DE1119428B - Einrichtung zur Objektbeobachtung in Geraeten zur Materialbearbeitung mittels Ladungstraegerstrahl - Google Patents

Description

DEUTSCHES

PATENTAMT

kl. 21 g 35

INTERNATIONALE KL.

H05f;b

Z 6834 Vmc/21g

ANMELDETAG: 30. AUGUST 1958

BEKANNTMACHUNG DER ANMELDUNG UNDAUSGABE DER AUSLEGESCHRIFT: 14. DEZEMBER 1961

Bei einer Materialbearbeitung mit Ladungsträgerstrahlen trifft ein fein fokussierter Ladungsträgerstrahl auf das zu bearbeitende Objekt auf und löst dort den eigentlichen Bearbeitungsvorgang aus. Es besteht dabei die Forderung, diesen Bearbeitungsvorgang zu regehi, was im wesentlichen nur durch eine optische Beobachtung ermöglicht wird. Da die Dimensionen, in denen sich der Bearbeitungsvorgang abspielt, außerordentlich klein sind, muß zur Beobachtung ein Mikroskop verwendet werden, welches eine etwa 20-bis lOOfache Vergrößerung aufweist.

Besteht die Materialbearbeitung in einem Bohren des Materials, so ist es notwendig, das Entstehen einer Bohrung zu beobachten, deren Tiefe ein Vielfaches ihres Durchmessers beträgt. Aus diesem Grunde darf der Beobachtungsstrahlengang nur eine geringe Neigung gegen die Richtung des Ladungsträgerstrahles haben. Zugleich muß jedoch für den Durchtritt des Ladungsträgerstrahles eine Öffnung von etwa 5 bis 100 mm Durchmesser frei bleiben, welche also für die otpische Beobachtung nicht ausgenutzt werden kann. Diese Forderungen bedingen einen nicht zu kleinen Arbeitsabstand des Objektivs, um eine genügend große Fläche für den Lichtdurchtritt zur Verfügung zu haben. Weiterhin besteht die Forderung, keine lichtoptischen Elemente in einem Abstand von weniger als etwa 50 mm von der Bearbeitungsstelle anzuordnen, damit diese Elemente nicht zu schnell durch Bedampfung undurchsichtig bzw. diffus reflektierend werden. Selbst bei größerem Abstand der lichtoptischen Elemente muß dafür gesorgt werden, daß aufgedampfte Verunreinigungen leicht und schnell entfernt werden können.

Für eine solche Beobachtungseinrichtung ist ferner eine Auflichtbeleuchtung der Bearbeitungsstelle erforderlich, um Justierungen eines kalten Werkstückes vornehmen zu können. Beim eigentlichen Bearbeitungsvorgang wird das Werkstück im allgemeinen infolge der Erhitzung durch den auftreffenden Ladungsträgerstrahl selbstleuchtend, so daß hier die Beobachtung ohne zusätzliche Beleuchtung möglich ist. Um zu vermeiden, daß der Beobachter durch die während der Bearbeitung im Gerät entstehende Röntgenstrahlung geschädigt wird, besteht schließlich noch die Forderung, im Strahlengang der Beobachtungseinrichtung ein Röntgenschutzglas mit einer Dicke von 5 bis 20 mm vorzusehen.

Es ist bekannt, in Geräten zur Metallbearbeitung mittels eines Ladungsträgerstrahles vor dem eigentlichen Bearbeitungsvorgang ein entsprechend justiertes lichtoptisches System so in das Gerät einzuschieben, daß die leuchtende Ladungsträgerstrahl-Einrichtung zur Objektbeobachtung in Geräten zur Materialbearbeitung

mittels Ladungsträgerstrahl

Anmelder: Fa. Carl Zeiss, Heidenheim/Brenz

Dr. Wolfgang Opitz, Aalen (Württ.), ist als Erfinder genannt worden

quelle auf das zu bearbeitende Objekt abgebildet wird. Aus dem Bild der Strahlquelle kann sodann auf die Auftreffstelle des Ladungsträgerstrahles geschlossen werden. Diese Vorrichtung dient lediglich zum Justieren des Gerätes und erlaubt eine Beobachtung des Objektes während des eigentlichen Bearbeitungsvorganges nicht.

Weiterhin ist eine optische Einrichtung zum Betrachten eines Leuchtschirmes innerhalb eines Elektronenmikroskops bekannt. Diese Einrichtung enthält ein verschiebbar innerhalb des Elektronenmikroskops angeordnetes, mit einem Leuchtschirm versehenes Prisma. Das auf diesem Leuchtschirm entstehende Bild wird sodann mittels eines mit dem Prisma verbundenen Lichtmikroskops betrachtet. Diese Einrichtung hat den Nachteil, daß sie eine Beobachtung des Endleuchtschirmes nicht ermöglicht und das lediglich ein kleiner Bildausschnitt vergrößert beobachtet werden kann.

Demgegenüber handelt es sich bei der vorliegenden Erfindung um eine Einrichtung zur Objektbeobachtung in Geräten zur Materialbearbeirung mittels Ladungsträgerstrahl. Das zu bearbeitende Objekt muß dabei während der gesamten Dauer des Bearbeitungsvorganges vergrößert werden, was mit den beiden erwähnten Einrichtungen nicht möglich ist.

Es ist weiterhin eine Beobachtungseinrichtung in Geräten zur Materialbearbeitung mittels eines Ladungsträgerstrahles bekannt, welche zwar die geforderte Beobachtung des Objektes ermöglicht, welche jedoch noch einige sehr große Nachteile aufweist. Bei dieser bekannten Beobachtungseinrichtung ist in einem Abstand von etwa 100 mm über der Bearbei-

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tungsstelle ein schräggestellter Spiegel angebracht, kroskopträger dienender, ebenfalls durchbohrter der bis dicht an den Ladungsträgerstrahl heranreicht. Beobachtungsspiegel angeordnet. Ein durch die Boh-Dieser Spiegel reflektiert einen leicht gegen die Rieh- rangen des Objektivs und des Spiegels geführtes getung des Ladungsträgerstrahles geneigten Beobach- erdetes Rohr verhindert die Aufladung der Glaswand tungsstrahlengang in einer Richtung senkrecht zur 5 der Bohrungen durch Streuelektronen. Eine solche Geräteachse. Vor einem Fenster in der Vakuumwan- Aufladung würde unkontrollierbare Ablenkungen des dung des Gerätes ist dabei ein Mikroskop mit einem Ladungsträgerstrahles mit sich bringen,
großen Arbeitsabstand angeordnet, durch welches Es ist ebenso möglich und in manchen Fällen

über den erwähnten Spiegel das zu bearbeitende zweckmäßig, ein Strahlerzeugungssystem vorzusehen, Objekt beobachtet werden kann. Es ist auch bekannt, io welches einen Strahl erzeugt, dessen Achse gegen die einen um 45° gegen die Richtung des Ladungsträger- Geräteachse geneigt ist, wobei die Umlenkung dieses Strahles geneigten Spiegel zu verwenden, der für den Ladungsträgerstrahles in die Geräteachse mittels eines Durchtritt des Strahles durchbohrt ist und um diese magnetischen Ablenksystems erfolgt. Das Mikroskop-Bohrung herum ein kegelförmiges Lichtstrahlenbündel objektiv wird in diesem Fall in der Geräteachse obererfaßt. 15 halb dieses Ablenksystems angeordnet. Dadurch Diese bekannten Beobachtungseinrichtungen haben wird erreicht, daß das Objektiv nicht durchbohrt den Nachteil, daß sie einmal nicht zur Auflicht- werden muß und daß demzufolge ein größerer Bebeleuchtung des Objektes vorgesehen sind und daß reich zur Beobachtung ausgenutzt werden kann,
sich zum anderen das starkwandige Schutzfenster in Ist die vom zu bearbeitenden Objekt ausgehende der Vakuumwandung des Gerätes im nicht telezen- 20 Lichtintensität groß genug, so ist es vorteilhaft, an trischen Strahlengang befindet und so bei der hohen Stelle eines Beobachtungsmikroskops eine an sich beBrechzahl des Röntgenschutzglases eine erhebliche kannte Mikroprojektionseinrichtung zu verwenden. Überkorrektion der Mikroskopoptik bewirkt. Zur Miteis einer solchen Projektionseinrichtung wird die Vermeidung von Bildfehlern ist es notwendig, diese anstrengende dauernde Beobachtung durch das Mi-Überkorrektion durch geeignete Maßnahmen zu 25 kroskop durch die wesentlich einfachere Betrachtung kompensieren, so daß also kein handelsübliches Mi- des projizierten Bildes ersetzt. Dadurch wird eine kroskop Verwendung finden kann. Weiterhin weisen vorzeitige Ermüdung der Bedienungsperson verdie bekannten Beobachtungseinrichtungen den Nach- mieden.

