(57)【要約】【課題】磁気手段を備える粒子光学装置において、公知の装置の欠点を克服し、コイルにおける熱発生を低減および／または安定化させ、コイルから極プレートへの熱移動を低減したものを提案する。【解決手段】粒子光学装置は、少なくとも１本の荷電粒子ビームを生成するための粒子源と、２つの極プレートを有する磁気手段であって、作動時に荷電粒子が極プレート間を通過するように極プレートを相互に離間して配置し、極プレートに溝を設け、溝にコイルワイヤを配置した磁気手段とを備える。溝の延在方向に対する横断面で見て、溝が、極プレートの表面領域において、表面から離間した領域におけるよりも狭い幅を有している。【選択図】図５ｃ
2010153382.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粒子光学装置において、
少なくとも１本の荷電粒子ビームを生成するための粒子源と、
２つの極プレートを有する磁気手段であって、作動時に荷電粒子が前記２つの極プレート間を通過するように該極プレートを相互に離間して配置し、前記極プレートに溝を設け、該溝にコイルワイヤを配置した磁気手段とを備え、
前記溝の延在方向に対して横方向の断面で見て、前記溝が、前記極プレートの表面領域において、表面から離間した領域におけるよりも狭い幅を有していることを特徴とする粒子光学装置。
【請求項２】
請求項１に記載の粒子光学装置において、
前記表面から離間した領域における幅が、前記表面領域における幅よりも少なくとも１．５倍広い粒子光学装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の粒子光学装置において、
前記２つの極プレートの少なくとも一方が、取外し可能な部材を備え、該部材が、前記表面領域における溝幅を規定する粒子光学装置。
【請求項４】
請求項３に記載の粒子光学装置において、
前記極プレートの前記表面まで延在する溝壁を単一の極プレート部材により形成した粒子光学装置。
【請求項５】
請求項１から４までのいずれか一項に記載の粒子光学装置において、
さらに前記コイルワイヤを保持するコイル支持体を備え、該コイル支持体と前記極プレートとの間に間隙を設けた粒子光学装置。
【請求項６】
粒子光学装置において、
少なくとも１本の荷電粒子ビームを生成するための粒子源と、
２つの極プレートを有する磁気手段であって、作動時に荷電粒子が前記２つの極プレート間を通過するように該極プレートを相互に離間して配置し、前記極プレートに溝を設け、該溝にコイルワイヤを配置した磁気手段と、
前記コイルワイヤを保持するコイル支持体とを備え、該コイル支持体と前記極プレートとの間に間隙を設けたことを特徴とする粒子光学装置。
【請求項７】
請求項５または６に記載の粒子光学装置において、
前記間隙が、前記コイル支持体を完全に包囲する粒子光学装置。
【請求項８】
請求項５から７までのいずれか一項に記載に粒子光学装置において、
さらに冷却装置を備え、該冷却装置を前記コイル支持体に熱伝導性に接続した粒子光学装置。
【請求項９】
請求項５から８までのいずれか一項に記載の粒子光学装置において、
前記コイル支持体が少なくとも１本の柱を備え、該柱を、前記極プレートの表面とは反対の後ろ側から、前記極プレートに設けた孔内に延在させた粒子光学装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の粒子光学装置において、
前記コイル支持体が複数の前記柱と１つのベースとを備え、前記柱が前記ベースで共に保持されている粒子光学装置。
【請求項１１】
請求項５から１０までのいずれか一項に記載の粒子光学装置において、
前記コイル支持体が環状に閉じた支持リングを備え、該支持リングにコイルワイヤを巻きつけた粒子光学装置。
【請求項１２】
請求項１から１１までに記載の粒子光学装置において、
