Brevet FR2666171A1 — publié le 19920228

Spectromeètre de masse stigmatique à haute transmission. La présente invention concerne un spectromètre de masse stigmatique à haute transmission du type connu sous l'abrévia- tion anglo saxonne SIMS et dont des descriptions peuvent être trouvées dans le livre Chemical Analysis vol 86 intitulé "Secon- dary ion mass spectrometry" de A Benninghoven et al et publié par John Whiley and sons à la section 4 pages 329 à 664. Dans un appareil SIMS la partie de l'appareil qui est située en aval de l'échantillon et des dispositifs d'extraction des ions secondaires forme un spectromètre de masse dont la spectromètrie diffère beaucoup de celle des spectromètres à thermoionisation par le fait que les ions secondaires émis pré- sentent généralement une dispersion en énergie beaucoup plus appréciable pouvant aller typiquement jusqu'à 20 e V Dans ces conditions il est avantageux dans ces appareils de ne pas fil- trer le faisceau des particules en énergie de façon à conserver tout le signal ionique disponible, une des performances attendue d'un spectromètre étant d'avoir une bonne transmission pour une résolution en masse déterminée, le terme transmission désignant la partie du faisceau secondaire qui est acceptée par le spectromètre et le terme résolution en masse désignant l'écart de masse le plus petit entre deux masses qui sont mesurées séparément Cependant comme dans tout spectromètre il est né- cessaire de diaphragmer le faisceau de particules pour obtenir une résolution en masse fixée, il est intuitif de penser que plus la résolution en masse exigée sera importante, plus la transmission du faisceau sera limitée et plus le signal disponi- ble pour effectuer la mesure sera faible. La dispersion en masse s'obtient en faisant traverser au faisceau de particules un champ magnétique créé par l'aimant d'un secteur magnétique "SM" Chaque particule non relativiste qui traverse l'aimant est alors déviée suivant une trajectoire circulaire de rayon de courbure R défini par une relation de la forme R = mv/q B = ( 1/B) ( 2 m V/q) ( 1) m suivant laquelle B désigne le champ magnétique, m la masse de la particule, V la tension d'accélération de la particule, q sa charge électrique et v sa vitesse Cependant la relation ( 1) met en évidence un phénomène de dispersion chromatique du secteur magnétique qui peut limiter sérieusement la résolution en masse par le fait que, le rayon de courbure R dépend m aussi bien de la tension d'accélération V que de la masse m et que, les dispersions énergiques dans les analyses SIMS sont relativement importantes. Comme cela est encore expliqué dans le livre de M Bennin- ghoven ce problème est habituellement résolu en compensant la dispersion chromatique du secteur magnétique par celle d'un champ électrique créé par une tension appliquée entre deux électrodes entre lesquelles passe la particule Dans ces condi- tions la particule est encore déviée suivant une autre trajec- toire circulaire dont le rayon de courbure Re vérifie une rela- tion de la forme R = 2 V/q E ( 2) dans laquelle V représente la tension d'accélération de la parti- cule, E le champ électrique régnant entre les deux électrodes et q la charge électrique de la particule La relation ( 2) montre que le rayon Re dépend de la tension d'accélération mais pas de la masse Cela permet de dire qu'un champ électrique dis- perse chromatiquement, mais qu'il ne disperse pas en masse De ce fait pour réaliser un dispositif à la sortie duquel les tra- jectoires présentent une déviation dépendant de la masse mais non de l'énergie de la particule, il est habituel d'associer un secteur électrostatique SE qui crée un champ électrique sur le parcours de la particule à un secteur