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Anordnung zur Belichtung der photographischen Schicht in einem Korpuskularstrahlgerät. Bei Elektronen- oder Ionenstrahlgeräten, beispielsweise Elektronenmikroskopen, ist es bekannt, photographische Aufnahmen von dem zu untersuchenden Objekt dadurch herzustellen, dass die Photoschicht im Vakuumraum selbst angeordnet ist. Diese Schicht, also beispielsweise eine photographische Platte wird dabei vorzugsweise in der End- bildzone mit einem Leuchtschirm austauschbar angeordnet.
Bei den bekannten Elektronenmikroskopen wird dieser Leuchtschirm, der unmittelbar im Strahlengang vor der photographischen Schicht liegt, als Belichtungsklappe ausgebildet. Bei dieser Anordnung lässt es sich nicht vermeiden, dass die Photoschicht ungleichmässig belichtet wird, weil die auf der Seite des hochzuklappenden Randes des Leuchtschirmes liegenden Bereiche länger belichtet werden als die auf der Seite der Drehachse liegenden Bereiche.
Um diese ungleichmässige Belichtung zu vermeiden, ist es bereits vorgeschlagen worden, zwei Belichtungsklappen anzuwenden, von denen jede die Photoschicht im geschlossenen Zustande völlig verdeckt und deren Drehachsen auf gegenüberliegenden Seiten angeordnet sind.
Zu Beginn der Belichtung wird dabei die eine, zunächst die Photoschicht verdeckende Klappe hochgeklappt und zum Ende der Belichtung die andere, schon vorher hochgeklappte, heruntergedreht, Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Belichtung der photographischen Schicht in einem Korpuskularstrahlgerät, insbesondere in einem Elektronenmikroskop, mit mindestens einem beweglichen, je nach seiner Betriebslage den Strahlengang von der Photoschicht abschirmenden oder zu ihr zulassenden Belichtungsschirm.
Erfindungsgemäss befindet sich der Belichtungsschirm in der Abschirmlage albweichend von den oben beschriebenen bekannten Anordnungen nicht unmittelbar vor der photographischen Schicht, sondern an einer Stelle des Strahlenganges, an welcher der Strahlquerschnitt noch klein ist.
Auf diese Weise gelinge es, eine gleichmässige Belichtung der Photoschicht durchzuführen, da man die zur Einleitung und Beendigung der Belichtungszeit erforderliche Bewegung des Belichtungsschirmes an dieser Stelle leicht so schnell durchführen kann, dass sich UngleiehmäWig- keiten in der Belichtung nicht ergeben. Der Belichtungsschirm kann nämlich sehr klein hergestellt und demzufolge auch leicht beweglich angeordnet werden.
Besonders. vorteilhaft ist es, den Belichtungsschirm in der Abschirmlage im Strahlengang unmittelbar hinter einer Projektionslinse anzuordnen. In diesem Falle kann man nämlich bei einem Elektronenmikroskop den 7wich@r@bildleuol@tschirm auch unmittelbar
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vor und sogar während der Belichtung be- ubachten. Man wird den Belichtungsschirm vorzugsweise an einem leichten, mit einem Kugellager gelagerten Schwenkhebel befestigen. Durch diese Lagerung eingibt sieh die Möglichkeit, die Öffnung- und Schliessbewegung des Schirmes äusserst rasch durchzuführen.
Für die Betätigung des Belichtungsschirmes kann man einen Elektro- magneten und eine diesem entgegenwirkende Feder anwenden. Dabei wird der Belichtungsschirm durch den Magneten in die eine und beim Ausschalten des Magneten durch die Feder in die andere Betriebslage verstellt. Die Anordnung ist in diesem Falle vorzugsweise so durchzubilden, dass der Belichtungsschirm bei eingeschaltetem Magneten den Strahlengang von der Phötosehicht abschirmt und dass die Feder beim Ausschalten des Magneten den Schirm ruckartig in die andere Betriebslage stellt. Statt eines Belichtungs- sehirmes können auch zwei, auf einem greise verschwenkbare Belichtungsschirme zur Anwendung kommen, die mit entsprechenden Magneten gleichzeitig betätigt werden.
