DE1221744B - Elektonenbeugungsgeraet - Google Patents
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Description
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Int. CL:
HOIj
Deutsche KL: 21g-37/10
Nummer: 1221744
Aktenzeichen: T 21758 VIII c/21 g
Anmeldetag: 15. März 1962
Auslegetag: 28. Juli 1966
Die Erfindung betrifft ein Elektronenbeugungsgerät mit einem durch eine Vakuumpumpe evakuierten
Raum, der aus einem Kathodenteil, einem Kondensorteil, einer Beugungskammer und einer
Aufnahmekammer besteht.
Derartige Geräte sind bekannt. Sie dienen zur Untersuchung der Kristallstruktur von dünnen
Schichten in Durchstrahlung oder von Oberflächenschichten in Reflexion. Es ist ferner bekannt, das zu
untersuchende Präparat zu kühlen, um eine Reaktion von im Gerät enthaltenen Gasmolekülen mit dem
Präparat zu vermeiden. Dies ist besonders wichtig bei der Beugung von Elektronen an Oberflächen
leicht oxydierbarer Metalle, da bei Sauerstoff schon ein sehr niedriger Partialdruck genügt, um die dünne
Oberflächenschicht mit einer Stärke von größenordnungsmäßig 50 A, welche zur Reflexions-Elektronenbeugueng
beiträgt, ganz oder teilweise zu oxydieren, so daß eine Beugung an reinem, nicht oxydiertem
Metall unmöglich gemacht wird. Noch dringender stellt sich das Oxydationsproblem bei der Aufdampfung
und bei der Ionenätzung, da in beiden Fällen Sauerstoffmoleküle mit in die Oberflächenstruktur
eingelagert werden können. Auch andere Gas- und Dampfreaktionen kommen für unerwünschte
Einflüsse auf die betrachtete Oberfläche in Frage, wie beispielsweise Nitrierung oder Sulfurierung.
Es ist an sich bekannt, zur Vermeidung derartiger unerwünschter Reaktionen ein Vakuum in der Größenordnung
von 1O-8 bis 10~9 Tor anzuwenden. Die
Erzeugung eines derartigen Vakuums erfordert aber ein weitgehend geschlossenes Glasgefäß, das bei
einem Präparatwechsel auf- und wieder zugeschmolzen wird. Um das hohe Vakuum zu erzeugen, müssen
bewegliche Vakuumdurchführungen nach Möglichkeit vermieden werden, was die Verwendbarkeit
des Apparates außerordentlich einschränkt. So wäre es zwar möglich, nach dem Erreichen des Vakuums
eine Schicht eines oxydationsempfindlichen Metalls aufzudampfen und mit Hilfe der Elektronenbeugung
nachzuweisen, daß diese Schicht oxydfrei ist, aber es ist unmöglich, die oxydfreie Oberfläche desselben
Metalls an einem Metallstück zu erhalten, da man die beim Einführen des Stückes in den Apparat vorhandene
Oxydhaut nach Erreichen des Vakuums wegätzen müßte, was nur mit Ionenätzung möglich
ist. Das Montieren einer Ionenätzvorrichtung würde jedoch das Vakuum um mehrere Zehnerpotenzen
verschlechtern, so daß wieder eine Oxydation auftreten würde.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Elektronenbeugungsgerät
Anmelder:
Trüb, Täuber & Co. A. G., Zürich (Schweiz)
Trüb, Täuber & Co. A. G., Zürich (Schweiz)
Vertreter:
Dr.-Ing. E. Maier, Patentanwalt,
München 22, Widenmayerstr. 4
Als Erfinder benannt:
Dr. Leinhard Wegmann, Wallisellen (Schweiz)
Beanspruchte Priorität:
Schweiz vom 20. März 1961 (3317)
Elektronenbeugungsgerät der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welchem die verschiedensten bekannten
Vorrichtungen zur Beeinflussung des Präparates, insbesondere einer Ionenätzvorrichtung, verwendet
werden können, bei dem aber Gasreaktionen mit dem Präparat, insbesondere Oxydation, vermieden
werden. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß in der Beugungskammer eine das
Objekt umschließende, vom Vakuum der Beugungskammer umgebende Objektkammer vorgesehen ist,
die durch eine zusätzliche Vakuumpumpe evakuiert wird, wobei die Summe der Vakuumwiderstände der
für die Messungen, Beobachtungen und Beeinflussungen des Objekts notwendigen Öffnungen in der
Objektkammer größer ist als der Vakuumwiderstand der Saugleitung zwischen der Objektkammer und
der zusätzlichen Pumpe, und daß eine zur Kühlung der Wände der Objektkammer dienende Vorrichtung
vorgesehen ist. Es ist auf diese Weise möglich, trotz der für die verschiedenen Vorrichtungen zur Beeinflussung
des Präparats erforderlichen Durchführungen ein verhältnismäßig gutes Vakuum zu schaffen,
das allerdings allein zur Verhinderung einer Gasreaktion noch nicht ausreichend hoch ist. Durch
die Kühlung der Objektkammerwände wird aber die Reaktionsgeschwindigkeit des Objekts mit den Gasmolekülen
stark herabgesetzt. Experimentelle Untersuchungen haben ergeben, daß eine besonders starke
