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Röntgenschattenmikroskop mit einem elektronenoptischen System und einer Vorrichtung zur Beseitigung von Astigmatismus
Ein Röntgenschattenmikroskop ist ein Gerät mit einer Röntgenröhre, in der die Elektronen auf einen sehr kleinen Brennfleck konzentriert werden. Ein einstellbares elektronenoptisches System dient zur Konzentrierung des Elektronenbündels.
Es wurde bereits vorgeschlagen, ein elektronenoptisches Bild des Brennflecks auf einem an der Kathodenseite des elektronenoptischen Systems angeordneten Leuchtschirm zu empfangen, wobei der Schirm von Elektronen getroffen wird, die vom Brennfleck ausgehen und von diesem System oder einem Teil der Stufen, aus denen das System besteht, zum Leuchtschirm geleitet werden.
Mittels des sichtbaren Bildes auf dem Leuchtschirm findet man die Einstellung des elektronenoptischen Systems, bei der die Schärfe des Brennflecks maximal ist.
Wenn aber, was meist der Fall ist, das elektronenoptische System LinseJ1Íelder a weist, so sind bei der an Hand der Abbildung auf dem Leuchtschirm erzielten günstigsten Einstellung die Abmessungen des Brennflecks noch nicht auf das kleinst mögliche Mindestmass herabgesetzt.
Bei Elektronenmikroskopen können Linsenfehler, insbesondere der Astigmatismus einer Elektronenlinse, korrigiert werden, indem der Bündelfleck sichtbar ist und der Einfluss der Korrektur an verschiedenen Kennzeichen des Flecks erkennbar ist. Es hat sich gezeigt, dass der Astigmatismus des elektronen-
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auf dem Leuchtschirm erzeugten Bild klar zum Ausdruck kommt.
Eine mögliche Erklärung hiefür ist, dass die Energieverteilung in dem aus zurückgestreuten und reflektiertenelektronenbestehenden Strahlenbündel eine andere ist als in dem den Brennfleck erzeugenden Elektronenbündel. Bei Anwendung eines magnetischen Abbildungssystems kommt noch eine andere Ursache hinzu, die auf die von dem Linsenfeld herbeigeführte Bilddrehung zurückzuführen ist und es scheint glaubhaft, dass auch deshalb der Einfluss des Astigmatismus auf die hingehenden und die zurückkommenden Elektronenstrahlen verschieden ist.
Die Erfindung bezweckt, diesen Nachteil zu vermeiden und betrifft einevorrichtung im oben beschriebenen Schattenmikroskop, mittels der der Astigmatismus des elektronenoptischen Systems nachweisbar ist sowie der sichtbare Astigmatismus korrigiert werden kann. Nach der Erfindung enthält die Röntgenröhre des Röntgenschattenmikroskops neben dem elektronenoptischen System noch einen magnetischen Stigmator und einen elektrostatischen Stigmator, deren Astigmatismus in der Grösse und Richtung getrennt einstellbar sind und die sowohl von den von der Kathode in Richtung des Brennflecks ausgehenden Elektronen, als auch von den sich in entgegengesetztem Sinne bewegenden, vom Brennfleck ausgehenden Elektronen durchlaufen werden, wobei der elektrostatische Stigmator zur Korrektur des resultierenden Astigmatismus des elektronenoptischen Systems und des magnetischen Stigmators wirksam ist.
Die Wirkung des elektronenoptischen Systems samt den beiden Stigmatoren beruht auf dem Umstand, dass der Effekt eines magnetischen Stigmators sein Vorzeichen mit der Bewegungsrichtung der Elektronen umkehrt, während dies beim elektrischen Stigmator nicht der Fall ist. Der Einfluss des mit dem magneschen Stigmator herbeigeführten Astigmatismus auf die hinlaufenden Strahlen wird somit durch den Astigmatismus für die zurücklaufenden Strahlen kompensiert mit Ausnahme der Verzeichnung, die deshalb entsteht, weil durch die oben erwähnten Ursachen der Astigmatismus für die hingehenden und die zurückkommenden Strahlen verschieden ist.Die von dem magnetischer:
Stigmator herbeigeführte Abweichung
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kann nach Grösse und Richtung derart eingestellt werden, dass sie der vom Astigmatismus der Linse sich ergebenden Verzeichnung entgegenwirkt, so dass in diesem Falle, wenn die Erregung des elektronenoptischen Systems derart eingestellt ist, dass eine kleine Brennlinie gerade auf der Auftreffplatte liegt, die- jenige Einstellung des magnetischen Stigmators gewählt. werden kann, bei der die Unschärfe in der Abbildung der Brennllnie infolge des Astigmatismus des elektronenoptischen Systems gerade in Richtung dieser Linie fällt. Anschliessend wird der elektrostatische Stigmator betrieben und durch Änderung von Grösse und Richtung des einstellbaren Astigmatismus kann eine Einstellung gefunden werden bei der der Astigmatismus sichtbar korrigiert ist.
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert, in der die elektronenoptische Vorrichtung der Röntgenröhre zur Anwendung in einem Röntgenschattenmikroskop schematisch dargestellt ist.
Die Wand der Röntgenröhre besteht aus einem Glasrohr 1 und einem Metallzylinder 2. Diese Teile sind bei 3 durch Anschmelzen miteinander verbunden Der Boden 4 des Glasrohres 1 hat eine EinstSl- pung 5, in die das Ende 6 eines Hochspannungskabels passt. Die Stromleiter 7 des Kabels sind durch eine Querwand 8 in der Einstülpung 5 hindurchgeführt, welche die Öffnung abschliesst und die die aus. einer Glüh- kathode bestehende Elektronenquelle 9 und die Fokussierelektrode 10 trägt. Letztere besitzt eine kleine Öffnung 11 zum Durchlass der von der Glühkathode emittierten Elektronen.