magnétique SM qui crée un champ magnétique Bien entendu dans cette association, les ca- ractéristiques des secteurs électriques et magnétiques et leur agencement doivent être tels que les dispersions chromatiques se compensent exactement pour que le spectromètre ainsi obtenu soit achromatique Toujours suivant l'art connu deux types de spectromètre peuvent habituellement être considérés suivant que l'achromatisme a lieu en un point unique de l'axe de sortie du spectromètre ou qu'il a lieu sur tout l'axe de sortie du spectromètre Dans ces spectromètres le plan achromatique de sortie d'un secteur électrique ou magnétique est le plan o est situé le point d'o semblent issues les trajectoires dispersées en énergie Le plan achromatique d'entrée est symétrique de celui de sortie si le secteur est symétrique Egalement dans ces spectromètres toute trajectoire de particules présentant un écart en énergie A E et convergeant vers le plan achromatique sort toujours sur l'axe, et l'achromatisme sur l'axe implique que le plan achromatique de sortie du secteur électrostatique SE et le plan achromatique d'entrée du secteur magnétique SM soient conjugués. Un agencement pour réaliser l'achromatisme sur tout l'axe d'un spectromètre est par exemple connu de l'appareil IM 53 F commercialisé et fabriqué par la Société Demanderesse CAMECA dont une description correspondante peut être trouvée dans un article de M Lepareur intitulé "le micro-analyseur de seconde génération CAMECA module 3 F" publié dans la revue THOMSON CSF Vol 12 n'l, mars 1980. L'intérêt de cette disposition est qu'elle permet en plus de réaliser l'achromatisme sur tout l'axe, de projeter sur un intensificateur d'image, l'image ionique de l'échantillon fil- trée en masse. Cependant comme les secteurs électrostatiques ou magnéti- ques, possèdent en plus de leurs propriétés de déviation des propriétés de focalisation qui dépendent de la forme qui est donnée aux électrodes du SE ou aux pièces polaires du SM, ceux-ci ne possèdent généralement pas de symétrie de révolu- tion, et la convergence selon les deux directions Oy et Oz, normales à l'axe optique ne sont pas identiques Toutefois dans l'appareil IM 53 F, les électrodes en forme de sphère du secteur électrostatique SE, ont une focale fe égale dans les directions Oy et Oz et les plans situés de part et d'autre du secteur élec- trostatique SE, à une distance des faces d'entrée égale au rayon du secteur électrostatique SE sont conjugués En outre, la forme donnée aux faces d'entrée du secteur magnétique SM donne à celui-ci un schéma optique équivalent à celui formé par un dou- blet de lentilles De la sorte les lentilles ont des focales égales fm pour les deux directions Oy et Oz, et l'espace qui les sépare n'est pas identique dans les deux directions Une fente d'entrée est disposée à une distance fe en amont de la face d'entrée du secteur électrostatique SE; une fente de sortie est disposée à une distance fm en aval du secteur magnétique SM. Ces deux fentes sont conjuguées optiquement et ont un rôle à peu près équivalent C'est le réglage de la fente d'entrée qui détermine la résolution en masse Pour sélectionner selon un critère chromatique les particules à prendre en compte par l'ana- lyse, une fente "d'énergie" est disposée à une distance fe de la face de sortie du secteur électrostatique SE Dans un fonctionne- ment normal, la pupille d'illumination de l'émission secondaire appelé également "cross-over" est imagée sur la fente d'entrée et donc sur la fente de sortie Le plan de l'échantillon est imagé sur un diaphragme situé juste à l'entrée du secteur élec- trostatique SE A cause de la disparité dans les directions Oy et Oz des espaces séparant les lentilles en doublet du schéma