Herabsetzung der Reaktionsgeschwindigkeit dann erreicht wird, wenn die gekühlten Wände der Objektkammer
einen Abstand von dem Objekt haben, der wesentlich kleiner als die freie Weglänge der
Moleküle im Restgas ist. In diesem Falle wurden zur
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Erreichung der gleichen Reaktionszeit wie bei der Fig. 9 zeigt einen Schnitt durch dieselbe Beu-
obengenannten Vorrichtung mit einem Glasgefäß gungskammer, senkrecht zum Schnitt von Fig. 8,
und einem Vakuum von etwa 10~8 bis 10~9 Tor ein und ebenfalls durch einen Teil der angeflanschten
Vakuum von 10 ~6 bis 10 ~7 Tor ausreichen. Zusatzvorrichtungen;
Bei dem beschriebenen Gerät können als Mittel 5 Fig. 10 zeigt einen Schnitt durch die Beugungsfür die Messung, Beobachtung und Beeinflussung kammer eines fünften Ausführungsbeispiels derElekdes
Objektes ein Objekthalter, eine Entladevorrich- tronenbeugungsapparatur und durch einen Teil der
tung, eine Ionenätzvorrichtung und eine Aufdampf- angeflanschten Zusatzvorrichtungen;
vorrichtung vorgesehen sein. Vorzugsweise ist die Fig. 11 zeigt eine Ansicht auf einen Revolver-Objektkammer mit einer doppelten Wandung ver- io kopf derselben Beugungskammer und einen Teil der sehen, wobei die innere Wand mit einem Kühlbe- angeflanschten Zusatzvorrichtungen,
halter in Verbindung steht. In der Objektkammer Die in F i g. 1 schematisch dargestellte Elektronenkann eine Blende mit je einer öffnung für den beugungsapparatur weist folgende Hauptteile auf:
Durchtritt der Ionenstrahlen der Ionenätzvorrichtung einen Kathodenteil i mit den notwendigen Ein- und der Molekülstrahlen der Aufdampfvorrichtung 15 richtungen, einen Kondensorteil 2 mit ein oder mehvorgesehen sein. Dabei besteht die Blende Vorzugs- reren Linsen, eine Beugungskammer 3 mit dem zu weise aus elektrisch leitendem Material, und es ist untersuchenden Präparat 4, eine Aufnahmekammer 5 eine Vorrichtung zur Abdeckung der Öffnung vor- mit Beobachtungsfenster 6 und Leuchtschirm oder gesehen. Photoeinrichtung 7, eine Hochspannungszuführung 8
vorrichtung vorgesehen sein. Vorzugsweise ist die Fig. 11 zeigt eine Ansicht auf einen Revolver-Objektkammer mit einer doppelten Wandung ver- io kopf derselben Beugungskammer und einen Teil der sehen, wobei die innere Wand mit einem Kühlbe- angeflanschten Zusatzvorrichtungen,
halter in Verbindung steht. In der Objektkammer Die in F i g. 1 schematisch dargestellte Elektronenkann eine Blende mit je einer öffnung für den beugungsapparatur weist folgende Hauptteile auf:
Durchtritt der Ionenstrahlen der Ionenätzvorrichtung einen Kathodenteil i mit den notwendigen Ein- und der Molekülstrahlen der Aufdampfvorrichtung 15 richtungen, einen Kondensorteil 2 mit ein oder mehvorgesehen sein. Dabei besteht die Blende Vorzugs- reren Linsen, eine Beugungskammer 3 mit dem zu weise aus elektrisch leitendem Material, und es ist untersuchenden Präparat 4, eine Aufnahmekammer 5 eine Vorrichtung zur Abdeckung der Öffnung vor- mit Beobachtungsfenster 6 und Leuchtschirm oder gesehen. Photoeinrichtung 7, eine Hochspannungszuführung 8
Ferner können Vorrichtungen zum Ausheizen der 20 zur Kathode, eine Hochvakuumpumpe 9 und eine
Objektkammer und der Vakuumleitung vorgesehen Vorvakuumpumpe 10, die zusammen die für das
sein. Die Aufdampfvorrichtung kann mehrere die Auspumpen des Beugungsgerätes verwendete Hauptaufzudampfenden
Substanzen enthaltende Träger vakuumanlage darstellen, das prinzipiell aus einer
enthalten, wobei eine Vorrichtung vorgesehen ist, beliebigen Anzahl Pumpen zusammengesetzt sein
mit welcher die Substanzträger in bezug auf das 25 kann, eine das Präparat 4 umgebende in der Beu-Objekt
bewegbar sind. gungskammer 3 enthaltene innere Objektkammer 11,
Es kann eine in die Objektkammer einführbare, eine Kühlfalle 12, welche ein Kühlmittel enthält, das
den Objekthalter gegen die Objektkammer vakuum- in direktem Kontakt oder durch gute Wärmeleiter
dicht abschließbare Schleusenkammer vorgesehen mit den Wänden der Innenkammer 11 verbunden ist,
sein, die vorzugsweise mit einem steuerbaren Ventil 30 eine zusätzliche Hochvakuumpumpe 13, welche hochversehen
ist. Dieses Ventil kann mit einem ein kor- vakuumseitig die Innenkammer 11 separat auspumpt
radierendes Gas enthaltenden Behälter in Verbin- und vorvakuumseitig entweder an die Hauptvakuumdung
stehen. anlage angeschlossen-ist oder eigene Vorpumpen be-
Die beschriebene Einrichtung ist im folgenden an sitzt.
