DE1058166B - Elektronenmikroskop - Google Patents
ElektronenmikroskopInfo
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- G—PHYSICS
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Description
Für «in Elektronenmikroskop, bei dem Elektronen aussendende Substanzen im vergrößerten Maßstab» abzubilden
sind, ist es bekannt, die von der zu untersuchenden Substanz abzusendenden Elektronen durch
Bestrahlung der Substanz mit Elektronen, Licht oder Röntgenstrahlen zu erzeugen. Die dadurch ausgelösten
Elektronen dienen danin zur elektronischen Abbildung.
WeiterMn ist es bekannt, unter Verwendung von Röntgenstrahlen zur Durchstrahlung mikroskopischer
Objekte vergrößerte Abbildungen ihrer Struktur zu erzielen, indem die Objekte nach dem aus der Fernsehtechnik
bekannten Prinzip der Bildfekizerlegung wiedergegeben werden.
Zur Herstellung von Feinstrahl-Elektronenbeugungsdiagrammen hat man die hierfür erforderliche
Querschnittsverringerung durch elektronenoptische Verkleinerung mit Hilfe eines oder mehrerer kurzbrennweitiger
Kondensoren bewirkt.
Bei Einrichtungen zur röntgenspektrometrischen Untersuchung von Objekten ist es bekannt, den Auftreffpunkt
eines sehr feinen Elektronenstrahls als Quelle für die vom Objekt ausgehende Röntgenstrahlung
anzuwenden. Mit einer solchen Einrichtung kann man eine chemische Analyse von feinen Einzelheiten
eines zu untersuchenden Objektbereiches machen. Man wendet hierzu beispielsweise Elektronensonden an,
deren Strahldurchmesser in der Größenordnung von 1 μ liegt. Röntgenspektrometer dieser Art erfordern
einen verhältnismäßig großen Aufwand, da man bei den bekannten Einrichtungen für die Herstellung des
feinen Elektronenstrahls eine zwei Elektronenlinsen umfassende Einrichtung mit der zugehörigen Vakuumapparatur
benötigt. Auch der notwendige Aufwand für die Objekthalterung und -verstellung wird entsprechend
groß, weil man mit der Elektronenstrahlsonde den ganzen beobachtbaren Objektbereich systematisch
absuchen will.
Die Erfindung hat eine Einrichtung zum Gegenstand, die in neuartiger Weise ein derartiges oben
beschriebenes, mit Feinstrahlsonde arbeitendes Röntgenspektrometer und zugleich eine Möglichkeit bringt,
die dabei verwendeten Apparatteile auch für elektronenoptische Untersuchungen anzuwenden.
Ein Elektronenmikroskop zur Abbildung und zu Beugungsuntersuchungen von Objekten ist gemäß der
Erfindung gekennzeichnet durch die Verwendung zu röntgenspektrometrischen Untersuchungen des Objektes
in der Weise, daß ein Röntgenspektrometer die von den auf das Objekt auf treffenden Elektronenstrahlen
erzeugten Röntgenstrahlen zur Objektanalyse erfaßt.
Bei dem vorliegenden Elektronenmikroskop ist es zweckmäßig, die Auftrefffläche der durch eine oder
zwei Linsen des Mikroskops konzentrierten FeinStrahlsonde für die röntgenspektrometrische Unter-Elektronenmikroskop
Anmelder:
Labomtoire Suisse
de Recherches Horlogeres,
Neuchätel (Schweiz)
de Recherches Horlogeres,
Neuchätel (Schweiz)
Vertreter: Dipl.-Ing. A. Essel, Patentanwalt,
München 2, Wittelsbacherplatz 4
München 2, Wittelsbacherplatz 4
Dr. sc. nat. Samuel Steinemann
und Dr. phys. Paul Dinichert, Neuchätel (Schweiz),
sind als Erfinder genannt worden
und Dr. phys. Paul Dinichert, Neuchätel (Schweiz),
sind als Erfinder genannt worden
suchung erheblich kleiner zu machen als den durch- oder bestrahlbaren Bereich des Objektes. Man braucht
also für eine mit Feinstrahlsonde arbeitende Einrichtung zur röntgenspektrometrischen Untersuchung nun
nicht mehr eine besondere Elektronenoptik für die Herstellung der Feinstrahlsonde, sondern kann diesen
Feinstrahl durch die Linsen eines Elektronenmikroskops erzeugen, das auch für elektronenmikroskopische
Untersuchungen und Elektronenbeugungsuntersuchungen von Objekten benutzbar ist. Auch wenn man die
Einrichtung von der Seite des Elektronenmikroskops her betrachtet, ergeben sich beträchtliche Vorteile. Das
Elektronenmilcroskop nämlich wird -hinsichtlich seiner Ausnutzbarkeit verbessert, indem nunmehr im gleichen
Gerät zusätzlich zu den Struktur- und Beugungsuntersuchungen auch noch eine chemische Analyse
durch die Röntgenspektraluntersuchung möglich ist. Diese Erweiterung des Anwendungsbereiches eines
Elektronenmikroskops läßt sich mit verhältnismäßig einfachen zusätzlichen Mitteln erreichen. Besonders
wichtig ist es dabei, daß auch die Möglichkeit besteht, ein und dieselbe Objektstelle bei allen den obenerwähnten
Untersuchungsmethoden mit einfachen Mitteln gleichzeitig zu erfassen. Man kann also bei einer
bevorzugten Ausführungsform das vorliegende Elektronenmikroskop so ausbilden, daß man von dem zu
untersuchenden Objekt während der elektronenmikroskopischen Untersuchung auch gleichzeitig die Röntgenspektraluntersuchung
durchführt.