さらに電気伝導性の非磁性材料からなる２つの層を備え、該層を前記２つの極プレート間に配置し、荷電粒子ビームの両側に延在させた粒子光学装置。
【請求項１３】
粒子光学装置において、
少なくとも１本の荷電粒子ビームを生成するための粒子源と、
２つの極プレートを有する磁気手段であって、作動時に荷電粒子が前記２つの極プレート間を通過するように該極プレートを相互に離間して配置し、前記極プレートに溝を設け、該溝にコイルワイヤを配置した磁気手段と、
前記２つの極プレート間に配置し、荷電粒子ビームの両側に延在させた電気伝導性の非磁性材料からなる２つの層とを備えることを特徴とする粒子光学装置。
【請求項１４】
請求項１２または１３に記載の粒子光学装置において、
さらに電気絶縁性の材料からなる２つの層を備え、該層を、それぞれ前記２つの極プレートのいずれか一方と、該極プレートに隣接した、電気伝導性の材料からなる層との間に配置した粒子光学装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の粒子光学装置において、
電気絶縁性の材料からなる前記層を、電気伝導性の材料からなる前記層のための支持体として形成した粒子光学装置。
【請求項１６】
請求項１から１５までのいずれか１項に記載の粒子光学装置において、
さらにコイルにつき少なくとも１つの永久磁石を備える粒子光学装置。
【請求項１７】
粒子光学装置において、
少なくとも１本の荷電粒子ビームを生成するための粒子源と、
２つの極プレートを有する磁気手段であって、作動時に荷電粒子が前記２つの極プレート間を通過するように該極プレートを相互に離間して配置し、前記極プレートに溝を設け、該溝にコイルワイヤを配置した磁気手段と、
コイルにつき少なくとも１つの永久磁石とを備えることを特徴とする粒子光学装置。
【請求項１８】
請求項１６または１７に記載の粒子光学装置において、
向かい合った前記極プレートと前記永久磁石との間に極アイランドを配置した粒子光学装置。
【請求項１９】
請求項１６から１８までのいずれか一項に記載の粒子光学装置において、
作動時に前記コイルにより生成した磁界が、前記永久磁石により生成した磁界よりも弱い粒子光学装置。
【請求項２０】
請求項１９に記載の粒子光学装置において、
作動時に前記コイルにより生成した磁界が、前記永久磁石により生成した磁界よりも１０％未満弱い粒子光学装置。
【請求項２１】
請求項１６から２０までのいずれか１項に記載の粒子光学装置において、
さらに前記永久磁石により生成した磁界の時間的なばらつきをコイルによって補償するための制御器を備える粒子光学装置。
【請求項２２】
請求項２１に記載の粒子光学装置において、
前記制御器が、温度測定手段を備える粒子光学装置。
【請求項２３】
請求項１から２２までのいずれか１項に記載の粒子光学装置において、
電気絶縁し、断熱した材料により前記コイルワイヤを共に包囲し、前記極プレートを前記コイルよりも高い電位状態とした粒子光学装置。
【請求項２４】
粒子光学装置において、
少なくとも１本の荷電粒子ビームを生成するための粒子源と、
２つの極プレートを有する磁気手段であって、作動時に荷電粒子が前記２つの極プレート間を通過するように該極プレートを相互に離間して配置し、前記極プレートに溝を設け、該溝にコイルワイヤを配置した磁気手段とを備え、
電気絶縁し、断熱した材料により前記コイルワイヤを共に包囲し、前記極プレートを前記コイルよりも高い電位状態としたことを特徴とする粒子光学装置。
【請求項２５】
請求項１から２４までのいずれか一項に記載の粒子光学装置において、
前記極プレートを鉄-ニッケル合金から作製した粒子光学装置。
【請求項２６】
請求項１から２５までのいずれか一項に記載の粒子光学装置において、
前記極プレートに、フライス加工により前記コイル溝を設けた粒子光学装置。
【請求項２７】
