Master's Thesis

Study of the electron optical systems with broken rotational symmetry

Final Thesis 4.68 MB

Author of thesis: Ing. Michal Horák, Ph.D.

Acad. year: 2014/2015

Supervisor: doc. Ing. Jakub Zlámal, Ph.D.

Reviewer: Mgr. Tomáš Radlička, Ph.D.

Abstract:

This thesis deals with computing of the magnetic lens with a perturbed pole piece due to manufacturing imperfections. Two possible ways of calculation are discussed - the perturbation theory and 3D computing. Three methods for evaluating axial multipole field functions from 3D fields are introduced. Beam spots in the image plane and aberration coefficients are computed and results obtained by the application of perturbation theory are compared to results evaluated from 3D simulations. Consequently, a suitability of using the perturbation theory is discussed.

Keywords:

Magnetic lens, manufacturing imperfections, parasitic aberrations, axial multipole field function.

Date of defence

22.06.2015

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Language of thesis

Czech

Faculty

Fakulta strojního inženýrství

Department

Institute of Physical Engineering

Study programme

Applied Sciences in Engineering (N3901-2)

Field of study

Physical Engineering and Nanotechnology (M-FIN)

Composition of Committee

prof. RNDr. Tomáš Šikola, CSc. (předseda)
prof. RNDr. Miroslav Liška, DrSc. (místopředseda)
prof. RNDr. Bohumila Lencová, CSc. (člen)
prof. RNDr. Jiří Komrska, CSc. (člen)
prof. RNDr. Petr Dub, CSc. (člen)
prof. RNDr. Radim Chmelík, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Jiří Spousta, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Ivan Křupka, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Pavel Zemánek, Ph.D. (člen)
RNDr. Antonín Fejfar, CSc. (člen)

Supervisor’s report
doc. Ing. Jakub Zlámal, Ph.D.

Student velmi podrobně prozkoumal problematiku porušení rotační symetrie magnetické čočky. Ukázal možnosti použití perturbační teorie a 3D výpočtů pro výpočet osových polí.

Velmi významným výsledkem práce je algoritmus pro určení osových polí z 3D výpočtů, který umožňuje velmi přesnou interpolaci pole.

Práci hodnotím jako výbornou.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita A
Schopnost interpretovat dosažené vysledky a vyvozovat z nich závěry A
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis A
Práce s literaturou včetně citací A
Samostatnost studenta při zpracování tématu A

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
Mgr. Tomáš Radlička, Ph.D.

Autor se v práci věnuje popisu vlivu malých poruch osové symetrie elektronově optických systémů na jejich optické vlastnosti. Tyto poruchy vznikají v důsledku chyb v obrábění, či seřízení některých prvků systémů. Jedná se o velmi aktuální téma s velkým impaktem pro technickou praxi. Práce je velmi dobře a přehledně členěná a obsahuje velmi kvalitní rešerši.

Hlavní těžiště práce je ve výpočtu porušeného pole pomoci 3D programu a návrhu možností interpolace dat pro jeho použití při výpočtu vlastností primárního svazku. Zde autor prokázal velkou schopnost flexibility při nalezení vlastního řešení a analytické schopnosti při interpretaci výsledků včetně jejich srovnání s doposud užívanými metodami.

Celkový dojem jen mírně kazí část zabývající se výpočty optických vlastností systému, konkrétně hodnoty parazitických aberačních koeficientů. Je zde jasně patrné, že autor používá program EOD jako „black – box“ bez patřičného teoretického zázemí, přičemž se  nejedná o nijak extrémně složitou problematiku. Zamezilo by se pak
•    některým zcela zbytečným komentářům:
„Influence of the parasitic quadrupole field on the beam deflection is negligible“ (stran 56 a 60) – jeho vliv je z principu nulový.
•    Analýzám závislostí osové komy a astigmatizmů na velikosti vady, která je z teorie jasná
•    Některých chybám a nejasnostem – vzorec 6.1 (chybí člen popisující deflekci, popis jednotlivých členů je zavádějící a nepřesný)

Nicméně tyto vady jsou v magisterském studiu omluvitelné a nesnižují hodnotu diplomové práce, která má nadstandardní kvalitu. Autor prokázal schopnost samostatné tvůrčí vědecké práce.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod B
Vlastní přínos a originalita A
Schopnost interpretovat dosaž. vysledky a vyvozovat z nich závěry B
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis A
Práce s literaturou včetně citací A
Topics for thesis defence:
  1. 1. Uveďte obecné tvar paraxiální rovnice trajektorie (magnetický případ) včetně dipólových a kvadrupólových členů popisujících parazitické pole. Z této rovnice pak diskutujte závislost koeficientu parazitických aberací na dané poruše.
  2. 2. Diskutujte nutnost zahrnutí efektu sycení magnetických materiálů pro výpočet vad seřízení. Je to z hlediska technické praxe nutné?

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová