivbohrung 18 im objektivseitigen Polschuh 15 eine Verengung i9 angebracht, die sich zur Projektivseite etwas konisch öffnet und als Bildbegrenzungsblende im Projektiv dient. Der obere Polschuh ii des Objektivs besitzt eine so große Bohrung 2o, daß durch diese hindurch eine Objektivblende 21 in den bildseitigen Objektivpolschuh 14 eingesetzt werden kann.
• Das ganze aus den Teilen 1i, 12, 13, 16 und 17 zusammengeschraubte System wird im zusammengesetzten Zustand auf der äußeren Fläche bearbeitet und dann in das oben beschriebene äußere Magnetsystem eingesetzt.
• Zur Regelung der Brennweite des Objektivs ist im topfförmigen äußeren Mantelteil i bei 22 eine Schwächung des Eisenquerschnitts vorgenommen, und die sich hier ausbildende magnetische Spannung ist durch einen kontinuierlich in der Achsrichtung auf- und abschraubbaren Ring 23 mehr oder weniger kurzschließbar. Der zylindrische Außenmantel i hat an der Stelle, wo er das Gewinde 24 für diesen Regelring besitzt, einen kleineren Durchmesser als bei 25. Die Regelmutter selbst ist in der aus der Figur ersichtlichen Weise so ausgebildet, daß das auf dem zylindrischen Außenmantel befindliche Gewinde auch in den Endlagen der Mutter 23 nicht zu sehen ist.

Claims (12)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Aus zwei magnetischen Polschuhlinsen bestehendes Linsensystem für Korpuskularstrahlapparate, insbesondere Objektivprojektivsystem für Elektronenmikroskope mit zwei magnetisch miteinander verbundenen, den einen Pol des Systems bildenden inneren Polschuhen, die zu verschiedenen Linsen gehören, nach Patent 889 336, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Magnetkreis des Systems, welcher die den anderen Pol bildenden beiden äußeren Polschuhe miteinander verbindet, aus einem topfförmigen Stück und einem damit fest verbundenen Deckel besteht, und daß diese beiden Teile axialsymmetrische Bohrungen besitzen, in die die beiden äußeren Polschuhe passen.
2. 2. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der die inneren Polschuhe bildende Teil durch einen im mittleren Bereich des Topfes durch Anschläge festgelegten einteiligen scheibenförmigen oder mehrteiligen radspeichenförmigen Magnetkörper mit dem Topf verbunden ist.
3. 3. Anordnung nach Anspruch 2 für ein magnetostatisches Linsensystem, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Topf zwei als Abstandhalter dienende unmagnetische Teile, insbesondere zwei durchbohrte Scheiben, angeordnet sind, zwischen denen der Scheiben- oder radspeichenförmige Magnetkörper gehaltert ist. q..
4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelmagneten eines radspeichenförmigen Systems in sternförmige Nuten eingelegt sind, die sich in einem der beiden Abstandhalter befinden.
5. 5. Anordnung nach Anspruch 2 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden unmagnetischen Abstandhalter und der zwischen ihnen befindliche Magnetkörper miteinander zu einem einheitlichen Einsatzkörper, vorzugsweise durch Schrauben, fest verbunden sind.
6. 6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der in den Topf eingesetzte Einsatzkörper mit Hilfe des Deckels und eines Druckringes fest im Topf verschraubt ist.
7. 7. Verfahren zur Herstellung des Magnetsystems nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der aus seinen Einzelteilen zusammengesetzte Einsatzkörper zunächst außen überschliffen, dann in den Topf eingesetzt, mit Deckel und Druckring befestigt wird, und daß dann dieses System innen überschliffen wird, um die axialsymmetrischen Paßflächen für das Einsetzen des Polschuhsystems herzustellen. B.
8. Anordnung nach Anspruch :2 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß in den unmagnetischen Abstandsstücken ringförmige Kanäle vorgesehen sind, in welche die zur Magnetisierung dienenden elektrischen Leitungen eingelegt sind. g.
9. Anordnung nach Anspruch i oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß den Einsatzkörper, den Topf und den Deckel durchsetzende Kanäle vorgesehen sind, durch die sich die Vakuumverbindung zwischen der Vorder-und der Rückseite des Systems ergibt. io.
10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Kanäle auch die elektrischen Leitungen gelegt sind, die zu den Erregerwicklungen führen. i i.
11. Anordnung nach (Anspruch i oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das Polschuhsystem am äußeren Magnetkreis gut befestigt ist, um zu verhindern, daß der Kreis durch unbeabsichtigtes Herausnehmen der Polschuhe seine magnetischen Eigenschaften verliert.
12. 12. Anordnung nach Anspruch ioder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das den Topf des äußeren Eisenmantels bildende Werkstück zur Strahlerzeugungsseite hin verlängert ist und daß aus diesem Stück die Objekteinbringungs- und Verstellvorrichtungen sowie die Haltevorrichtungen für den Strahlerzeuger ausgearbeitet sind.