Auf diese Weise lässt sich, wenn die einzelneu Schirme durch geeignete konstruktive Durchbildung ineinandergreifen, der Abdeckweg des Strahlenganges beim Öffnen und Schlie- ssen noch weiter verringern.
Man kann noch eine weitere im Zusammenhang mit der Belichtung der photogra- phisehen Schicht zusammenhängende Aufgabe lösen. Man kann nämlich mit einfachen Mitteln hierbei die notwendig Belichtungszeit selbst messen. Zu diesem Zweck wird man beispielsweise den Belichtungsschirm isoliert lagern und den Strom des auffallenden Elektronenstrahls beispielsweise über einen Elektronenvervielfacher oder eine Verstärkerröhre einem Strommesser zuführen lind zur Belichtungsmessung verwenden. Dabei muss auf Grund von Versuchen mit Photoplatten eine Eichung des Strommessers auf Belichtungszeiten vorgenommen werden. Der Ein- und Aussehaltzeitpunkt kann dabei durch Handbedienung bestimmt werden.
Vorteilhaft ist es, wenn es sich um kurze Belieh- tungszeiten handelt, zur Kontrolle der Belichtungszeit ein einstellbares Zeitrelais oder eine Schaltuhr anzuwenden.
Die für die Steuerung des Verschlusses und für die Bemessung der Belichtungszeit notwendigen elektrischen Leitungen werden vorzugsweise über einen Glasquetschfuss in den Vakuumraum eingeführt. Da die Mess- leitung gegen die Umgebung einen grossen Isolationswiderstand haben muss, wird man sie in grösserem Abstand von den andern Steuerleitungen im Glas verlegen.
Im folgenden werden beispielsweise Ausführungsformen der erfindungsgemässen Anordnung beschrieben.
Fig. 1 und 2 zeigen im Längsschnitt und in der Draufsicht eine Belichtungsanordnung für ein mit magnetischen Linsen arbeitendes Elektronenmikroskop. Mit 1 ist in Fig. 1 der Polschuheinsatz des Projektivs bezeichnet. Im Strahlengang unmittelbar hinter dem Projektiv ist der zur Belichtung dienende Verschluss angeordnet. Dieser Verschluss weist einen Hebel ?. auf, der das Elektronen- gtrahlbündel an einer Stelle engen Querschnittes abfangen kann. Der Hebel ist mit Hilfe des Kugellagers 3 an der Projektivlinse drehbar befestigt. Am linken Ende des Hebels greift am Drehpunkt 4 eine Stange 5 an, deren Ende den Anker füm einen Belichtungsmagneten 6 bildet.
Dem Magneten entgegen wirkt die Feder 7. Die beiden End- lagen des Hebels 3 sind durch Anschläge 8 und 9 begrenzt. Um Erschütterungen zu vermeiden, wird man diese Ansehläge möglichst weich ausführen, was beispielsweise durch einen Gummibelag am Anschlag- oder an der zugeordneten Stelle des Hebels geschehen kann. Bei stromloser Spule zieht die Feder 7 den Hebel 2gegen den Anschlag 9 aus dem Strahlengang heraus, während beim eingeschalteten Magneten 6 der Hebel in die dargestellte Sperrlage gerückt ist. Mit 14 und 11 sind die beiden Steuerleitunigen für den Magneten 6 bezeichnet.
Bei 12 ist das An- sehlussnetz angedeutet. Im Stromkreis des Elektromagneten liebest ein Sehalter 13, der mit Hilfe. des Handgziffes 14 betätigt weh-
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den kann. In der dargestellten Schaltlage ist der Schalter 13 geöffnet, so dass also die Feder 7 den Hebel 2 in die gestrichelte Lage für die Belichtung verstellt. Mit 15 isst ein von einem Zeitrelais oder einer Schaltuhr 16 gesteuerter Kontakt bezeichnet, der dass Ende der Belichtungszeitdurch Wiedereinschalten des Elektromagneten bestimmt.
