DE3231036C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine kombinierte elektrostatische Objektiv- und Emissionslinse gemäß dem Oberbegriff der Patentansprüche 1 und 2.

Verfahren zum Untersuchen von Oberflächen- und Festkörpern mit Hilfe geladener Teilchen (Elektronen, Ionen) gewinnen zunehmend an Bedeutung, insbesondere auf den Gebieten der Materialforschung, Metallkunde, Festkörperphysik, Halbleitertechnologie, Geochemie, Biochemie und des Umweltschutzes.

Eines dieser Verfahren ist die Sekundärionen-Massenspektroskopie (SIMS), die sich durch besondere hohe Empfindlichkeit, Anwendbarkeit auf alle Elemente bei gleichzeitiger Isotopentrennung und die Möglichkeit zur Mikroanalyse auszeichnet.

Bei der Untersuchung eines eng begrenzten Oberflächenbereiches einer Probe (Mikroanalyse) durch die SIMS wird ein Primärstrahl mittels einer elektrostatischen Objektivlinse auf die Probenoberfläche fein fokussiert. Als besonders vorteilhaft im Hinblick auf die Erzielung kleinster Primärstrahldurchmesser bei hoher Stromdichte erweisen sich Anordnungen, bei denen die erzeugten Sekundärionen rückwärts durch die Ojektivlinse herausgeführt werden. Eine Mikrostrahlsonde dieses Typs ist aus der DE-PS 22 23 367 bekannt.

Die oben erwähnte bekannte Mikrostrahlsonde enthält ein Objektiv mit zwei hintereinandergeschalteten, rotationssymmetrischen elektrostatischen Linsen kurzer Brennweite sowie eine zwischen diesen angeordnete Lochblende. Die Linsen und die zu untersuchende Oberfläche sind bezüglich der Energie des Primärstrahlbündels so angeordnet und bemessen, daß das Primärstrahlbündel durch die kombinierte Wirkung der elektrischen Felder der beiden Linsen auf den Probenbereich fokussiert wird, wobei die Lochblende als Aperturblende für das Primärstrahlbündel wirkt und gleichzeitig die im Probenbereich erzeugten Sekundärteilchen von der durch die Elektroden der zweiten Linse und die leitende Oberfläche gebildeten Linse in die Öffnung der Lochblende fokussiert werden. Zwischen der Primärstrahlquelle und dem Objektiv ist eine Anordnung zum Erzeugen eines Ablenkfeldes angeordnet, das das Primärstrahlbündel und das Sekundärstrahlbündel aufgrund der unterschiedlichen Energien der Teilchen dieser Bündel trennt. Bei dieser bekannten Mikrostrahlsonde muß die der Probenoberfläche benachbarte elektrostatische Linse eine kleine Brennweite haben, so daß bei der bekannten Konstruktion an der Probenoberfläche nur kleine Feldstärken zulässig sind. Dies ist von Nachteil, da bei einer elektrostatischen Emissionslinse der virtuelle (scheinbare) Durchmesser eines emittierenden Punktes proportional dem Quotienten aus der Anfangsenergie der Sekundärteilchen zur Feldstärke an der Oberfläche ist. Je höher die Feldstärke an der Oberfläche ist, umso besser ist die Emittanz des Sekundärstrahlbündels d. h. das Produkt aus dem virtuellen Durchmesser und dem Öffnungswinkel des von diesem Punkt ausgehenden Sekundärstrahlbündels.

Es ist zwar bereits aus der DE-PS 28 42 527 eine elektrostatische Emissionslinse bekannt, bei der die Feldstärke an der Probenoberfläche praktisch nur durch die Durchschlagsfeldstärke der Strecke zwischen der Probenoberfläche und der auf diese folgenden ersten Linsenelektrode begrenzt ist. Diese bekannte Emissionslinse wird jedoch nicht als Objektivlinse zur Fokussierung des Primärstrahls verwendet, dieser wird vielmehr seitlich unter einem relativ großen Winkel zur Achse der Emissionslinse durch zusätzliche Durchbrechungen der Elektroden eingeführt.