請求項１から２６までのいずれか一項に記載の粒子光学装置の使用法において、
物体を粒子光学的に照明および／または結像するために用いることを特徴とする使用法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気手段を備える粒子光学装置、特に電子顕微鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子顕微鏡では、物体を調査するために調査物体に１次電子ビームを向け、物体が放出した電子を２次電子として検出器に案内し、ここで検出する。
【０００３】
電子顕微鏡では、１次電子ビームおよび／または２次電子ビームを、例えば１０°またはこれよりも大きい角度で正確に偏向するか、または一方の電子ビームを、反対方向に移動する他方の電子から分離し、これらのビームを互い独立して操作できるようにする必要がある。すなわち、１８０°の反射で作動する電子顕微鏡またはミラーコレクタを備える電子顕微鏡の場合、両方のビームがビーム偏向器の偏向磁界を通過する必要がある。
【０００４】
ビームを案内するためには磁界を利用し、磁界には、正確な機器の場合、均一性、安定性およびエッジ効果に関して高い要求が課せられる。磁界を形成するためには、高い磁気伝導率を有する、たいていは鉄-ニッケル合金からなる金属プレートを、極プレートとして固定間隔をおいて相互に向かい合わせに配置することができる。極プレートの表面部に、電流により励磁可能なコイルを挿入する。コイルワイヤにより包囲した面では、極プレート間に極めて近似の均一な磁界が生じる。このような装置がドイツ国特許第１０２３５９８１号明細書により公知である。
【０００５】
特に上述のミラーコレクタを備える電子顕微鏡の場合、極プレートのジオメトリの安定性および精度に対する要求は多大である。
【０００６】
従来では、コイルを励磁した場合に生じる熱は極プレートにより放出される。これにより、極プレートのジオメトリに影響を及ぼす温度勾配が生じることがいま明らかとなった。さらにコイルの励磁強度を変更する必要がある場合、温度ドリフトが生じる恐れがある。このような影響により、偏向磁界に不都合なばらつきが生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】ドイツ国特許第１０２３５９８１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の課題は、公知の装置の欠点を克服した粒子光学装置を提案することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、少なくとも１本の荷電粒子ビームを生成するための粒子源、および２つの極プレートを有する磁気手段を備え、作動時に荷電粒子が２つの極プレート間を通過するようにこれらの極プレートを相互に離間して配置し、極プレートに溝を設け、この溝にコイルワイヤを配置した粒子光学装置から出発している。
【００１０】
一般に、本明細書が意図する概念は、コイルにおける熱発生を低減および／または安定化させ、コイルから極プレートへの熱移動を低減することである。
【００１１】
第１実施態様では、コイル溝が、極プレートの表面領域において、表面から離間した領域におけるよりも狭い幅を有している上記形式の粒子光学装置を提案する。
【００１２】
これにより、主に表面輪郭により規定される極プレートの粒子光学的特性を著しく損なうことなしに、コイルワイヤの導体横断面のためにより大きいスペースを提供する。同じ励起電流で、より大きい導体横断面および対応してより小さい抵抗により熱発生を低減する。
【００１３】
導体湾曲部に関連して半径方向内向き、外向きまたは両半径方向に溝横断面を拡大することができる。
【００１４】
