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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, die es als Zusatz zu einer Probenbühne für Oberflächenanalysengeräte, insbesondere für Rasterelektronenmikroskope, Ionensonden, Röntgenanlagen u. dgl. ermöglicht, die gesamte, insbesondere zylindrische Oberfläche von länglichen Proben zu analysieren.
Bei den meisten Analysengeräten, bei denen die zu untersuchende Probe mittels einer Universalprobenbühne in die Untersuchungsposition gebracht wird, kann die Probe in drei Richtungen verschoben und um eine Achse gedreht werden. Mit solchen Universalprobenbühnen sind
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Elektronen-, oder Ionenstrahl, auf einen Punkt fixiert ist, bzw. wie beim Rasterelektronenmikroskop nur einen begrenzten Bereich abtasten kann, muss, damit die gesamte Probe untersucht werden kann, diese in zwei Richtungen senkrecht zum einfallenden Strahl (X- und Y-Richtung) z. B. mittels eines Kreuztisches verschoben werden können. Um eine Justierung der Probe in Richtung des ein-
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den Strahls, d. h. Z-Richtung, verschoben werden.
Bei den üblichen Universalprobenbühnen ist meist eine Vorrichtung angebracht, z. B. ein Drehteller auf dem Kreuztisch, die es ermöglicht, die Probe um eine Achse parallel zum einfallenden Strahl, d. h. um die Z-Achse, zu drehen. Dies bedeutet, dass Proben mit ebenen Flächen senkrecht zum einfallenden Strahl über die gesamte Fläche untersucht werden können, da die Proben mittels des Kreuztisches in der X-und Y-Richtung oder mittels der Drehvorrichtung entlang einer Kreislinie gegenüber dem einfallenden Strahl bewegt werden kann.
Sind längliche Proben (z. B. zylinderförmig, rohrförmig, prismenförmig) zu untersuchen, so können diese stehend, d. h. parallel zum einfallenden Strahl, montiert werden, so dass eine Stirnfläche dieser Probe untersucht werden kann. Soll jedoch die Mantelfläche einer solchen länglichen Probe untersucht werden, so muss diese Probe liegend auf einem üblichen Probenträger montiert werden, dies geschieht normalerweise durch Aufkleben mit Leitsilber oder einem andern elektrisch gut leitenden Werkstoff. Da dieser Klebstoff nicht immer restlos von der Probe entfernt werden kann, bzw. bei der Reinigung der Probe Verschmutzungsgefahr besteht und dies bei eventuellen Nachuntersuchungen der Probe störenden Einfluss ausüben kann, werden Proben auch mittels Klemmvorrichtungen montiert.
Diese Probenbühnen haben jedoch den grossen Nachteil, dass Mantelflächen länglicher Proben nur entlang einer Linie senkrecht zum einfallenden Strahl untersucht werden können, u. zw. nur an der Stelle, wo die Tangentialebene senkrecht zum einfallenden Strahl die Probenfläche berührt.
Soll ein grösserer Bereich der Mantelfläche untersucht werden, so ist es notwendig, jeweils nach der Untersuchung entlang einer Mantellinie, die längliche Probe vom Probenträger zu lösen und die Probe um den gewünschten Winkel um ihre Achse zu verdrehen und so wieder zu montieren.
Besitzt die Universalprobenbühne eine Kippmöglichkeit für den Kreuztisch, so kann diese dann dazu verwendet werden einen relativ kleinen Bereich der Mantelfläche in den Analysenbereich zu bringen, wenn die Probe so montiert werden kann, dass ihre Achse senkrecht zur Kipprichtung steht. Durch Kippen des Kreuztisches wird hiebei die Probe um einen kleinen Winkel um ihre Längsachse gedreht. Aus Geometrie- und andern Analysenbedingungen kann jedoch nicht in allen Oberflächenanalysengeräten eine solche Kippmöglichkeit zum Drehen der Probe verwendet werden.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung dient als Zusatzvorrichtung für Oberflächenanalysengeräte, insbesondere für Rasterelektronenmikroskope, Ionensonden, Röntgenanlagen u. dgl., mit der die Oberfläche von insbesondere für Rasterelektronenmikroskope, Ionensonden, Röntgenanlagen u. dgl., mit der die Oberfläche von insbesondere länglichen und zylindrischen Proben analysierbar ist, welche Zusatzvorrichtung auf einer Probebühne befestigbar ist, die einen in der zum Analysenstrahl senkrechten Ebene montierten Kreuztisch mit einem um eine zum Analysenstrahl parallele Achse rotierbaren Drehteller aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass am Drehteller, vorzugsweise trennbar,
verbunden und durch diese Verbindung gegen eine Verdrehung durch den Drehteller gesichert ist und dass auf dem Trägerkörper die zu untersuchende Probe um eine zum Analysenstrahl senkrechte Achse drehbar gelagert ist und dass am Trägerkörper eine Übertragungsein-
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richtung, z. B. ein Zahnradgetriebe, ein Seilzug, Ketten od. dgl., zur Übertragung der Drehbewegung des Drehtellers auf die Probe zur Rotation derselben um ihre Achse vorgesehen ist.