Aus der Veröffentlichung von H. Liebl BEAM OPTICS IN SECONDARY ION MASS SPECTROMETRY, Nuclear Insstruments and Methods, 187, (1981), 143-151 ist schließlich noch ein Sekundärionen-Massenspektrometer bekannt, bei dem für die Sekundärteilchen eine hohe Feldstärke einer Probenoberfläche vorgesehen ist und die Primärteilchen mit einer aus mindestens zwei Elektroden bestehenden Elektrodenanordnung auf die Probenoberfläche fokussiert werden während die Sekundärteilchen zu einem parallelen Strahlenbündel kollimiert werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, kombinierte elektrostatische Objektiv- und Emissionslinsen der eingangs genannten Art anzugeben, die sich für Primär- und Sekundärteilchen mit Ladungen gleicher Vorzeichen bzw. entgegengesetzten eignen und mit denen sowohl der Primärstrahl auf die Probenoberfläche fein fokussiert als auch die erzeugten Sekundärionen gebündelt und herausgeführt werden können, wobei eine optimal kleine Emittanz des Sekundärstrahls durch eine maximale, praktisch nur durch die Durchschlagsfestigkeit der sich an die Probenoberfläche anschließenden Strecke begrenzte Feldstärke gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird durch eine kombinierte elektrostatische Objektiv- und Emissionslinse der eingangs genannten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 bzw. des Anspruchs 2 gelöst.

Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen kombinierten Linsen sind Gegenstand von Unteransprüchen.

Die kombinierten elektrostatischen Objektiv- und Emissionslinsen gemäß der Erfindung zeichnen sich durch eine sehr kleine Emittanz des Sekundärstrahlenbündels aus, da die Feldstärke an der Probenoberfläche nur durch die Durchschlagsfeldstärke zwischen der Probenoberfläche und der dieser benachbarten Elektrode begrenzt ist. Die kombinierte Linse wird vom Primärstrahl axial durchlaufen, so daß dieser sehr fein fokussiert werden kann. Das hohe Absaugfeld zwischen der Probenoberfläche und der ersten Linsenelektrode gewährleistet nicht nur ein optimales Auflösungsvermögen sondern auch minimale Bildfehler.

Hinsichtlich ihrer vielseitigen Verwendbarkeit bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen kombinierten elektrostatischen Objektiv- und Emissionslinse lassen sich einfach umschalten, so daß wahlweise Untersuchungen mit Primär- und Sekundärteilchen gleicher oder entgegengesetzter Vorzeichen ohne Änderung der geometrischen Verhältnisse durchgeführt werden können.

Eine innerhalb des Elektrodensystems angeordnete Aperturblende wie sie bei dem aus der DE-PS 22 23 367 bekannten Linsensystem erforderlich ist, wird bei der vorliegenden kombinierten Linse nicht benötigt.

Im folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Elektrodensystems zur Erläuterung der der Erfindung zugrundeliegenden ladungsträgeroptischen Prinzipien;

Fig. 2, 3 und 4 schematische Darstellungen der Elektrodenanordnungen und rechts daneben der zugehörigen Potentialschemata von drei Linsensystemen, die jeweils nur zwei Elektroden enthalten und für Teilchen entgegengesetzter Polaritäten geeignet sind;

Fig. 5 eine Darstellung entsprechend Fig. 2 einer für Primär- und Sekundärteilchen gleicher Polaritäten geeigneten Ausführungsform der Erfindung, und

Fig. 6a und 6b jeweils Darstellungen entsprechend Fig. 2 einer Ausführungsform der Erfindung, die wahlweise auf einen Betrieb mit Teilchen entgegengesetzter oder gleicher Polarität umschaltbar ist, wobei in Fig. 6a die Verhältnisse für einen Betrieb mit Teilchen entgegengesetzter Polarität und Fig. 6b die Verhältnisse für einen Betrieb mit Teilchen gleicher Polarität dargestellt sind.

Die vorliegende kombinierte elektrostatische Objektiv- und Emissionslinse enthält eine der Probenoberfläche PO benachbarte Elektrodenanordnung in Form eines Satzes von lochblendenartigen Elektroden B₁ . . . B_i . . . B_n, die jeweils dünn oder dick, eben oder anderweitig rotationssysmmetrisch, z. B. konisch ausgebildet sein können, mit ihren Löchern koaxial längs einer senkrecht zur (eben angenommenen) Probenoberfläche stehenden Linsenachse angeordnet und im Betrieb auf entsprechenden Potentialen liegen. Der Index i gibt die Reihenfolge der Elektroden an, wobei i=1 die der Probenoberfläche PO am nächsten benachbarte Elektrode bezeichnet. Hinsichtlich der Potentiale soll angenommen werden, daß sich die Probenoberfläche auf einem Bezugs- oder Referenzpotential (V=0) befindet.