Die Anordnung arbeitet folgendermassen: Zur Betrachtung des Endbildes wird der Schalter 13 mittels des Handgriffes 14 ausgeschaltet und der Unterbrecherkontakt 15 ist in der Ruhestellung eingeschaltet. Der Belichtungshebel 2 gibt also den Strahl frei. Zur Belichtung wird der Schalter 13 einbe- schaltet und damit der Verschluss gesperrt. Nun wird der Endbildschirm zum Freilegen der photographischen Platte hochgeklappt und mit Hilfe eines Druckknopfes die Schaltuhr 16 in Betrieb gesetzt, so dass der Erregerstrom des Magneten 6 so lange unterbrochen wird, wie die Belichtungszeit dauern soll.
An der Stelle 17, an der der Strahl auftrifft, kann die Stromstärke zur Festlegung der Belichtungszeit gemessen werden. Mit 18 ist die Messleitung bezeichnet. Zur Verstärkung des Elektronenstromes kann man beispielsweise einen Elektronenvervielfacher 19 oder eine Verstärkerröhre mit hoher Steilheit verwenden, die derart vom Elektronenstrom gesteuert wird, dass der Strom durch einen hochohmigen Widerstand geschickt und der auftretende Spannungsabfall zur Steuerwirkung am Gitter verwendet wird. Mit 20 ist ein Strommessen bezeichnet, der unmittelbar in Belichtungszeiten geeicht sein kann.
Der Magnet 6 kann eventuell zur Schirmung mit Mü-Metall gekapselt sein. Unbedingt erforderlich isst jedoch eine solche Kapselung nicht, da während der Belichtung die Magnetspule 6 ausgeschaltet ist.
Die in Fig. 1 dargestellte Konstruktion ermöglicht eine praktisch gleichmässige Belichtung der Platte, da der Magnet den Hebel sehr schnell betätigt. Die Bewegungszeit des Hebels ist also klein gegenüber Belichtungszeiten von 0,5 bis 2 Sekunden. Eine weitere Verringerung des Abdeckweges mit einer doppelseitigen Abdeckung des Strahlquerschnittes kann durch Verwendung zweier Belichtungshebel erreicht werden. Ein Ausführungsbeispiel ist hierfür in Fig. 3 dargestellt. Mit 21 und 22 sind die beiden Belichtungshebel bezeichnet, die mit Hilfe von Kugellagern 23 leicht beweglich gelagert sind. Durch eine Zugfeder 24 werden die Hebel normalerweise in der dargestellten Schliesslage gehalten. Zum Öffnen des Strahlenganges werden die beiden Magneten 25 und 26, welche parallelgeschaltet sind, gleichzeitig eingeschaltet. Mit 27 sind Anschläge bezeichnet, die die Hebelbewegung begrenzen.
Die Hebel können untereinander angeordnet werden, so dass sie im Strahl ineinandergreifen. Man kann sie leicht so ausführen, dass sie sich um wenige Millimeter überlappen.
Eine Ausführungsform der Erfindung, die sich leicht in die übliche bekannte Konstruktion eines mit elektromagnetisohen Linsen arbeitenden Elektronenmikroskops einfügen lässt, ist in Fig. 4, 5 und 6 dargestellt. In Fig. 4 ist mit 31 die Erregerwicklung des Projektivs bezeichnet. Mit 32 ist der Polschuheinsatzkörper dieser Linse bezeichnet. An einem Ring 3-3, der leicht in den Spulenkörper 34 eingesetzt werden kann, sind der Steuermagnet 35, die Gegenfeder 36 und -der Belichtungshebel 37 befestigt.
Bei einer Plattenbelichtung wird der in der Figur nicht dargestellte Belichtungsleuchtschirm zum Freilegen der Photoplatte hochgeklappt. Beim Anfang dieser Klappbewegung wird der Schalter 39, gesdhlossen. Damit zieht -der Magnet 35 an und sperrt den Strohl. Zum Ende der Klappbewooung wird das den Schalter 40 steuernde Relais in Betrieb gesetzt, das den Strom ausschaltet und nach der eingestellten Belichtungszeit wieder selbsttätig einschaltet.
In Fig. 5 ist ein durch ein, Isolations- stüdk 41 unterbrochener Belichtungshebel 37 dargestellt,. In diesem Falle kann man mit dem obern Ende 42 eine Messleitung 43@ verbinden, die über eine. Verstärker 44 zum
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Strommesser 45 führt. Die Messleitung ist in diesem Falle vorzugsweise durch einen Glas- quetschfuss 46 nach aussen geführt.
