DE1122185B

DE1122185B - Verfahren zur Durchfuehrung des Belichtungsvorganges bei mit Hilfe von Ladungstraegern herzustellenden photographischen Aufnahmen in Ladungstraegerstrahlgeraeten und Vorrichtung zur Durchfuehrung des Verfahrens

Info

Publication number: DE1122185B
Application number: DEZ7530A
Authority: DE
Inventors: Dr Ernst Guetter
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 1959-09-08
Filing date: 1959-09-08
Publication date: 1962-01-18
Also published as: US3137791A; GB908906A; NL255560A; NL124608C

Description

INTERNAT. KL. HOIj

DEUTSCHES

PATENTAMT

Z 7530 VIII c/21g

8. SEPTEMBER 1959

ANMELDETAG:

BEKANNTMACHUNG DER ANMELDUNG UNDAUSGABE DER AUSLEGESCHRIFT: 18. JANUAR 1962

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Durchführung des Belichtungsvorganges bei mit Hilfe von Ladungsträgern herzustellenden photographischen Aufnahmen in Ladungsträgerstrahlgeräten.

Ladungsträgerstrahlgeräte, welche zur Herstellung photographischer Aufnahmen mit Hilfe von Ladungsträgern eingerichtet sind, enthalten gewöhnlich keine Vorrichtung zur Bestimmung der richtigen Belichtungszeit. Die erforderliche Belichtungszeit wird entweder nach der Helligkeit des Endbildleuchtschirmes abgeschätzt oder durch Vergleich der Lichtstärke des Schirmbildes mit einer regelbaren Vergleichslichtquelle bestimmt. Das Schätzen ohne irgendein Hilfsmittel ist sehr schwierig und führt oft zu einer ungleichmäßigen Belichtung. Die Verwendung des bekannten, mit einer Vergleichslichtquelle arbeitenden Belichtungsmessers ist einesteils sehr zeitraubend und ergibt andererseits durch subjektive Fehler bedingte unregelmäßige Abweichungen.

Weiterhin ist es bekannt, in Elektronenmikroskopen den Endleuchtschirm als Auffängerelektrode auszubilden und zur Belichtungsmessung den gesamten auf den Leuchtschirm auftreffenden Strahlstrom zu messen. Eine bekannte, nach diesem Prinzip arbeitende Vorrichtung hat den Nachteil, daß sie nur einen sehr kleinen Belichtungsbereich erfaßt. Beispielsweise kann bei zugelassenen Schwärzungsfehlern von ± 10⁰/o lediglich eine Strahlstromänderung im Verhältnis 1:3 erfaßt werden. Ein weiterer Nachteil der bekannten Vorrichtung besteht darin, daß der eigentliehe Belichtungsvorgang von Hand erfolgen muß, wobei der Beobachter das öffnen und Schließen des Verschlusses entsprechend der Anzeige eines mit der bekannten Vorrichtung gekoppelten Instrumentes vorzunehmen hat. Ein weiterer Nachteil der bekannten Vorrichtung besteht darin, daß durch Messen des gesamten auf den Endbildleuchtschirm auffallenden Strahlstromes sehr häufig Fehlmessungen zustande kommen können. Dies ist der Fall, wenn bei dem interessierenden Objektbereich der Leuchtschirm nicht ganz ausgeleuchtet wird und daher zu lange Belichtungszeiten entstehen oder wenn durch Löcher in der Objektträgerfolie bei interessierenden dunklen Objektstellen eine starke Fälschung des Meßergebnisses nach zu kurzen Zeiten hin erfolgt.

Alle diese Nachteile werden gemäß der Erfindung vermieden, wenn zur automatischen Durchführung des Belichtungsvorganges der Strahlstrom auf eine Auffängerelektrode auffällt und der dem Strahlstrom entsprechende Spannungswert gleichzeitig über einen Verstärker einem Speicher zugeführt wird, wenn danach die Auffängerelektrode unter gleichzeitigem Verfahren zur Durchführung des Belichtungsvorganges bei mit Hilfe von Ladungsträgern herzustellenden

photographischen Aufnahmen in Ladungsträgerstrahlgeräten und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Anmelder: Fa. Carl Zeiss, Heidenheim/Brenz

Dr. Ernst Gutter, Oberkochen (Württ.), ist als Erfinder genannt worden

Schließen des Verschlusses und Trennen des Speichers vom Verstärker aus dem Strahlengang herausgeklappt wird und anschließend der Verschluß ein dem Speicherwert entsprechendes Zeitintervall geöffnet wird.

