DE1464352B2 - Elektromagnetische elektronenlinse fuer elektronenmikroskope - Google Patents

Description

3 4

stimmen. Das innere Hohlglied 34 ist einer der Teile ist und in einem ferromagnetischen Hohlzylinder 54 des Mantels des Mikroskops, die den Elektronenbün- endet, dessen etwas kegelförmig durchbohrtes Ende delkanal bilden. In diesen gelangen häufig Staubteil- 56 dem Ende 51 des Zylinders 49 gegenüberliegt und chen, die beim Auswechseln des Objekts im Halter mit diesem zusammenarbeitet, um das Magnetfeld im 27 in das Mikroskop eintreten. Staubteilchen können 5 Linsengebiet 57 zu gestalten. Die Zylinder 49 und 54 auch ins Mikroskop gelangen, wenn dieses zum Er- werden von einem hohlen nichtmagnetischen Absetzen bestimmter Teile zerlegt wird. Standsglied 58 im Abstand voneinander gehalten.

Im Mantelkanal bzw. in der Bohrung des Hohl- Die letzte Linse im Mikroskop ist eine Projektionsgliedes befinden sich mehrere hohlzylindrische ferro- linse, die aus einer Spule 59 und mehreren ferromagnetische Einsätze 37, 38 und 39, die koaxial zur io magnetischen Teilen besteht, und zwar der Ringscheibe Achse 13 des Elektronenbündels angeordnet sind. Je- 53, einem zylindrischen Ansatz 61 des Umfanges der dieser Einsätze 37, 38, 39 hat eine kegelförmige derselben, einer Ringscheibe 62 am anderen Ende Bohrung mit einem eingeschlossenen Winkel, dessen des Zylinders 61 und drei fluchtenden ferromagneti-Wert vom Abstand zwischen dem Zylinder und sehen Innenzylindern um die Achse des Mantels. Der einem Punkt im Gebiet 28 des Objektives abhängt. 15 erste dieser Zylinder ist mit 63 bezeichnet und hat Dieser Punkt ist scheinbar der Ursprung der Elektro- eine kegelförmige Bohrung, dessen eingeschlossener nen im Bündel, die sich im allgemeinen gradlinig auf Winkel vom gleichen Gesetz bestimmt wird, das für ihrem Weg durch die Einsätze 37, 38 und 39 bewe- die Winkel der Einsätze 37, 38 und 39 gilt, mit dem gen. Der Scheitelwinkel der Bohrung in jedem Ein- Unterschied, daß der Scheitel des Winkels der Bohsatz ist derartig, daß der Schnittpunkt der Erzeugen- 20 rung des Zylinders 63 zwischen dem Ende dieses Zyden zwischen diesem Punkt des Objektives und dem linders und dem Zentrum des nächst davorliegenden diesem zugewandten Ende des betreffenden Einsatzes Linsengebiets 57 liegt. Die beiden weiteren ferromaliegt. Infolgedessen ist der eingeschlossene Winkel gnetischen Zylinder 64 und 66 mit einander zugekehrder Bohrung des Einsatzes 37, der dem Gebiet 28 am ten etwas kegelförmig durchbohrten Enden 67 bzw. nächsten liegt, größer als der eingeschlossene Winkel 25 68 bestimmen das Feld der Korrektionslinse im Geder Bohrung im zweiten Einsatz 38, der wiederum biet 69. Diese Zylinder werden durch einen nichtmagrößer als der eingeschlossene Winkel der Bohrung gnetischen Hohlzylinder 71 im Abstand voneinander im dritten Einsatz 39 ist. Das kegelförmige Ende 36 gehalten,
des Hohlkörpers 34 folgt der gleichen Regel. Jenseits der Projektionslinse befindet sich ein

Stigmatorspulen sind vorgesehen, um im Gebiet 28 30 Raum 72, in dem ein Halter für einen photographi-

Korrekturfelder zu liefern, und in der Figur sind zwei sehen Film untergebracht werden kann. Am Ende

Stigmatorspulen, und zwar 41 und 42 dargestellt. des Raumes 72 befindet sich ein Fenster 73, das eine

Jede Spule hat einen schlanken ferromagnetischen Innenfläche 74 hat, auf der eine dünne Schicht 76

Kern, und zwar die Spule 41 einen Kern 43 und die aus Leuchtmaterial angebracht ist, um das Elektro-

Spule 42 einen Kern 44. Diese Stigmatorspulen wer- 35 nenbild in ein Lichtbild umzuwandeln. Das Fenster

den fest in einem nichtmagnetischen Teil 46 gehal- wird von einem Klemmring 77 gehalten und durch

ten. Packungen 78 bis 80 abgedichtet.

Vom Feld einer weiteren Spule 47 wird eine ver- Beim Zusammenbau des Mikroskops werden zugrößernde Elektronenlinse gebildet. Die Form des nächst die Zylinder 21, 31, 48 und 61 mit den zuMagnetfeldes dieser Spule wird bestimmt, d. h. das 4° geordneten Spulen aufeinander gestapelt. Hierbei fin-FeId wird konzentriert, von ferromagnetischen Glie- den Lehren Verwendung. Die Verbindungsnähte zwidern, unter anderem der Ringscheibe 35 und einem sehen den Teilen, die zusammen den Mantel bilden, zylindrischen Ansatz 48 am Umfang dieser Scheibe. werden mit Hilfe von ringförmigen Packungen 81 Ein innerer Hohlzylinder 49 erstreckt sich vom Innen- hermetisch abgedichtet, so daß die Räume, in denen umfang der Scheibe 33 und endet in einem sich 45 die Linsenspulen 18, 29, 47 und 59 angeordnet sind, nach innen erstreckenden Ende 51 mit einer mittle- nicht entlüftet zu werden brauchen. Die Innenzylinren Öffnung, durch die die Achse 13 hindurchgeht. der werden dann zwischen dem Zylinder 34 und dem Der Zylinder 49 bildet eigentlich eine magnetische Zylinder 66 im Mantelkanal angeordnet und durch Verlängerung des Zylinders 34, und zur Erhöhung eine Mutter 82 gehalten.

der elektrischen Abschirmung ist ein nichtmagneti- 50 Das Ganze wird ausgerichtet und mittels mindestens

scher Hohlzylinder 52 vorgesehen, der in die Zylin- eines Schraubenbolzens 83 und eines Hohlrohres 86

der 34 und 49 und um die Einsätze 37, 38 und 39 84, der den Raum 72 mit einem Entlüftungskanal 86

paßt. Diese letzteren sind nur an den Enden der Zy- verbindet, festgesetzt. Der Kanal 86 steht auch mit

linder 34 und 49 magnetisch mit diesen verbunden. einem Kanal 87 in Verbindung, der in den Deckel

Die übrigen, die Spule 47 umgebenden magnetischen 55 des Mikroskops mündet. Dies ermöglicht eine rasche

Glieder bestehen aus einer Ringscheibe 53, die ma- Entlüftung des Mikroskops an beiden Enden des

gnetisch mit dem Ende des Zylinders 48 verbunden Mantels.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1 2 zurückgeführt, daß die Linse eine astigmatische VerPatentansprüche: zerrung hat, wodurch Streuelektronen auf die verschmutzten Stellen auftreffen können. Um dies nun

1. Elektromagnetische Elektronenlinse für zu verhindern, werden zusätzliche magnetische oder Elektronenmikroskope mit einer Elektronenquel- 5 statische zylindrische Linsen im Strahlengang an-Ie, bestehend aus einer in einer ferromagnetischen geordnet, die in rechtwinklig aufeinander arbeitenden Kapselung angeordneten Spule, bei der die Kap- Koordinaten den Astigmatismus bei geeigneter Einselung eine zur Achse des Elektronenstrahlbün- stellung ausgleichen können. Diese Linsen erfüllten dels koaxiale, zylindrische Bohrung aufweist, in jedoch nicht die Bedingungen der vorliegenden Einweicher hohlzylindrische Einsätze mit konisch io sätze, da die Innenwand der bekannten Linse zylinzulaufenden, als Polschuhe wirkenden Enden an- drisch ist und somit keine Abschattung des größten geordnet sind, dadurch gekennzeichnet, Teiles der Innenoberfläche gegenüber dem Elektrodaß in den Einsätzen (34) weitere Einsätze (37, nenbündel wie bei einem Zylinder auftritt.

38, 39) mit durchgehenden, zur Bündelachse ko- Die Erfindung wird nachstehend an Hand der

axialen kegelstumpfförmigen Bohrungen vorhan- 15 Zeichnung näher erläutert, die eine Seitenansicht

den sind und die kleineren Stirnseiten der Kegel- eines Elektronenmikroskops, teilweise im Querschnitt,

stumpfe jeweils der Elektronenquelle zugewandt darstellt,

sind. Das Mikroskop 11 hat an einem Ende eine Elek-

2. Elektronenlinse nach Anspruch 1, dadurch tronenquelle 12, die von üblicher Art sein kann. Von gekennzeichnet, daß die Bohrungen der weiteren 20 der Quelle 12 herrührende Elektronen bewegen sich Einsätze einen um so kleineren Kegelwinkel auf- auf der Achse 13 unter der Einwirkung der Anzieweisen, je weiter sie von der Elektronenquelle hungskraft einer Anode 14, die eine mittlere Öffnung entfernt sind. 16 hat. Die Quelle 12 ist mit der Minusklemme einer

Spannungsquelle verbunden, deren Plusklemme mit

25 der Anode 14 verbunden ist. Die Elektronen durchwandern jenseits der Anode ein Kondensorfeld im Raum 17. Der Kondensor besteht aus dem Magnet-

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektromagne- feld einer Drahtspule 18 in Zusammenwirkung mit

tische Elektronenlinse für Elektronenmikroskope mit einer ferromagnetischen Anordnung, die aus einer

einer Elektronenquelle, bestehend aus einer in einer 30 Ringscheibe 19 besteht, die am Außenumfang in eine

ferromagnetischen Kapselung angeordneten Spule, zylindrische Wand 21 und am Innenumfang in einen·

bei der die Kapselung eine zur Achse des Elektro- kleineren Zylinder 22 übergeht. Diese Zylinder beste-

nenstrahlenbündels koaxiale, zylindrische Bohrung hen aus ferromagnetischem Material und der letztere

aufweist, in welcher hohlzylindrische Einsätze mit hat ein mehr oder weniger kegelförmiges, sich nach

konisch zulaufenden, als Polschuhe wirkenden Enden 35 innen erstreckendes durchbohrtes Ende 23. Eine

angeordnet sind. zweite, dickere ringförmige Scheibe 24 aus ferro-

Bei einem Elektronenmikroskop werden die Elek- magnetischem Material schließt den Weg mit gerin-

tronen der Quelle gebündelt und treffen das zu unter- gem magnetischem Widerstand für die Kraftlinien und

suchende Objekt, wonach das Bündel fokussiert wird verbindet das von der Scheibe 19 abgekehrte Ende

und die Elektronen der Bildfläche, die üblicherweise 40 des Zylinders 21 mit einer ferromagnetischen Scheibe

ein Leuchtschirm oder ein photographischer Film ist, 25, die eine mittlere Öffnung aufweist. Diese Öffnung

zugeführt werden. Die Güte des erzeugten Bildes und die Öffnung des Endteiles 23 bestimmen die

hängt von den Einflüssen ab, die das Elektronenbün- Form des Magnetfeldes des Kondensors,

del auf seinem Weg durch den Kanal für das Bündel Die ringförmige Scheibe 24 dient auch als Teil des

erfährt. Einige dieser Einflüsse sind Kräfte, die von 45 Halters für das zu untersuchende Objekt. Dieses Ob-

Fokussierungsfeldern der Elektronenlinsen geliefert jekt wird so in einem Träger 27 angeordnet, daß es

werden. Andere Kräfte sind die Folge von Streufei- von Elektronen des Strahls, die sich gemäß der

dem und haben eine nachteilige Wirkung, wodurch Achse 13 bewegen, getroffen wird,

die Güte des Bündels und des Bildes beeinträchtigt Das Objekt im Halter 27 befindet sich im Gebiet

wird. Einer der Gründe solcher Streufelder ist die 50 28 der Fokussierungslinse, die üblicherweise als Ob-

AnsammlungelektrischgeladenerStaubteilchenu.dgl., jektiv bezeichnet wird. Dieses Objektiv wird vom

die von der Innenwand des Kanals angezogen Magnetfeld einer Spule 29 gebildet. Das Feld wird

werden und sich auf ihr absetzen. Ein anderer Grund von die Spule 29 umgebenden ferromagnetischen

ist eine dünne Ölschicht, die aus den Vakuumpum- Gliedern, unter anderem der Ringscheibe 24 und

pen stammt und sich auf dieser Innenwand bildet. 55 einem zylindrischen Ansatz 31 derselben, einge-

Die Erfindung bezweckt, diesen Nachteil zu ver- schnürt. Eine kleine durchbohrte ferromagnetische

meiden oder wenigstens die Einwirkung elektrischer Scheibe 32 paßt in die Scheibe 24 und bildet einen

Streufelder stark zu verringern. Die Erfindung ist da- der Innenränder, die die Gestalt des Magnetfeldes im

durch gekennzeichnet, daß in den Einsätzen weitere kritischen Gebiet 28 zu bestimmen helfen. Eine fer-

Einsätze mit durchgehenden, zur Bündelachse ko- 60 romagnetische Ringscheibe 33 schließt einen Weg

axialen kegelstumpfförmigen Bohrungen vorhanden mit geringem magnetischem Widerstand am anderen

sind und die kleineren Stirnseiten der Kegelstümpfe Ende des Zylinders 31 mit einem hohlen ferromagne-

jeweils der Elektronenquelle zugewandt sind. tischen Glied 34. Letzteres hat ein mehr oder weniger Es ist zwar aus der britischen Patentschrift kegelförmiges Ende 36, in dessen Mitte sich eine Öff-779 462 bekannt, das Entstehen von Streufeldern zu 65 nung befindet, die von dem inneren Rand um die

verhindern, die durch Aufladung von Schmutzschich- Achse 13 begrenzt wird. Dieser Rand arbeitet mit

ten innerhalb des Bündelkanals zustande kommen dem Innenrand der Scheibe 32 zusammen, um die können. Das Entstehen der Streufelder wird darauf Gestalt des Magnetfeldes im Linsengebiet 28 zu be-