teil auf, daß sich eine Vergrößerung von mehr als Kann infolge zu geringer Lichtintensität keine

etwa 40fach nur sehr schwer erreichen läßt. Dies 30 Mikroprojektionseinrichtung verwendet werden, so ist kommt daher, daß der Abstand des Umlenkspiegels es zweckmäßig, einen Bildwandler vorzusehen, von der Bearbeitungsstelle durch die dazwischenlie- welcher mit dem Beobachtungsmikroskop verbunden gende Magnetlinse gegeben ist, welche zur Fokussie- ist und das optische Bild elektronisch verstärkt und rang des Ladungsträgerstrahles dient. Weiterhin ist vergrößert.

der Durchmesser des Vakuumgefäßes vorgegeben, so 35 In manchen Fällen ist es auch vorteilhaft, das Bedaß sich also der Arbeitsabstand des Mikroskops obachtungsmikroskop in an sich bekannter Weise mit nicht verringern läßt. Ein weiterer Nachteil besteht einer Fernsehkamera zu verbinden. Das von dieser darin, daß der Spiegel durch Bedampfung schnell Kamera erzeugte Bild wird einem Empfänger zugematt wird und schon nach verhältnismäßig kurzer leitet und auf dessen Bildschirm sichtbar gemacht. Es Zeit wieder nachgearbeitet oder durch einen neuen 40 wird also auch mit dieser Einrichtung die Beobach-Spiegel ersetzt werden muß. tung wesentlich vereinfacht. Weiterhin bietet sich die

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Objekt- Möglichkeit, den Empfänger sowie die zur Bedienung beobachtung in Geräten zur Materialbearbeitung des Bearbeitungsgerätes notwendigen Organe räummittels Ladungsträgerstrahl, bei der die Beobachtung Hch getrennt von diesem Gerät anzuordnen, so daß durch ein mit dem Gerät verbundenes Lichtmikro- 45 eine Fernbedienung vorgenommen werden kann, skop vorgenommen wird. Die Erfindung zeichnet sich Mittels einer solchen Einrichtung wird auch ermögaus durch ein in Lichtrichtung gesehen hinter dem licht, daß eine Bedienungsperson zugleich mehrere Objektiv Parallelstrahlengang aufweisendes Mikro- Geräte zur Materialbearbeitung überwachen kann,
skop sowie durch die Trennung des Mikroskopobjek- Es ist zweckmäßig, bei Verwendung einer Fernseh-

tivs vom Mikroskopträger und eine solche Anordnung 50 kamera das Mikroskopokular durch ein zur kontinudieses Objektivs in dem durch ein Glasfenster ange- ierlichen Regelung der Bildvergrößerang dienendes schlossenen Hochvakuumraum des Gerätes, daß die pankratisches Projektiv zu ersetzen. Mittels eines optische Achse des Objektivs mit der Achse des auf solchen Projektivs kann die Bildvergrößerung in gedas Material auftreffenden Ladungsträgerstrahles zu- wissen Grenzen verändert werden, ohne daß die sammenfällt. 55 Fokussierang geändert wird. Weiterhin ist die Licht-

Gegenüber der bekannten Beobachtungseinrichtung ausbeute gegenüber der üblichen Anordnung der wird hier der Arbeitsabstand des Mikroskops ver- Fernsehkamera hinter dem Mikroskopokular größer, kleinert, so daß sich also die erreichbare Vergrößerung Zum Schutz des Mikroskopobjektivs vor Bedamp-

entsprechend erhöht. Ferner bleibt die Korrektion der fung ist objektseitig ein dünnes Schutzglas angebracht. Mikroskopoptik durch das im Parallelstrahlengang 60 Sem Einfluß auf die Korrektion der Mikroskopoptik angeordnete Fenster aus Röntgenschutzglas unver- im nicht parallelen Strahlengang ist infolge seiner geändert, ringen Dicke nicht wesentlich. Es ist vorteilhaft, Zur Erreichung eines besonders kleinen Arbeits- mehrere solcher Gläser im Hochvakuumraum in abstandes wird vorteilhaft das Mikroskopobjektiv in einem Magazin anzuordnen und dieses Magazin so der Mitte durchbohrt und so angeordnet, daß es in 65 auszubilden, daß die Gläser leicht gegeneinander aus-Richtung der optischen Achse bewegt werden kann. gewechselt werden können. Weiterhin ist es möglich, In diesem Fall ist in Lichtrichtung gesehen hinter dem Vakuumschleusen zum Ein- und Ausschleusen sol-Objektiv ein zur Umlenkung des Lichtes in den Mi- eher Schutzgläser vorzusehen.