Der Speicherwert ist dabei proportional der Strahlstromdichte, während der Zeitwert umgekehrt proportional dem Speicherwert ist. Es läßt sich also durch dieses Verfahren die physikalische Forderung für gleichmäßige Schwärzung, nämlich daß das Produkt aus Strahlstromdichte mal Belichtungszeit konstant sein muß, in sehr guter Näherung erfüllen. Aus diesem Grunde gelingt es auch, ein sehr großes Belichtungszeitintervall von etwa 1:200 zu erfassen. Ferner bringt das beschriebene Verfahren den Vorteil mit sich, daß ein relativ großer Belichtungsbereich mit hinreichend großer Genauigkeit erfaßt werden kann und daß vor allem auch kurze Zeiten, z. B. einige Zehntelsekunden, die bei kleinen Vergrößerungsstufen gefordert werden, erfaßt werden können.

Die Vorrichtung zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens enthält einen als Kondensator ausgebildeten Speicher und die zur Umsetzung der Speicherspannung in einen Zeitwert dienende Einrichtung. Diese besteht aus einem auf eine bestimmte Vorspannung aufgeladenen Vergleichskondensator, einem zu diesem in Reihe geschalteten, zum Zwecke der Einstellung der Filmempfindlichkeit veränderbaren Widerstand und einer bezüglich seiner Steuer-

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gitter-Kathoden-Srecke parallel zum Vergleichskondensator geschalteten gittergesteuerten Gasentladungsröhre. Die Zündspannung dieser Röhre ist dabei so eingestellt, da sie einem festgelegten Bruchteil der Vorspannung des Vergleichskondensators entspricht.

Es ist vorteilhaft, die Auffängerelektrode als Teil des im Gerät angeordneten Leuchtschirmes auszubilden und ihr eine solche Flächengröße zu geben, daß sie das Gesichtsfeld des zur optischen Nachvergrößerung des Leuchtschirmbildes dienenden Lichtmikroskops ausfüllt. Da das Bild z. B. in einem Elektronenmikroskop stets auf diese Stelle eingestellt wird, sind durch diese Maßnahme von vornherein Fehlbelichtungen vermieden.

Der im Ladungsträgerstrahlgerät selbst angeordnete Verschluß kann z. B. als Zentral- oder Schlitzverschluß ausgeführt sein. Bei Elektronenmikroskopen ist dieser Verschluß im Bildraum des Projektivs angeordnet. Seine Betätigung erfolgt vorteilhaft über ein außerhalb des Vakuumgefäßes gelegenes und über eine vakuumdichte Durchführung mit dem Verschluß gekoppeltes Relais.

Die Anordnung zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens wird an Hand der ein Ausführungsbeispiel darstellenden Fig. 1 und 2 näher erläutert. Dabei zeigt

Fig. 1 ein mit der neuen Vorrichtung zur Durchführung des Belichtungsvorganges ausgerüstetes Elektronenmikroskop in schematischer Darstellung,

Fig. 2 eine Teilansicht der in Fig. 1 dargestellten Einrichtung in der bei der Bildaufnahme erreichten Stellung.

In Fig. 1 ist mit 1 die Kathode, mit 2 die Wehneltelektrode und mit 3 die Anode eines Elektronenstrahlerzeugungssystems bezeichnet. Die Anode 3 liegt auf Erdpotential, während alle übrigen Elektroden auf Hochspannungspotential liegen. Der vom Strahlerzeugungssystem erzeugte Elektronenstrahl ist mit 4 bezeichnet. Dieser Strahl tritt durch eine die maximale Beleuchtungsapertur festlegende geerdete Blende 5 und trifft auf das zu beobachtende Objekt 6. Mittels einer Objektivlinse 7, einer weiteren Blende 8 und eines Projektivs 9 wird ein Bild des Objektes 6 auf dem Leuchtschirm 10 erzeugt. Dieser Leuchtschirm kann durch ein Fenstern beobachtet werden.

Der Leuchtschirm 10 ist mit einem kleinen, ebenfalls als Leuchtschirm ausgebildeten und isoliert angeordneten Auffänger 12 verbunden und um eine Achse 13 klappbar. Unterhalb des Leuchtschirmes 10 ist eine zur Herstellung von photographischen Aufnahmen mit Hilfe von Ladungsträgern geeignete Photoplatte 14 angeordnet.

Mit der Auffängerelektrode 12 ist ein Gleichspannungsverstärker 15 verbunden, welcher seinerseits über Schalter 17 und 18 mit dem Speicherkondensator 16 in Verbindung steht.

Die zur Umwandlung der Speicherspannung des Kondensators 16 in einen Zeitwert dienende Einrichung besteht aus dem Vergleichskondensator 19, dem veränderbaren Widerstand 20 und der gittergesteuerten Gasentladungsröhre 21. Mittels der Schalter 22 und 23 kann diese Einrichtung mit dem Speicherkondensator 16 verbunden werden. Die Aufladung des Vergleichskondensators 19 auf eine festgelegte negative Vorspannung erfolgt von einem Kontakt 24 über einen mit den Schaltern 22 und 23 gekoppelten Schalter 25.