Für die Herstellung der Feinstrahlsonde kann man verschiedene Mikroskoplinsen benutzen. Wenn es sich
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um eine Einrichtung zur Untersuchung von durchstrahlbaren Objekten handelt, die zugleich elektronenmikroskopisch
betrachtet werden sollen, wird man für die Herstellung der Elektronenstrahlsonde eine oder
gegebenenfalls zwei der im Mikroskop vorhandenen Kondensorlinsen benutzen. Wenn man in der neuen
Einrichtung die Oberfläche von massiven1 Objekten untersuchen will, kann man die benötigten zusätzlichen
Einrichtungen vorzugsweise in dem Bereich des Elektronenmikroskops vorsehen, der hinter den abbildenden
Linsen liegt. In diesem Falle kann man zur Herstellung der Elektronenstrahlsonde auch eine oder
gegebenenfalls zwei der hinter der normalen Objektstelle liegenden Abbildungslinsen des Mikroskops zur
Sondenherstellung verwenden.
Man wird mit Hilfe der Mikroskoplinsen für die röntgenspektrometrische Untersuchung vorzugsweise
eine Feinstrahlsonde herstellen, deren Auftrefffläche, wie oben schon ausgeführt, erheblich kleiner ist als
der durch- oder bestrahlbare Bereich des zu untersuchenden Objektes. Auf diese Weise kann man nunmehr
im Elektronenmikroskop gleichzeitig Feinstrahlabbildungs- und -beugungsuntersuchungen sowie röntgenspektrometrische
Untersuchungen eines kleinen Objektbereiches machen. Wenn man für die Herstellung
der Elektronensonde den Kondensor des Mikroskops benutzt, kann man so die Auftreffstelle der
Sonde auf dem Objekt durch die Abbildungslinsen des Elektronenmikroskops ohne weiteres sichtbar machen.
Hierbei wird die vom Auftreffpunkt der Elektronenstrahlen ausgehende Röntgenstrahlung in einem Röntgenspektrometer
registriert, das so oberhalb des Objektivs liegt, daß dessen Wirkung bei der elektronenmikroskopischen
Untersuchung nicht beeinträchtigt ist. Man kann in diesem Falle ein durchstrahlbares
Objekt in den zwischen Kondensor und Objektiv befindlichen, dem vorliegenden Zweck angepaßten Objekttisch
einsetzen und gleichzeitig die elektronenmikroskopische und röntgenspektrometrische Untersuchung
machen.
Vom Auftreffpunkt der Elektronenstrahlsonde gehen die Röntgenstrahlen nach allen Richtungen hin
aus. Man kann dementsprechend das Röntgenspektrometer unter einer geeigneten Neigung im Bereich des
Objekttisches anordnen. Eine bevorzugte Ausführungsform ergibt sich, wenn man das Röntgenspektrometer
als ein Ansatzgerät ausführt, das von der Mikroskopröhre getragen wird. In der Mikroskopröhrenwand
ist dann an der entsprechenden Stelle lediglich eine Anschlußbohrung vorzusehen, und es
muß dafür gesorgt werden, daß ein geradliniger Weg für die Röntgenstrahlung von der zu untersuchenden
Objektstelle zum Spektrometer gegeben ist. Zu diesem Zweck wird man geeignete Bohrungen im Objekthalter,
in der Objektpatrone und dem diese tragenden Objekttisch vorsehen. Das Röntgenspektrometer selbst
kann in den Vakuumraum des Elektronenmikroskops eingeschlossen sein, man kann es aber auch durch ein
strahlendurchlässiges Fenster vom Vakuumraum trennen.