équivalent du secteur magnétique SM, un stigmateur est néces- saire dans un plan proche de la fente de sortie pour permettre de projeter une image stigmatique du plan de l'échantillon. Dans cet appareil, une optique de couplage est placée entre le secteur électrostatique SE et le secteur magnétique SM pour compenser, d'une part, la dispersion chromatique du sec- teur électrostatique par celle du secteur magnétique et d'autre part, pour conjuguer les plans de la fente d'entrée et de la fente de sortie Comme cela est également décrit dans l'article de M Lepareur cité précédemment, l'optique de couplage peut être réalisé au moyen d'une seule lentille Une fois défini les caractéristiques optiques des deux secteurs électrostatique et magnétique SE et SM, il existe une seule configuration de paramè- tres suivants, (distance entre les deux secteurs, position de la lentille, et excitation de la lentille) qui permet à la fois de compenser les dispersions chromatiques et de conjuguer la fente de sortie avec la fente d'entrée. Dans cette configuration, le plan achromatique de sortie du SE et le plan achromatique du SM sont conjugués. Cependant comme dans tout spectromètre, la résolution en masse h M/M vis-à-vis de la largeur de la fente d'entrée et des caractéristiques des secteurs est déterminée par une relation de la forme l 5 M Au W + Ky,2 + Kt ( 3) MKm K Mw Km o LM/M est la résolution en masse. Wys est la largeur de l'image gaussienne de la fente d'entrée au niveau du plan de sortie du spectromètre -KM est le coefficient de dispersion en masse de l'ai- mant défini par dy = KM d M/M Ky et Kz sont les coefficients d'aberration du second ordre du spectromètre. eys et Ozs sont les ouvertures angulaires du faisceau au plan de sortie. La relation ( 3) exprime que les ouvertures angulaires suivant les directions orthogonales OY et OZ dans le plan des fentes produisent des aberrations du second ordre dans la direc- tion OY qui est la direction de la dispersion en masse. Comme la quantité d'ions prise en compte par l'analyse est proportionnelle au produit Wys x Oys, il doit exister certainement un optimum du couple (Wys, Oys) qui minimise la résolution en masse Cependant il y a tout intérêt à réduire par des moyens optiques l'ouverture Ezs, étant entendu qu'en contrepartie l'image Wzs est agrandie, mais ce dernier effet n'a aucun effet sur la résolution en masse. Une tentative pour réduire l'ouverture du faisceau en Z a été réalisée sur un appareil Australien appelé SHRIMP o une lentille quadrupolaire disposée avant le secteur électrostatique SE écrase le faisceau en Z Une description de cet appareil est décrite dans un article de S Clément, W Compston, G New- stead intitulé "Design of a large, high résolution ion micro- probe" in Proceeding of International Conference on SIMS and 1 O ion microprobes A Benninghoven editor, Springer Verlag 1977. Mais dans cet instrument, il n'y a pas de possibilité de proje- ter après le spectromètre l'image de l'échantillon analysé. Le but de l'invention est de pallier les inconvénients précités. A cet effet, l'invention a pour objet un spectromètre de masse stigmatique à haute transmission à double focalisation du type comportant, disposés entre une fente d'entrée et une fente de sortie traversées par des particules émises par un échantil- lon, un système optique de couplage placé entre deux secteurs respectivement électrostatique et magnétique, caractérisé en ce que le système optique de couplage comprend au moins deux lentilles à fente orientées respectivement selon une première direction suivant laquelle la trajectoire des ions est incurvée par les secteurs électrostatique et magnétique et selon une direction perpendiculaire au plan de la trajectoire, les posi- tions des deux lentilles sur l'axe optique du spectromètre étant déterminées pour obtenir une compensation des dispersions chro- matiques sur tout l'axe en aval du spectromètre, une image stig- matique de la fente d'entrée dans le plan de sortie du spectromètre et une image stigmatique en aval du spectromètre, d'un plan non conjugué avec la fente d'entrée, dans un plan distinct du plan de sortie. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'aide de la description qui suit faite en regard 3 _ 5 des dessins annexés qui représentent: La figure 1 la construction dés images de la fente d'en- trée dans un appareil de type IM 53 F. La figure 2 les positions des images du plan de l'échantil- lon dans un appareil de type IM 53 F. La figure 3 les positions des plans achromatiques des secteurs électrostatique et magnétique d'un appareil IM 53 F. Les figures 4 A et 4 B un mode de réalisation d'un couplage optique selon l'invention au moyen de deux lentilles L et Lz disposées entre les deux secteurs SM et SE. Les figures 5 A et 5 B un mode de réalisation d'un couplage optique selon l'invention au moyen d'une lentille Ly et deux lentilles Ll et L 2 z. La figure GA un mode de réalisation d'un couplage optique au moyen seulement d'une seule lentille Ly. La figure 6 B un mode de réalisation d'un couplage optique au moyen de deux lentilles Lly et L 2 y. L'invention tire partie du fait que les aberrations d'ou- verture dans la direction de l'axe OZ sont beaucoup plus Impor- tantes dans un secteur magnétique SM que dans un secteur élec- trostatique SE Elle permet la réalisation d'un couplage optique entre les deux secteurs permettant de conserver les avantages de l'appareil IM 53 F Le spectromètre représenté à la figure 1 comporte, disposés de part et d'autre d'un système optique 1 de couplage L Cy dans une direction Y située dans le plan de la figure 1 perpendiculairement à la direction X de l'axe optique du spectromètre, un secteur électrostatique 2 et un secteur magnétique 3 Une fente d'entrée Wly disposée dans un plan d'entrée Pl a pour image au travers du secteur électrostatique 2 une fente W 2 y disposée dans le plan P 2 image du plan Pi. Sur la figure 2, 52 y est l'image virtuelle de l'échantil- lon fournie par le secteur électrostatique dans le plan P'2. Sur la figure i le système optique L Cy transforme la fente W 2 y en une image W 3 y disposée, figure 1, dans un plan P 3 et sur la figure 2 il transforme l'image virtuelle de l'échantillon 52 y en une image 53 y dans un plan P'3. e De la sorte, les couples de plans (P 2, P 3) et (P'2, P'3) apparaissent conjugués par rapport au système optique 1 Les dispositions des plans achromatiques des secteurs électrostati- que et magnétique sont montrés à la figure 3. En désignant par KM et KE les coefficients de disper- sion en énergie des secteurs 2 et 3 l'achromatisme sur l'axe X impose que soit vérifiés, en plus de la conjugaison des plans achromatiques, une condition sur le grandissement telle que la relation W 3 y/W 2 y = KM/KE ( 4) soit vérifiée. Suivant la direction normale au plan des figures 1 et 2, un même système de couplage optique matérialisé par une lentille Lcz, non représenté, est utilisé pour conjuguer les mêmes cou- ples de plan (P 2, P 3) et (P'2, P'3) De façon similaire au fonc- tionnement de la lentille L Cy la Ientille Lcz transforme la fente W 2 Z en une fente W 3 z située dans le plan P 3 et trans- forme l'image 52 Z en une image 53 Z au plan P'3 à la condi- tion cette fois que la relation suivante w 3 z/W 2 z = A (KM/KE) ( 5) soit vérifiée o A est un coefficient proche de 5. Dans ces conditions le coefficients de multiplication appliqué sur les grandissements permet d'obtenir une réduction de 