Mittels der erfindungsgemässen Vorrichtung erfolgt ein Umsetzen der Drehbewegung des Drehtellers der Probenbühnen, die üblicherweise um eine Achse parallel zum Analysenstrahl erfolgt, in eine Drehbewegung der zu analysierenden Probe um eine Achse senkrecht zum Analysenstrahl, so dass die gesamte, insbesondere zylindrische Oberfläche von länglichen Probenkörpern der Untersuchung zugänglich gemacht wird. Durch die erfindungsgemässen Ausführungsformen ist die Zusatzvorrichtung gegen andere, insbesondere serienmässige Zusatzvorrichtungen leicht austauschbar und ermöglicht dadurch, dass sie in einer besonders günstigen Ausbildungsform mit der bereits montierten Probe in das betriebsbereite Analysengerät, wie eine Probe mittels der üblicherweise vorhandenen Ein- und Anschlussvorrichtung, z.
B. durch Aufschieben, Einstecken, Aufsetzen u. dgl. über die Probenschleusse auf den Probeteller montierbar ist, einen raschen Probenwechsel.
Die bei einer Universalprobenbühne vorhandene Drehmöglichkeit (z. B. Drehteller) wird z. B. mittels Zahnradgetriebe, Seilzug, Kette, usw. in eine direkte Drehbewegung der Probe selbst
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bunden, wobei dessen Bewegungsmöglichkeit in X-, Y- und Z-Richtung weiterhin gewährleistet bleibt, die Drehmöglichkeit durch den Zusatz bei länglichen Proben die gesamte Mantelfläche in den Bereich des einfallenden Strahls gebracht werden kann.
Ohne den Erfindungsgedanken hiedurch einzuschränken wird die erfindungsgemässe Vorrichtung an Hand des Beispiels eines Zusatzes für eine Universalprobenbühne, wie sie für Rasterelektronenmikroskope und Mikrosonden üblich ist, beschrieben. Fig. 1 zeigt den Schnitt der Vorrichtung in der Y-Z-Ebene, Fig. 2 die Ansicht aus Richtung des einfallenden Elektronenstrahls.
Im Universalprobenbühnenkreuztisch --1-- ist der Universalprobenbühnendrehteller --2-- gelagert, dieser besitzt an der Oberseite eine rotationssymmetrische schwalbenschwanzförmige Kupplungseinrichtung, so dass verschiedene Halterungen--3--, die an der Unterseite ebenso ausgeführt sind, aufgeschoben und somit leicht ausgewechselt werden können. Auf diesem Universal- probenbühnendrehteller --2-- ist eine Halterung mit einer schwalbenschwanzförmigen Nut aufgeschoben und wird mittels einer segmentförmigen Abstützung --4-- des Universalprobenbühnendrehtellers --2-- in ihrer Lage fixiert.
Fest mit der Halterung --3-- ist die Achse --5-- verbunden, an dieser ist der Trägerkörper --6-- gelagert, dessen trapezförmiges Ende --7-- in der schlitzförmig ausgeführten Fixierung --8-- fixiert ist und somit den Trägerkörper --6-- gegen Verdrehung sichert, da die Fixierung --8-- fest mit dem nicht drehbaren Universalprobenbühnenkreuz- tisch --1-- z. B. mittels Schrauben --9-- verbunden ist. Da die Fixierung --8-- vom Universal- probenbühnenkreuztisch --1-- durch die Isolierungen --10-- ebenso wie der Universalprobenbühnendrehteller --2-- elektrisch isoliert ist, kann durch einen Stromabnehmer am Universalprobenbühnendrehteller --2-- der absorbierte Probenstrom in üblicher Weise gemessen werden.