Fig. 6 zeigt einen Querschnitt durch eine derartige Glasquetschfussdurchführung der Leitungen 43 (Messleitung) und 47, 48 (Steuerleitungen). Mit 49 ist hier der Glas- quetschfuss-bezeichnet, dessen unteres Ende 50 mit Hilfe der Mutter 51 unter Zwischen- legung der beiden Gummischeiben 52, 53 dicht in die Vakuumwand 54 eingesetzt ist.
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Arrangement for exposing the photographic layer in a corpuscular beam device. In electron or ion beam devices, for example electron microscopes, it is known to produce photographic recordings of the object to be examined by arranging the photo layer in the vacuum space itself. This layer, for example a photographic plate, is preferably arranged in the end image zone such that it can be exchanged with a fluorescent screen.
In the known electron microscopes, this luminescent screen, which lies directly in the beam path in front of the photographic layer, is designed as an exposure flap. With this arrangement, it cannot be avoided that the photo layer is exposed unevenly, because the areas on the side of the edge of the fluorescent screen to be flipped up are exposed longer than the areas on the side of the axis of rotation.
In order to avoid this uneven exposure, it has already been proposed to use two exposure flaps, each of which completely covers the photo layer in the closed state and whose axes of rotation are arranged on opposite sides.
At the beginning of the exposure, one flap, initially covering the photo layer, is folded up and at the end of the exposure the other, already folded up, is turned down. The invention relates to an arrangement for exposing the photographic layer in a corpuscular beam device, in particular in an electron microscope, with at least a movable exposure screen which, depending on its operating position, shields the beam path from the photo layer or permits it.
According to the invention, in contrast to the known arrangements described above, the exposure screen in the shielding layer is not located directly in front of the photographic layer, but at a point in the beam path at which the beam cross section is still small.
In this way it is possible to carry out a uniform exposure of the photo layer, since the movement of the exposure screen required to initiate and terminate the exposure time can easily be carried out at this point so quickly that there are no inconsistencies in the exposure. This is because the exposure screen can be made very small and consequently can also be arranged to be easily movable.
Especially. It is advantageous to arrange the exposure screen in the screening layer in the beam path directly behind a projection lens. In this case, the 7wich @ r @ bildleuol @ t screen can also be viewed directly with an electron microscope
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Observe before and even during exposure. The exposure screen will preferably be attached to a light pivot lever supported by a ball bearing. This storage gives you the opportunity to carry out the opening and closing movement of the umbrella extremely quickly.
An electromagnet and a spring counteracting it can be used to operate the exposure screen. The exposure screen is moved into one operating position by the magnet and, when the magnet is switched off, by the spring into the other operating position. In this case, the arrangement is preferably to be designed in such a way that the exposure screen shields the beam path from the phötosehicht when the magnet is switched on and that the spring jerks the screen into the other operating position when the magnet is switched off. Instead of an exposure screen, it is also possible to use two exposure screens which can be pivoted on an old and which are operated simultaneously with appropriate magnets.
In this way, if the individual screens intermesh by means of a suitable structural design, the cover path of the beam path when opening and closing can be further reduced.
Another problem connected with the exposure of the photographic layer can be solved. You can measure the necessary exposure time yourself with simple means. For this purpose, for example, the exposure screen will be stored in an insulated manner and the current of the incident electron beam will be fed to an ammeter, for example via an electron multiplier or an amplifier tube, and used to measure the exposure. The ammeter must be calibrated for exposure times on the basis of experiments with photo plates. The switch-on and switch-off times can be determined by manual control.
If the exposure times are short, it is advantageous to use an adjustable time relay or a timer to control the exposure time.
The electrical lines required for controlling the shutter and for measuring the exposure time are preferably introduced into the vacuum space via a glass pinch foot. Since the measuring line must have a high insulation resistance against the environment, it will be laid at a greater distance from the other control lines in the glass.
Exemplary embodiments of the arrangement according to the invention are described below.
1 and 2 show in longitudinal section and in plan view an exposure arrangement for an electron microscope operating with magnetic lenses. 1 with the pole piece insert of the projection lens is designated in FIG. The shutter used for exposure is arranged in the beam path directly behind the projection lens. This clasp has a lever. which can intercept the electron beam at a point with a narrow cross section. The lever is rotatably attached to the projection lens with the aid of the ball bearing 3. At the left end of the lever, a rod 5 engages at pivot point 4, the end of which forms the armature for an exposure magnet 6.