1/ À sur les ouvertures. Toutefois il n'est pas absolument indispensable de réali- ser une image isotropique de la fente d'entrée dans le plan de la fente de sortie car, pour opérer une discrimination en masse, il suffit d'assurer seulement cette condition dans la direction Y Mais l'expérience montre que les réglages sont simplifiés de façon tout à fait intéressante lorsqu'on dispose au niveau du plan de sortie d'une image isotropique de la fente d'entrée. Etant donnés les deux couples de plans (P 2, P'2), (P 3, P'3) posi- tionnés sur l'axe optique X aux points de coordonnées (X 2, X'2) et (X 3, X'3), la lentille permet de conjuguer simul- tanément les 2 paires de plans si son abscisse X vérifie l'équation ' xc'2 x X-x', (X 2 (X 12)-x'(X 2 x -3 +x' 3 + ( -XI) 2 X 3-X il 3 -X 2 x 2 X 3-X 3+X 2-X'2 X 3-X'3 ( 6) et sa focale f est donnée par 1 1 1 = X x 2 ( 7) X-x'2 Les relations ( 4), ( 6) et ( 7) suggèrent que les deux raci- nes de l'équation peuvent représenter les positions respectives d'une lentille L et d'une Ientille Lz conjuguant chacune les y deux couples de plans (P 2, P'2) et (P 3, P'3) L désigne y une lentille à fente ou une lentille rectangulaire qui est ac- tive dans la direction Y et pratiquement neutre dans la direc- tion Z L désigne une lentille à fente ou une lentille rec- z tangulaire qui est active dans la direction Z et pratiquement neutre dans la direction Y. Les figures 4 A et 4 B o les éléments homologues à ceux des figures 1, 2 et 3 sont représentés avec les mêmes références illustrent cet arrangement Plus particulièrement cet arrange- ment correspond à un mode de réalisation o le secteur électro- statique 2 est un secteur sphérique de un mètre de rayon; par conséquent KE = 2 mètres et P 2 est à un mètre de la sortie du secteur électrostatique 2 SE Sur la figure 4 A, comme sur la figure 4 B, l'origine des abscisses est au plan achromatique du secteur électrostatique 2 Le plan achromatique P'2 est à un mètre en amont de la sortie du secteur électrostatique Le sec- teur magnétique 3 est flanqué de deux espaces tels que le plan d'entrée soit conjugué avec le plan de sortie, sa dispersion chromatique KM = 1, 2 m au plan de sortie P 4 et son plan achro- matique d'entrée est distant de 1,6 m du plan d'entrée P 3. La relation ( 5) impose que L réalise un grandissement W 3 y/W 2 y = 0, 6 Cette relation jointe à la condition de conju- gaison entre les plans achromatiques des secteurs détermine la position de la lentille Xy = 1,449 m, sa focale fy = 0, 827 m et par suite les abscisses du plan images P 3 (X 3 = 1 i 780 m) et du plan achromatique d'entrée du secteur magnétique SM soit 3, 380 m. Sur la figure 4 A, P'2 est pris à l'origine, comme dans le cas de l'IM 53 F P'2 est par suite le plan achromatique de sortie du secteur électrostatique 2 et par conséquent, P'3, plan conju- gué de P'2, est le plan achromatique d'entrée du secteur magné- tique SM. Pour trouver la position et la focale de la lentille Lz figure 4 B, il faut résoudre l'équation ( 6) avec x 2 = 2 m, x 2 = Om, x 3 = 1, 780 m, x'3 = 3,380 m Les deux racines de l'équation sont d'une part, l'abscisse Xy qui est déjà l 5 connue et d'autre part l'abscisse de la lentille Lz soit Xz = 2 306 m La focale fz est dans ces conditions égale à 0, 732 m. Le grandissement en Z, W 3 z/W 2 x est alors de 1,716 soit 2 86 fois plus que le grandissement en Y. Cet arrangement permet de mettre une fente de discrimina- tion en énergie au plan P 3 o l'on trouve une image réelle de la fente d'entrée Cependant, il se trouve limité dans ses applica- tions pratiques au sens que pour obtenir un rapport de grandis- sement appréciable selon les directions Y et Z, il est néces- saire que le grandissement selon Y soit plus