Ein wesentliches Merkmal der vorliegenden kombinierten Objektiv- und Emissionslinse besteht darin, daß der Abstand und die Potentialdifferenz zwischen der Probenoberfläche PO und der ersten Elektrode B₁ so gewählt sind, daß die resultierende elektrische Feldstärke sehr hoch, d. h. mindestens etwa gleich 40%, vorzugsweise mindestens 50% der Vakuum- Durchbruchsfeldstärke (ca. 10 kV/mm) ist.

Die Linse fokussiert ein paralleles Primärstrahlbündel relativ hoher Energie (Teilchenenergien z. B. in der Größenordnung von einigen 10³ eV) in einen Fleck kleinen Durchmessers der Probenoberfläche und die von diesem Fleck emittierten geladenen Sekundärteilchen niedriger Austrittsenergie (niedrig im Vergleich zu den Energien, auf die die Teilchen anschließend beschleunigt werden) verlassen die Elektrodenanordnung in Gegenrichtung zum Primärstrahl, z. B. als im wesentlichen paralleles Strahlenbündel. Die Elektrodenanordnung wirkt also für den Primärstrahl als Objektivlinse und für die Sekundärteilchen als Emissionslinse. Dabei sind zwei Fälle zu unterscheiden, nämlich für Primär- und Sekundärteilchen gleich bzw. entgegengesetzter Polarität der Ladung.

Je nach den Polaritäten der Primär- und Sekundärteilchen kann die Emissionslinse aus den Sekundärteilchen, die von dem vom Primärstrahl getroffenen Fleck der Probenoberfläche emittiert werden, ein reelles Zwischenbild des Auftrefffleckes innerhalb der Elektrodenanordnung erzeugen oder die emittierten Sekundärteilchen unmittelbar zu einem im wesentlichen parallelen Bündel kollimieren.

Eine Anordnung aus einer ebenen, leitenden Probenoberfläche und beabstandeten ebenen Lochblendenelektroden, deren Löcher kreisförmig und längs einer Achse koaxial angeordnet sind, wie es in Fig. 1 dargestellt ist, kann in erster Näherung in bekannter Weise (siehe z. B. B. U. Timm: "Zur Berechnung elektrostatischer Linsen", Zeitschrift für Naturforschung 10a (1955), S. 593 bis 603) analytisch mit Transfer-Matrizen behandelt werden. Die Matrix-Transferfunktion oder Matrix-Übertragungfunktion der Kombination Lochblende-Feldstrecke ist für die Primärteilchenbahn

mit der Transfermatrix

wobei

Die Vorzeichen der Potentiale V_p und V_i sind immer positiv; die kinetische Energie der Primärstrahlteilchen beim Durchtritt durch die Blende B_i hat den Wert |e| (V_p±V_i), wobei das Pluszeichen bei Primär- und Sekundärteilchen gleicher Polarität, das Minuszeichen bei entgegengesetzter Polarität gilt (e=Elementarladung); die kinetische Energie der Sekundärteilchen ist jeweils |e| V_i.

Somit wird die gesamte Transfer-Matrix für die Primärteilchenbahnen von der Blende B_n zur Probenoberfläche das Matrixprodukt aller Einzelmatrizen [M_i]

und

Die Forderung, daß ein achsennah eintretendes paralleles Teilchenstrahlbündel auf der Probenoberfläche fokussiert werden soll, wird erfüllt durch

p₁₁ = 0 (5)

Die Brennweite der so gefundenen Objektivlinse ist dann f_p=-1/p₂₁

Für die Sekundärteilchenbahnen ist die Matrix-Übertragungsfunktion eines Teilstücks Feldstrecke-Lochblende

mit der Transfer-Matrix

wobei

Die gesamte Transfer-Matrix für die Sekundärteilchenbahnen von der Probenoberfläche zur letzten Blende B_n ist dann das Produkt aller Einzelmatrizen [N_i]:

Es gilt:

Die Forderung, daß ein Sekundärteilchenbüschel, welches von einem achsennahen Probenpunkt mit kleiner Anfangsenergie |e|V_o («|e|V_i) in den Halbraum emittiert wird, die Blende B_n als Parallelbündel verläßt, wird erfüllt durch

s₂₂=0 (10)

Die Brennweite der so definierten Emissionslinse ist f_s=-1/s₂₁.