第２実施態様では、コイルワイヤを保持するコイル支持体を有する装置を提案し、コイル支持体と極プレートとの間に間隙を設けている。
【００１５】
特に極プレートとコイルとが真空に位置する場合には、このような構成は熱伝導によるコイルワイヤから極プレートへの熱移動を低減する。例えば、孔内に延在させた熱伝導材料からなる柱状スタンドによって、内部に形成した孔周辺で、または孔を通して、コイルから極プレートへの放熱を行う。
【００１６】
このような装置により、発生した熱を極プレートを迂回して冷却装置に伝達することが可能となる。
【００１７】
第３実施態様では、電気伝導性の非磁性材料からなる２つの層を備える粒子光学装置を設け、これらの層を２つの極プレート間に配置し、荷電粒子ビームの両側に延在させる。
【００１８】
試料およびコイルが地電位にあるか、または地電位に近い場合にビームのために高電圧を印可することのできる環境を提供することもできる。コイルの給電は単純であり、例えば作動時に試料の部分に電圧を印可することもでき、試料における電子エネルギは可変である。しかしながら、プレート間の定格電子エネルギ、したがって偏向に必要な磁界も、ひいてはコイルの励起電流も一定のままである。これにより、コイルの損失熱による極プレートへの残余熱伝達は一定のままであり、ひいては温度ドリフトは低減される。
【００１９】
第４実施態様では、コイルワイヤを極プレートから高電圧に関して分離し、断熱し、極プレートをコイルワイヤよりも高い電位状態とした粒子光学装置を設ける。
【００２０】
このような措置により、コイルワイヤは熱変動にさらされることがなく、かつ極プレートへの熱伝達はわずかである。実施形態において、この構成を第１実施態様による手段と組み合わせることもでき、これにより、コイル溝の所要スペースの増大がコイルワイヤの横断面の減少につながることはない。
【００２１】
一般に、ここで提案した全ての手段を組み合わせることができる。
【００２２】
第５実施態様では、ビーム平面に投影されるコイル装置の内部に永久磁石を配置した装置を設ける。
【００２３】
このような装置により、生成すべき磁界の主要部分を永久磁石により生成し、かつ比較的わずかな部分をコイル装置により生成する。これによりコイルに流れる電流、ひいては極プレートへの熱伝達が減少し、その結果、極プレートのジオメトリへの影響も減少する。
【００２４】
磁流密度が特にわずかにしか温度に依存しない材料を永久磁石のために使用する。幾つかの実施形態では、例えばドイツ国特許第１０２３５４５５号明細書に記載のように、例えば温度を測定し、コイルに対応した補正電流を印可する制御によって、このわずかな温度依存性を補償することができる。
【００２５】
本明細書では、粒子光学装置を電子に限定せず、むしろ荷電粒子としてイオン、ミューオンなどを使用することもできる。もちろん電子顕微鏡分野で粒子光学装置を有利に使用することもできる。もちろん電子顕微鏡分野でこの粒子光学装置を利用することは有利である。
【００２６】
一般に、上記実施態様の２つ以上または全てを組み合わせることができる。
【００２７】
粒子光学装置を様々なタイプの電子顕微鏡に使用することができる。これら電子顕微鏡タイプは、１次電子ビームが、物体のあらかじめ規定した場所、特に時間的な順序で異なった場所に集束する探査ビームであり、空間的分解を行わずに、２次電子密度を統合的に検出する電子顕微鏡を含む。電子顕微鏡タイプは、専門技術分野ではＳＥＭ「走査型電子顕微鏡」として公知である。また電子顕微鏡タイプは、物体の拡大領域を結像し、この拡大領域を１次電子ビームにより、同時に、かつ実質的に一様に照明する空間分解式検出器を備える電子顕微鏡を含む。この電子顕微鏡タイプは、専門技術分野では、とりわけＬＥＥＭ（低エネルギ電子顕微鏡）、ＳＥＥＭ（二次電子放出顕微鏡）またはＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）として公知である。