Da der Trägerkörper --6-- gegen Verdrehung gesichert ist, wird bei Betätigung der Drehvorrichtung der Universalprobenbühne die Drehbewegung des Universalprobenbühnendrehtellers - über die Abstützung --4-- auf die Halterung --3-- und von dieser über das auf der Achse --5-- fest montierte Zahnrad --11-- auf das Zahnrad --12-- und über die Kegelräder - 13, 14-und Zahnräder-15, 16--auf die Probenträgerachse --17-- übertragen. Die Zahnrad- übersetzungen sind so angeführt, dass eine komplette Umdrehung des Universalprobenbühnendrehtellers --2-- eine vollständige Umdrehung der Probenträgerachse --17-- bewirkt,
so dass die bei der Drehvorrichtung der Universalprobenbühne angebrachte Skala in üblicher Weise dazu verwendet werden kann, den Drehwinkel abzulesen. Da der Bewegungsantrieb zur Drehtellerbewegung 10 : 1 untersetzt ist, entspricht eine Drehung des Triebes um einen Skalenteil einer Drehung der Probe um 0, 36 .
In die Probenträgerachse --17-- können buchsenförmige Probenhalter --18-- mit verschiedenen, von der Probendicke und Probenquerschnitt abhängigen Durchmesser, eingebaut werden. Um eine genaue Rotation zu gewährleisten, d. h. dass die Probenachse mit der Drehachse exakt übereinstimmt, werden die Proben --19-- ausserhalb des Analysengerätes mittels einer Vorrichtung genau zentrisch im Probenhalter --18-- elektrisch leitend z. B. mittels Leitsilber oder Wood'schen Metall befestigt. Durch die bei der Universalprobenbühne vorhandene Verstellmöglichkeit in Z-Richtung
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kann die Zusatzvorrichtung und damit die Mantelfläche der Probe --19-- in den Fokussierungspunkt des einfallenden Elektronenstrahls --20-- gebracht werden.
Am Trägerkörper --6-- befindet sich eine Gewindebohrung --21--, in die der Probenwechselstab --22-- aus Richtung der Vakuumschleuse befestigt und somit die gesamte drehbare Probenhalterung leicht von der schwalbenschwanzförmigen Kupplung des Universalprobenbühnendrehtellers - abgezogen und durch die Vakuumschleuse des Gerätes rasch ein-und ausgebaut werden kann.
Damit beim Einschleusvorgang die richtige Position der segmentförmigen Abstützung für die Halterung --3-- zum trapezförmigen Ende --7-- des Trägerkörpers --6-- gegeben ist, um ein sicheres Aufsetzen der Halterung --3-- auf die schwalbenschwanzförmige Ausführung des Uni- versalprobenbühnendrehtellers --2--, sowie ein gleichzeitiges Einführen des trapezförmigen Endes - des Trägerkörpers in den Schlitz der Fixierung --8-- zu gewähren, ist eine Markierung - dieser Nullstellung, z. B. durch eine Feder --24-- vorhanden.
Um die Zusatzvorrichtung an einer Universalprobenbühne verwenden zu können, ist die einmalige Montage der Fixierung --8-- notwendig ; weitere Umbauten sind nicht erforderlich. Die Fixierung --8-- kann auch bei Verwendung von andern, z. B. Standardprobenhalterungen, an der Universalprobenbühne montiert bleiben.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Zusatzvorrichtung für Oberflächenanalysegerät, insbesondere für Rasterelektronenmikroskope, lonensonden, Röntgenanlagen u. dgl., mit der die Oberfläche von insbesondere länglichen und zylindrischen Proben analysierbar ist, welche Zusatzvorrichtung auf einer Probenbühne befestigbar ist, die einen in der zum Analysenstrahl senkrechten Ebene montierten Kreuztisch mit einem um eine zum Analysenstrahl parallele Achse rotierbaren Drehteller aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass am Drehteller (2) ein Trägerkörper (6) angeordnet ist, der mit dem Kreuztisch (1), vorzugsweise trennbar, verbunden und durch diese Verbindung gegen eine Verdrehung durch den Drehteller (2) gesichert ist und dass auf dem Trägerkörper (6) die zu untersuchende Probe (19)
um eine zum Analysenstrahl senkrechte Achse drehbar gelagert ist und dass am Trägerkörper (6) eine Übertragungseinrichtung, z. B. ein Zahnradgetriebe (11,12, 13,14, 15,16), ein Seilzug, Ketten od. dgl., zur Übertragung der Drehbewegung des Drehtellers (2) auf die Probe (19) zur Rotation derselben um ihre Achse vorgesehen ist.