Bei der röntgenspektrometrischen Untersuchung können sich mitunter Schwierigkeiten hinsichtlich der
Analyse der beobachteten einzelnen Elemente ergeben-, wenn ihre Spektrallinien im Röntgenbild dicht beieinander
liegen. Diese Schwierigkeit kann man dadurch überwinden, daß in den Strahlengang der Röntgenstrahlen
an geeigneter Stelle Filter einsetzbar sind, die beispielsweise von zwei dicht nebeneinanderliegenden
Linien die eine zu unterdrücken gestatten. Da mart aus der Lage der Spektrallinien schon ungefähr er-.
sieht, welche Elemente das Bild ergeben haben, lassen sich die notwendigen Filter für diese selektive Auswahl
verhältnismäßig leicht bestimmen.
Während bei der Untersuchung von durchstrahlbaren Objekten in der oben beschriebenen Weise eine
gleichzeitige Untersuchung im Elektronenmikroskop und im Röntgenspektrometer möglich ist, kann die
röntgenspektrometrische Untersuchung der Oberfläche von massiven Objekten bei gleichzeitiger elektronenmikroskopischer
Betrachtung der Objektoberfläche nur in Geräten ausgeführt werden, die für Reflexionsmikroskopie eingerichtet sind. Hingegen kann die Einrichtung
im Falle massiver Objekte darauf beschränkt sein, daß unter Verzicht auf elektronenoptische Betrachtung
aber die Möglichkeit der lichtoptisehen Betrachtung des untersuchten Objektbereiches vorgesehen
ist. In diesem Falle wird man mindestens eine der Abbildungslinsen des Elektronenmikroskops für
die Sondenherstellung benutzen und einen· besonderen Objekttisch im Strahlenganghinter diesen Abbildungslinsen anordnen, dem die Einrichtungen zur röntgenspektrometrischen
Untersuchung zugeordnet sind.
Für die Beobachtung der Objektoberfläche dient dabei dann eine Lichtoptik, deren Strahlengang mit
Hilfe von Spiegeln durch die dem Objekt unmittelbar benachbarte, zur Feinsondenbildung dienende Elektronenmikroskoplinse
hindurch verläuft. Diese Linse wird vorzugsweise das Projektiv des Elektronenmikroskops
sein. Man hat dann die Möglichkeit, im Strahlengang hinter dem Projektiv ein besonderes dem Elektronenmikroskop
zugeordnetes Einsatzstück anzuwenden, das den Objekttisch, ein oder gegebenenfalls
mehrere Röntgenspektrometer und mindestens einen Teil der für die lichtoptische Beobachtung des Objektes
erforderlichen Lichtoptik trägt. Für diese Oberflächenuntersucbungen kann man also das Elektronenmikroskop
durch einen entsprechenden Umbau herrichten. Man kann die Anordnung aber mit besonderem
Vorteil auch so ausbilden, daß die im Mikroskopinnenraum befindlichen wesentlichen Teile des Einsatzstückes
aus dem elektronenoptischen Strahlengang ohne Unterbrechung des Vakuums herausschwenkbar
sind, und hat dann die Möglichkeit, unter Umständen von einer Röntgenspektraluntersuchung rasch
wieder zu normalen elektronenoptischen Untersuchungen übergehen zu können. Das Beobachtungsokular
für die Lichtoptik kann man unterhalb der Mikroskoplinse anordnen, die dem Objekt am nächsten liegt
und zur Feinsondenbildung herangezogen wird. Eine bevorzugte Ausführungsform des vorliegenden Mikroskops
ergibt sich jedoch, wenn man dieses Okular oberhalb der erwähnten Mikroskoplinse anordnet und
den lichtoptisehen Strahlengang in der obenerwähnten Weise durch diese Linse hindurchführt.
Eine Aufladung und eventuelle Verschmutzung der Oberfläche einer solchen in den Elektronenstrahlengang
eingebauten Lichtoptik kann man dadurch verhindern, daß die gesamte Oberfläche dieser Lichtoptik
leitend gemacht und nötigenfalls an eine konstante Vorspannung gelegt wird.
Zur Erfassung eines ausgedehnten Wellenlängenbereiches empfiehlt es sich, dem Objektbereich mehrere
Röntgenspektrometer zuzuordnen, die gleichzeitig eingeschaltet werden können. Ein besonders wirksames,
die Erfassung der zu untersuchenden Elemente erleichterndes Hilfsmittel ergibt sich, wenn man dem
Objekttisch eine Einrichtung mit einer Vielzahl von in- den Strahlengang an Stelle des zu untersuchenden
Objektes einrückbaren Vergleichselementen zuordnet.