Um zu verhindern, daß beim eigentlichen Bearbeitungsvorgang, bei welchem eine lebhafte Verdampfung des bearbeiteten Materials auftritt, das Schutzglas sehr schnell bedampft und demzufolge unbrauchbar wird, ist es zweckmäßig, vor diesem Glas eine wahlweise einschwenkbare Abschirmblende anzuordnen, welche während des Bearbeitungsvorganges eingeschwenkt wird und dabei das Schutzglas gegen die vom Objekt ausgehenden Dampfstrahlen abschirmt.

mikroskope mit einer Fernsehkamera in schematischer Darstellung.

verbundener Isolatoransatz 2 eintaucht. In den Behälter 1 taucht ferner ein Isolator 4 sowie ein dreiadriges Hochspannungskabel 5 ein. Der Isolator 4 trägt das

Strahlerzeugungssystems, welche auf Erdpotential liegt, ist mit 8 bezeichnet.

Ein Gerät 9 dient zur Erzeugung der zum Betrieb

Fig. 2 die in Fig. 1 gezeichnete Beobachtungseinrichtung in vergrößerter Darstellung,

Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III der Fig. 2,

Fig. 4 ein anderes Ausführungsbeispiel der Beobachtungseinrichtung nach der Erfindung,

Fig. 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Beobachtungseinrichtung,

Fig. 6 eine zur Abschirmung des Mikroskopobjek-

Die Beobachtungseinrichtung nach der Erfindung io tivs dienende Abschirmblende in der Ansicht von kann zugleich auch eine Vorrichtung zur Auflicht- unten,

beleuchtung des Objektes enthalten. Zu diesem Fig. 7 die Verbindung eines Beobachtungs-

Zweck wird ein Parallellicht lieferndes Beleuchtungssystem vorgesehen. Dieses Parallellicht trifft auf das

Objektiv, welches in der Objektebene ein Bild der 15 In Fig. 1 ist mit 1 ein ölgefüllter Behälter bezeich-Lichtquelle erzeugt. Es ist auch möglich, durch Reali- net, in welchen ein mit einem Isoliertransformator 3 sierung des Köhlerschen Strahlenganges eine strukturlose Beleuchtung zu erreichen.

Zur Vermeidung von Reflexionen und störendem

Streulicht ist es zweckmäßig, für den Beleuchtungs- 20 aus einer Kathode 6 und einer Wehnelt-Elektrode 7 strahlengang Bereiche des Objektivs zu verwenden, bestehende Strahlerzeugungssystem. Die Anode des die nicht zugleich für den Beobachtungsstrahlengang
benutzt werden. Hierfür kommt vorteilhaft die äußere
Zone des Objektivs in Betracht. In diesem Fall wird
ein ein ringförmiges Lichtbündel lieferndes Beleuch- 25 des Strahlerzeugungssystems notwendigen Hochtungssystem sowie ein dieses Lichtbündel in Richtung spannung. Diese Hochspannung wird einem weiteren auf das Objekt umlenkender Spiegel vorgesehen. Die Gerät 10 zugeführt, welches zur Erzeugung der Vorinnere Zone des Objektivs dient dabei zur Beob- spannung des Wehnelt-Zylinders 7 dient. Die Heizachtung, spannung für die Kathode 6 wird über das dreiadrige In vielen Fällen ist es zweckmäßig, ein Mikroskop 30 Hochspannungskabel 5 durch den Isolator 4 direkt für stereoskopische Betrachtung zu verwenden, bei der Kathode zugeführt. Die Spannung für den Wehdem für den binokularen Strahlengang zwei außerhalb nelt-Zylinder 7 wird zunächst der Sekundärwicklung der optischen Achse gelegene runde Strahlenbündel des Transformators 3, dessen Primärwicklung mit benutzt werden. Diese Lichtbündel treffen nur auf einem Gerät 11 zur Erzeugung von Steuerimpulsen einen Teil des Beobachtungsspiegels auf. Der andere, 35 verbunden ist, zugeführt. Mittels des Transformaum 90° gegenüber diesen Lichtbündeln versetzte tors 3 werden die im Gerät 11 auf Erdpotential er-Bereich des Beobachtungsspiegels wird dann vorteil- zeugten Steuerimpulse auf Hochspannungspotential haft mit Ausnehmungen versehen, welche zum Durch- übertragen und schließlich der Wehnelt-Elektrode 7 tritt des Beleuchtungsstrahlenganges dienen: zugeführt. Auf diese Weise wird eine inter-Bei der Beobachtung mittels eines Mikroskops ist 40 mittierende Steuerung des Strahlungserzeugersystems es zweckmäßig, im Strahlengang bewegbare Marken im Takt der vom Gerät 11 gelieferten Steuerimpulse anzuordnen. Durch die Bewegung und Einstellung
dieser Markierungen können beispielsweise Messungen am bearbeiteten Werkstück vorgenommen
werden.

