DE1202915B - An der Pumpe arbeitender Korpuskularstrahl-apparat, insbesondere Elektronenmikroskop, mit einer den Objekttraeger aufnehmenden und mit einer Tiefkuehlvorrichtung in Verbindung stehenden Objektpatrone - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

HOIj

Deutsche Kl.: 21g-37/10

Nummer: 1202 915

Aktenzeichen: S 87171 VIII c/21 g

Anmeldetag: 9. September 1963

Auslegetag: 14. Oktober 1965

Die Erfindung betrifft einen an der Pumpe arbeitenden Korpuskularstrahlapparat, insbesondere ein Elektronenmikroskop, mit einer den Objektträger aufnehmenden und mit einer Tiefkühlvorrichtung in Verbindung stehenden Objektpatrone.

Diese Zuordnung einer Tiefkühlvorrichtung zu der Objektpatrone dient bekanntlich der Verminderung der Objektverschmutzung, genauer der Verminderung der Geschwindigkeit der Objektverschmutzung, möglichst bis auf den Wert Null. Bei der Objekiver- *o schmutzung handelt es sich bekanntlich um die Entstehung von Schichten auf dem zu untersuchenden Objekt, die aus in Restgasen im Vakuumraum des Korpuskularstrahlapparates vorhandenen Kohlenwasserstoffen unter dem Einfluß des Korpuskular-Strahles aufwachsen. Derartige Schichten machen sich beispielsweise bei Elektronenmikroskopen insofern störend bemerkbar, als sie den Kontrast vermindern, die Konturen des elektronenoptischen Bildes verwischen und das Bild verdunkeln, wodurch ao nicht nur das Arbeiten erschwert, sondern sehr häufig auch die Ausnutzung der mit dem Gerät erreichbaren Auflösung unmöglich gemacht wird.

Im Hinblick auf die Bedeutung des Problems der Verminderung bzw. Vermeidung der Objekiverschmutzung in Korpuskularstrahlgeräten sind bereits eine Reihe von Methoden und Konstruktionen zu seiner Lösung bekanntgeworden. Als ihre wesentlichsten Vertreter seien im folgenden zwei bekannte Konstruktionen angeführt:

Bei der als erste zu behandelnden bekannten Einrichtung zur Verringerung der Objektverschmutzung in Elektronenmikroskopen findet eine in der Weise konstruierte Objektpatrone Anwendung, daß in ihr das Objekt mit dem Objektträger innerhalb einer aus gut wärmeleitenden Wandungen bestehenden, mit einer Tiefkühlvorrichtung in gut wärmeleitender Verbindung stehenden Kühlkammer angeordnet ist. Dabei werden sowohl die Umgebung des Objektes als auch dieses selbst auf Temperaturen in der Gegend von — 80° C gekühlt. Diese bekannte Einrichtung arbeitet also mit einer Kühlung sowohl des Objektes als auch der Objektumgebung.

Die beschriebene Einrichtung gestattet in der Tat eine Herabsetzung der Verschmutzungsgeschwindigkeit bis auf den Wert Null. Es können aber im Betrieb insofern Schwierigkeiten auftreten, als bei einer zu weitgehenden Abkühlung ein in vielen Fällen ebenfalls sehr unerwünschter Objektabbau auftritt. Wie Messungen ergeben haben, gibt es in Abhängigkeit vom Objekt und von den jeweiligen Untersuchungsbedingungen im Korpuskularstrahlgerät eine An der Pumpe arbeitender Korpuskularstrahlapparat, insbesondere Elektronenmikroskop,
mit einer den Objektträger aufnehmenden und
mit einer Tiefkühlvorrichtung in Verbindung
stehenden Objektpatrone

Anmelder:

Siemens & Halske Aktiengesellschaft,
Berlin und München,
München 2, Witteisbacherplatz 2

Als Erfinder benannt:
Dr. Karl-Heinz Herrmann,
Dipl.-Math. Wolfram Loebe, Berlin

bestimmte Temperatur, bei der sowohl die Verschmutzungsgeschwindigkeit als auch der Objektabbau verschwinden. Diese Temperatur läßt sich nicht nur infolge ihrer Abhängigkeit von dem jeweiligen Objekt sehr schwer einstellen, sondern auch deswegen, weil die Verschmutzungsgeschwindigkeit und auch der Objektabbau nicht konstant über die Objektoberfläche verteilt sind, sondern von der jeweils betrachteten Stelle der Objektoberfläche abhängen. Außerdem können unerwünschte Objektbewegungen infolge Wärmekontraktion der gekühlten Teile auftreten.