Hand der Zeichnung an verschiedenen Ausführungs- 35 In Fig. 1 sind als notwendige Öffnungen der
beispielen näher erläutert. Innenkammer 11 nur zwei angegeben: die öffnung
Fig. 1 zeigt einige wesentliche Teile der später für den Anschluß der Pumpleitung rechts und die
näher erläuterten Ausführungsbeispiele des beschrie- öffnung für den Eintritt und Austritt des beugenden
benen Elektronenbeugungsgerätes; Elektronenstrahls oben und unten.
Fig.2 zeigt einen Schnitt durch die Beugungs- 40 Dazu kommen weitere Öffnungen nach Bedarf:
kammer eines ersten Ausführungsbeispieles der Elek- Di6 Halterung des Präparates auf einem Goniotronenbeugungsapparatur
und durch einen Teil der meterkopf oder die separate Heizung oder Kühlung angeflanschten Zusatzvorrichtungen in größerem des Präparates bedingen eine nicht in Wärmelei-Maßstab;
tungskontakt mit den gekühlten Wänden stehende
Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch dieselbe Beu- 45 Durchführung; die Beschießung des Präparates mit
gungskammer, senkrecht zum Schnitt in Fig. 2 und Ionen für Ätzung, mit Elektronen für Entladung und
ebenfalls durch einen Teil der angeflanschten Zu- mit Molekülen für Aufdampfung bedingen weitere
Satzvorrichtungen; Öffnungen. Jede dieser Öffnungen, mit Ausnahme
Fig. 4 zeigt einen Schnitt durch die Beugungs- der Absaugleitung, bildet für das Evakuieren der
kammer eines zweiten Ausführungsbeispiels der 5o Innenkammer 11 ein Leck, dessen Wirkung gemessen
Elektronenbeugungsapparatur und durch einen Teil werden kann durch einen Vakuumwiderstand Wi.
der angeflanschten Zusatzvorrichtungen; Ebenso kann man auch einen Vakuumwiderstand
Fig. 5 zeigt einen Schnitt durch dieselbe Beu- Wp der Absaugleitung zuschreiben. Damit nun in
gungskammer, senkrecht zum Schnitt der F i g. 4 in der Innenkammer ein besseres Vakuum herrscht als
einer Ebene vor dem Objekt, und ebenfalls einen 55 in der Beugungskammer, sind die i Öffnungen der
Teil der angeflanschten Zusatzvorrichtungen; Innenkammer so zu konstruieren, daß
F i g. 6 zeigt einen Schnitt durch die Beugungskammer eines dritten Ausführungsbeispiels der Elek- ^P Wi
> Wp.
tronenbeugungsapparatur und durch einen Teil der *
angeflanschten Zusatzvorrichtungen; 60
tronenbeugungsapparatur und durch einen Teil der *
angeflanschten Zusatzvorrichtungen; 60
F i g. 7 zeigt einen Schnitt durch dieselbe Beu- In Worten ausgedrückt ist die Summe der Vakuum-
gungskammer, senkrecht zum Schnitt von Fig. 6, widerstände der einzelnen Öffnungen der Innen-
und ebenfalls durch einen Teil der angeflanschten kammer größer als der Vakuumwiderstand der Ab-
Zusatzvorrichtungen; saugleitung der Innenkammer.
Fig. 8 zeigt einen Schnitt durch die Beugungs- 65 Bei einigen Öffnungen wird zur Vergrößerung des
kammer eines, vierten Ausführungsbeispiels der Elek- Vakuumwiderstandes die Anordnung von Blenden
tronenbeugungsapparatur und durch einen Teil der oder Vakuumschikanen notwendig sein; auch kann
angeflanschten Zusatzvorrichtungen; ein Teil der Öffnung durch die notwendigen Zusatz-
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vorrichtungen wieder gedeckt werden. Es können also zum vakuummäßigen Abdecken der öffnung 32 ver-
in den Öffnungen nicht gekühlte Flächen eine Begren- wendet werden. Besonders hervorzuheben ist, daß in
zung der Ininenkammer bilden. Diese nicht gekühlten diesem ersten Ausführungsbeispiel an der BeugungS'-
Flächen werden ebenfalls zu den öffnungen gezählt; kammer wahlweise nacheinander oder gleichzeitig
sie tragen jedoch zu den zu beachtenden Vakuum- 5 eine Aufdampfvorrichtung, eine Ionenätzvorrichtung
widerständen nicht bei. Um aber die Wirksamkeit der und eine Entladevorrichtung anbringbar sind, so daß
Einrichtung nicht zu gefährden, darf die Gesamtfläche sie auf das in der inneren Objektkammer befindliche
der Öffnungen (ohne Saugleitung) nicht mehr als ein Objekt einwirken können.
Fünftel der gesamten Kühlflächen betragen. Ein zweites Ausführungsbeispiel, welches eine grö-
Beim ersten Ausführungsbeispiel nach F ig. 2 und 3 io ßere Anzahl von dosierten Aufdampfungen einer
sind an eine der Beugungskammer 3 entsprechende oder mehrerer Substanzen unter reproduzierbaren
Beugungskammer 20 ein Objekthalter 21, eine Ent- Einfallswinkeln gestattet, ist in den Fig. 4 und 5 ge-
ladevorrichtung 22, eine Ionenätzvorrichtung 23 zeigt.
und eine Aufdampfvorrichtung 24 angeflanscht, und An eine Beugungskammer 42 sind ein Objekthalter
zwar derart, daß sie sich gegenseitig in ihrer Wirk- 15 43, eine Entladevorrichtung 44, eine Ionenätzvorrich-
samkeit nicht behindern, noch die in Fig. 2 und 3 tung 45 und eine Vakuumleitung 46 mit einer mit
schematisch dargestellten zu registrierenden, gebeug- Vakuumschikainen von kleinen Leitwerten des Strö-
ten Elektronenstrahlen 25 abschneiden. Durch die zu- mungswiderstandes und mit Kühlflächen versehenen
sätzliche Öffnung 26 ist eine Vakuumleitung 27 Innenkammer 47 angeflanscht und wie bei der im
vakuumdicht aus der Beugungskammer 20 heraus- 20 ersten Ausführungsbeispiel gezeigten Anordnung
geführt, an deren Flansch 28 die genannte separate derart, daß sie sich gegenseitig in ihrer Wirksamkeit
Hochvakuumpumpe 13 angeflanscht wird. Die der nicht behindern. An einer Tragvorrichtung 48,
Innenkammerll entsprechende Innenkammer29 weist welche die Wirksamkeit der obigen Zusatzvorrich-
mit Vakuumschikanen 30 bzw. 31 versehene öffnun- tungen nicht behindert, sind mehrere schematisch
gen 32 auf, durch welche die Elektronen-, Ionen- und 25 dargestellte Substanzträger 49 wärmeisoliert aufge-
Auidampfstrahlen zum schematisch dargestellten Ob- hängt, welche zur Aufnahme der aufzudampfenden
jekt 33 gelangen können. Diese Vakuumschikanen 30 Substanzen dienen. Die Tragvorrichtung 48 sitzt auf
und 31 sind derart ausgeführt, daß die Wirksamkeit einem Trieb 50, welcher zur Verschiebung der Sub-
der Zusatzvorrichtungen nicht behindert wird und stanzträger 49 dient. Eine Heizvorrichtung 51, welche
daß gleichzeitig der resultierende Strömungswider- 30 die Wirksamkeit der obigen Zusatzvorrichtungen
stand (vgl. M. von Ardenne, Tabellen der Elek- ebenfalls nicht behindert, ist an die Beugungskammer
tronenphysik, Ionenphysik und Ubermikroskopie, 42 angeflanscht und kann unter Vakuum so bewegt
Deutscher Verlag der Wissenschaften, Berlin, 1956, werden, daß der schematisch dargestellte Heizofen
S. 674 bis 678) aller resultierenden Restgasdurchlasse 52 über einen frei wählbaren Substanzträger 49 ge-
der Innenkammer 29 groß ist gegenüber dem Strö- 35 schoben (wie in Fig. 4 gezeigt) bzw. davon zurück-
mungswiderstand der Vakuumlekung27. Dies ermög- gezogen werden kann. Dadurch ist die wahlweise
licht die Erzeugung eines verbesserten Vakuums im Heizung der einzelnen Substanzträger 49 gewähr-
Innenraum 34. Eine Kühlfalle 35 ist an die Vakuum- leistet. Die Reproduzierbarkeit des Aufdampfwinkels
leitung 27 angeflanscht und mit wärmeleitenden BIe- ist in dem Maße realisierbar, wie eine Schmelze der
chen 36 versehen, welche die Wirkung der in Objekt- 40 aufzudampfenden Substanz in einem Substanzträger
Umgebung befindlichen Kühlflächen ausüben. Diese mittels des Triebes 50 in eine definierte reproduzier-
Bfeche 36 müssen so .angeordnet sein, daß sie die bare Lage zum Objekt 53 gebracht werden kann.