【発明の効果】
【００２８】
本発明により、磁気手段を備える粒子光学装置、特に電子顕微鏡において、コイルにおける熱発生を低減および／または安定化させ、コイルから極プレートへの熱移動を低減されるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】公知のＳＥＭタイプの電子顕微鏡を示す概略図である。
【図２】図１によるビーム偏向器の視野領域の配置を示す概略図である。
【図３】図１および図２に示すビーム偏向器の視野領域の概略断面図である。
【図４】別の可能な２つの磁気手段およびコイル装置の概略図である。
【図５ａ】一実施形態による粒子光学装置のための磁気手段の概略断面図である。
【図５ｂ】図５ａに示す磁気手段に類似した磁気手段の概略断面図である。
【図５ｃ】図５ａおよび図６ｂに示す磁気手段に類似した磁気手段の概略断面図である。
【図６ａ】別の実施形態による粒子光学装置の概略平面図である。
【図６ｂ】図６ａの平面図のＡ−Ａ線に沿った部分断面図である。
【図７】別の実施形態による粒子光学装置のための磁気手段の概略断面図である。
【図８】別の実施形態による粒子光学装置のための磁気手段の概略断面図である。
【図９】さらに別の実施形態による粒子光学装置のための磁気手段の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
図１は、ＳＥＭタイプの電子顕微鏡の機能原理を示す。電子顕微鏡１００は、粒子源１と、ビーム方向に粒子源１に後続するビーム加速器２とを有している。ビーム加速器を通過した後、電子は外側ビーム案内管３の電位に加速される。この領域には、磁気コンデンサレンズ４およびこの磁気コンデンサレンズ４に後続する非点収差補正装置５が設けられている。非点収差補正装置５には第１静電浸漬レンズ６ａが後続し、この第１静電浸漬レンズ６ａを通過した電子を別の動的エネルギ、すなわち、内側ビーム案内管７の動的エネルギに加速または減速することができる。内側ビーム案内管７の領域には、電磁区画８ａ，８ｂ，８ｃを備えるビーム偏向器８が配置されている。ビーム偏向器８には第２静電浸漬レンズ６ｂが後続し、この第２静電浸漬レンズ６ｂを通過した電子は対物レンズ・ビーム管９のエネルギに減速または加速される。ビーム方向に、１２極素子１１，１３および単純な偏向系１０，１２，１４を備える多極系、ならびに物体１５の前に近接して配置した、回折平面１７を有する対物レンズ１６が第２静電浸漬レンズ６ｂに後続する。対物レンズ１６は入射した電子ビームを対物レンズ１６の焦点面に集束する。この場合、対物レンズ１６は、純粋に磁気式の対物レンズとして構成してもよいし、または静電式の浸漬レンズとの複合レンズとして構成してもよい。後者の場合、対物レンズ・ビーム管９が、対物レンズ１６の内部で極片ギャップの高さまたはその後方で終端し、対物レンズ・ビーム管からの放出電子を、対物レンズ１６の焦点面１８の近傍に配置した対物レンズ１５の電位に減速するように、浸漬レンズを構成している。
【００３１】
対の浸漬レンズ６ａ，６ｂにより、ビーム偏向器８を通過する電子ビームが本質的に一定のエネルギを有するように電子エネルギのばらつきを補償することも可能となる。
【００３２】
１次電子ビームと対物レンズ１５との相互作用により生じた２次電子ビームは、対物レンズ・ビーム管９のより高い電位によって再び加速し、対物レンズ１６とビーム偏向器８との間の光路を反対方向に通過する。移動方向が反対なので、電子ビームは磁気区画８ｃで反対方向に偏向され、これにより、２次電子は１次電子ビームから空間的に分離される。ビーム偏向器により偏向され分岐した成分を追跡する検出器２０によって、２次電子を検出することができる。前置した静電レンズ１９により、異なった電位を印可することによって、試料から生じる電子のエネルギに関して、特に反射電子、後方散乱電子または様々な種類の２次電子の識別が可能となる。