Eine zweite bekannte Einrichtung zur Verringerung der Verschmutzungsgeschwindigkeit, die den Vorteil bietet, daß kein oder zumindest kein wesentlich Objektabbau auftritt und keine schwer einzuhaltenden Temperaturbedingungen zu erfüllen sind, arbeitet in Abweichung von der eben beschriebenen Anordnung mit einer Kühlung nur der Objektumgebung auf Temperaturen unterhalb etwa —130° C; das Objekt bleibt zumindest ungefähr auf Raumtemperatur. Als Erklärung für die günstige Wirkungsweise dieser Anordnung wird von der Erkenntnis ausgegangen, daß für die Verschmutzungsgeschwindigkeit die in den Restgasen im Vakuumraum des

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Korpuskularstrahlgerätes noch vorhandenen Atome und Moleküle von Kohlenwasserstoffen, für den Objektabbau jedoch die Wasserdampfmoleküle verantwortlich sind. Bei einem relativ warmen Objekt ist die Verweilzeit der Wassermoleküle auf dem Objekt erheblich kleiner als auf den das Objekt umgebenden Flächen, so daß diese eine Pumpenwirkung ausüben und die Gefahr der Einwirkung der Wasserdampfmoleküle auf das Objekt weitgehend ausgeschaltet ist.

Diese zweite bekannte Einrichtung bietet den für das praktische Arbeiten wesentlichen Vorteil, daß unterhalb einer Temperatur der Objektumgebung von ungefähr —130° C auch der Objektabbau in einem großen Temperaturbereich verschwindend klein ist. Es ist demgemäß möglich, durch Kühlung der Objektumgebung auf eine in einem Bereich liegende Temperatur sowohl die Objektverschmutzung als auch den Objektabbau vernachlässigbar klein zu halten.

Bei dieser bekannten Einrichtung besteht die Patrone aus zwei gegeneinander wärmeisolierten Patronenteilen, von denen der erste den Objektträger hält und mit diesem sowie mit zumindest annähernd auf Raumtemperatur befindlichen Teilen des Korpuskularstrahlapparates in gut wärmeleitender Verbindung steht, während der gegen den Objektträger wärmeisolierte zweite Patronenteil den Objektträger umgibt und mit der Tiefkühlvorrichtung in gut wärmeleitender Verbindung steht. Der Objektträger liegt bei der bekannten Lösung zwischen zumindest zwei Blenden, die über den zweiten Patronenteil ebenfalls in gut wärmeleitender Verbindung mit der Tiefkühlvorrichtung stehen. Demgemäß erfordert der zweite Patronenteil eine besondere konstruktive Gestaltung: Er besteht aus einem mit der Tiefkühlvorrichtung in Verbindung stehenden, den Objektträger umgebenden und die Blendenanordnung tragenden topfförmigen Stück sowie einem dem ersten, nicht gekühlten Patronenteil konstruktiv zugeordneten deckelartigen Stück, das in aufhebbarem wärmeleitendem Kontakt mit dem topfförmigen Stück steht. Die Aufhebbarkeit dieses wärmeleitenden Kontaktes ist deshalb erforderlich, weil beim Objektwechsel, d.h. beim Ausschleusen des Objektes, nicht nur der erste Patronenteil, sondern auch das ihm konstruktiv zugeordnete Deckelstück des zweiten — gekühlten — Patronenteiles mit aus dem Korpuskularstrahlapparat entfernt werden muß.

Diese besondere Ausbildung des zweiten Patronenteiles hat ihre Ursache darin, daß zwecks Verwirklichung des Kammerprinzips, d. h. zwecks Herstellung einer das zumindest ungefähr auf Raumtemperatur befindliche Objekt allseitig umgebenden Kammer mit gekühlten Wänden, auch die zu beiden Seiten des Objektträgers angeordneten Blenden gekühlt sein müssen. Dies wird bei der bekannten Anordnung dadurch erreicht, daß einerseits, wie beschrieben, Blenden in wärmeleitender Verbindung an dem topfförmigen Teil gehalten sind und daß andererseits das Deckelstück über einen in den Bereich des Objektträgers reichenden wärmeleitenden Fortsatz die Blenden auf der anderen Seite des Objektträgers hält und wärmeleitend mit der Tiefkühlvorrichtung verbindet.