Wirksamkeit der Zusatzvorrichtungen nicht behin- Von Vorteil sind bei diesem Ausführungsbeispiel
dem und die Vakuumleitung 27 nicht vakuum- folgende Teile: Der mit Vakuumschikanen versehene
schikanenmäßig abschließen. Beispielsweise kann das 45 Zylinder 54, welcher den Leitwert des Strömungs-
Blechsystem hierzu mit einer Öffnung 37 versehen Widerstandes der Vakuumschikane 55 reduziert, die
werden. Blenden 56 an der Tragvorrichtung 48, um das Be-
Eine weitere Erhöhung das Vakuums in der Innen- dampfen der Innenkammer und der Vakuumschikane
kammer 29 wird erreicht, wenn die Zusatzvorrichtun- 5S zu reduzieren, die Blende 57 zum Abdecken des
gen ebenfalls mit Vakuumschikanen 39 versehen wer- 50 Objektes 53 vor dem Bedampfen und zur Kontrolle
den, da dadurch der Leitwert des Strömungswider- des Ionenstromes der Ionenätzvorrichtung 45.
Standes der öffnungen 32 verkleinert werden kann, Es sei hervorgehoben, daß beim zweiten Ausfühohne daß die Wirksamkeit der Zusatzvorrichtungen rungsbeispiel die Aufdampfvorrichtung mehrere Subbehindert wird. Noch höhere Vakua ergeben sich, stanzträger enthält, welche die aufzudampfenden Subwenn zudem die Innenkammer 29 und die Vakuum- 55 stanzen enthalten, wobei die einzelnen Substanzträger leitung 27 so konstruiert sind, daß sie ausgeheizt in beliebiger Reinen- und Zeitfolge in dieselbe Posiwerden können. Eine Vakuumverbesserung in der tion gegenüber dem Objekt gebracht werden können. Innenkammer wird weiter erreicht durch eine Blende Die in den bisherigen Ausführungsbeispielen ge-41, welche innerhalb der Innenkammer angeordnet zeigten Anordnungen enthalten keine Vorrichtung ist, und zwar nahe der Öffnung 32, ohne jedoch die 60 zum Ein- und Ausschleusen des Objektes. Zu einem Innenkammer 29 zu berühren. Sie kann mit einem in Objektwechsel müssen diese Anordnungen belüftet den F i g. 2 und 3 nicht gezeigten elektrisch leitenden werden, wobei die Oberflächen in der Beugungskam-Trieb bewegt werden, welcher elektrisch isoliert durch mer, beispielsweise diejenigen der genannten Inneneine mit einer Vakuumschikane versehenen Öffnung kammer, Gasadsorptionen unterliegen. Ferner gibt es aus der Innenkammer 29 und aus der Beugungskam- 65 Elektronenbeugungsuntersuchungen, bei welchen der mer 20 herausgeführt ist. Diese Blende 41 kann zum in den Fi g. 1 bis 5 gezeigte Objekthalter gegen einen Abdecken der Auf dampf vorrichtung 24, zur Kontrolle nicht gezeigten anderen Objekthalter von an sich bedes Ionenstromes der Ionenätzvorrichtung 23 und kannter Art ausgetauscht werden soll, ohne daß ein
Standes der öffnungen 32 verkleinert werden kann, Es sei hervorgehoben, daß beim zweiten Ausfühohne daß die Wirksamkeit der Zusatzvorrichtungen rungsbeispiel die Aufdampfvorrichtung mehrere Subbehindert wird. Noch höhere Vakua ergeben sich, stanzträger enthält, welche die aufzudampfenden Subwenn zudem die Innenkammer 29 und die Vakuum- 55 stanzen enthalten, wobei die einzelnen Substanzträger leitung 27 so konstruiert sind, daß sie ausgeheizt in beliebiger Reinen- und Zeitfolge in dieselbe Posiwerden können. Eine Vakuumverbesserung in der tion gegenüber dem Objekt gebracht werden können. Innenkammer wird weiter erreicht durch eine Blende Die in den bisherigen Ausführungsbeispielen ge-41, welche innerhalb der Innenkammer angeordnet zeigten Anordnungen enthalten keine Vorrichtung ist, und zwar nahe der Öffnung 32, ohne jedoch die 60 zum Ein- und Ausschleusen des Objektes. Zu einem Innenkammer 29 zu berühren. Sie kann mit einem in Objektwechsel müssen diese Anordnungen belüftet den F i g. 2 und 3 nicht gezeigten elektrisch leitenden werden, wobei die Oberflächen in der Beugungskam-Trieb bewegt werden, welcher elektrisch isoliert durch mer, beispielsweise diejenigen der genannten Inneneine mit einer Vakuumschikane versehenen Öffnung kammer, Gasadsorptionen unterliegen. Ferner gibt es aus der Innenkammer 29 und aus der Beugungskam- 65 Elektronenbeugungsuntersuchungen, bei welchen der mer 20 herausgeführt ist. Diese Blende 41 kann zum in den Fi g. 1 bis 5 gezeigte Objekthalter gegen einen Abdecken der Auf dampf vorrichtung 24, zur Kontrolle nicht gezeigten anderen Objekthalter von an sich bedes Ionenstromes der Ionenätzvorrichtung 23 und kannter Art ausgetauscht werden soll, ohne daß ein
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großer Teil der Beugungskammer und der ange- mit Kühlblechen 84 versehen. Die Anordnung dieser
flanschten Zusatzvorrichtungen belüftet werden soll. Zusatzvorrichtungen ist derart, daß ihre Wirksamkeit
Ein drittes Ausführungsbeispiel der genannten nicht behindert wird. Die in die Beugungskammer 76
Vorrichtung, welche das Schleusen des Objektes und hineinragenden Teile der Ionenätzvorrichtung 80
des Objekthalters gestattet, ist in den Fig. 6 und 7 5 können, wie in den Fig. 8 und 9 gezeigt ist, zurückgezeigt,
gezogen werden. Die Beugungskammer 76 weist nun
An eine Beugungskammer 58 sind eine Ionenätz- beispielsweise neben der Ionenätzvorrichtung 60 eine
vorrichtung 59, eine Aufdampfvorrichtung 60, eine zusätzliche Öffnung 85 auf, an welche eine Vorrich-Vakuumleitung
61 und über einen Zwischenflansch rung 86 zur lichtoptischen Beobachtung der Objekt-62
ein Objekthalter 63 angeflanscht. An die Vakuum- io oberfläche 87 angeflanscht werden kann. Die in die
leitung 61 ist eine mit Vakuumschikanen versehene Beugungskammer 76 hineinragenden, abgewinkelten
Innenkammer 64 angeschlossen. Eine Kühlfalle 65 und mit Vakuumschikanen 88 versehenen Teile dieist
an die Vakuumleitung 61 angeflanscht und ist mit ser Vorrichtung 86 können unter Vakuum aus der in
Kühlflächen 66 versehen. Eine Schleuse für den Ob- den F i g. 9 und 10 gezeigten Arbeitslage derart zujekthalter
63 und/oder das Objekt 67, welche in den 15 rückgezogen und nach oben geschwenkt werden, so
Fig. 6 und 7 in geschlossenem Zustand gezeigt ist, daß die Ionenätzvorrichtung 80 wieder in ihre Arbesteht
aus den folgenden Teilen: einem an dem Zwi- beitelage geschoben werden kann. Die genannten
schenflansch 62 angebrachten festen Rohr 68, einem Vakuumbedingungen können dadurch ohne Unterbewegliohen
Rohr 69, welches mit dem Trieb zum brechung erfüllt werden, daß der genannte Leitwert
Öffnen der Schleuse zurückgezogen wird und welches 20 des Strömungswiderstandes der Öffnung in der Innenmit
einem Plattenventil 71 gegen den Vakuum- kammer 82 durch die Vakuumschikane90 bzw. durch
anschluß 72 abgeschlossen werden kann. Die zum die Vakuumschikanen 90 und 88 und durch die ver-Evakuieren
des Schleusenraumes benötigte Vorrich- schiebbare Blende 91 ohne Unterbrechung klein getung
von an sich bekannter Art ist in den Fig. 6 und 7 halten wird. Die Blende 91 kann wie die im ersten
nicht gezeigt. Eine Entladevorrichtung 73 ist inner- 25 Ausführungsbeispiel beschriebene Abdeck- und Konhalb
der Schleuse angeordnet. Das Gaseinlaßventil trollblende mit einem in den F i g. 8 und 9 nicht gedieser
Entladevorrichtung kann gleichzeitig zur Be- zeigten Trieb bewegt werden.
lüftung der Schleuse verwendet werden. Die Anord- Die im vierten Ausführungsbeispiel gezeigte Appa-
nung dieser Schleuse ist derart, daß die Bewegungs- ratur zeichnet sich besonders dadurch aus, daß zu-
freiheit des Objekthalters 63 und die Wirksamkeit 30 sätzlich zu den übrigen Vorrichtungen eine schwenk-
der übrigen genannten Zusatzvorrichtungen nicht be- bare Vorrichtung zur lichtoptischen Beobachtung des
hindert werden. Die Funktion der Kontrollblende 74 zu untersuchenden Objektes anbringbar ist.
entspricht derjenigen von Blende 41 in Fig. 2. Ein fünftes Ausführungsbeispiel der Apparatur,
In der in Fig. 6 und 7 gezeigten Apparatur kann welches gestattet, außer der genannten Ionenätzvor-
an Stelle der gezeigten Aufdampfvorrichtung die im 35 richtung mehrere wünschenswerte Zusatzvorrichtun-
dnitten Ausführungsbeispiel beschriebene und in den gen wahlweise in- ihre vor dem Objekt befindliche
F i g. 4 und 5 gezeigte Aufdampfvorrichtung angeord- Arbeitslage zu bringen, ohne daß die Anordnung und
net werden ohne Behinderung der übrigen genannten Wirksamkeit der notwendigen Zusatzvorrichtungen
Zusatzvorrichtungen. behindert und die Vakuumbedingungen unterbrochen
Als Variante wird die genannte Schleuse als Gas- 40 werden, ist in denFig. 10 und 11 gezeigt,
schleuse zur Erzeugung von Reaktionen zwischen An eine Beugungskammer 92 sind ein Objekthalter Objekt und den meisten korrodierenden Gasen aus- 93, eine Entladevorrichtung 94, eine Aufdampfvorgebildet, indem diejenigen Teile der Schleuse und des richtung 95 und eine Vakuumleitung 96 mit einer mit Objekthalters, welche den schleusbaren Raum be- Vakuumschikanen versehenen Innenkammer 97 angrenzen, aus Material hergestellt werden, welches 45 geflanscht. Eine Kühlfalle 98 ist an die Vakuumgegen die meisten Gase beständig ist. leitung 96 angeflanscht und mit Kühlblechen 99 ver-1 Die Apparatur des dritten Ausführungsbeispiels sehen. Die Anordnung dieser Zusatzvorrichtungen ist zeichnet sich besonders dadurch aus, daß die gesamte derart, daß ihre Wirksamkeit nicht behindert wird Innenkammer als Vakuumschleuse ausgebildet ist, so und daß Platz für weitere Zusatzvorrichtungen vordaß das Präparat aus Innenkammer und Beugungs- 50 handen ist. An eine zusätzliche große Öffnung 100 kammer ausgeschleust werden kann, ohne daß das d.er Beugungskammer 92 ist ein unter Vakuum dreh-Vakuum in Innenkammer und Beugungskammer barer Revolverkopf 101 angebracht, welcher mehrere unterbrochen wird. Öffnungen aufweist. An eine der Öffnungen ist eine
schleuse zur Erzeugung von Reaktionen zwischen An eine Beugungskammer 92 sind ein Objekthalter Objekt und den meisten korrodierenden Gasen aus- 93, eine Entladevorrichtung 94, eine Aufdampfvorgebildet, indem diejenigen Teile der Schleuse und des richtung 95 und eine Vakuumleitung 96 mit einer mit Objekthalters, welche den schleusbaren Raum be- Vakuumschikanen versehenen Innenkammer 97 angrenzen, aus Material hergestellt werden, welches 45 geflanscht. Eine Kühlfalle 98 ist an die Vakuumgegen die meisten Gase beständig ist. leitung 96 angeflanscht und mit Kühlblechen 99 ver-1 Die Apparatur des dritten Ausführungsbeispiels sehen. Die Anordnung dieser Zusatzvorrichtungen ist zeichnet sich besonders dadurch aus, daß die gesamte derart, daß ihre Wirksamkeit nicht behindert wird Innenkammer als Vakuumschleuse ausgebildet ist, so und daß Platz für weitere Zusatzvorrichtungen vordaß das Präparat aus Innenkammer und Beugungs- 50 handen ist. An eine zusätzliche große Öffnung 100 kammer ausgeschleust werden kann, ohne daß das d.er Beugungskammer 92 ist ein unter Vakuum dreh-Vakuum in Innenkammer und Beugungskammer barer Revolverkopf 101 angebracht, welcher mehrere unterbrochen wird. Öffnungen aufweist. An eine der Öffnungen ist eine
In einer Variante zeichnet sich die Vorrichtung da- Ionenätzvorrichtung 102 und an die Öffnung 103 eine
durch aus, daß die Schleuse als Behälter für korrodie- 55 Vorrichtung 104 zur lichtoptischen Beobachtung der
nende Gase ausgebildet ist. . Objektoberfläche 105 angeflanscht. An die Öffnun-
Ein viertes Ausführungsbeispiel der Apparatur ge- gen, welche in den Fig. 10 und 11 mit Blindflanschen
stattet die wünschenswerte wiederholbare licht- 106 verschlossen sind, können weitere in den Fig. 10
optische Beobachtung der Objektoberfläche, ohne und 11 nicht gezeigte .Vorrichtungen angeflanscht
daß die Vakuumbedingungen unterbrochen werden 60 werden, beispielsweise zur visuellen Beobachtung, zur
müssen und ohne daß die Wirksamkeit der genann- Messung der Temperatur und zu mechanischem Po-
ten Zusatzvorrichtungen behindert wird. Keren der Objektoberfläche. Die Vorrichtungen,
An eine Beugungskammer 76 sind ein Objekthalter welche auf dem Revolverkopf 101 angeflanscht sind,
77, eine Entladevorrichtung 78, eine Aufdampfvor- müssen unter Vakuum aus ihrer Arbeitslage zurück-
richtung 79, eine Ionenätzvorrichtung 80 und eine 65 gezogen werden können. Damit die genannten Va-
Vakuumleitung 81 mit einer mit Vakuumschikanen kuumbedingungen auch während des Drehens des
versehenen Innenkammer 82 angeflanscht. Eine Kühl- Revolverkopfes 101 eingehalten werden, ist eine mit
falle 83 ist an die Vakuumleitung 81 angeflanscht und Hilfe des Triebes 107 verschiebbare Blende 108 in-
nerhalb der Innenkammer 97 angeordnet und eine Vakuumschikane 109 derart am Revolverkopf 101
befestigt, daß die Öffnung 110 in der Innenkammer bei jeder Stellung des Revolverkopf es 101 vakuumschikanenmäßig
geschlossen werden kann.
Die im fünften Ausführungsbeispiel gezeigte Apparatur
zeichnet sich besonders dadurch aus, daß die Vorrichtung zur liohtoptischen Beobachtung zusammen
mit einer oder mehreren der übrigen Vorrichtungen an einen Schwenkmechanismus so angebracht
sind, daß die Vorrichtungen abwechslungsweise vor das Objekt gebracht werden können.
Claims (13)
1. Elektronenbeugungsgerät mit einem durch eine Vakuumpumpe evakuierten Raum, der aus
einem Kathodenteil, einem Kondensorteil, einer Beugungskammer und einer Aufnahmekammer
besteht, dadurch gekennzeichnet, daß in der Beugungskammer (3) eine das Objekt (4)
umschließende, vom Vakuum der Beugungskammer (3) umgebene Objektkammer (11) vorgesehen
ist, die durch eine zusätzliche Vakuumpumpe (13) evakuiert wird, wobei die Summe der Vakuumwiderstände
der für die Messungen, Beobachtungen und Beeinflussungen des Objektes notwendigen
Öffnungen in der Objektkammer (11) größer ist als der Vakuumwiderstand der Saugleitung
zwischen der Objektkammer und der zusätzlichen Pumpe (13), und daß eine zur Kühlung
der Wände der Objektkammer (11) dienende Vorrichtung (12) vorgesehen ist.
2. Elektronenbeugungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Mittel für die
Messung, Beobachtung und Beeinflussung des Objektes ein Objekthalter (21), eine Entladevorrichtung
(22), eine Ionenätzvorriohtung (23) und eine Aufdampfvorrichtung (24) vorgesehen sind
(Fig. 2 und 3).
3. Elektronenbeugungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Objektkammer
mit einer doppelten Wandung (29, 36) versehen ist, wobei die innere Wand (36) mit einem Kühlbehälter
(35) in Verbindung steht.
4. Elektronenbeugungsgerät nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß
in der Objektkammer eine Blende (41) mit je einer Öffnung für den Durchtritt der Ionenstrahlen
der Ionenätzvorrichtung (23) und der Molekülstrahlen der Aufdampfvorrichtung (24) vorgesehen
ist.
5. Elektronenbeugungsgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Blende (41) aus
elektrisch leitendem Material besteht und daß eine Vorrichtung zur Abdeckung der öffnungen
vorgesehen ist.
6. Elektronenbeugungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Vorrichtungen zum
Ausheizen der Objektkammer (29) und der Vakuumleitung (27) vorgesehen sind (F i g. 2 und 3).
7. Elektronenbeugungsgerät nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die Aufdampfvorrichtung mehrere die aufzudampfenden Substanzen enthaltende Träger (49)
enthält und daß eine Vorrichtung (50) vorgesehen ist, mit welcher die Substanzträger (49) in bezug
auf das Objekt bewegbar sind (F i g. 4 und 5).
8. Elektronenbeugungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine in die Objektkammer
(64) einführbare, den Objekthalter gegen die Objektkammer (64) vakuumdicht abschließbare
Schleusenkammer (75) vorgesehen ist.
9. Elektronenbeugungsgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleusenkammer
(75) mit einem steuerbaren Ventil (73) versehen ist.
10. Elektronenbeugungsgerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (73) mit
einem ein korrodierendes Gas enthaltenden Behälter in Verbindung steht.
11. Elektronenbeugungsgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ionenätzvorrichtung
(80) axial verschiebbar ausgebildet ist, daß neben der Ionenätzvorrichtung (80) eine Vorrichtung
(86) zur lichtoptischen Beobachtung des Objektes (87) angeordnet ist und daß die Beobachtungsvorrichtung
(86) .axial verschiebbar und schwenkbar gelagert und innerhalb der Beugungskammer (76) derart abgewinkelt ist, daß sie durch
die für die Ionenätzvorrichtung (80) vorgesehene Öffnung in die Objektkammer eingeführt werden
kann (Fig. 8, 9).
12. Elektronenbeugungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel für die
Messung, Beobachtung und Beeinflussung des Objektes an einem drehbaren Revolverkopf (101)
befestigt und längs verschiebbar gelagert sind, derart, daß sie durch eine einzige Öffnung in die
Objektkammer(97) einbringbar sind (Fig. 10,11).
13. Elektronenbeugungsgerät nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß für die Messungen, Beobachtungen und Beeinflussungen des Objektes
in der Objektkammer vorgesehenen Öffnungen mit Vakuumschikanen (30,31,39 in Fi g. 3 und 4;
88, 90 in Fig. 8, 9; 109 in Fig. 10, 11) versehen sind.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 659 092.
Deutsche Patentschrift Nr. 659 092.
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen
609 607/316 7.66 © Bundesdruckerei Berlin
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CH331761A CH394629A (de) | 1961-03-20 | 1961-03-20 | Verfahren und Vorrichtung zur Aufnahme und Eichung von Elektronenbeugungsdiagrammen |
Publications (1)
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