Für das zu untersuchende Objekt einerseits und diese
Vergleicbselemente andererseits kann man getrennt steuerbare Tische anwenden, dabei weisen der Objekttisch
eine Feineinstellbarkeit mit Kreuztischbewegung und der Tisch der Vergleichselemente lediglich einen
zum Wechsel der einzelnen Elemente dienenden Grobtrieb auf. Es ist auch möglich, die in diesem Falle
notwendigen Tische zu kombinieren. Das kann beispielsweise so geschehen, daß auf einem drehbaren
Vergleichselemententisch der feineinsteMbare Objekttisch gehaltert ist, der mit Anschlägen zusammen- iq
arbeitet, so daß die vorherige Einstellung beim Wechsel vom Vergleichselement auf das Untersuchungsobjekt
zwangläufig wieder erreicht wird.
Man kann in den besonderen, hinter den Abbildungslinsen liegenden Objekttisch auch ein-durchstrahl-
bares Objekt-oder ein massives Präparat in Reflexion bei streifendem Einfall einsetzen und zur Beobachtung
von Beugungsbildern unter gleichzeitiger lichtoptischer Beobachtung des Objektes auf dieses Objekt oder auf
den Leuchtschirm fokussieren. Gleichzeitig mit der strukturellen Untersuchung kann dann die röntgenspektrometrische
Analyse erfolgen.
Für den Anbau des Röntgenspektrometers an das Elektronenmikroskop empfiehlt es sich, so vorzugehen.',
daß der wirksame Öffnungswinkel und der Beobachtungswinkel der Analysatorkristalle sich für beliebige
Lagen des Reflexionswinkels nicht ändern.
In den Figuren sind Ausfühningsbeispiele der Erfindung dargestellt.
Fig. 1 zeigt schematisch ein mit magnetischen Elektronenlinsen arbeitendes Elektronenmikroskop, das
mit einem dem Objektbereich zugeordneten Röntgenspektrometer in solcher Anordnung ausgerüstet ist,
daß man gleichzeitig von ein und demselben Objektbereich elektronenoptische und röntgenspektromefrische
Untersuchungen durchführen kann;. Mit 1 ist die Strahlquelle des Elektronenmikroskops bezeichnet.
Die von dieser ausgehenden Strahlen werden von dem aus zwei Linsen 2 und 3 bestehenden Doppelkondensor
zu einer feinen Elektronenstrahlsonde gebündelt, die auf das Objekt 4 gerichtet ist. Es handelt sich hierbei
um ein durchstrahlbares Objekt. Der Elektronenstrahlengang verläuft weiter über drei Abbildungslinsen, nämlich das Objektiv Sj eine zur Vergrößerungsregelung
dienende Zwischenlinse 6 und das Projektiv 7. Das durch diese Linsen erzeugte hochvergrößerte
elektronenmikroskopische Bild kann auf dem Endbildleuchtschirm 8 beobachtet werden. Der Objekthalter
9 ist in einen in dieser Figur nicht dargestellten Objekttisch eingesetzt, der durch mechanische
Verstelltriebe nach Art eines Kreuztisches quer zur optischen Achse bewegt werden kann, so daß
man mit der Elektronenstrahlsonde den gesamten durchstrahlbaren Objektbereich zur Untersuchung von
Einzelheiten abtasten kann. Der Objekthalter ist bei der dargestellten Anordnung unter einem Winkel geneigt,
so daß eine Möglichkeit besteht, die vom Auftreffpunkt der Elektronenstrahlsonde ausgehende
Röntgenstrahlung in ein dem Objektbereich zugeordnetes Röntgenspektrometer zu lenken. Die Röntgenstrahlen
10 fallen durch eine Biende 11 in einen Proportionaldetektor 12. Der Impuls kann über eine Laufzeitkette
13 auf den Schirm eines Synchronoskops 14 gegeben werden, in dem die Seitenablenkung elektrisch
so modifiziert ist, daß die Geschwindigkeit des durchlaufenden Lichtpunktes exponentiell abfällt. Auf dem
Synchronoskop erscheinen die für den untersuchten Objektbereich charakteristischen Spektrallinien, mit
deren Hilfe man eine chemische Analyse des Präparats machen kann.
In -Fig. 2 sind die für diese neue Anordnung wesentlichen Einzelteile des Objektbereiches größer 'herausgezeichnet.