petit que 1 ce qui, d'après la relation ( 4) correspond forcément à un rapport NE/KM supérieur à 1 et donc comme les dispersions chromati- ques dépendent très fortement des rayons, à un rayon de SE du secteur électrostatique 2 supérieur à celui du secteur magnéti- que 3 et cela d'autant plus que l'on cherche à créer un rapport de grandissement important entre les directions Z et Y Ainsi dans le cas des figures 4 A et 4 B le rapport de 2,86 ne peut être obtenu que si le rayon du secteur électrostatique SE fait un mètre, le rayon du secteur magnétique SM étant imposé à O,585 m Une telle dimension peut être tout à fait excessive, par l'encombrement auquel elle conduit et par la difficulté technologique de réalisation du secteur électrostatique. Selon une deuxième variante de réalisation de l'invention l'arrangement montré aux figures 5 A et 5 B permet de s'affran- chir de cette contrainte: il comprend une lentille Ly (figure A) située en aval du plan P 2 et deux lentilles actives en Z, Llz et L 2 z (figure 5 B) La lentille Llz image la fente W 2 z avec un grandissement voisin de 1 et la lentille L 2 z agit en loupe pour réaliser une image avec un grandissement de l'ordre de 5 en respectant la relation ( 6) Avec un secteur électrostatique ayant la forme d'un secteur sphérique de 0, 585 mètre de rayon, KE = 1, 17 mètres et le plan P 2 est à 0,585 mètre de la sortie du secteur électrostatique 2 Le plan achroma- tique est à 0,585 mètre en amont de la sortie du secteur électro- statique Le secteur magnétique 3 est identique à celui de l'exemple précédent. Comme précédemment l'origine des abscisses est située au plan achromatique du secteur électrostatique 2 La relation ( 4) impose que la lentille L réalise un grandissement y W 3 y/W 2 y = 1, 03 Cette relation jointe à la condition de conjugaison entre les plans achromatiques des secteurs, déter- mine la position de la lentille X à 1, 190 m et sa focale y f est égale à 0, 679 m Par suite les abscisses du plan image y P 3 et du plan achromatique du secteur magnétique 3 sont dispo- sées respectivement à 1, 169 m et 2,769 m. A partir du moment o Llz est fixée en position et en convergence, la position de la lentille L 2 z et sa focale sont déterminées en reportant dans les équations ( 6) et ( 7) les valeurs X 2 = 1,17 m, X'2 m, X, X 3 = 1,169 m et X'3 = 2,769 m A titre d'exemple un arrangement possible pour obtenir un grandissement W 3 z/W 2 x 5,3 fois plus fort que le grandissement W 3 y/W 2 y = 1,03 peut être obtenu avec les caractéristiques suivantes = Positions de Llz = 1,336 m Focale de Lz = 0, 1 m Position de L = 1,760 m 2 z Focale de Llz = 0,241 m avec cette configuration le grandissement intermédiaire W 1/W est de -1,538 Cet arrangement permet de mettre 2 iz 2 z une fente de discrimination en énergie au plan P 2 o l'on trouve une image réelle de la fente d'entrée. Enfin, selon un troisième mode de réalisation de l'inven- tion, il peut être avantageux de remplacer la lentille Ly par deux lentilles Lly et L 2 y situées de part et d'autre du plan P 2 Comme déjà montré aux figures 5 A et 5 B, la position et la convergence de la lentille Ly sont imposés très strictement par les caractéristiques optiques des secteurs électrostatiques 2 et magnétiques 3 Or ceux-ci ne sont pas forcément connus avec précision au moment du montage de l'appareil et s'il est évidemment aisé de régler la focale de la lentille L y il n'en est pas de même de sa position Dans ces conditions le remplace- ment de la lentille Ly par deux lentilles Lly et L 2 y réalise un effet de zoom qui donne à l'opérateur une latitude de réglage qu'il n'a pas avec une seule lentille Cet arrangement permet de mettre une fente de discrimination en énergie au plan intermé- diaire