【００３３】
図２は、ビーム偏向器８のビーム領域および視野領域の配置を示す。このビーム偏向器８は、全部で３個の磁気区画８ａ，８ｂおよび８ｃからなり、それぞれ湾曲方向に関して一様に湾曲させた包囲導電体（図示しない）を備え、これらの導電体を対応した導体案内部２１ａ，２１ｂ，２１ｃに配置している。この場合、両方の外側の磁気区画８ａ，８ｂは同一の構成を有していてよいが、１次電子ビームが通過するビーム領域が対称をなしていれば十分である。磁界ＢａおよびＢｃの方向、有利にはこれらの強度も、外側の磁気区画８ａ，８ｃでは等しく、これに対して、内側の磁気区画８ｂの磁界Ｂｂの方向は、これとは反対である。内側の磁気区画８ｂは対称的に形成されており、図２の破線で示した平面２３に対して対称的に配置されている。これにより、無磁界領域を含む磁界領域、ひいてはビームが通過するビーム領域は平面２３に対して対称的に配置されている。さらに磁界は全て平行または逆平行であり、これにより、１次電子ビームはビーム偏向器８を同一平面上で、すなわち、ビーム平面２４（図３参照のこと）で通過する。このように、図２はビーム平面２４の投影図を示している。
【００３４】
ビーム偏向器８の内部におけるビーム偏向により、本実施例では第１ビーム軸線ＢＡ１と第２ビーム軸線ＢＡ２との間に約９０°のビーム偏向が生じる。
【００３５】
図３は、磁気区画８ａ，８ｂおよび８ｃの原理的な構成を示す。図３は、図２に示す磁気区画８ａの断面線（ＩＩＩ−ＩＩＩ）に沿った断面図に相当する。極片２５、および導体案内部２１に配置したコイル対２６、ならびに微調整のための役割を果たすトリムコイル対２７が示されている。コイル対２６により包囲された空間には磁界Ｂａが形成される。導電体によって包囲された領域の外部で極片２５を磁気結合し、磁界線を閉じるために不可欠なヨークは示していない。とりわけ、ヨークは極片間隔を規定する。極片２５およびヨークは軟鉄、フェライト、鉄-ニッケル合金または他の磁気材料からなっていてよい。コイルワイヤは伝導率の高い銅合金からなっていてもよい。
【００３６】
図４は極片の２つの代替的な構成を示し、機能的に対応する構成部分には上記と等しい符号を付すが、小文字を付加している。図４の上部は、極アイランド２５ａ′を備えるボウル状の極プレート２５ａ″を示し、極アイランド２５ａ′と極プレート２５ａ″との間にはコイル２６ａを配置している。極アイランド２５ａ′と極プレート２５ａ″とは、両者の間に十分な磁気結合が生じるように接合されており、共に極片を形成している。同様に図４の下部は変化態様を示し、この変化態様では、極アイランド２５ａ′、環状の極プレート２５ｂ″およびリアプレート２８が極片を形成しており、これらの間にはここでもコイル２６ａを配置している。
【００３７】
図５ａに示す実施形態では、極プレート２５ｃは、コイル溝２１ｃを半径方向内側から部分的にカバーする極カバー３０ｃを中央領域に有し、したがって、外側壁３２のみを極プレート２５ｃの単一部材により形成している。これにより、極プレート２５ｃの表面３４ｃにおける溝幅Ｂ１は、表面３４ｃの下方における溝幅Ｂ２よりも狭い。溝幅Ｂ１および溝幅Ｂ２はコイルの周囲に沿って変化させさせることができる。
【００３８】
同様に図５ｂに示す実施形態では、極プレート２５ｄは、コイル溝２１ｄを半径方向外側から部分的にカバーする環状の極カバー３１ｄを縁部領域に有し、したがって、内側壁３３のみを極プレート２５ｂの単一部材によって形成している。これにより、ここでも極プレートの表面３４ｄにおける溝幅Ｂ１は、表面３４ｄの下方における溝幅Ｂ１よりも狭い。この実施形態においても、溝幅Ｂ１および溝幅Ｂ２はコイルの周囲に沿って変化させることができる。
【００３９】
図５ｃに示す実施形態では、図５ａおよび図５ｂに示す実施形態を組み合わせている。すなわち、極プレート２５ｅは、コイル溝２１ｅを半径方向外側から部分的に覆う環状の極カバー３１ｅを縁部領域に有し、かつコイル溝２１ｅを半径方向内側から部分的に覆うアイランド状の極カバー３０ｅを中央領域に有しており、これにより、内側壁３３ｅも外側壁３２ｅも極プレート２５ｅの単一部材により形成していない。これにより、極プレートの表面３４ｅにおける溝幅Ｂ１は、表面３４ｅの下方における溝幅Ｂ２よりもさらに狭い。溝幅Ｂ１および溝幅Ｂ２はコイルの周囲に沿って変化させることができる。
【００４０】
幾つかの実施形態では、図５〜図９に示す変化形態を組み合わせることができる。
【００４１】
図６ａに示す実施形態の上面図では、コイルワイヤ端子のための貫通案内部３６に加えて、コイル支持体の柱（図６ｂを参照のこと）のための複数の貫通孔３８をコイル溝２１ｆの底部に分配している。これらの貫通孔３６の数は、例えば３〜９個または５〜７個である。
【００４２】
図６ｂに断面して示す対応した側面図からわかるように、コイルワイヤ２６ｆをリング状のコイル支持体４０′、または大部分が閉鎖したリングを形成した、例えばＬ字形横断面を有するコイル支持体４０′に固定している。このリングとして形成したコイル支持体４０′自体は、良好に熱伝導する材料、例えば銅またはアルミニウムからなる複数の柱４０″の上部に直立している。一方のコイル支持体４０′および柱４０″と、他方の極プレート２５ｆとの間には、極プレート２５ｆへの直接的な熱移動を防止する間隙４１を形成している。柱４０″によって、共通のベース、例えばプレート状のベース４２に熱を伝導する。ここには図示しない能動的な冷却装置、例えば水冷装置もしくは空冷装置、またはペルティエ素子を設けることも可能である。リング状のコイル支持体４０′、柱４０″およびベース４２からなるコイル保持装置を断熱性のスペーサ４４によって極プレート２５ｆに対して相対位置に保持する。
【００４３】
上述の変更は、広い意味でプレートまたは溝ジオメトリに関する。以下の実施形態は、既に述べた変更とは無関係に、またはこれらの変更と組み合わせた電気的な構成に関する。図７によれば、ここでは例示的に、図３に示す基本形態とする極プレート２５ｇの間に、電気伝導性であるが、非磁性の材料、例えば薄い銅層または金層からなる二重層４６を配置している。最大限に許容できる相対的な透磁率は、μｒ＜１．０１である。さらに材料層は、帯電しないように十分に電気伝導性であることが望ましい。図７に示す実施形態では、隔離層４８により電気伝導性の層４６をそれぞれ支持し、隔離層４８の間を粒子ビームが通過する。隔離層４８は、層４６とそれぞれ隣接する極プレート２５ｇとの間の空間を大部分、または完全に満たす。隔離層４８は単一部材から形成することもでき、この単一部材に粒子ビームのための入射孔および出射孔のみを設けている。このような構成は、二重層４６と極プレート２５ｇとの間に印可すべき高電圧に基づき必要となる漏れ経路は不要となる。この場合、隔離体は、質量ブロックに、いわば「ビームスリーブ」のための中空を設けることにより成形することができる。代替的には、中空ブロックは、例えばラピッドプロトタイピング手法により直接に所望の形態に構成することができる。いずれの場合にも、例えば部分材をねじにより組み立てる場合には不可避的であり、フラッシュオーバ経路となりかねない表面対を回避することができる。二重層４６は、端面側で粒子ビームを透過させる開口部と共にビームスリーブ４５を形成しており、ビームスリーブ内では粒子は所定の電位状態にある。
【００４４】
図８は、電気絶縁性および断熱性の隔離層５０によりコイル巻線２６ｈの全体を包囲し、隔離層５０がコイル巻線２６を除いてコイル溝２１ｈ内の空間をほぼ完全に満たしている変化態様を示す。この実施形態では、図５ｃの極プレートのジオメトリをベースにしており、これにより、隔離体のためにできるだけ大きいスペースを設け、同時にコイルワイヤ２６ｈのために十分に大きい導体横断面を設けている。環状の極カバー３１ｈおよびアイランド状の極カバー３０ｈを備えた他の極プレート型も使用可能である。この装置では、コイルを極プレートとは異なる別の電位状態とすることができる。さらに熱移動が減少する。その結果、ヒートシンクとしての極プレートがないためにコイルがより強く加熱されることは、少なくとも隔離層５０とコイル溝２１の内側壁３３ｈとの間に許容差ギャップ５１が残されているか、または隔離層５０が圧縮可能である場合には、磁界の一定性および精度にとって決定的なことではない。コイルは作動時に生じる熱の大部分をコイルワイヤによって放出する。
【００４５】
別の可能性を図９に示す。極アイランド５２、すなわち、周囲でコイル溝を規定する、磁気性材料からなるプレートの下方に、必要な電磁流量の大部分を生成する永久磁石５４を配置している。コイルワイヤ２６ｉは、磁界強度全体のわずかな部分しか生成しないので、コイルワイヤ２６ｉは作動時に上述の実施形態における同じ磁界の場合よりも著しくわずかな電流が流れる。永久磁石５４は、一方では正確な磁界強度に調整することができず、他方では磁界はわずかであっても温度に依存しているので、この実施形態では温度センサ５５を設けており、この温度センサ５５の出力信号を用いて制御器５６および調整器５７によってコイル２６ｉの供給電圧ＤＣを調整し、磁界変動を補償する。上述の実施形態では、コイルのための電流供給部も設けている。同様に、それぞれ１つの調整器を設けてもよい。
【００４６】
要約すると、上述実施形態ではコイルにおける熱発生および／またはコイルから極プレートへの熱移動を低減および／または安定化することのできるシステムを提供する。専門家であれば、以下の特許請求の範囲内で上述の実施形態の変化態様が可能であることを認識するであろう。
【符号の説明】
【００４７】
１  粒子源
２  ビーム加速器
３  外側ビーム案内移管
４  磁気コンデンサレンズ
５  非点収差補正装置
６ａ  第１静電浸漬レンズ
６ｂ  第２静電浸漬レンズ
７  内側ビーム案内管
８ａ，８ｂ，８ｃ  磁気区画
８  ビーム偏向器
９  対物レンズ・ビーム管
１０，１２，１４  偏向系
１１，１３  １２  極素子
１５  物体
１６  対物レンズ
１７  回折平面
１８  焦点面
１９  静電レンズ
２０  検出器
２１，２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅ，２１ｆ  導体案内部、コイル溝
２３  平面
２４  ビーム平面
２５  極片
２５ａ′  極アイランド
２５ａ″，２５ｃ，２５ｄ，２５ｅ，２５ｆ，２５ｇ  極プレート
２６  コイル対
２６ａ  コイル
２６ｆ，２６ｈ，２６ｉ  コイルワイヤ
２７  トリムコイル対
２８  リアプレート
３０ｃ，３１ｄ，３１ｅ，３１ｈ  極カバー
３２，３２ｅ  外側壁
３３，３３ｅ，３３ｈ  内側壁
３４，３４ｃ，３４ｄ，３４ｅ  表面
３６，３８  貫通孔
４０′  コイル支持体  
４０″  柱
４１  間隙
４２  ベース
４４  スペーサ
４５  ビームスリーブ
４６  二重層
４８，５０  隔離層
５１  許容差ギャップ
５２  極アイランド
５４  永久磁石
５５  温度センサ
５６  制御器  
５７  調整器
１００  電子顕微鏡
Ｂａ，Ｂｃ  磁界
ＢＡ１  第１ビーム軸線
ＢＡ２  第２ビーム軸線
Ｂ１，Ｂ２  溝幅
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図５ｃ】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【外国語明細書】
2010153382000001.pdf