DE1439723B2 - Vorrichtung zur gleichzeitigen untersuchung von objektoberflaechen mittels elektronenbeugung und elektronenmikroskopischer abbildung - Google Patents

Description

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vakuum gebracht wird. Um das ganze Emissions-Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, Elektronen-Mikroskop ist ein Gehäuse 24 mit Durchbei welcher das Objekt nicht unter Hochspannung Sichtscheibe 25 α angebracht, das die gefahrlose Besteht, so daß eine einfache Bedienung möglich ist. dienung und Betrachtung des Elektronenbildes da-Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß das 5 durch erlaubt, daß es in leitender Verbindung mit Elektronen-Emissions-Mikroskop mit einem geerde- dem Gehäuse 3 des Elektronenbeugungsgerätes steht, ten, mit einem Gehäuse des Elektronenbeugungs- welches normalerweise geerdet ist.
gerätes elektrisch leitend und vakuumdicht verbun- Die für die Zentrierung der Anode 18 und der denen Gehäuse versehen und mit einem Projektiv Anodenblende 19 notwendigen Kreuztische 25 bzw. ausgestattet ist, das auf Hochspannung liegt, und daß io 26 sind aus Isoliermaterial angefertigt, so daß die im Gehäuse des Elektronen-Emissions-Mikroskopes Zentrierung während des Betriebes durch die geerdemindestens ein Einblickfenster zur Beobachtung des ten Zentriertriebe 27 und 28 möglich ist. Zum Zwecke Leuchtschirmes und eine berührungssichere Hoch- der Grobscharfstellung des Bildes wird das ganze spannungs-Durchführung vorgesehen sind. Hierbei Emissions-Elektronen-Mikroskop mit Hilfe einer geliegen alle Bedienungselemente für Zentrierungen und i₅ erdeten vakuumdichten Verschiebevorrichtung 29 auf Verschiebungen auf Erdpotential und sind somit be- das Objekt 4 zu oder von demselben weggeschoben, rührungssicher. Da die gleichzeitige Aufnahme von Die Feinscharfstellung erfolgt in bekannter Weise Beugungsbild und Emissionsbild desselben Objektes durch Variation der Spannung an der Zwischenan sich schon eine ganze Reihe von Einstellungen elektrode 17.

und damit eine ungewöhnliche Konzentration des 20 Die Zentriervorrichtung 16 ist so ausgebildet, daß

Bedienenden erfordert, ist es offensichtlich, daß die das Emissionsmikroskop eine Drehbewegung aus-

berührungssichere Ausführung der Vorrichtung einen führen kann, deren Mittelpunkt im Objekt 4, also in

großen Fortschritt bedeutet, weil sie überhaupt erst der Achse 14 des Beugungsgerätes, liegt. Damit kann

ein praktisches Arbeit ermöglicht. Außerdem erlaubt das Emissionsmikroskop immer senkrecht zur Objekt-

die elektrische Verbindung zwischen dem Gehäuse 25 oberfläche gestellt werden, auch wenn diese zum

der beiden Geräte eine vakuumdichte Verbindung der Zwecke der Einstellung des Beugungswinkels leicht

Vakuumräume, wodurch die zusätzlichen Vakuum- geneigt wird.

pumpen für das Emissionsmikroskop eingespart wer- Die Verschiebevorrichtung 29 dient nicht nur der

den können. Grobscharfstellung des Bildes, sie dient auch dazu,

Die Erfindung ist im folgenden an Hand der 30 das Emissionsmikroskop ganz aus der Innenkammer

F i g. 2 an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. 11 zurückzuziehen, um andere Zusatzgeräte zum

Vom Elektronenbeugungsgerät ist ein Teil der Elektronenbeugungsgerät, wie beispielsweise eine Beugungskammer 3 mit den Kondensorlinsen 2 ge- Ionenätzvorrichtung, ein Lichtmikroskop oder eine zeichnet sowie die gekühlte Innenkammer 11 und das Temperatursonde für die Messung der Oberflächen-Objekt 4. Dieses ist in bekannter Weise auf einen 35 temperatur des Objektes, einzuführen. Vorteilhaft wird heizbaren oder kühlbaren Goniometerkopf aufgesetzt, das Elektronen-Emissions-Mikroskop zusammen mit der Translations- und Rotationsbewegungen im Va- solchen weiteren Zusatzgeräten für die Beobachtung kuum erlaubt, beispielsweise die Einstellung des Beu- oder Beeinflussung der Objektoberfläche auf einen gungswinkels zu dem in der Achse 14 des Beugungs- Flansch 15 montiert, welcher als Revolverteller ausgerätes liegenden Elektronenstrahl. Auf einem Flansch 40 gebildet ist, der unter Vakuum gedreht werden kann, 15 an der Beugungskammer 3 ist ein vakuumdichter wobei die montierten Zusatzgeräte abwechslungsweise Zentrierkopf 16 angebracht, welcher das Elektronen- vor das Objekt zu stehen kommen. Das gute Va-Emissions-Mikroskop trägt. Dieses besteht in bekann- kuum in der Innenkammer verhindert dann eine ter Weise aus einem elektrostatischen Immersions- Kontamination der Objektoberfläche. Durch die Zenobjektiv mit der Zwischenelektrode 17, der Anode 45 triervorrichtung 16 und die Verschiebevorrichtung 29 18 und der Anodenblende 19 sowie einem elektro- wird der Abstand der Befestigung der Elektroden 17, statischen Projektiv 20, 32 und einem Leuchtschirm 18 an den isolierten Tragtisch 30 bzw. 25 vom Ob-21. Das Projektiv könnte auch elektromagnetischer jekt 4 ungewöhnlich groß.
Art sein. Da die Elektroden trotzdem bis in die unmittelbare

Das Elektronen-Emissions-Mikroskop ist vakuum- 50 Nähe des Objektes reichen müssen, ist eine Konstruk-

mäßig mit dem Elektronenbeugungsgerät verbunden tion notwendig, bei welcher der Abstand vom Be-

und wird durch dessen Vakuumanlage ausgepumpt. festigungspunkt auf den isolierten Tragtisch 30 bzw.

Die ganze Einheit Anode 18, Anodenblende 19, äußere 25 der Elektroden 17 bzw. 18 bis zu ihrer Bohrung

Projektivelektroden 20 oder Gehäuse des magneti- 31 mindestens sechsmal größer wird als der mittlere

sehen Projektives und Leuchtschirm 21 befindet sich 55 Durchmesser der Elektroden.

auf positiver Hochspannung, welche mit Hilfe der Wenn ein elektrostatisches Projektiv verwendet

Durchführung 22 ins Vakuum eingeführt wird. Die wird, so liegen vorteilhaft die äußeren Elektroden 20

Zwischenelektrode 17 befindet sich auf der Spannung auf derselben Hochspannung wie die Anode, wäh-

des Gehäuses 3 oder auf Hochspannung oder auf rend die Mittelelektrode 32 auf Gehäusepotential liegt,

einer Spannung, die zwischen beiden Spannungen 60 In diesem Fall wird die Mittelelektrode 32 vorteilhaft

liegt und welche mit Hilfe der Durchführung 23 ins direkt mit dem Gehäuse 24 verbunden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

1 2 PatentansDrüche· Abbildung, bestehend aus einem Elektronenbeugungsgerät und einem daran angebrachten Elektronen-

1. Vorrichtung zur gleichzeitigen Untersuchung emissionsmikroskop mit einem elektrostatischen von Objektoberflächen mittels Elektronenbeugung Immersionsobjektiv und einem Leuchtschirm.

und elektronenmikroskopischer Abbildung, be- 5 Bei dem in F i g. 1 der Zeichnung schematisch darstehend aus einem Elektronenbeugungsgerät und gestellten Elektronenbeugungsgerät handelt es sich einem daran angebrachten Elektronenemissions- um ein Gerät, wie es beispielsweise in dem deutschen mikroskop mit einem elektrostatischen Immer- Patent 1 221744 vorgeschlagen wird. Die wichtigsionsobjektiv und einem Leuchtschirm, dadurch sten Teile sind:

gekennzeichnet, daß das Elektronen- io Ein Elektronenstrahler 1 mit Hochspannungszu-

emissionsmikroskop mit einem geerdeten, mit führune8

einem Gehäuse (3) des Elektronenbeugungs- eine oder mehrere Kondensorlinsen 2,

gerates elektrisch leitend und vakuumdicht ver- _{eine vakuumdichte} Beugungskammer 3, die das

bundenen Gehäuse (24) versehen und mit einem Obiekt 4 enthält

Projektiv ausgestattet ist, das auf Hochspannung i₅ ^ vakuumdichte Beugungskammer 5 mit Fen-

hegt, und daß im Gehäuse (24) des Elektronen- sterö

emissionsmikroskopes mindestens ein Einblick- Leuchtschirm und/oder Photoein richtung 7,

fenster (25 aI zur Beobachtung des Leuchtschir- ^ _{Evakuiervorrichtung mit} Hochvakuum-

mes (21) und eine beruhrungssichere Hochspan- numoen9

nungsdurchführung (22) vorgesehen sind. *ο End Vorvakuumpumpen 10.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- ^{r r}

kennzeichnet, daß mindestens eine der Elektro- Bekannt, aber nicht für alle Versuche erforderlich,

den (17, 18) des Immersionsobjektives auf einem ist ebenfalls die Einschließung des Präparates 4 in

vom Gehäuse (24) des Emissionselektronenmikro- eine ausheizbare Kühlfalle 11 mit Kühlmittelvorrat

skopes isolierten Tragtisch (30, 25) befestigt ist. 25 12 und separater Hochvakuumpumpe 13. Die Kühl-

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge- falle 11 besitzt Öffnungen für den Elektronenstrahl kennzeichnet, daß der isolierte Tragtisch (25) in und für andere Einrichtungen, wie für Entladung mindestens zwei Koordinaten-Richtungen ver- durch langsame Elektronen, Ionenätzung, Aufdampschiebbar ist. fung, Beobachtung durch ein Lichtmikroskop. Solche

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- 30 weiteren Zusätze sind aus der Literatur bekannt,
kennzeichnet, daß das Gehäuse (24) des Elek- Ein Reflexionsobjekt 4 kann gleichzeitig mit der tronenemissionsmikroskopes eine vakuumdichte Elektronenbeugung durch ein Lichtmikroskop beob-Verschiebevorrichtung (29) enthält, mit deren achtet werden, um die Oberflächen-Topographie zu Hilfe das Mikroskop senkrecht zur Objektober- erkennen und den zu beugenden Elektronenstrahl an fläche verschiebbar ist. 35 die gewünschte Stelle auf dem Objekt zu bringen. Bei

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- Zimmertemperatur kann dies mit guter Auflösung gekennzeichnet, daß das Emissionselektronenmikro- schehen. Die Elektronenbeugung dient aber oft zui skop in einer vakuumdichten Zentriervorrichtung Untersuchung von aufgeheizten Objekten mit Tempe-(16) aufgehängt ist, welche eine Drehbewegung raturen bis 1500 oder 2000° C. Bei diesen Temperaum einen Mittelpunkt ausführen kann, der sich in 40 türen muß das Objektiv des Lichtmikroskopes einen der Achse (14) des Elektronenbeugungsgerätes größeren Abstand von der geheizten Objektoberfläche befindet. haben, und damit wird die Auflösung des Licht-

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch ge- mikroskopes auf 1 μ oder mehr beschränkt,
kennzeichnet, daß das Elektronenbeugungsgerät Um die Oberfläche auch bei hoher Temperatur eine das Objekt (4) umgebende kühlbare Innen- 45 mit guter Auflösung betrachten zu können, wäre die kammer (11) enthält und daß das Elektronen- Verwendung eines Elektronen-Emissions-Mikroskoemissionsmikroskop mit Hilfe der Verschiebevor- _pes vorteilhaft, wie es z. B. im Handbuch der Physik, richtung (29) ohne Vakuumunterbrechung aus der Band 23, »Korpuskularoptik«, Springer-Verlag, Ber-Innenkammer herausziehbar ist. H_n, 1956, S. 455 bis 460 (Ziffer 18), beschrieben ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- 5° Die Elektronen könnten dabei thermisch oder durch kennzeichnet, daß das Elektronenemissionsmikro- den zu beugenden Elektronenstrahl ausgelöst werden skop zusammen mit Zusatzgeräten auf einem Re- Die Verwendung eines solchen Emissions-Elektronenvolvertisch (15) befestigt ist, so daß das Mikro- mikroskopes zur Präparatbeobachtung in einem skop und die Zusatzgeräte wahlweise vor das Elektronendiffraktographen ist beschrieben vor Objekt gebracht werden können. 55 R. Arnal, »Association d'un microscope ä emission

8. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge- et d'un diffractographe ä reflexion« in »Verhandlunkennzeichnet, daß bei mindestens einer Elektrode gen 4. Internationaler Kongreß für Elektronenmikro-(17, 18) der Abstand vom Befestigungspunkt auf skopie«, Berlin, 1958, Verlag Springer, Berlin, 1960 dem isolierten Tragtisch (30, 25) bis zur Bohrung S. 207 und 208. Dabei treten aber hauptsächlich zwe: (21) der Elektrode mindestens sechsmal so groß ^6o Schwierigkeiten auf: Einerseits bewirkt der zu beuist wie der mittlere Durchmesser der Elektrode. gende Elektronenstrahl eine Kontamination des Objekts, anderseits liegt beim Elektronenbeugungsgerä das Objekt auf Erdpotential, bei den bekannten Elektronen-Emissions-Mikroskopen auf Hochspannung

65 Es muß also entweder das Gehäuse des Beugungs-

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur gleich- gerätes oder dasjenige des Mikroskopes auf Hoch

zeitigen Untersuchung von Objektoberflächen mittels spannung gebracht werden, was eine vernünftige Be

Elektronenbeugung und elektronenmikroskopischer dienung unmöglich macht.