In dieser Figur ist mit 21 eine Objektträgerblende bezeichnet, über deren Bohrung die die
zu untersuchenden Objekte aufnehmende durchstrahlbare Trägerfolie gespannt ist. Die Blende 21 ist in
einen Halter 22 eingesetzt so, daß die Oberfläche der Blende unter einem Winkel geneigt gegenüber der
senkrechten Strahlachse 23 steht. Der Halter 22 seinerseits befindet sich im unteren Teil einer Objektpatrone
24, die in den Objekttisch 25 des Elektronenmikroskops eingesetzt werden kann. Dieser Objekttisch
25 ist mit an sich bekannten, in der Figur nicht dargestellten Einrichtungen zur Kreuztischverschiebung
ausgerüstet. Der Tisch ist querbeweglich auf dem Objektiv des Elektronenmikroskops angeordnet. Es
handelt sich um ein magnetisches Objektiv, von dem in der Figur der obere Polschuh 26 und der untere
Polschuh 27 schematisch angedeutet sind. Mit 28 ist die Vakuumwand des Elektronenmikroskops im Bereich
des Objekttisches bezeichnet. Die an der Auftreffstelle der Elektronenstrahlsonde 23 auf dem Objekt
ausgelöste Röntgenstrahlung 33 tritt durch Bohrungen 29 und 30, die sich in der Objektpatrone und
im Objekttisch befinden, quer zur Elektronenstrahlrichtung aus und fällt in das als Ansatzgerät ausgeführte
Röntgenspektrometer 31. Dieses ist mit Hilfe des Rohrstückes 32 in die Wand 28 des Elektronenmikroskops
vakuumdicht eingesetzt, es wird also von der Mikroskopwand selbst getragen. Das Röntgenspektrometer
kann- durch ein in der Figur nicht dargestelltes strahlendurchlässiges Fenster vom Vakuumraum
des Elektronenmikroskops getrennt sein. Man kann abweichend von der dargestellten Ausführungsform
die Anordnung aber auch so ausbilden, daß das Röntgenspektrometer selbst ganz in den Vakuumraum
des Elektronenmikroskops eingeschlossen ist. Je nach den beim Elektronenmikroskop gegebenen Raumverhältnissen
kann der Röntgenstrahlengang auch unter einem anderen Winkel in das Röntgenspektrometer
fallen, so daß man auch die Anordnung so bauen könnte, daß die Objektträgerblende 21 in der üblichen
Weise waagerecht angeordnet ist.
In Fig. 3 ist der Anschluß einer Röntgenspektrometeranordnung an der Vakuumwand des Elektronenmikroskops dargestellt. Mit 41 ist ein Halterohr bezeichnet,
das mit einem Gewinde 42 versehen und in die Vakuumwand unter Verwendung einer Gummidichtung
43 eingeschraubt ist. Um einen ausgedehnten Wellenlängenbereich zu erfassen, sind bei diesem Ausführungsbeispiel
zwei Spektrometer 44 und 45., die verschiedene Empfindlichkeit haben, gemeinsam in
Reihe liegend an dieses Rohr 41 angesetzt. In dieser Figur ist bei 46 ein Filter angedeutet, das in den
Röntgenstrahlengang eingeführt werden kann und dazu dient, die selektive Erfassung von Einzelelementen
zu erleichtern, deren Spektrallinien im Röntgenbild dicht beieinander liegen. Mehrere derartige Filter
47, 48 und 49 können, wie es in Fig. 4 schematisch angedeutet ist, auf einem Drehtisch 50 angeordnet
sein, so daß sie durch Drehen um eine Achse 51 wahlweise in den Rohrabschnitt 41 des Spektrometers 44
eingeführt werden können. Ein solcher Drehtisch ist dabei so ausgeführt, daß man ihn mit einer Handhabe
von außen einstellen kann.
Während man in der bisher beschriebenen Weise bei der Untersuchung von durchstrahlbaren Objekten
mit der neuen Anordnung leicht die Möglichkeit hat, gleichzeitig elektronenoptische und röntgenspektrographische
Untersuchungen von derselben Objektstelle
1
zu machen, ist diese Möglichkeit nicht ohne weiteres gegeben, wenn es sich um die Untersuchung von Oberflächen
massiver Objekte handelt. Man kann aber auch für diese Untersuchungsmethode durch einen leicht
durchführbaren Umbau des Elektronenmikroskops die Einrichtungen eines Elektronenmikroskops weitgehend
ausnutzen. Insbesondere kann man auch für diese Untersuchungsmethode die Anordnung so wählen,
daß eine oder vorzugsweise zwei MikroskopHnsen dazu benutzt werden, eine feine Elektronenstrahlsonde
auf den zu untersuchenden Objektbereich zu lenken. Für diese Untersuchungen wird im elektronenmikroskopischen
Strahlengang, und zwar vorzugsweise im Bereich hinter der letzten Abbildungslinse, d. h. hinter
dem Projektiv, ein besonderer Objekttisch vorgesehen, dem dann die Einrichtungen zur röntgenspektrometrischen
Untersuchung zugeordnet sind. Eine Anordnung dieser Art ist in Fig. 5 schematisch dargestellt.