In der Anodenleitung der gittergesteuerten Gasentladungsröhre 21 ist ein elektromagnetisches Relais 26 angeordnet. Dieses Relais dient zur Betätigung des unterhalb des Projektivs 9 angeordneten mechanischen Verschlusses 27. Zu diesem Zweck ist eine hier nicht dargestellte vakuumdichte Durchführung vorgesehen, über welche beispielsweise vom Relais 26 gesteuerte Schub- oder Drehbewegungen auf den Verchluß 27 übertragen werden.

ίο Das Relais 26 ist über weitere Schalter 28 und 29 mit der Erdleitung 30 verbunden. Dabei ist der Schalter 28 mit den Schaltern 17 und 18 gekoppelt, während der Schalter 29 mit den Schaltern 22, 23 und 25 gekoppelt ist. Zur Betätigung der Schalter 17, 18, 28 dient ein Nocken 31; der Nocken 32 dient zur Betätigung der Schalter 25, 22, 23, 29. Die beiden Nocken 31 und 32 sind mechanisch mit der Klappvorrichtung für den Leuchtschirm 10 gekoppelt und werden also bei der Verschwenkung des Leucht-

ao schirmes um die Achse 13 ebenfalls gedreht.

Die Wirkungsweise der hier dargestellten Vorrichtung ist folgende: Soll ausgehend von der in Fig. 1 dargestellten Ruhestellung eine photographische Aufnahme gemacht werden, so wird zunächst der Leuchtschirm 10 um die Achse 13 verschwenkt. Bei der Einleitung dieser Schwenkbewegung wird über den Nocken 31 der Schalter 28 geschlossen. Dadurch fließt ein Strom durch das Relais 26, welches den Verschluß schließt. Zugleich mit dem Schließen des Schalters 28 erfolgt das öffnen der beiden Schalter 17 und 18, so daß also nunmehr der Speicherkondensator 16 vom Verstärker 15 getrennt ist.

Nachdem, wie in Fig. 2 dargestellt, der Leuchtschirm 10 vollständig aus dem Strahlengang des Elektronenstrahles 4 ausgeschwenkt ist, wird über den Nocken 32 der Schalter 29 geöffnet. Dadurch wird der Stromfluß durch das Relais 26 unterbrochen, und der Verschluß 27 wird geöffnet. Der Elektronenstrahl 4 kann somit ungehindert auf die Photoplatte 14 auftreffen. Gleichzeitig wird der Schalter 25 geöffnet, so daß also der Vergleichskondensator 19 von der negativen Vorspannung getrennt wird. Gleichzeitig mit dem öffnen der beiden Schalter 25 und 29 werden die Schalter 22 und 23 geschlossen. Damit sind die beiden Kondensatoren 16 und 19 über den Widerstand 20 miteinander verbunden. Es tritt nun über diesen Widerstand ein Ladungsausgleich auf, wobei das Potential am Punkt 33 immer positiver wird. Sobald das Potential an diesem Punkt die eingestellte Zündspannung der gittergesteuerten Gasentladungsröhre 21 erreicht hat, zündet diese Röhre, und es fließt ein Strom durch das Relais 26. Dieses Relais schließt nun den Verschluß 27, und die Aufnahme ist beendet.

Nun kann der Leuchtschirm 10 wieder in seine in Fig. 1 gezeichnete Normalstellung geschwenkt werden. Bei diesem Schwenkvorgang wird als erstes über den Nocken 32 der Schalter 29 geschlossen. Da der Schalter 28 noch geschlossen ist, erhält die Anode der gittergesteuerten Gasentladungsröhre 21 die Spannung Null, und die Röhre wird gelöscht. Gleichzeitig fließt durch das Relais 26 ein Strom, so daß der Verschluß 27 weiterhin geschlossen bleibt.

Gleichzeitig mit dem Schließen des Schalters 29 erfolgt das Schließen des Schalters 25 und das öffnen der beiden Schalter 22 und 23. Dadurch werden die beiden Kondensatoren 16 und 19 getrennt, und es

wird an den Vergleichskondensator 19 wieder die negative Vergleichsspannung angelegt.

Kurz vor dem vollständigen Einklappen des Leuchtschirmes 10 wird über den Nocken 31 der Schalter 28 geöffnet. Dadurch wird das Relais 26 stromlos, und der Verschluß 27 wird geöffnet.

Gleichzeitig mit dem Öffnen des Schalters 28 werden die beiden Schalter 17 und 18 geschlossen, so daß also der Speicherkondensator 16 wieder an den Verstärker 15 angeschlossen ist.