Durch den Potentialverlauf längs der Achse sind die Abbildungseigenschaften in erster Näherung vollständig bestimmt. Bei dem oben beschriebenen Lösungsweg ist das Potential längs der Achse ein Polygonzug aus geraden Strecken und Knicken.

Im Prinzip kann man jeden beliebigen Potentialverlauf längs der Achse - auch wenn er durch beliebig rotationssymmetrisch geformte, um die Achse offene Elektroden erzeugt wird, durch einen solchen Polygonzug mit genügend feiner Unterteilung annähern und auf die oben beschriebene Weise behandeln.

Bei der vorliegenden kombinierten Objektiv- und Emissionslinse müssen die Bedingungen p₂₂=0 und s₂₂=0 gleichzeitig erfüllt sein. Zur Erfüllung dieser Bedingungen stehen als Variable zur Verfügung die Anzahl n der Elektroden, die Abstände d_i zwischen aufeinanderfolgenden Elektroden, die angelegten Betriebspotentiale V_i der jeweiligen Elektroden B_i sowie die Eintrittsenergie |e| (V_p±V_n) der Primärionen. Es können auch feldfreie Driftstrecken vorhanden sein, d. h. V_i=V_i-1. Bevorzugte Lösungen sind solche, wo neben der Erfüllung der beiden oben genannten Bedingungen noch weitere Forderungen mehr oder weniger gut erfüllt sind, zum Beispiel die Bildfehler klein sind.

Lösungsbeispiele I. Teilchen entgegengesetzter Polarität

In diesem Falle können also die Primärteilchen positiv und die Sekundärteilchen negativ oder die Primärteilchen negativ und die Sekundärteilchen positiv sein.

Für diesen Fall gibt es Lösungen mit nur zwei Elektroden (n=2). Die Bedingung p₁₁=0 lautet in diesem Fall explizit

Die Bedingung s₂₂=0 lautet explizit

Eine Lösung für Gl. (12) ist d₁/d₂=3/4; V₁/V₂=4. Setzt man diese Werte in Gl. (11) ein, kann man sie durch geeignete Wahl von V_p lösen. Bei dem in Fig. 2 dargestellten System ist die Lösung V_p=5 V₂.

Eine weitere Lösung von Gl. (12) ist d₁/d₂=1/3; V₁/V₂=6,56. Dies in Gl. (11) eingesetzt, ergibt die Lösung von Gl. (11) mit V_p=7,63 V₂ (Fig. 3).

Anordnungen mit n=3 und einer feldfreien Driftstrecke im Anschluß an die der Probenoberfläche am nächsten gelegene Elektrode können verwirklicht werden durch drei dünne Lochblenden B₁, B₂ und B₃, von denen die erste und zweite auf gleichem Potential liegen. Anstelle der auf gleichem Potential liegenden dünnen Lochblendenelektroden, die mit axialem Abstand d₂ angeordnet sind, kann auch eine einzige dicke Blendenelektrode mit der Dicke d₂ verwendet werden. Die Bedingung p₁₁=0 lautet hier explizit (mit V₂=V₁):

Die Bedingung s₂₂=0 lautet:

Eine Lösung beider Bedingungen, die in Fig. 4 dargestellt ist, lautet:

d₁=d₃; d₂/d₃=4/9; V₁/V₃=4; V_p=4,9 V₃.

II. Teilchen gleicher Polarität

In diesem Falle sind also Primär- und Sekundärteilchen beide positiv oder beide negativ.

Geht man auch hier zunächst von einem Elektrodensystem mit nur zwei Elektroden aus, so lautet die Bedingung p₁₁=0 nun explizit

Wählt man a) das Abstandsverhältnis d₁/d₂=4/3 (wie im ersten Beispiel), sowie b) V_p=3 V₂ (dies ergibt die gleiche Eintrittsenergie, wie im Beispiel gem. Fig. 2, nämlich 4eV₂, da die Eintrittsenergie im Falle gleicher Vorzeichen gleich e(V_p+V₂) und im Falle entgegengesetzter Vorzeichen e(V_p-V₂) ist), so findet man als Lösung von Gl. (15) V_p= 0,21 V₁.