Die Durchführung des Kammerprinzips bei der bekannten Anordnung macht also eine gegenseitige Durchdringung des zumindest ungefähr auf Raumtemperatur befindlichen ersten Patronenteiles und des in wärmeleitender Verbindung mit der Tiefkühlvorrichtung stehenden zweiten Patronenteiles erforderlich.

Weiterhin kann bei der beschriebenen bekannten Einrichtung eine Vereisung der den Abschluß der Patrone bildenden gekühlten Blendenanordnung auftreten, die infolge der Lage dieser Blendenanordnung bezüglich des Linsenfeldes zu einem störenden

ίο Astigmatismus führen kann.

Die Erfindung geht von der zuletzt beschriebenen

bekannten Anordnung aus und befaßt sich mit der Aufgabe, eine konstruktive Verbesserung anzugeben.

Die Erfindung betrifft einen an der Pumpe arbeitenden Korpuskularstrahlapparat mit einer den Objektträger aufnehmenden und mit einer Tiefkühlvorrichtung in Verbindung stehenden Objektpatrone, die aus zwei gegeneinander wärmeisolierten Patronenteilen besteht, von denen der erste den Objektträger hält und mit diesem sowie mit zumindest annähernd auf Raumtemperatur befindlichen Teilen des Korpuskularstrahlapparates in gut wärmeleitender Verbindung steht, während der gegen den Objektträger wärmeisolierte zweite Patronenteil den Objektträger umgibt und mit der Tiefkühlvorrichtung in gut wärmeleitender Verbindung steht und bei der der Objektträger zwischen zumindest zwei Blenden für den Korpuskularstrahl liegt. Erfindungsgemäß nimmt der erste Patronenteil außer dem Objektträger auch die auf der einen Seite des Objektträgers befindlichen Blenden wärmeleitend auf, so daß auch sie sich zumindest ungefähr auf Raumtemperatur befinden, und der erste Patronenteil weist zwischen diesen Blenden einerseits und dem Objektträger andererseits in seinem innerhalb des ihn umgebenden zweiten Patronenteiles liegenden Bereich Ausnehmungen auf, durch die der zweite — gekühlte — Patronenteil eventuell zwischen diesen Blenden und dem Objektträger befindliche Atome und/oder Moleküle von Gasen und/oder Dämpfen absaugt.

Bei diesem Korpuskularstrahlapparat wird also von dem bisher als Bedingung für eine wirksame Verminderung der Objektverschmutzung als unvermeidlich angesehenen Kammerprinzip abgegangen und von einer Kühlung der auf der einen Seite des Objektträgers liegenden Blende bzw. Blenden abgesehen. Diese Maßnahme, die, wie im folgenden noch erläutert wird, zu einer wesentlich konstruktiven Vereinfachung der Objektpatrone führt, wird hinsicht-Hch ihrer Auswirkung auf die Verringerung der Objektverschmutzung — denn eine auf Raumtemperatur befindliche Blende hält sich im Bereich ihrer öffnung bewegenden Atome und Moleküle nicht zurück — dadurch kompensiert, daß der erste Patronenteil in seinem Bereich zwischen den Blenden und dem Objektträger innerhalb des gekühlten zweiten Patronenteiles Ausnehmungen aufweist. Infolge dieser Ausnehmungen steht also auch die den genannten Blenden zugekehrte Oberfläche des Objektträgers den gekühlten Innenflächen des zweiten Patronenteiles gegenüber, so daß diese in den Zwischenraum zwischen den genannten Blenden einerseits und dem Objektträger andererseits möglicherweise eingedrungene Atome und Moleküle absaugen.