P 21 o l'on trouve une image réelle de la fente d'entrée. Ceci présente un avantage, dans le cas o le grandissement W 3 y/W 2 y doit être proche de 1. Les figures 6 A et 6 B illustrent comment la lentille Ly de l'exemple des figures 5 A et 5 B peut être remplacée par deux lentilles Lly et L 2 y positionnées comme suit Position de L y = 0,900 m Focale de L y = 2, 250 m Position de L = 1 250 m 2 y y avec une distance focale de L y = 0,820 m Le secteur magnétique 3 étant un dispositif qui n'a pas en général les mêmes propriétés de focalisation en Y et en Z il est nécessaire de compenser son astigmatisme Comme indiqué précé- demment la forme donnée aux faces d'entrée du secteur magnéti- que 3 donne à celui-ci un schéma optique équivalent constitué d'un doublet de lentilles Les lentilles ont alors une focale égale pour les deux directions Oy et Oz, soit fm' mais l'espace qui les sépare n'est pas identique dans les deux direc- tions. Pour permettre de supprimer un stigmateur placé juste en amont de la fente de sortie de façon à pouvoir projeter sur un intensificateur une image stigmatique de l'échantillon, il suf- fit dans l'équation ( 6) de modifier le paramètre X'3 de façon à prendre en compte la disparité des espaces selon les direc- tions Y et Z dans le schéma équivalent de l'aimant pour qu'en aval de l'aimant, à la fois l'image de la fente d'entrée et celle de l'échantillon soient stigmatiques. L'avantage qu'il y a à supprimer le stigmateur situé avant la fente d'entrée est de libérer complètement l'espace à ce niveau et donc de permettre, par exemple la collection en paral- lèle de plusieurs masses différentes. REVENDICATIONS 1 Spectromètre de masse stigmatique à haute transmission à double focalisation du type comportant disposés entre une fente d'entrée (W 1, Wlz) et une fente de sortie (W 4 y W 4 z) traversées par des particules émises par un échantillon, un système optique de couplage ( 1) placé entre deux secteurs respectivement électrostatique ( 2) et magnétique ( 3), caractérisé en ce que le système optique de couplage comprend au moins deux lentilles (L) et (L) à fente orientées res- pectivement selon une première direction (Y) suivant laquelle la trajectoire des ions est incurvée par les secteurs électrostati- que ( 2) et magnétique ( 3) et selon une direction perpendiculaire (Z) au plan de la trajectoire, les positions des deux lentilles (Ly) et (L z) sur l'axe optique du spectromètre étant détermi- nées pour obtenir une compensation des dispersions chromatiques sur tout l'axe en aval du spectromètre, une image stigmatique de la fente d'entrée dans le plan de sortie du spectromètre et une image stigmatique en aval du spectromètre de la fente d'entrée, d'un plan non conjugué avec la fente d'entrée, dans un plan distinct du plan de sortie. 2 Spectromètre selon la revendication 1, caractérisé en ce que la plan de la fente d'entrée est conjugué ou proche de l'être avec l'angle d'ouverture du faisceau d'ions émis par l'échantillon et en ce que le plan de l'échantillon est l'autre plan dont l'assemblage réalise l'image stigmatique. 3 Spectromètre selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première lentille (L y) et la deuxième lentille (Lz) sont situées de part et d'autre d'un plan (P 2) conjugué de la fente d'entrée par le secteur électrostatique ( 2) et en ce que la position de la lentille (L y) et sa focale sont détermi- nées d'une part, pour conjuguer l'image (W 2 y) de la fente (W 1 y) obtenue dans le plan (P 2) par une image dans un plan (P 3) avec un grandissement (W 3 y/W 2 y) égal au rapport des coefficients de dispersion en masse respectivement (IKM) et (KE) du secteur magnétique ( 3) et du secteur électrostatique ( 2), et d'autre part, pour conjuguer l'image virtuelle de l'échantillon ( 52 y) donnée par le secteur électrostatique ( 2) dans un plan (P'2) en une image ( 53 y) dans un plan (P'3) achromatique du secteur magnétique ( 3). 