Bei dieser Lösung für p₁₁=0 gibt es aber nun keine Lösung für s₂₂=0.

Berechnet man jedoch die Bahn der Sekundärteilchen, so findet man, daß kurz hinter der (von der Probenoberfläche aus gerechnet) zweiten Blende ein Bild des emittierenden Probenfleckes entsteht. Ordnet man nun, von der Probenoberfläche aus gesehen, hinter diesen Bildpunkt eine aus drei weiteren Blendenelektroden bestehende Einzellinse so an, daß das genannte Bild in ihrer Brennebene liegt, so wird das vom Bild ausgehende divergierende Sekundärteilchenbüschel durch diese Einzellinse in ein Parallelstrahlenbündel kollimiert. Für die gesamte, nun aus fünf Blendenelektroden bestehende Elektrodenanordnung ist nun auch die zweite Bedingung s₂₂=0 erfüllt. Eine solche Anordnung ist in Fig. 5 dargestellt. Es ist jeweils eine Primärteilchenbahn PT sowie eine Sekundärteilchenbahn ST dargestellt, wobei die horizontale Koordinate dieser Teilchenbahnen im Vergleich zur Darstellung der Elektroden der Deutlichkeit halber stark vergrößert ist. Die fünf blendenartigen Elektroden sind mit B₁ bis B₅ bezeichnet. Das Bild des Probenfleckes PF wird durch die Elektroden B₁ und B₂ im Punkt BP erzeugt. Die Einzellinse besteht aus den Elektroden B₃, B₄ und B₅.

Der Einfluß der zusätzlichen Einzellinse B₃ bis B₅ auf den Primärstrahl PT ist wegen der viel größeren Energie des Primärstrahls sehr gering und kann, falls nötig, durch geringfügige Änderung der Beschleunigungsspannung V_p der Primärteilchen berücksichtigt werden.

Wie im Falle I sind auch hier weitere praktische Lösungen möglich.

III. Umschaltbare Anordnungen für wahlweise Teilchen entgegengesetzter oder gleicher Polarität

Bei bestimmten Elektrodenanordnungen ist es möglich, die beiden Bedingungen p₁₁=0 und s₂₂=0 mit der gleichen Elektrodenanordnung sowohl für Primär- und Sekundärteilchen entgegengesetzter als auch gleicher Polarität wahlweise zu erfüllen, wobei nur die Potentiale oder ein Teil der Potentiale der Elektroden umgeschaltet werden müssen. Ein Beispiel einer solchen Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 6 dargestellt.

Die kombinierte Objektiv- und Emissionslinse gemäß Fig. 6 besteht aus drei Elektroden B₁, B₂, B₃ und einer Einzellinse EL. Der Abstand zwischen der Elektrode B₁ und der Probenoberfläche, und die Abstände zwischen benachbarten Elektroden B₁, B₂, B₃ sind jeweils gleich d.

Die Verhältnisse für Teilchen entgegengesetzter Polarität sind in Fig. 6a dargestellt. Die Elektroden der Einzellinse liegen auf dem Potential V₃ der Elektrode B₃, die Einzellinse ist also nicht aktiviert. Die Potentiale der Elektroden betragen, bezogen auf die Beschleunigungsspannung V_p der Primärteilchen:

V_p=4,5 V₃
V₁=V₂=3,55 V₃.

Die Brennweite f_p für die Primärteilchen ist 1,9 d, die Brennweite f_s für Sekundärteilchen ist 3,3 d.

Für Teilchen gleicher Polarität, für die die Verhältnisse in Fig. 6b dargestellt sind, wird die Bedingung p₁₁=0 erfüllt durch V_p=2,5 V₃; V₁=3,55 V₃; V₂=10 V₃; die Brennweite f_p ist 2,26 d.

Die Hauptebene der Einzellinse hat den Abstand d_e=1,83 d von der Elektrode B₃.

Die Bedingung s₂₂=0 wird erfüllt durch Aktivierung der Mittelelektrode B₅ der Einzellinse mit V_e, welche so gewählt ist, daß das im Abstand 0,76 d hinter der Blende B₃ entstehende Bild BP des Probenflecks PF mit der Brennebene der Einzellinse EL zusammenfällt.