Wird an Stelle eines Beobachtungsoiikroskops eine Mikroprojektionseinrichtung verwendet, so ist es vorteilhaft, in dem durch Projektion erzeugten Bild Thermoelemente anzuordnen. Diese Thermoelemente

können dazu verwendet werden, den eigentlichen Be- 50 zeichnet ist, dient zur Fokussierung des Elektronenarbeitungsvorgang zu steuern. Beispielsweise ist es Strahles 13 auf das zu bearbeitende Objekt 19. Dieses möglich, ein Thermoelement so anzuordnen, daß es Objekt ist in einem Bearbeitungsraum 20 auf einem im projizierten Bild an der Stelle liegt, an welcher das nicht näher dargestellten Kreuztisch 21 gelagert. Zwei Bild des auftreffenden Ladungsträgerstrahles er- Knöpfe 22 und 23 dienen zur Verschiebung dieses scheint. Werden mit einer solchen Anordnung Boh- 55 Kreuztisches. Die mit dem Gerät verbundene Hochrungen durchgeführt, so fällt nach erfolgter Durch- vakuumpumpanlage ist durch eine Diffusionspumpe bohrung des Objektes keine Strahlung mehr auf das 24 angedeutet.

Thermoelement, und dieses kann beispielsweise über Zur Beobachtung des zu bearbeitenden Objektes 19

ein Relais den Ladungsträgerstrahl abschalten. Es ist dient ein Stereomikroskop 27, welches mit dem Geebenso möglich, an Stelle von Thermoelementen 60 häuse 12 verbunden ist. Das Mikroskop 27 hat einen Photozellen oder andere lichtelektrische Empfänger großen Arbeitsabstand und weist zwischen dem Obzu verwenden. jektiv und den restlichen Gliedern des Mikroskops

Ausführungsbeispiele werden im folgenden an Parallelstrahlengang auf. Mit 58 ist der Bedienungs-Hand der Fig. 1 bis 7 näher erläutert. Dabei zeigt knopf eines Vergrößerungswechslers bezeichnet, wel-Fig. 1 ein Gerät zur Materialbearbeitung mittels 65 eher es erlaubt, das Objekt 19 unter verschiedenen Ladungsträgerstrahl, welches die erfindungsgemäße Vergrößerungen zu beobachten. Das Objektiv 28 des Beobachtungseinrichtung enthält, teilweise im Schnitt Mikroskops 27 ist vom eigentlichen Mikroskopgezeichnet, gehäuse getrennt und im Gehäuse 12 angeordnet. Vor

erreicht.

Das Strahlerzeugungssystem 6, 7, 8 ist in einem auf Erdpotential liegenden und unter Hochvakuum 45 stehenden Behälter 12 untergebracht. Der von diesem Strahlerzeugungssystem erzeugte Elektronenstrahl 13 tritt durch eine Blende 14, welche mittels der Knöpfe 15 und 16 justiert werden kann. Eine elektromagnetische Linse 17, deren Stromversorgung mit 18 be-

dem Objektiv 28 liegt eine Glasplatte 29, welche das einer Einheit zu verbinden. In diesem Fall ist jedoch

Objektiv vor dem Bedampfen schützt. die Halterung des Schutzglases 29 schwer zugänglich.

Das von der Werkstückoberfläche des Objektes 19 Der Ausbau dieses Glases kann in diesem FaE daausgehende Licht tritt durch die elektromagnetische durch erleichtert werden, daß sich seine Halterung Linse 17 sowie die Abdeckplatte 29 in das Objektiv 5 zusammen mit dem Schutzglas senkrecht zur Elektro-28. Dieses Objektiv ist zusammen mit der Platte 29 nenstrahlrichtung durch einen Durchbruch in der in einem Ring 25 gelagert, welcher zum Zwecke der Vakuumwandung, welcher mit einer Vakuumschleuse Fokussierung mittels eines Knopfes 32 über ein Ge- verbunden ist, herausziehen läßt,
triebe 26 in der Höhe verstellt werden kann. Bei rieh- In Fig. 4 ist ein anderes Ausführungsbeispiel der tiger Fokussierung wird, wie insbesondere aus der io Beobachtungseinrichtung nach der Erfindung dargevergrößerten Darstellung der Beobachtungseinrich- stellt. In diesem Fall wird zur Beobachtung ein monotung in Fig. 2 ersichtlich ist, das durch das Objektiv kulares Mikroskop verwendet, welches wiederum 28 tretende Licht parallel gerichtet und wird schließ- einen großen Arbeitsabstand hat und dessen Objektiv lieh über einen Beobachtungsspiegel 30 durch eine vom Mikroskopträger getrennt und in das Gerät selbst Platte 31 aus Röntgenschutzglas in das Mikroskop- 15 eingebaut ist. Das Mikroskopobjektiv ist in der Dargehäuse 27 geworfen. stellung der Fig. 3 mit 47 bezeichnet, und die diesem