In konstruktiver Hinsicht bietet die beschriebene Lösung den Vorteil, daß die beiden Patronenteile jeder für sich eine konstruktive Einheit bilden kön-

nen und dann der den Objektträger haltende erste Patronenteil zum Objektwechsel, der zweckmäßigerweise durch Schleusung des ersten Patronenteiles erfolgt, ohne Beeinflussung des zweiten Patronenteiles aus dem Korpuskularstrahlgerät entfernbar ist. Eine konstruktive Zuordnung von gekühlten Teilen zu dem zumindest ungefähr auf Raumtemperatur befindlichen ersten Patronenteil und das Erfordernis der unter Verwendung eines deckelartigen Teiles geschlossenen gekühlten Kammer erübrigt sich also.

Die konstruktive Trennung des gekühlten und des nicht gekühlten Patronenteiles bietet den weiteren Vorteil, daß keine störenden Objektbewegungen auftreten.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der zweite Patronenteil an der Objektivlinse des Korpuskularstrahlapparates befestigt, während der erste Patronenteil in einen Objekttisch eingesetzt ist und mit seinem den Objektträger haltenden und mit Ausnehmungen versehenen Bereich in den zweiten so Patronenteil hineinragt. Der mit der Tiefkühlvorrichtung verbundene zweite Patronenteil kann also ohne Aufhebung dieser Verbindung auch während eines Objektwechsels im Gerät bleiben.

Findet ein zu Verstellbewegungen eingerichteter Objekttisch Verwendung, so sind zweckmäßigerweise die Abstände zwischen den beiden Patronenteilen nur so groß gewählt, daß der zweite Patronenteil die bei Durchführung der Verstellbewegungen erfolgende Bewegung des ersten Patronenteiles zuläßt. Hierdurch wird das Eindringen von zur Objektverschmutzung oder zum Objektabbau Anlaß gebenden Atomen und Molekülen in den Bereich des Objektes soweit wie möglich vermieden.

Bei einer Linse mit gekühlten, insbesondere supraleitenden Teilen kann der zweite Patronenteil infolge seiner dauernden festen Anordnung im Korpuskularstrahlapparat durch die gekühlten Teile der Linse gebildet sein. Bei diesen Teilen kann es sich beispielsweise um einen oder beide der gekühlten Polschuhe einer magnetischen Linse handeln.

Die Ausnehmungen im ersten Patronenteil zwischen den Blenden einerseits und Objektträger andererseits können beispielsweise dadurch erhalten sein, daß der Objektträger an dem ersten Patronenteil unter Verwendung eines Drahtgitters mit geeigneter Maschenweite befestigt ist. Einfacher, wirkungsvoller und in vielen Fällen vorteilhaft hinsichtlich der Stabilität der Anordnung wird dagegen eine Lösung sein, bei der der Objektträger mittels wärmeleitender Streben an dem ersten Patronenteil frei schwebend innerhalb des zweiten Patronenteiles gehalten ist. Dabei werden die Ausnehmungen durch die freien Zwischenräume zwischen den einzelnen Streben gebildet. Diese Streben können entweder aus Draht bestehen oder unmittelbar aus dem den ersten Patronenteil bildenden Material herausgearbeitet sein.

Bisher war nur von den auf der einen Seite des Objektträgers liegenden Blenden die Rede. Für die Anordnung und die Wahl der Temperatur der auf der anderen, der Objektivlinse zugekehrten Seite des Objektträgers befindlichen Blenden werden erfindungsgemäß mehrere Möglichkeiten angegeben. Beispielsweise können die auf der anderen Seite des Objektträgers befindlichen Blenden von dem zweiten Patronenteil wärmeleitend aufgenommen sein, so daß sie — wie bei der eingangs beschriebenen zweiten bekannten Anordnung — über den zweiten Patronenteil mit der Tiefkühlvorrichtung in gut wärmeleitender Verbindung stehen. Bei dieser Wahl der Blendentemperatur besteht aber die Gefahr, daß die Blenden vereisen. Aus diesem Grunde ist es günstiger, diese Blenden nicht mitzukühlen und sie gegen den zweiten Patronenteil beispielsweise unter Verwendung wärmeisolierender Zwischenstücke wärmeisoliert anzuordnen. Bei einer derartigen Wahl der Temperatur kann jedoch eine — wenn auch geringfügige — Verschmutzung des Objektes infolge Eindringens organischer Moleküle in den unmittelbaren Bereich des Objektes auftreten. Diese Gefahr wird etwas verringert, wenn als Blende auf der anderen Seite des Objektträgers die zumindest ungefähr auf Raumtemperatur befindliche, von dem Objektträger etwas entfernte Aperturblende dient und der zweite Patronenteil sich wenigstens bis in ihren Bereich erstreckt.