Der Boden 4 besitzt weiterhin die Durchführung 12 eines Trägers 13 für einen innerhalb des Rohres 1 angeordneten Leuchtschirm 14.
Die Achse des Elektronenbündels und die Senkrechte zur Mitte des Leuchtschirmes sind unter gleichen Winkeln von der Achse der Röntgenröhre abgelenkt und treffen sich in einem Punkt auf dieser Achse, der
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Richtungen liegen. Einer der Pole eines Magneten 15, zwischen denen das magnetische Querfeld auftritt, ist dargestellt. Der nicht dargestellte Pol liegt vor der Bündelfläche. Dieses magnetische Querfeld bewirkt eine Ablenkung der von derElektronenquelle ausgehenden Elektronenstrahlen und eine Ablenkung in gleichem Drehsinn der sich in entgegengesetzter Richtung bewegenden Elektronen.
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2fensters 18 verschlossen ist. Der Zylinder enthält ein elektronenoptisches System, mittels dessen die Elektronenstrahlen in einem sehr kleinen Brennfleck auf dem Metallfenster 18 konzentriert werden. Röntgenstrahlen werden von diesem Brennfleck aus in sämtlichen Richtungen ausgesandt. Das elektronenoptische System besitzt drelMetallplättchen 19, 20 und 21, die in geringem Abstand voneinander angeordnet sind.
Zum Durchlass der Elektronenstrahlen sind in den Plättchen zur Röhrenachse konzentrische Öffnungen 22, 23 und 24 vorgesehen. Die äusseren Plättchen 19 und 21 können mit der Zylinderwand verbunden sein, das Plättchen 20 ist gegenüber der Wand und den daneben liegenden Plättchen mittels eines Isolierrin- ges 26 isoliert. Mittels des durch die Wandung isoliert hindurchgeführten Anschlussdrahtes 25 kann an das Plättchen 20 ein zum Konzentrieren der Elektronenstrahlen geeignetes Potential angelegt werden.
Vom Fenster aus kehren Elektronen in entgegengesetzter Richtung zu den sich zur Auftreffplatte bewegenden Elektronen durch das elektronenoptische System hindurch zurück und werden auf den Leuchtschirm 14 konzentrierte
Wenn das elektronenoptische System Astigmatismus aufweist, so wird von dem auf dem Metallfenster 18 erzeugten Bild kein entsprechendes Bild auf dem Leuchtschirm 14 erhalten. Zur Korrektur des Astigmatismus muss zunächst ein Bild erzeugt werden, das in der Grösse und Richtung vom Astigmatismus abhängig ist. Dies ist möglich mit den Stäbchen 27 aus Magnetmaterial. Sowohl die hinlaufenden als auch die zurücklaufenden Elektronen durchlaufen das zwischen den Polschuhen entstehende Feld. Für die Erregung können die Stäbchen 27 mit Erregerspulen 28 versehen sein, die ausserhalb der Wand 2 der Röntgenröhre um die Magnetstäbchen herum angeordnet sind.
Die Stäbchen 27 sind in magnetischer Hinsicht durch Ringe 29 aus nichtmagnetischem Material von der Wand getrennt. Im magnetischen Stigmator sind acht Pole vorhanden, so dass die Grösse und Richtung des zugefügten Astigmatismus elektrisch einstellbar sind.
Es lassen sich auch andere bekannte magnetische Stigmatoren verwenden, z. B. ein Vierpol, dessen Pole drehbar um die gemeinsame Achse angeordnet sind.
Ein hell beleuchteter Fleck auf dem Leuchtschirm deutet darauf hin, dass das elektronenoptische System genau auf das Fenster 18 eingestellt ist, und dass die Fläche zwischen der Strahlenquelle und dem System, in der der Bündelquerschnitt am kleinsten ist, abgebildet wird. Wenn Astigmatismus vorhanden ist, können durch Erregung des magnetischen Stigmators und durch Änderung der Grösse und Richtung des damit zugefügten Astigmatismus Änderungen im Bild auf dem Leuchtschirm herbeigeführt werden. Die richtige Einstellung des Stigmators macht den Astigmatismus des elektronenoptischen Systems sichtbar,
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wenn das Bild die grösste Abweichung von der Kreisform aufweist. Dann kann der elektrostatische Stigmator eingeschaltet werden.
Dieser besteht aus acht um die Achse des Elektronenbündels symmetrisch angeordneten Elektroden 30, die an Halterungsstäben 31 befestigt sind. Die Stäbe 31 dienen gleichzeitig zum Zuführen der Spannungen und sind zu diesem Zweck isoliert durch die Zylinderwand 2 hindurchgeführt. Für die Isolierung können in der Wand 2 eingeschmolzen Glasperlen 32 dienen. Die Wirkungsweise eines solchen Stigmators ist bekannt und schafft die Möglichkeit, den auf obenbeschriebene Weise wahrnehmbar gemachten Astigmatismus zu korrigieren.
Die Erfindung ist gleichfalls anwendbar in einer Röntgenröhre mit einem magnetischen elektronenoptischen System und weiterhin können die beiden Stigmatoren ausgewechselt oder an derselben Seite in der Nähe des elektronenoptischen Systems angeordnet werden. Diese Änderungen sind nicht von Einfluss auf den mit der Erfindung beabsichtigten. Effekt.