Brevet FR2046821A1 — publié le 19710312

La présente invention concerne des microscopes électroniques. En partionlier, l'invertion concerne une lentille électronique pour un microscope électronique fonctionnant à une tension d'accéléation élevée. Dans un tel microscope, les électrons du faisceau peuvent atteindre des énergies de l'ordre d'un million d'électronvolts et si des électrons d'une Si grande énergie heurtent une cible, cela produit des rayono- i; d'une énergie qui dépend du nombre atomique du matériau de la cible. Selon la présente invention, dans un microscope électronique comprenant au moins une lentille électronique, cette dernière comportant une bobine électromagnétique et un circuit magnétique associé comprenant une paire de pièces polaires opposées et une culasse annulaire, les pièces polaires étant percées au centre pour laisser un passage réservé au faisceau électronique l est prévu une garn- ture au revêtement pour chaque pièce polaire qui borde le passage et qui est en un matériau ayant un nombre atomique -inférieur à celui du matériau des pièces polaires de façon que les électrons heurtant ce revêtement produisent des rayons X de moins grande énergie que les électrons heurtant les pièces polaires. De préférence, les revêtements sont en un matériau ayant un nombre atomique inférieur à la moitié de celui du matériau des pièces polaires. Les revêtements des pièces polaires respectives peuvent être amovibles. Le circuit magnétique peut être agencé de façon que les positions des pinces polaires soient réglées dans des directions perpendiculaires à l'axe du faisceau électronique, et les deux pièces polaires d'une lentille peuvent être fixées ensemble pour être réglées en commun. D'autres avantages et carattéristiques de l'invention ressortiront de la description qui va suivre faite en regard des dessins annexés et donnant à titre explicatif, mais nullement limitatif, une forme de réalisation de l'invention. Sur ces dessins la figure i est une coupe verticale partielle d'une partie d'un microscope électronique selon l'invention la figure 2 est une coupe horisontale suivant la ligne II-IS de la figure 1 ; et la figure 3 représente une partie de la figure 1 à plus grande échelle. En-se référant aux dessins, le microscope électronique présente trois lentilles électroniques t ss 2 et 3 qui peuvent entre les lentilles de projection du microscope Le microscope comporte un appareil photographique et/ou de projection, qui n'est pas représenté sur les dessins, mais qui se trouve au-dessous de la len- tille 3 représentée sur la figure 1. Chacune des lentilles 1, 2 et 3 comporte une bobine électromagnétique 4 et une culasse annulaire formée de deux pièces 5 et 6 qui peuvent entre reliées ensemble en alignement axial par deS moyens classiques tels que des boulons (non représentés).La bobine 4 est enfermée dans une matière élec triquement -isolante 7. Chaque lentille comporte également une paire de pièces polaires 8 et 9 en matière terreuse qui sont espacées par un élé- ment d'écartement annulaire sensiblement non-magnétique 10 pour former un entrefer axial il Les pièces polaires 8 et 9 qui peuvent se boulonnées à l'élément d'écartement 10 par des boulons (non -eprésentés) de manière qu'elles soient assujetties l'une à l'autre2 présentent des brides annulaires qui recouvrent des surfaces complémentaires des culasses magnétiques annulaires 5 et 6. les culasses 5 et 6 et les pièces polaires 8 et 9 ont des dimensions telles qu'elles laissent entre elles des espaces radiaux 12 pour permettre. de faire glisser les pièces polaires par rapport aux culasses respectives. les intervalles 12 sont à une distance suffisante de la trajectoire du faisceau électronique pour que les champs magnétiques marginaux formés dans les intervalles n'affectent pas notablement l'image formée sur la trajectoire du faisceau et de manière à éviter une saturation magnétique du parcours dans la ma tière ferreuse. Bien que les entrefers 12 soient maintenus très éloignés de la trajectoire du faisceau électronique et qu'une saturation des parcours magnétiques doit être évitée, les pièces polaires réglables 3 et 9 ne doivent pas être trop grandes ni trop lourdes, étant donné que cela empêcherait de les régler facilement. Un intervalve radial 12 est également formé entre l'élément d'écartement 10 et l'isolant de la bobine. les pièces polaires -8 et 9 sont déplaçées latéralement par rapport aux culasses 5 et 6 par des. tiges 13, 14, 15 et 6 qui sont actionnées de l'extérieur du microscope par des poignées 17, 18, 19 -et-20,respectivement-, ou par des servo-mécånismes (non représentés) actionnes par une commande à distance à partir d'un poste de commande. Bes tiges sont vissées dans la culasse 5-et exercent une pression contre un bord de la pièce polaire supérieure 8 près d'un intervalle 12 et elles servent à positionner les deux pièces polaires 8 et -9 le long des axes transversaux x et y. Entant donné que les pièces polaires sont assujetties l'une à l'autre par l'élément d'écartement 10, elles sont déplacées ensemble. S'il n'es pas indispensable de déplacer simultanément et de la même distance les deux pièces polaires 8 et 9, il n'est pas nécessaire qu'elles soient assujetties à l'élément d'écartement 10 et chacune des pièces peut être munie d'une série respective de tiges de réglage analogies aux tiges 13 à 16 représentées sur la figure 2. 'ta liaison entre les pièces polaires 8 et 9 et l'élément d'écartement 10 a l'avantage de permettre d'usiner les alésages des deux pièces polaires en même temps et sur la même machine. Ainsi, leur concentricité est assurée au maximum et on préfère cette cons traction Comme indiqué plus haut, lorsque des électrons atteignent une cible, ils ont pour effet d'engendrer des rayons X.On sait que l'énergie ou le pouvoir de pénétration des rayons X augmente avec le nombre atomique du matériau de la cible qui est bombardée par les électrons pour produire les rayons X. En conséquence, il est souhaitable de munir les pièces polaires d'un revêtement bordant la trajectoire du faisceau électronique, le revêtement étant en un matériau de nombre atomique relativement bas,de manière à produire des rayons X dits "mous" ou de faible énergie plutôt que des rayons X durs ou de grande énergie.. Bes rayons X mous ont beaucoup moins d'énergie et de pouvoir pénétrant que les rayons X durs, Pour cette raison, les pièces polaires 8 et 9 sont recouvertes respectivement de revêtements 21 et 22 bordant ou entourant la trajectoire du faisceau électronique. Les revêtements 21 et 22 sont en un matériau ayant un nombre atomique sensiblement inférieur à celui de la matière ferreuse constituant les pièces polaires. Des matériaux convenables sont des-alliages d'aluminium et de béryllium qui ont des nombres atomiques correspondant sensiblement à la moitié ou moins de la moitié du poids atomique du fer, Par exemple, le nombre atomique du fer est de l'ordre de 55, tandis que le nombre atomique de l'aluminium est d'environ 27. et celui du béryllium n'est que de 9. Bes revêtements 21 et 22 peuvent être sous la forme d'enduits appliqués aux surfaces des pièces polaires respectives, ou bien les revêtements peuvent être amovibles tout en s'ajustant étroitement dans les alésages des pièces polaires ou les alésages postérieurs.Cette dernière construction permet d'enlever facilement les revêtements 21 et 22, de sorte que l'installation mise sous vide peut être facilement nettoyée ou remplacée. Comme on le voit sur les figures 1 et- 9, les passages axiaux réservés aux faisceaux électroniques traversant les pièces polaires 8 et 9 ont une section droite qui diminue vers l'entrefer 11. Bes passages à travers les pièces polaires 8 et 9 sont réunis par une partie tubulaire du revêtement 22 qui traverse les entrefers 11. Afin de réduire le plus possible le volume du microscope qui doit être mis sous vide, il est prévu une bague 27 étanche au vide entre les revêtements 21 et 22. Dans la plupart des microscopes électroniques, les lentilles sont placées les unes au-dessus des autres en disposant entre elles des bagues toriques étanches au vide. Ces bagues toriques ont souvent un rayon relativement grand en comparaison du volume essentiel nécessaire pour le vide. Avec une-telle construction, les grandes surfaces placées face à face nécessitent beaucoup de temps pour la mise sous vide. Egalement, un dégazage considérable se produit à partir des bagues toriques ayant un grand rayon. Cette difficulté est surmontée dans la présente invention par la présence de bagues toriques convenables étanches au vide 24 entre les surfaces annulaires en contact des revêtements 21 et 22 des lentilles adjacentes telles que par exemple entre les lentilles 1 et 2 et entre les lentilles 2 et 3.Ainsi, la surface de la bague torique exposée au vide est plus petite et ainsi le dégazage nécessaire de la bague est beaucoup moins important. Des éléments d'étanchéité supplémentaires peuvent être prévus sous la forme de bagues toriques 25 entre les extrémités en contact des pièces polaires des lentilles électroniques adjacentes. Bien qu'on ait décrit l'invention en se référant à un microscope électronique classique, il est bien entendu que la cons truction de la lentille décrite est également applicable à d'autres formes de microscopes électroniques, par exemple une forme dans laquelle le faisceau électronique explcre l'objet ou l'échantillon à plusieurs reprises et l'intensité du faisceau émis est détecté et affiché sur un tube à rayons cathodiquea. Sur la figure 3, la bride 26 s'étendant vers l'intérieur constitue un orifice délimitant le faisceau électronique. Une telle bride ou un étranglement du diamètre du passage dans la partie tu bulaire du revêtement peut servir également à réduire le courant du faisceau électronique De telles ouvertures constituent des points où la génération des rayons X peut être réglée. REVENDICATIONS 1. Microscope électronique présentant au moins une lentille électronique comportant une bobine électronagnétique et un circuit magnétique associé qui comprend une paire de pièces polaires opposées et une culasse annulaire, les pièces polaires étant percées au centre pour former un passage réservé au faisceau électronique, microscope caractérisé en ce qu'il est prévu pour chaque pièce polaire un revêtement ou garniture bordant ledit passage et étant en un matériau ayant un nombre atomique inférieur à celui du matériau des pièces polaires de façon que les électrons heurtant ledit reve- tement produisent des rayons X de moins grande énergie que les électrons heurtant les pièces polaires. 2. Microscope électronique selon la revendication 1, caractérisé en ee que les revêtements sont en un matériau ayant un nombre atomique inférieur à la moiti de celui du matériau des pièces polaires. 3. Microscope électronique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les revêtements sont en alliage d'aluminium. 4. Microscope électronique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les revêtements des pièces polaires sont amovibles. 5. Microscope électronique selon l'uns quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux lentilles électroniques placées l'une au-dessùs de l'autre et en ce que des éléments étanches au vide sont disposés entre les extrémités des revêtements reapeetifs des deux lentilles. 6. microscope électronique' selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les positions des pièces polaires sont réglables dans des directions perpendiculaires a l'axe du faisceau électronique. 7. Microscope électronique selon la revendication 5. caractérisé en ce que les deux pièces polaires d'une lentille sont assujetties l'une à l'autre pour être réglées en commun. 8. Microscope électronique selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce qu'il est prévu des dispositifs permettant de régler à distauce les positions des pièces polaires.