Soweit die Einzelteile mit denen in Fig. 1 übereinstimmen, sind die gleichen Bezugszeichen verwendet.
Hinter dem Projektiv 7 ist in diesem Falle ein Halter 61 für zu untersuchende massive Objekte angeordnet.
Das zu untersuchende Objekt ist bei 62 auf dem Tisch befestigt. Der Halter 61 ist in einen Kreuztisch 63
eingesetzt, der mit Hilfe an sich bekannter, nicht dargestellter mechanischer Triebe quer zur Strahlachse
zur Absuchung der Objektoberfläche eingestellt werden kann. Die Objektoberfläche wird von einer feinen
Elektronenstrahlsonde bestrahlt, die durch die Linsen 2 und 7 des Elektronenmikroskops hergestellt wird. Die
übrigen Mikroskoplinsen sind bei dieser Untersuchung ausgeschaltet. Es können für die Herstellung der
Elektronensonde auch andere Linsenkombinationen, beispielsweise die Linsen 5 und 7 od. dgl., in Betracht
gezogen' werden.
Um auch in diesem Falle eine Möglichkeit zu haben, die Auftreffstelle der Elektronenstrahlen auf dem Objekt
zu kontrollieren, ist eine Lichtoptik vorgesehen, die in an sich bekannter Weise so angeordnet ist, daß
der lichtöptische Strahlengang durch die letzte zur Feinsondenherstellung dienende Elektronenlinse, im
vorliegenden Falle das Projektiv 7, hindurch verläuft. Die lichtoptische Beobachtung erfolgt über das seitlich
am Mikroskop oberhalb des Projektivs angesetzte Okular 64, den halbdurchlässigen Spiegel 65 und das
aus den Teilen 66 und 67 bestehende, zur Durchleitung der Elektronenstrahlsonde durchbohrt ausgeführte
Spiegelobjektiv. Mit 68 ist die Lichtquelle der Beleuchtungsoptik für den lichtoptischen Strahlengang,
mit 69 eine zugehörige Sammellinse und mit 70 ein Spiegel bezeichnet. Die beiden Spiegel 65 und 70 sind
ebenfalls für den Durchtritt der Elektronenstrahlsonde durchlöchert. Um eine Aufladung bzw. Verschmutzung
der lichtoptischen, im Vakuumraum befindlichen Teile durch geladene Sekundärpartikeln' zu verhindern, kann
man die gesamte Oberfläche der zu dieser Lichtoptik gehörenden, im Vakuumraum befindlichen Teile leitend
machen und sie an eine konstante Vorspannung legen.
Dem Bereich des zu untersuchenden Objektes 62 sind in diesem Falle mehrere auf verschiedene Wellenlängenbereiche
eingestellte Spektrometer zugeordnet, so daß man auch hierbei einen ausgedehnten Wellenlängenbereich
des Objektes gleichzeitig erfassen kann. Von diesen Spektrometern sind in der Fig. 5 zwei
schematisch angedeutet. Dem Spektrometer 71 ist der Kristall 72, dem Spektrometer 73 der Kristall 74 zugeordnet.
Die Spektrometer können mit ebenen und vertikalen Flanschanschlüssen an den Mikroskoptubus
frei tragend angesetzt werden und mit dem Vakuum-166
raum des Mikroskops in Verbindung stehen. Mit 75 ist eine Registriereinrichtung bezeichnet, die an das
Spektrometer 73 angeschlossen ist und dazu dient, die für den jeweils untersuchten Objektbereich charakteristischen
Spektrallinien zu erfassen.
Die spezielle für die röntgenspektrometrische Untersuchung von Objektobernachen gemäß Fig. 5 vorgesehene
Einrichtung kann so ausgeführt werden, daß sie in einem Mikroskopbauteil angeordnet ist, der an
Stelle des unterhalb des Projektivs normalerweise befindlichen Mikroskopröhrenteils für diese Untersuchungen
in das Mikroskop einzusetzen ist. In diesem Falle kann man also die Mikroskoplinsen und die gesamte
Vakuum- und Strahlerzeugungseinrichtung des Elektronenmikroskops für die Zwecke der spektrographischen
Untersuchung benutzen. Es ist auch möglich, diese zusätzlichen für die Oberflächenuntersuchung
benötigten besonderen Teile so auszuführen, daß die im Mikroskopinnern befindlichen wesentlichen
Teile der Zusatzapparatur unter Vakuum aus dem elektronenoptischen Strahlengang herausschwenkbar
sind. In diesem Falle hat man dann eine Anordnung, bei der man schnell von der röntgenspektrometrischen
zur elektronenoptischen Untersuchung übergehen kann.
Man kann die in Fig. 5 dargestellte Einrichtung zur lichtoptischen Beobachtung eines im Strahlengang
des Mikroskops hinter . der letzten Abbildungslinse eingesetzten Objektes auch bei Eiektronenbeugungsuntersuchungen
benutzen, wenn man in den Objekttisch an dieser Stelle ein durchstrahlbares oder ein
massives Objekt, letzteres in Reflexionsstellung, einsetzt, an dem Elektronenbeugungsuntersuchungen ausgeführt
werden sollen. Eine solohe Modifikation ist in Fig. 6 schematisch dargestellt. Soweit die Einzelteile
mit denen in Fig. 1 bzw. 5 übereinstimmen, sind auch hier wieder die gleichen Bezugszeichen verwendet. In
den hinter dem Projektiv 7 befindlichen Objekttisch ist in diesem Falle ein durchstrahlbares Objekt 81 eingesetzt,
von dessen einzelnen Objektbereichen Elektronenbeugungsbilder gemacht werden sollen. Zu
diesem Zweck wird die Elektronenstrahlsonde, welche mit Hilfe der Linsen 2 und 6 oder einer geeigneten
anderen Linsenkombination des Elektronenmikroskops hergestellt ist, auf das Objekt oder auf den Leuchtschirm
8 fokussiert.
Bei den beschriebenen Einrichtungen, insbesondere bei den Einrichtungen für die Untersuchung von Oberflächen
massiver Objekte, kann die chemische Analyse des untersuchten Objektbereiches dadurch wesentlich
erleichtert werden, daß man dem Objekttisch in an sich bekannter Weise eine Einrichtung mit einer
Vielzahl von in den Strahlengang an Stelle des zu untersuchenden Objektes einrückbaren Vergleichselementen zuordnet. Eine Ausführungsform für die
diesen Elementen und dem Objekt zugeordneten besonderen, von der Außenseite des Mikroskops her
steuerbaren Einstelltische ist in Fig. 7 schematisch angedeutet. Mit 91 ist die Mikroskopvakuumwand im
Bereich des Objekttisches bezeichnet. Der Objekttisch, welcher zur Aufnahme des zu untersuchendem Objektes
92 dient, ist mit 93 bezeichnet. Er ist mit Hilfe zweier Feineinstellschrauben 94, 95 relativ zu dem ihn
haltenden Haupttisch 96 in beliebigen Richtungen quer zur Strahlachse einstellbar, so daß man den bestrahlbaren
Objektbereich beliebig nach interessanten Stellen absuchen kann. Den Einstellschrauben 94, 95 sind
Rückstellfedern 97, '98 zugeordnet. Der Häupttisch 96 seinerseits dient zur Aufnahme eines Drehtisches 99,
an dem eine Vielzahl von Vergleichselementen 100 angeordnet ist. Mit Hilfe der Einstellschraube 101 kann
Claims (16)
1. Elektronenmikroskop zur Abbildung und zu Beugungsuntersuchungen von Objekten, gekennzeichnet
durch die Verwendung zu röntgenspektrometrischen Untersuchungen des Objektes in der
Weise, daß ein Röntgenspektrometer die von den auf das Objekt auf treffenden Elektronenstrahlen
erzeugten Röntgenstrahlen zur Objektanalyse erfaßt.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auf trefffläche der durch eine
oder zwei Linsen des Mikroskops konzentrierten Feinetrahlsonde für röntgenspektrometrische
Untersuchung erheblich kleiner ist als der durchoder bestrahlbare Bereich des Objektes.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auftreffstelle der Elektronenstrahlsonde
auf dem Objekt durch Abbildungslinsen des Elektronenmikroskops sichtbar zu machen und daß die vom Auf treffpunkt ausgehende
Röntgenstrahlung in einem dem Objektbereich zugeordneten Röntgenspektrometer zu registrieren
ist.
4. Anordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zu untersuchende,
vorzugsweise durchstrahlbare Objekt in einen zwischen Kondensor und Objektiv angeordneten Objekttisch
so eingesetzt ist, daß die elektronenmikroskopische und die röntgenspektrometrische Untersuchung
gleichzeitig durchzuführen ist.
5. Anordnung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung
der Strahlsonde der als Doppellinse ausgeführte Kondensor des Mikroskops dient.
6. Anordnung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikroskopröhre
das Röntgenspektrometer als Ansatzgerät trägt.