Von Nachteil ist aber die Gefahr der Verschmutzung der Aperturblende. In Weiterbildung wird daher vorgeschlagen, daß der zweite Patronenteil über die Aperturblende hinaus bis in ein Gebiet geringer Nachvergrößerung des Korpuskularstrahlgerätes verlängert ist und eine öffnung zur wärmeisolierten Durchführung der Aperturblende enthält. Diese Anordnung ist insofern besonders vorteilhaft, als dann der gekühlte zweite Patronenteil nicht nur die Verschmutzung des Objektes, sondern zugleich auch die der Aperturblende verhindert. Ferner wird durch die Verlängerung des zweiten Patronenteiles bis in ein Gebiet geringer Nachvergrößerung der nachteilige Einfluß einer eventuellen Vereisung des Endes des zweiten Patronenteiles auf die Bildqualität weitgehend ausgeschaltet.

Ebenso wie für das Schleusen des ersten Patronenteiles zwecks Objektwechsels an sich bekannte Anordnungen Verwendung finden können, trifft dies auch für die Tiefkühlvorrichtung zu, die mit dem zweiten Patronenteil in gut wärmeleitender Verbindung steht. Als besonders zweckmäßig hat sich eine Tiefkühlvorrichtung erwiesen, die in an sich bekannter Weise im wesentlichen aus einem mit flüssiger Luft od. dgl. gefüllten Kühlmittelgefäß sowie einer gegen den zweiten Patronenteil gedrückten Kühlstange besteht, die eine gut wärmeleitende Verbindung zwischen Kühlmittelgefäß und zweitem Patronenteil herstellt. Man kann die Kühlstange federnd gegen den zweiten Patronenteil drücken, jedoch ist auch eine feste bzw. eine Schraubverbindung möglich, da bei der bevorzugten Ausführungsfonn der Einrichtung der zweite Patronenteil fest im Korpuskularstrahlgerät bleibt.

In an sich bekannter Weise kann an dem zweiten Patronenteil ein Thermoelement angeordnet sein, dessen Thermospannung mittels Leitungen an der Kühlstange nach außen geführt wird, so daß die Temperatur des zweiten Patronenteiles ermittelt werden kann.

Im folgenden wird die beschriebene Einrichtung an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Diese Erläuterung erfolgt an Hand eines Elektronenmikroskops, das in den Figuren nur in seinen für die Erfindung wesentlichen Teilen wiedergegeben ist. Die in mehreren Figuren wiederkehrenden gleichen Teile sind mit denselben Bezugszeichen versehen.

In F i g. 1 ist oberhalb der die Polschuhe 1 und 2 enthaltenden Objektivlinsenanordnung 3 die Objekt-

patrone 4 angeordnet. Sie besteht aus zwei Patronen- halten. Dann befindet sich die Blende 16 ebenfalls teilen S und 6, von denen der erste Patronenteil 5 praktisch auf Raumtemperatur, so daß im Fall der sich zumindest ungefähr auf Raumtemperatur befin- F i g. 4 der Objektträger 14 zwischen zumindest undet, da er unter Bildung einer gut wärmeleitenden gefahr auf Raumtemperatur liegenden Blenden 15 Verbindung in den im einzelnen nicht näher darge- 5 und 16 angeordnet ist. In diesem Fall muß aber, da stellten Objekttisch? eingesetzt ist, während der sich eine warme Fläche in Form der Blende 16 in zweite Patronenteil 6 in gut wärmeleitender Verbin- unmittelbarer Nähe des Objektes befindet, mit einer dung mit der Kühlstange 8 steht, die in das in dieser geringen Objektverschmutzung gerechnet werden.
Figur ebenfalls nicht dargestellte Kühlmittelgefäß Diese Gefahr ist bei der Anordnung nach F i g. 5

hineinragt. Der zweite Patronenteil 6 ist unter Ver- io dadurch verringert, daß die Aperturblende 21 als Wendung wärmeisolierender Zwischenlagen 9, die Blende auf ihrer Seite des Objektträgers 14 dient. Sie z. B. als Kunststoff ringe ausgeführt sein können, an befindet sich infolge der wärmeleitenden Verbindern Linsensystem 3 befestigt. düngen zwischen ihrem Schieber 22 und entsprechen-