4 Spectromètre selon la revendication 3, caractérisé en ce que la position et la focale de la lentille (Lz) sont déter- minées d'une part, pour conjuguer les plans (P 2, P 3) ou les plans (P'2 et P'3) pour transformer l'image (W 2 z) de la fente (W 1 z) par le secteur électrostatique ( 2) en une image (W 3 z) dans le plan P 3 avec un grandissement (W 3 z/W 2 z) proportion- nel au rapport des coefficients de dispersion en masse (KM) et (KE) du secteur magnétique ( 3) et du secteur électrostatique ( 2) et d'autre part, pour conjuguer l'image virtuelle de l'échan- tillon ( 52 z) donnée par le secteur électrostatique ( 2) dans le plan (P'2) en une image ( 53 z) dans le plan (P'3) achromati- que du secteur magnétique ( 3). Spectromètre selon l'une queleonque des revendication 3 et 4, caractérisé en ce que la position de la lentille (Lz) est déterminée par les racines d'une équation de la forme: (X 2 ') X 2 +X 2 X 3 +X 3) X 2;r" 2XIX' -'x-'3XI -' x x l * = 0 X 2 X 3-X 3 X 2 X 3-X 3 X 2 -X'2 X 3X '3 dans laquelle (x 2, x'2) et (x 3, x'3) désignent les posi- tions des couples de plan (P 2, P'2) et (P 3, P'3) et sa focale f est déterminée par la relation 1 1 1 ( 7) f X-x 2 X X 2 6 Spectromètre selon les revendications 1 et 3, caractéri- sé en ce qu'il comprend une fente en énergie disposée entre les lentilles (Ly) et (Lz) dans un plan conjugué avec la fente d'entrée pour la lentille (Ly). 7 Spectromètre selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend yn système optique actif dans la direction z formé par l'assemblage de deux lentilles, une première lentille (Llz) et une deuxième lentille (L 2 z), en ce que la première lentille (Llz) inverse l'image de la fente d'entrée produite par le secteur électrostatique ( 2) avec un rapport voisin de -1 et en ce que la deuxième lentille (L 2 z) agit en loupe sur l'image inversée de la fente fourni par la première lentille (Llz) 8 Spectromètre selon la revendication 7, caractérisé en ce que la position de la lentille (L 2 z) est déterminée par les racines d'une équation de la forme x y 'z xx X'2 x 3 x '3}+ x 2 -2 x'z x,3 x 6 (X 2 X'2 X 3-X 3 X 2-X 2 X 3-X 3 X 2-X 2 X 3-X'3 dans laquelle (x 2, x'2) et (x 3, x'3) désignent les posi- tions des couples de plan (P 22 P'2) et (P 3, P'3) et en ce que sa focale f est déterminée pour une relation de la forme ( 7) f X-x 2 X-x'2 9 Speetromètre selon les revendication 1 ou 5, caractéri- sé en ce que la première lentille (Ly) est unique. Spectromètre selon l'une quelconque des revendications 1, 8 et 9, caractérisé en ce qu'une fente en énergie est dispo- sée entre la sortie du secteur électrostatique ( 2) et la pre- mière lentille (Ly) dans le plan (P 2) conjugué de la fente d'entrée (Wly) par le secteur électrostatique ( 2). 11 Spectromètre selon l'une quelconque des revendications 1 et 7, caractérisé en ce que les deux lentilles (Lly) et (L 2 y) sont situées de part et d'autre d'un plan (P 2) conju- gué de la fente (Wly) d'entrée par le secteur électrostatique ( 2). 12 Spectromètre selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'une fente en énergie est disposée entre les deux lentilles (L 1 y) et (L 2 y) au plan conjugué de la fente (Wly) par la lentille (Lly). 13 Spectromètre selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que le réglage des première et deuxième lentilles (Llz) et (L 2 z) est utilisé pour compen- ser les défauts de stigmatisme du secteur magnétique ( 3). 14 Utilisation du spectromètre selon l'une quelconque des revendications i à 13 dans un appareil SIMS.