7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Röntgenspektrometer ganz
in den Vakuumraum des Elektronenmikroskops eingeschlossen ist.
8. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Röntgenspektrometer durch
ein strahlendurchlässiges Fenster vom Vakuumraum des Elektronenmikroskops getrennt ist.
9. Anordnung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß in den
Strahlengang der Röntgenstrahlen Filter einsetzbar sind, die zur selektiven Erfassung von Elementen
dienen, deren Spektrallinien im Röntgenbild dicht beieinander liegen.
10. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß für die röntgenspektrometrische Untersuchung der Oberfläche von massiven
Objekten ohne gleichzeitige elektronenmikroskopische Untersuchung mindestens zusätzlich eine
, der Abbildungslinsen des Elektronenmikroskops für die Sondenherstellung zu benutzen ist und ein
besonderer Objekttisch im Strahlengang hinter dieser oder diesen Abbildungslinsen angeordnet
ist, dem die Einrichtungen zur röntgenspektrometrischen Untersuchung zugeordnet sind.
11. Anordnung nach Anspruch 10., dadurch gekennzeichnet, daß für die Beobachtung der zu
untersuchenden Objektoberfläche eine Lichtoptik dient, deren Strahlengang mit Hilfe von Spiegeln
durch die dem Objekt unmittelbar benachbarte, zur Feinsondenbildung dienende Elektronenmikroskoplinse
hindurch verläuft.
12. Anordnung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch die Verwendung eines besonderen dem
Elektronenmikroskop zugeordneten Einsatzstückes, das den Objekttisch, ein oder gegebenenfalls mehrere
Röntgenspektrometer und mindestens einen Teil der für die lichtoptische Beobachtung des Objektes
erforderlichen Lichtoptik trägt.
13. Anordnung nach Anspruch 11 oder 12, gekennzeichnet durch eine derartige Anordnung der
Lichtoptik, daß das Beobachtungsokular oberhalb der Mikroskoplinse liegt, die dem Objekt am
nächsten liegt, und zur •Feinsondenbildung heranzuziehen ist.
14. Anordnung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß dem Objektbereich
zur Erfassung eines ausgedehnten Wellenlängenbereiches mehrere Röntgenspektrometer
zugeordnet sind.
15. Anordnung nach Anspruch 11 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte
Oberfläche der Lichtoptik leitend gemacht und nötigenfalls an eine konstante Vorspannung
gelegt ist, um Aufladungen bzw. Verschmutzungen dieser Oberfläche zu verhindern.
16. Anordnung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß dem Objekttisch
eine Einrichtung mit einer Vielzahl von in den Strahlengang an Stelle des zu untersuchenden
Objektes einrückbaren Vergleichselementen zugeordnet ist.
909 528/314
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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NL231278D NL231278A (de) | 1957-09-26 | ||
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CH362156D CH362156A (de) | 1957-09-26 | 1958-09-24 | Einrichtung zur Untersuchung von Objekten, mit einem Elektronenmikroskop |
GB3084258A GB899291A (en) | 1957-09-26 | 1958-09-26 | An arrangement capable of being used as an electron microscope and for x-ray spectrometric examination |
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DE (1) | DE1058166B (de) |
GB (1) | GB899291A (de) |
NL (2) | NL113116C (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US3514599A (en) * | 1967-02-16 | 1970-05-26 | Cambridge Instr Co Ltd | Electron probe microanalyzer having a plurality of x-ray spectrometers positioned to minimize x-ray defocussing during specimen scanning |
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JPS5758300U (de) * | 1980-09-22 | 1982-04-06 | ||
DE102009008063A1 (de) | 2009-02-09 | 2010-08-19 | Carl Zeiss Nts Gmbh | Teilchenstrahlsystem |
DE102009036701A1 (de) | 2009-08-07 | 2011-03-03 | Carl Zeiss Nts Gmbh | Teilchenstrahlsystem und Untersuchungsverfahren hierzu |
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DE917440C (de) * | 1941-01-05 | 1954-09-02 | Manfred Von Ardenne | Elektronen-UEbermikroskop mit Vorrichtung zur Herstellung von Feinstrahl-Elektronenbeugungsdiagrammen |
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- NL NL113116D patent/NL113116C/xx active
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1957
- 1957-09-26 DE DEL28698A patent/DE1058166B/de active Pending
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1958
- 1958-09-24 CH CH362156D patent/CH362156A/de unknown
- 1958-09-26 GB GB3084258A patent/GB899291A/en not_active Expired
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Also Published As
Publication number | Publication date |
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GB899291A (en) | 1962-06-20 |
NL231278A (de) | |
NL113116C (de) | |
CH362156A (de) | 1962-05-31 |
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