Der erste Patronenteil 5 besteht im wesentlichen den Teilen des Korpuskularstrahlgerätes ebenfalls aus dem Patronenkonus 10, der zum lösbaren Ein- 15 auf Raumtemperatur. Infolge ihres größeren Absetzen des ersten Patronenteiles 5 in die Aufnahme Standes von dem Objektträger 14 ist die Gefahr der 11 des Objekttisches 7 dient, sowie zwei in diesem Objektverschmutzung bei dieser Lösungsvariante ge-Ausführungsbeispiel an den Konus 10 angeschraub- ringer.

ten Teilen 12 und 13, von denen der Teil 12 den Man erkennt, daß im Fall der F i g. 5 der zweite

eigentlichen Halter für den Objektträger 14 und der 20 Patronenteil 6 bis in den Bereich der Aperturblende Teil 13 den als Einsatz ausgebildeten Halter für die 21 verlängert ist.
Blende 15 darstellt. Eine Lösung, die sowohl die Gefahr der Ver-

Man erkennt, daß der eigentliche Halter 12 in schmutzung des Objektes und der Aperturblende als seinen dem Objektträger 14 benachbarten Bereichen auch einen möglichen nachteiligen Einfluß einer gestrebenartig ausgebildet ist; von diesen Streben sind 25 kühlten Blende infolge Vereisung auf die Abbildungsnur die mit 12a und 12b bezeichneten in Fig. 1 zu qualität der Linse praktisch beseitigt, zeigt Fig. 6. erkennen. Die Ausbildung des Teiles 12 bei Vor- Auch hier befindet sich die Aperturblende 21 mit sehen von beispielsweise drei Streben 12', 12" und ihrem Schieber 22 zumindest ungefähr auf Raum-12"' lassen die F i g. 2 und 3 im einzelnen sichtbar temperatur, sie ist aber infolge weiterer Verlängewerden. 30 rung des zweiten Patronenteiles 6 von diesem in der-

Während die auf der einen Seite des Objektträgers selben Weise umgeben wie der Objektträger 14, so 14 liegende Blende 15 sich infolge der gut wärme- daß eine Verschmutzung der Aperturblende ebenso leitenden Verbindung zwischen dem Einsatz 13 und wie diejenige des Objektes vermieden ist.
dem Patronenkonus 10 sowie dem Tisch 7 zumindest Dabei ist durch geeignete Dimensionierung der

ungefähr auf Raumtemperatur befindet, liegt die 35 Durchführung 23 für den Blendenschieber 22, gege-Blendel6 auf der anderen Seite des Objektträgers benenfalls unter Verwendung zusätzlicher wärme-14 zumindest ungefähr auf der Temperatur des mit isolierender Zwischenlagen, dafür gesorgt, daß keine der Kühlstange 8 in wärmeleitender Verbindung wärmeleitende Verbindung zwischen dem zweiten stehenden zweiten Patronenteiles 6. Patronenteil 6 einerseits und der Aperturblende 21

Man erkennt, daß durch das Verlassen des Prin- 40 andererseits auftritt.

zips der das Objekt aufnehmenden allseitig gekühlten Demselben Zweck bezüglich des zweiten Patronen-

Kammer eine relativ einfache Konstruktion möglich teiles 6 einerseits und der in der Figur nicht näher wird, die es erlaubt, den auf Raumtemperatur be- bezeichneten Teile des Korpuskularstrahlapparates findlichen ersten Patronenteil 5 einerseits und den andererseits dient die wärmeisolierende Zwischengekühlten zweiten Patronenteil 6 andererseits zu je- 45 lage 24.

weils einer konstruktiven Einheit zusammenzufassen, Der Patronenteil 6 ist über die Aperturblende 21

wobei nur die den ersten, nicht gekühlten Patronen- hinaus so weit verlängert, daß sein Ende 25 sich in teil 5 bildende konstruktive Einheit zum Objekt- einem Gebiet geringer Nachvergrößerung befindet, wechsel oder auch zur Reinigung der Blende 15 aus Dabei ist beispielsweise an die Stelle des ersten dem Korpuskularstrahlgerät entfernt zu werden so Zwischenbildes gedacht. In diesem Gebiet macht sich braucht. Dieser Vorteil wird aber nicht durch eine eine eventuelle Vereisung des Endes 25 des zweiten Erhöhung der Objektverschmutzung und des Objekt- Patronenteiles 6 nicht mehr nachteilig in bezug auf abbaues erkauft, da infolge der durch die in den die Bildgüte bemerkbar.