Die Elemente 28, 29 und 30 sind in der Mitte Objektiv vorgeordnete Glasschutzplatte trägt die Bedurchbohrt, um den Durchtritt des Elektronenstrahles zeichnung 48. Der im Mikroskopträger verbleibende 13 zu erlauben. In dieser Durchbohrung ist ein ge- Teil des Mikroskops besteht aus einem Hohlspiegel erdetes Rohr 33 angeordnet, welches die Glaswände 20 49, einem Planspiegel 50 und einem Okular 58. der Durchbohrungen der genannten Elemente vor Mittels der Spiegel 49 und 50 wird ein Zwischenbild Aufladungen durch Steuerelektronen schützt. des Beobachtungsobjektes erzeugt, und dieses Zwi-

Zur Beleuchtung der Werkstückoberfläche dient schenbild wird mittels des Okulars 58 beobachtet,

eine Lampe 34, welche über einen Kondensator 35 Vor dem Spiegel 49 ist eine Platte 51 aus Röntgen-

Parallellicht erzeugt. Dieses Licht wird mittels einer 25 schutzglas angeordnet. Diese Platte befindet sich im

Blende 36 in zwei getrennte Lichtbündel aufgespalten. Parallelstrahlengang und beeinflußt demzufolge die

Die beiden Lichtbündel werden über zwei Prismen Korrektion der Mikroskopoptik nicht.

37 und 38 umgelenkt und treten schließlich durch Zur Beleuchtung der Werkstückoberfläche dient

Ausnehmungen im Spiegel 30 in das Objektiv 28. bei der in Fig. 4 dargestellten Beobachtungseinrich-

Durch das Objektiv 28 werden die beiden Lichtbündel 30 tung eine Lampe 52, welche über einen Kondenser 53

auf die Werkstückoberfläche fokussiert. Die Ausneh- Parallellicht erzeugt. Eine Blende 54 dient zur Aus-

mungen des Spiegels 30 werden dadurch hergestellt, Wendung des zentralen Teiles des Lichtes, so daß also

daß der Spiegel an zwei Stellen durchbohrt oder an durch die Beleuchtungseinrichtung ein ringförmiges

diesen beiden Stellen nicht verspiegelt wird. Lichtbündel erzeugt wird. Dieses Lichtbündel wird

Diese Verhältnisse lassen sich besser aus Fig. 3 35 über einen Spiegel 55 umgelenkt und mittels des Oberkennen, welche einen Schnitt entlang der jektivs 47 auf die Werkstückoberfläche fokussiert. Das Linie III-III der Fig. 2 zeigt. In dieser Figur sind die von der Werkstückoberfläche ausgehende Licht wird beiden zum Durchtritt des Beleuchtungsstrahlen- durch das Objektiv 47 parallel gerichtet und über ganges dienenden Ausnehmungen des Spiegels 30 mit einen Spiegel 56 in das Beobachtungsmikroskop 49, 39 und 40 bezeichnet. Die beiden zur Umlenkung des 40 50, 58 umgelenkt.

Beobachtungsstrahlenganges in das Mikroskopgehäuse Die Elemente 47, 48, 55 und 56 sind in der Mitte

27 dienenden Stellen des Spiegels 30 sind mit 41 und durchbohrt, und durch diese Bohrung ist ein zum

42 bezeichnet. Durchtritt des Elektronenstrahles dienendes geerdetes

Um ein Bedampfen der Bohrung des Rohres 33 Rohr 57 hindurchgeführt. Auch dieses Rohr kann

durch den von der Bearbeitungsstelle ausgehenden 45 vorteilhaft mit den in Fig. 1 mit 43 bezeichneten

Dampf zu vermeiden, sind in dieses Rohr speziell Blenden ausgestattet sein.