Das Beispiel gemäß Fig. 6 ist so gewählt, daß in beiden Fällen die Eintrittsenergie der Primärteilchen die gleiche ist, nämlich e (V_p±V₃) =3,5 eV₃, daß die Feldstärke auf der Probenoberfläche die gleiche ist, nämlich 3,55 V₃/d und daß die Brennweite des Emissionslinsenteiles der vorliegenden kombinierten Linse die gleiche ist, nämlich f_s=3,3 d.

In der Praxis können bei der Ausführungsform gemäß Fig. 5 die folgenden Parameter verwendet werden: V₂=1 kV und d₁=2 mm und bei dem Ausführungsbeispiel gem. Fig. 6 V₁=7,1 kV; V₃=2 kV und d=1 mm, die anderen Parameter ergeben sich aus den jeweils angegebenen Beziehungen.

Bei Verwendung in einer Mikrostrahlsonde ist, von der Probenoberfläche aus gerechnet, hinter der kombinierten Linse in bekannter Weise ein Ablenksystem angeordnet, das das aus der kombinierten Linse austretende Sekundärstrahlbündel aus dem Weg des von einer Primärstrahlquelle in die kombinierte Linse eintretenden Primärstrahlbündels auslenkt und zu einem Massenspektrometer, Energieanalysator oder irgendeiner anderen Einrichtung zur Untersuchung des Sekundärstrahlenbündels leitet, wie es zum Beispiel aus der bereits erwähnten DE-PS 22 23 367 bekannt ist.

Claims (5)

1. Kombinierte elektrostatische Objektiv- und Emissionslinse für ein teilchenoptisches Gerät, wie eine Mikrostrahlsonde für die SIMS, mit einem System aus jeweils mit einer Potentialquelle verbundenen Elektroden, das im Zusammenwirken mit einer leitenden Probenoberfläche ein Primärstrahlbündel auf einen kleinen Fleck der Probenoberfläche fokussiert und die von diesem Fleck emittierten Sekundärteilchen mit Ladungen gleichen Vorzeichens wie die Primärteilchen zu einem Sekundärstrahlbündel kollimiert, welches das Elektrodensystem in einer dem Primärstrahlbündel im wesentlichen entgegengesetzten Richtung verläßt, gekennzeichnet durch eine Kombination aus

• a) einer der Probenoberfläche benachbarten ersten Elektrodenanordnung mit einer ersten Elektrode (B₁), die der Probenoberfläche (PO) in einem vorgegebenen ersten Abstand (d₁) unmittelbar gegenüberliegt und ein solches Potential (V₁) hat, daß die elektrische Feldstärke zwischen ihr und der Probenoberfläche mindestens etwa 40% der Vakuum-Durchbruchsfeldstärke beträgt, und mit mindestens einer zweiten Elektrode (B₂), die in einem vorgegebenen zweiten Abstand (d₂) von der ersten Elektrode (B₁) auf der der Probenoberfläche abgewandten Seite dieser Elektrode angeordnet ist und auf einem zweiten Potential (V₂) bezüglich der Probenoberfläche liegt, wobei die genannten Abstände (d₁, d₂) und die Potentiale (V₁, V₂) so gemessen sind, daß das durch eine vorgegebene Beschleunigungsspannung (V_p) beschleunigte Primärstrahlenbündel auf einen Fleck (PF) der Probenoberfläche fokussiert wird, das von diesem Fleck ausgehende Sekundärstrahlbündel in ein Zwischenbild (BP) in einer Bildebene fokussiert wird, die sich auf der der Probenoberfläche abgewandten Seite der Elektrodenanordnung in nahem Abstand von deren, von der Probenoberfläche aus gerechnet, letzter Elektrode befindet, und
• b) einer eine Einzellinse (EL) bildenden zweiten Elektrodenanordnung, deren probenoberflächenseitige Brennebene mit der Ebene des Zwischenbildes (BP) zusammenfällt (Fig. 5, 6b).

2. Kombinierte elektrostatische Objektiv- und Emissionslinse für ein teilchenoptisches Gerät, wie eine Mikrostrahlsonde für die SIMS, mit einem System aus jeweils mit einer Potentialquelle verbundenen Elektroden, das im Zusammenwirken mit einer leitenden Probenoberfläche ein Primärstrahlbündel auf einen kleinen Fleck der Probenoberfläche fokussiert und die von diesem Fleck emittierten Sekundärteilchen, deren Ladungen ein Vorzeichen haben, das dem der Primärteilchen entgegengesetzt ist, zu einem Sekundärstrahlbündel kollimiert, welches das Elektrodensystem in einer dem Primärstrahlbündel im wesentlichen entgegengesetzten Richtung verläßt, gekennzeichnet durch eine Kombination aus

• a) einer der Probenoberfläche benachbarten ersten Elektrodenanordnung mit drei Elektroden (B₁, B₂, B₃), von denen die erste (B₁) der Probenoberfläche (PO) in einem vorgegebenen ersten Abstand (d) unmittelbar gegenüberliegt und ein solches Potential (V₁) hat, daß die elektrische Feldstärke zwischen ihr und der Probenoberfläche mindestens etwa 40% der Vakuum-Durchbruchsfeldstärke beträgt, die zweite (B₂) im vorgegebenen ersten Abstand (d) von der ersten Elektrode (B₁) auf der der Probenoberfläche abgewandten Seite dieser Elektrode angeordnet ist und auf einem zweiten Potential (V₂) bezüglich der Probenoberfläche liegt, und die dritte (B₃) im vorgegebenen ersten Abstand von der zweiten Elektrode (B₂) angeordnet ist und auf einem vorgegebenen dritten Potential (V₃) liegt, wobei der vorgegebene erste Abstand (d) und die Potentiale (V₁, V₂, V₃) so bemessen sind, daß das durch eine vorgegebene Beschleunigungsspannung (V_p) beschleunigte Primärstrahlenbündel auf einen Fleck (PF) der Probenoberfläche fokussiert wird und das von diesem Fleck ausgehende Sekundärstrahlbündel in ein Parallelstrahlenbündel kollimiert wird,
• b) einer zweiten aus einer Einzellinse bestehenden Elektrodenanordnung (EL), deren Elektroden auf dem Potential der dritten Elektrode (B₃) der ersten Elektrodenanordnung liegen, wobei
• c) die Potentiale der Elektroden der ersten Elektrodenanordnung, bezogen auf die Beschleunigungsspannung (V_p) der Primärteilchen wie folgt gewählt sind: V_p=4,5 V₃
  V₁=V₂=3,55 V₃ (Fig. 2, 3, 4, 6a).

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis (d₁/d₂) des ersten Abstandes (d₁) zum zweiten Abstand (d₂) gleich 4/3 ist; daß V₂=V_p/3 ist und V₁=V_p/0,21 ist, wobei V_p die Beschleunigungsspannung der Primärstrahlteilchen ist (Fig. 5).

4. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Elektrodenanordnung drei Elektroden (B₁, B₂, B₃) enthält, daß der erste Abstand gleich dem zweiten Abstand ist und die dritte Elektrode (B₃) im vorgegebenen ersten Abstand von der zweiten Elektrode (B₂) angeordnet ist, daß die genannte Brennebene der Einzellinse (EL) einen vorgegebenen dritten Abstand (d_e) von der dritten Elektrode (B₃) hat, der gleich dem 1,83fachen des vorgegebenen ersten Abstandes (d) ist; daß V₃=V_p/2,4; V₂=3, 55 V₃ und
V₂=10 V₃sind; daß die Potentiale der Außenelektroden der Einzellinse gleich dem Potential der dritten Elektrode (B₃) der ersten Elektrodenanordnung sind und daß das Potential der Mittelelektrode (B₅) der Einzellinse so gewählt ist, daß die probenseitige Brennebene der Einzellinse (EL) mit der Ebene zusammenfällt, in welche die erste Elektrodenanordnung (B₁ bis B₃) die von der Probenoberfläche emittierten Sekundärteilchen fokussiert.

5. Einrichtung nach Anspruch 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Elektrodenanordnung (B₁ bis B₃ bzw. EL) so ausgebildet und die Potentiale von deren Elektroden so umschaltbar sind, daß wahlweise für Primär- und Sekundärteilchen entgegengesetzter Polaritäten die Bedingungen des Anspruchs 2 und für Primär- und Sekundärteilchen gleicher Polaritäten die Bedingungen des Anspruchs 4 erfüllt sind (Fig. 6).