Fig. 2 und 3 mit 12', 12" und 12'" bezeichneten Dabei ist vorausgesetzt, daß der zweite Patronen-

Streben zur Halterung des Objektträgers 14 dieser 55 teil 6 an seinem Ende 25 einen großen Querschnitt praktisch allseitig gekühlten Flächen gegenüber- für den Durchtritt des Koipuskularstrahles aufweist, gestellt wird. Dies wirkt sich aber auf die beabsichtigte Verringe-

Bei der in F i g. 1 dargestellten Anordnung be- rung der Objektverschmutzung in keiner Weise nachsteht wegen der Kühlung der Blende 16 die Gefahr, teilig aus, da das Ende 25 weit entfernt vom Objektdaß diese infolge Niederschiagens von Wasserdampf 60 träger 14 liegt.

vereist. Da diese Blende im Spalt zwischen den bei- In F i g. 7 ist die Tiefkühlvorrichtung in ihren

den Polschuhen 1 und 2 der Objektivlinse 3 liegt, wesentlichen Teilen dargestellt. Man erkennt die kann ihre Vereisung nachteilige Wirkungen hinsieht- auch in Fig. 1 dargestellte Kühlstange8, die mit Hch des Astigmatismus der Objektivlinse haben. ihrem in F i g. 7 linken Ende gegen den nicht darge-Aus diesem Grunde kann es zweckmäßig sein, diese 65 stellten zweiten Patronenteil 6 drückt, während ihr in Blende nicht mitzukühlen, sondern sie, wie in F i g. 4 der Figur rechtes, abgebogenes Ende in den Behälter angedeutet, mittels einer wärmeisolierenden Zwi- 30 für flüssige Luft, flüssigen Stickstoff od. dgl. hineinschenlage 20 an dem zweiten Patronenteil 6 zu taucht. Der Behälter 30 ist — zweckmäßigerweise

unter Verwendung geeigneter isolierender Behälter — an der Wand 32 des Korpuskularstrahlgerätes gehalten. Durch diese Wand ist auch die Kühlstange 8 unter Verwendung geeigneter abdichtender und wärmeisolierender Vorrichtungen 33 hindurchgeleitet.

Die beschriebene Einrichtung kann statt bei dem beschriebenen Elektronenmikroskop auch bei anderen Korpuskularstrahlgeräten Anwendung finden. Weiterhin ist ihre Verwendung nicht an das Vorsehen der in F i g. 7 dargestellten Tiefkühlvorrichtung gebunden. Ferner kann statt der in dem dargestellten Ausführungsbeispiel als Objektträger verwendeten Objektblende auch z. B. ein Netz vorgesehen sein. Gegebenenfalls ist es erforderlich, zwecks Erzielung einer guten Wärmeleitung zwischen dem Tisch und/oder dem Blendenschieber einerseits und anderen auf Raumtemperatur befindlichen Teilen des Korpuskularstrahlapparates andererseits zusätzliche wärmeleitende Mittel, die aber die Bewegung des Tisches bzw. des Blendenschiebers nicht behindern dürfen, vorzusehen. Hierzu können beispielsweise Metallgeflechte dienen. Im Bedarfsfall können diese Teile mit zusätzlichen Heizeinrichtungen in Verbindung stehen.

Claims (15)

Patentansprüche:

1. An der Pumpe arbeitender Korpuskularstrahlapparat, insbesondere Elektronenmikroskop, mit einer den Objektträger aufnehmenden und mit einer Tiefkühlvorrichtung in Verbindung stehenden Objektpatrone, die aus zwei gegeneinander wärmeisolierten Patronenteilen besteht, von denen der erste den Objektträger hält und mit diesem sowie mit zumindest annähernd auf Raumtemperatur befindlichen Teilen des Korpuskularstrahlapparates in gut wärmeleitender Verbindung steht, während der gegen den Objektträger wärmeisolierte zweite Patronenteil den Objektträger umgibt und mit der Tiefkühlvorrichtung in gut wärmeleitender Verbindung steht, und bei der der Objektträger zwischen zumindest zwei Blenden für den Korpuskularstrahl liegt, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Patronenteil außer dem Objektträger auch die auf der einen Seite des Objektträgers befindlichen Blenden wärmeleitend aufnimmt, so daß auch sie sich zumindest ungefähr auf Raumtemperatur befinden, und daß der erste Patronenteil zwischen diesen Blenden einerseits und dem Objektträger andererseits in seinem innerhalb des ihn umgebenden zweiten Patronenteiles liegenden Bereich Ausnehmungen aufweist, durch die der zweite Patronenteil eventuell zwischen diesen Blenden und dem Objektträger befindliche Atome und/oder Moleküle von Gasen und/oder Dämpfen absaugt.

2. Korpuskularstrahlapparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Patronenteile jeder für sich eine konstruktive Einheit bilden und der den Objektträger haltende erste Patronenteil zum Objektwechsel ohne Beeinflussung des zweiten Patronenteiles aus dem Korpuskularstrahlgerät entfernbar ist.

3. Korpuskularstrahlapparat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Patronenteil schleusbar ist.

4. Korpuskularstrahlapparat nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Patronenteil an der Objektivlinse befestigt ist, während der erste Patronenteil in einen Objekttisch eingesetzt ist und mit seinem den Objektträger haltenden und mit Ausnehmungen versehenen Bereich in den zweiten Patronenteil hineinragt.

5. Korpuskularstrahlapparat nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem zu Verstellbewegungen eingerichteten Objekttisch die Abstände zwischen den beiden Patronenteilen nur so groß gewählt sind, daß der zweite Patronenteil die bei Durchführung der Verstellbewegungen erfolgende Bewegung des ersten Patronenteiles zuläßt.

6. Korpuskularstrahlapparat nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Linse mit gekühlten, insbesondere supraleitenden Teilen der zweite Patronenteil durch die gekühlten Teile gebildet ist.

7. Korpuskularstrahlapparat nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Linse mit gekühlten Polschuhen zumindest einer von diesen den zweiten Patronenteil bildet.

8. Korpuskularstrahlapparat nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Objektträger mittels wärmeleitender Streben an dem ersten Patronenteil frei schwebend innerhalb des zweiten Patronenteiles gehalten ist.

9. Korpuskularstrahlapparat nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die auf der anderen Seite des Objektträgers befindlichen Blenden von dem zweiten Patronenteil wärmeleitend aufgenommen sind, so daß sie über diesen mit der Tiefkühlvorrichtung in gut wärmeleitender Verbindung stehen.

10. Korpuskularstrahlapparat nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die auf der anderen Seite des Objektträgers befindlichen Blenden gegen den zweiten Patronenteil wärmeisoliert sind.

11. Korpuskularstrahlapparat nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die auf der anderen Seite des Objektträgers befindlichen Blenden unter Verwendung wärmeisolierender Zwischenstücke an dem zweiten Patronenteil gehalten sind.

12. Korpuskularstrahlapparat nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß als Blende auf der anderen Seite des Objektträgers die zumindest ungefähr auf Raumtemperatur befindliche Aperturblende dient und der zweite Patronenteil sich wenigstens bis in ihren Bereich erstreckt.

13. Korpuskularstrahlapparat nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Patronenteil eine Öffnung zur wärmeisolierten Durchführung der Aperturblende enthält und über diese hinaus bis in ein Gebiet geringer Nachvergrößerung verlängert ist.

14. Korpuskularstrahlapparat nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefkühlvorrichtung in an sich bekannter Weise im wesentlichen aus einem mit flüssiger Luft od. dgl. gefüllten Kühlmittelgefäß sowie einer gegen den zweiten Patronenteil gedrückten

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Kühlstange besteht, die eine gut wärmeleitende sich bekannter Weise zur Temperaturmessung an Verbindung zwischen dem Kühlmittelgefäß und dem zweiten Patronenteil ein Thermoelement andern zweiten Patronenteil herstellt. geordnet ist, dessen Thermospannung mittels

15. Korpuskularstrahlapparat nach An- Leitungen in der Kühlstange nach außen geführt Spruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß in an 5 wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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