The spring 7 counteracts the magnet. The two end positions of the lever 3 are limited by stops 8 and 9. In order to avoid vibrations, these contact points will be made as soft as possible, which can be done, for example, by means of a rubber coating on the stop or at the assigned point of the lever. When the coil is de-energized, the spring 7 pulls the lever 2 against the stop 9 out of the beam path, while when the magnet 6 is switched on, the lever is moved into the blocking position shown. The two control lines for the magnet 6 are designated by 14 and 11.
At 12 the connection network is indicated. In the circuit of the electromagnet love a Sehalter 13, who with the help. of the hand number 14 actuated painful
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can. In the switching position shown, the switch 13 is open, so that the spring 7 moves the lever 2 into the dashed position for exposure. 15 denotes a contact controlled by a time relay or a timer 16, which determines the end of the exposure time by switching on the electromagnet again.
The arrangement works as follows: To view the final image, the switch 13 is switched off by means of the handle 14 and the breaker contact 15 is switched on in the rest position. The exposure lever 2 thus releases the beam. The switch 13 is switched on for exposure and the shutter is blocked. The end screen is now folded up to expose the photographic plate and the timer 16 is put into operation with the aid of a push button, so that the excitation current of the magnet 6 is interrupted for as long as the exposure time should last.
At the point 17 at which the beam strikes, the current strength can be measured to determine the exposure time. The measuring line is designated by 18. To amplify the electron flow, for example, an electron multiplier 19 or an amplifier tube with a high slope can be used, which is controlled by the electron flow in such a way that the current is sent through a high-resistance resistor and the voltage drop that occurs is used to control the grid. With 20 a current measurement is designated, which can be directly calibrated in exposure times.
The magnet 6 can possibly be encapsulated for shielding with Mü-metal. However, such an encapsulation is not absolutely necessary, since the magnetic coil 6 is switched off during the exposure.
The construction shown in Fig. 1 enables a practically uniform exposure of the plate, since the magnet actuates the lever very quickly. The movement time of the lever is short compared to exposure times of 0.5 to 2 seconds. A further reduction in the cover path with a double-sided cover of the beam cross-section can be achieved by using two exposure levers. An exemplary embodiment is shown in FIG. 3 for this purpose. With 21 and 22, the two exposure levers are designated, which are mounted to be easily movable with the aid of ball bearings 23. The levers are normally held in the closed position shown by a tension spring 24. To open the beam path, the two magnets 25 and 26, which are connected in parallel, are switched on at the same time. With 27 stops are designated, which limit the lever movement.
The levers can be arranged one below the other so that they interlock in the beam. You can easily make them so that they overlap by a few millimeters.
An embodiment of the invention which can easily be incorporated into the usual known construction of an electron microscope operating with electromagnetic lenses is shown in FIGS. 4, 5 and 6. In Fig. 4, 31 denotes the excitation winding of the projection lens. The pole piece insert body of this lens is designated by 32. The control magnet 35, the counter spring 36 and the exposure lever 37 are attached to a ring 3-3, which can easily be inserted into the bobbin 34.
In the case of a plate exposure, the fluorescent exposure screen, not shown in the figure, is folded up to expose the photographic plate. At the beginning of this folding movement, the switch 39 is closed. This attracts the magnet 35 and locks the straw. At the end of the Klappbewooung, the relay controlling the switch 40 is put into operation, which switches off the power and switches it on again automatically after the set exposure time.
In FIG. 5, an exposure lever 37 interrupted by an insulation piece 41 is shown. In this case, a measuring line 43 @ can be connected to the upper end 42, which has a. Amplifier 44 for
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Ammeter 45 leads. In this case, the measuring line is preferably led to the outside through a glass pinch foot 46.
6 shows a cross section through such a glass pinch-foot feedthrough for lines 43 (measuring line) and 47, 48 (control lines). The glass pinch foot is denoted here with 49, the lower end 50 of which is tightly inserted into the vacuum wall 54 with the aid of the nut 51 with the two rubber disks 52, 53 interposed.