geformte Abschirmvorrichtungen eingebaut, welche In Fig. 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der nur in Fig. 2 dargestellt sind. Die Elemente 43 sind Erfindung dargestellt, bei welchem das im Gerät selbst rotationssymmetrisch ausgebildet und in Strahlrich- angeordnete Mikroskopobjektiv nicht durchbohrt zu tung konisch geformt. Durch diese Ausbildung der 50 werden Jbraucht. Mit 61 ist ein aus einer Kathode und Abschirmvorrichtungen wird erreicht, daß nur ihre einer Wehnelt-Elektrode bestehendes Strahlerzeudem Objekt zugewandten Seiten vom Dampfstrahl gungssystem bezeichnet, dessen Anode die Bezeichgetroffen werden können, während alle dem Elektro- nung 62 trägt. Vor der Anode ist eine verschiebbar nenstrahl 13 zugewandten Seiten gegen die Dampf- angeordnete Blende 63 angeordnet. Mittels dieses strahlen abgeschirmt sind. Dadurch können auf den 55 Strahlerzeugungssystems wird ein Elektronenstrahl 64 dem Elektronenstrahl zugewandten Flächen der Blen- erzeugt, dessen Achse gegen die Achse des Geräteden 43 keine Aufdampf schichten entstehen, so daß teiles 60 geneigt ist. Der Strahl 64 wird mittels eines eine unkontrollierbare Ablenkung des Elektronen- magnetischen Ablenksystems 65 in die Geräteachse Strahles 13 durch Störfelder ausgeschlossen ist. umgelenkt und mittels einer elektromagnetischen

Es ist vorteilhaft, auch in die unteren Polschuhe 44 60 Linse 66 auf das zu bearbeitende Werktsück 67 foder elektromagnetischen Linse 17 eine Abschirm- kussiert. In der Geräteachse, jedoch oberhalb des vorrichtung 45 einzubauen, welche entsprechend den Ablenksystems 65, ist ein zum Zwecke der Fokussie-Elementen 43 geformt ist. Diese Abschirmvorrichtung rung in der Höhe verschiebbares Mikroskopobjektiv verhindert die Entstehung von Aufdampfschichten 68 angeordnet. Dieses Objektiv ist mit einem Schutzauf den oberen Polschuhen 46 und zum Teil auch auf 65 glas 69 versehen. Ein Röntgenschutzglas 70 dient der Abdeckplatte 29. zum Abschluß des Gerätes 60. Die im Mikroskop-

Es ist vorteilhaft, die gesamte Beobachtungs- träger verbleibenden optischen Elemente sind mit 71

einrichtung sowie die Magnetlinse 17 konstruktiv zu und 72 bezeichnet. Diese Elemente wirken als Fern-

rohr, mit welchem das vom Objektiv 68 nach Unendlich abgebildete Bild der Werkstückoberfläche 67 beobachtet wird.

Wie aus der Darstellung der Fig. 5 hervorgeht, muß in diesem Fall das Mikroskopobjektiv 68 nicht durchbohrt werden, da es nicht vom Elektronenstrahl 64 durchsetzt wird. Dadurch steht ein größerer Bereich des Mikroskopobjektivs zur Beobachtung zur Verfugung.

Zur Beleuchtung des Werkstückes 67 dienen eine ίο Lichtquelle 90 und ein Kondensor 91. Eine Zentralblende 92 dient zur Ausblendung des zentralen Teiles des Lichtes, so daß also durch die Beleuchtungs-" einrichtung ein ringförmiges Lichtbündel erzeugt wird. Dieses Parallellichtbündel wird über einen Spiegel 93 umgelenkt und fällt durch das Röntgenschutzglas 70 in das Innere des Gerätes 60. Dort wird das Lichtbündel mittels des Objektivs 68 auf das Werkstück 67 fokussiert.

Fig. 6 zeigt das in den Fig. 1 und 2 dargestellte ao Mikroskopobjektiv 28 mit zugeordneter Abdeckplatte 29 in der Ansicht von unten, wobei jedoch eine aus zwei Segmenten 75 und 76 bestehende Abschirmblende vorgesehen ist. Diese Abschirmblende dient dazu, die Glasplatte 29 während des eigentlichen Bearbeitungsvorganges vor allzu starker Bedampfung zu schützen. Das Segment 75 ist um eine Achse 77 und das Segment 76 um eine Achse 78 drehbar. Diese Achsen sind in dem Ring 25 gelagert, so daß also die Abschirmblende zusammen mit dem Objektiv 28 in der Höhe verstellt werden kann. Auf der Achse 78 ist ein Getriebe 81 angeordnet, welches mittels eines Knopfes 82 betätigt wird. Die Achse 83 ist zweckmäßig als biegsame Welle ausgebildet, damit die Abschirmblende in der Höhe verstellt werden kann. Die Segmente 75 und 76 sind an den einander zugewandten Enden als Zahnräder 79 bzw. 80 ausgebildet, welche miteinander im Eingriff stehen. Durch Betätigen des Knopfes 82 werden über das Getriebe 81 und die Zahnräder 79, 80, die Segmente 75 und 76 gegeneinander verdreht, und zwar so lange, bis sie die Glasplatte 29 abdecken.