Durch entsprechende Dimensionierung der Kapazität des Speicherkondensators 16, der Kapazität des Vergleichskondensators 19, des einstellbaren Widerstandes 20 und der negativen Vergleichsspannung 24 kann mit der hier dargestellten Vorrichtung in einem sehr großen Belichtungszeitintervall von etwa 1: 200 in sehr guter Näherung die physikalische Forderung für gleichmäßige Schwärzung, nämlich daß das Produkt aus Elektronenstromdichte mal Belichtungszeit konstant sein muß, erfüllt werden. Die dabei auftretenden Belichtungsfehler können über das gesamte Belichtungszeitintervall kleiner als 10 °/o gemacht werden.

Um zu große Aufladezeiten des Speicherkondensators 16 zu vermeiden, wird seine Kapazität so gewählt, daß das Produkt aus seiner Kapazität und seinem Ladewiderstand im Verstärkerausgang kleiner als 3 Sekunden, vorzugsweise etwa Vs Sekunde ist. Weiterhin wird das Kapazitätsverhältnis von Speicherkondensator zu Vergleichskondensator kleiner als 1, vorzugsweise etwa zu ¹A gewählt. Die negative Vergleichsspannung 24 wird vorzugsweise so eingestellt, daß beim Zusammenschalten des entladenen Speicherkondensators 16 mit dem auf die negative Vorspannung aufgeladenen Vergleichskondensator 19 nach sehr langer Zeit, etwa nach 10 Minuten, gerade die Zündspannung am Steuergitter der Röhre 21 erreicht wird. Dadurch ist die Forderung, daß in diesem Fall die Belichtungszeit an sich unendlich groß sein müßte, mit hinreichender Genauigkeit erfüllt.

Mit Hilfe des einstellbaren Widerstandes 20 kann der Belichtungszeitfaktor an die Empfindlichkeit der jeweils verwendeten Photoemulsion angepaßt werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 45

1. Verfahren zur Durchführung des Belichtungsvorganges bei mit Hilfe von Ladungsträgern herzustellenden photographischen Aufnahmen in Ladungsträgerstrahlgeräten, dadurch gekenn zeichnet, daß zur automatischen Durchführung des Belichtungsvorganges der Strahlstrom auf eine Auffängerelektrode auffällt und der dem Strahlstrom entsprechende Spannungswert gleichzeitig über einen Verstärker einem Speicher zugeführt wird, daß danach die Auffängerelektrode unter gleichzeitigem Schließen des Verschlusses und Trennen des Speichers vom Verstärker aus dem Strahlengang herausgeklappt wird und daß anschließend der Verschluß ein dem Speicherwert entsprechendes Zeitintervall geöffnet wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher als Kondensator (16) ausgebildet ist.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auffängerelektrode (12) als Teil des im Gerät angeordneten Leuchtschirmes (10) ausgebildet ist und eine solche Flächengröße hat, daß sie das Gesichtsfeld des zur optischen Nachvergrößerung des Leuchtschirmbildes dienenden Lichtmikroskops ausfüllt.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherspannung mittels einer Einrichtung in einen Zeitwert umgesetzt wird, welche aus einem auf eine bestimmte Vorspannung aufgeladenen Vergleichskondensator (19), einem zu diesem in Reihe geschalteten, zum Zwecke der Einstellung der Filmempfindlichkeit veränderbaren Widerstand (20) und einer bezüglich seiner Steuergitter-Kathoden-Strecke parallel zum Kondensator (19) geschalteten gittergesteuerten Gasentladungsröhre (21) besteht.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleichskondensator (19) über einen nur bei eingeklapptem Leuchtschirm (10) geschlossenen Schalter (25) mit einer Vorspannungsquelle (24) verbunden ist.

6. Vorichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Anodenleitung der gittergesteuerten Gasentladungsröhre (21) ein zur Verschlußbetätigung dienendes Relais (26) so angeordnet ist, daß es beim Zünden der Röhre betätigt wird, daß es beim Zünden der Röhre betätigt wird und damit den Verschluß schließt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das elektromagnetische Relais (26) über zwei hintereinander angeordnete und nur beim Aus- und Einschwenkvorgang des Leuchtschirmes (10) gemeinsam geschlossene Schalter (28, 29) mit Erde verbunden ist.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anwendung in einem Elektronenmikroskop ein mechanischer Verschluß (27) im Bildraum des Projektivs (9) angeordnet ist, welcher über ein außerhalb des Vakuumraumes gelegenes und über eine vakuumdichte Durchführung mit dem Verschluß gekoppeltes Relais (26) betätigt wird.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1023 531.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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