In Fig. 7 ist ein mit dem Hochvakuumgehäuse 12 verbundenes monokulares Beobachtungsmikroskop 89 dargestellt. Das Objektiv dieses Mikroskops ist im Gehäuse 12 angeordnet. Das Okular dieses Mikroskops ist durch ein pankratischces Projektiv 84 ersetzt. Durch Verdrehen eines Ringes 85 kann die Bildvergrößerung in gewissen Grenzen verändert werden, ohne daß die Fokussierung verändert werden muß. Dieses Projektiv erzeugt auf der Photokathode der in einer Fernsehaufnahmekamera 87 angeordneten Aufnahmeröhre ein Bild, welches genau die Größe dieser Photokathode hat. Die von der Fernsehkamera 87 gelieferten elektrischen Signale werden über ein Kabel 88 abgeleitet und von dort einem Fernsehempfänger zugeführt. Auf dem Bildschirm dieses Empfänger kann das Bild des bearbeiteten Werkstückes beobachtet werden.

An Stelle der in Fig. 7 dargestellten Fernsehkamera kann mit dem Beobachtungsmikroskop auch ein Bildwandler verbunden sein. Weiterhin ist es möglich, das Beobachtungsmikroskop 89 durch eine an sich bekannte Mikroprojektionseinrichtung zu ersetzen.

Claims (12)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Einrichtung zur Objektbeobachtung in Geräten zur Materialbearbeitung mittels Ladungsträgerstrahl unter Verwendung eines mit dem Gerät verbundenen. Mikroskops mit großem Arbeitsabstand, gekennzeichnet durch ein in Lichtrichtung gesehen hinter dem Objektiv Parallelstrahlengang aufweisendes Mikroskop sowie durch die Trennung des Mikroskopobjektivs (28) vom Mikroskopträger (27) und eine solche Anordnung dieses Objektivs in dem durch ein Glasfenster (31) abgeschlossenen Hochvakuumraum des Gerätes (12), daß die optische Achse des Objektivs mit der Achse des auf das Material auftreffenden Ladungsträgerstrahles zusammenfällt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mikroskopobjektiv (28) in der Mitte durchbohrt und so angeordnet ist, daß es in Richtung der optischen Achse bewegt werden kann, und daß in Lichtrichtung gesehen hinter dem Objektiv ein zur Umlenkung des Lichtes in den Mikroskopträger dienender, ebenfalls durchbohrter Beobachtungsspiegel (30) angeordnet ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein einen Ladungsträgerstrahl (64) mit gegen die Geräteachse geneigter Achse erzeugendes Strahlerzeugungssystem (61, 62), ein zur Umlenkung dieses Strahles in die Geräteachse dienendes magnetisches Ablenksystem (65) sowie durch die Anordnung des Mikroskopobjektivs (68) in der Geräteachse oberhalb dieses Ablenksystems.

4. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine in an sich bekannter Weise mit dem Mikroskop verbundene Einrichtung zur elektronischen Bilderzeugung.

5. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine in an sich bekannter Weise 'mit dem Mikroskop verbundene Mikroprojektionseinrichtung.

6. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet durch die Ausbildung des Mikroskops als Stereomikroskop.

7. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in Lichtrichtung gesehen vor dem Mikroskopobjektiv ein dünnes Schutzglas angeordnet ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Schutzglas eine wahlweise einschwenkbare Abschirmblende angeordnet ist.

9. Einrichtung nach Anspruch 2 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl durch das Objektiv (28) als auch durch den Spiegel (30) und das Schutzglas (29) ein geerdetes, zum Durchtritt des Ladungsträgerstrahles dienendes Rohr (33) hindurchgeführt ist.

10. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet durch ein Parallellicht lieferndes und über einen bestimmten Bereich des Objektivs zur Auflichtbeleuchtung des Objektes dienendes Beleuchtungssystem.

11. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 10, gekennzeichnet durch ein oberhalb des Mikroskopobjektivs angeordnetes, ein ringförmiges Lichtbündel lieferndes Beleuchtungssystem (52, 53, 54) sowie durch einen dieses Lichtbündel in Richtung auf das Objekt umlenkenden Spiegel (55).

12. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 10, gekennzeichnet durch ein oberhalb des Mikroskop-

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Objektivs angeordnetes, zwei getrennte Lichtbündel lieferndes Beleuchtungssystem (34, 35, 36) mit angeordneten Umlenkspiegeln (37, 38) sowie durch zwei um 90° gegenüber den zur stereoskopischen Beobachtung dienenden Lichtbündeln versetzte, zum Durchtritt der Auflichtbündel

dienende Ausnehmungen (39, 40) des Beobachtungsspiegels (30).

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 961368; deutsche Auslegeschrift Nr. 1032442.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen