DE1464998C3 - Device for illuminating a specimen in a corpuscular beam microscope to increase imaging contrast - Google Patents
Device for illuminating a specimen in a corpuscular beam microscope to increase imaging contrastInfo
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Description
gedachten magnetischen Linscnfeldern und umgekehrt gedachter Strahlrichtung in der Bcjeuchtungsblendenebene erzeugte Bild 1 der Zonenblende ist in den F i g. 1 bis 4 ebenfalls, und zwar von rechts unten 5 nach links oben gestrichelt, eingezeichnet. Strahlenundurchlässige Felder der Zonenblende, weiche keine beleuchtende Strahlung erhalten, werden nach dieser Darstellungsart von beiden Strichlierungen überkreuzt. Man überblickt so leicht, welcher Bruchteilimaginary magnetic lens fields and vice versa imaginary beam direction in the illumination aperture plane The image 1 of the zone diaphragm generated is shown in FIGS. 1 to 4 also, from the bottom right 5 dashed to the top left, drawn. Radiopaque fields of the zone diaphragm, don't give up any Illuminating radiation received, are crossed over by both lines according to this type of representation. It's so easy to see what fraction
Kondensorsystems) erreicht werden kann. Abbildungsfehler verschiedenster Art können bewirken,
daß zwar ein wesentlicher Teil der Strahlung auf die
Felder einer Strahlendurchlässigkeit fällt, daß aber
ein kleiner Teil der Strahlung auch die Felder der
anderen Strahlendurchlässigkeit beleuchtet. Nach der
Erfindung ist es ferner möglich, daß die Apertur von
Beleuchtungssystem und von abbildendem Objektiv
verschieden sind, so daß — z. B. bei kleinerer Beleuchtungsapertur — nur ein Teil der Felder gleicher io der ungestreüten Strahlung durch die freien Öffnun-Strahlendurchlässigkeit
des Objektivs mit Strahlung gen der Zonenblende hindurchtritt. Dieser Bruchteil beaufschlagt wird. . ist nämlich gleich dem Quotienten aus demjenigen : Condenser system) can be achieved. Different types of imaging errors can cause
that although a substantial part of the radiation on the
Fields of a radiation permeability falls that but
a small part of the radiation also covers the fields of the
other radiolucency illuminated. After
Invention it is also possible that the aperture of
Lighting system and from imaging lens
are different so that - z. B. with a smaller illumination aperture - only a part of the fields of the same io of the unscattered radiation passes through the free opening radiation permeability of the lens with radiation gene of the zone diaphragm. This fraction is applied. . is namely equal to the quotient of the one :
Am einfachsten verständlich ist die Wirkungsweise Teil der freien Öffnungen der Beleuchtungsblcnde,The easiest way to understand how it works is part of the free openings in the lighting panels,
der Erfindung bei der Gruppe von Ausführungs- die auf freie Öffnungen des Bildes der Zonenblendeof the invention in the group of embodiments, those on free openings of the image of the zone diaphragm
formen, bei welcher die im Präparat nicht gestreuten 15 fallen, dividiert durch die gesamte Fläche der freienshapes in which the 15 not scattered in the specimen fall, divided by the total area of the free
Strahlen auf die strahlenundurchlässigen Felder der Öffnungen der Beleuchtungsblende. Fig. 1 zeigt eineRays on the radio-opaque fields of the openings of the illumination diaphragm. Fig. 1 shows a
Zonenblende fallen. In diesem Betriebszustand kön- als Ringblende ausgebildete Beleuchtungsblende, dieZone aperture fall. In this operating state, the illumination diaphragm, which is designed as an annular diaphragm, can
nen nur am Präparat gestreute Strahlen das Objektiv man wegen ihrer verhältnismäßig einfachen undIf rays are only scattered on the specimen, the objective can be seen because of their relatively simple and
durchsetzen, und man erhält eine Dunkelfeldabbil- technisch leicht herzustellenden Form in Verbindungenforce, and one obtains a dark field mapping which is technically easy to produce in connection
dung, die bekanntlich optimalen Kontrastbestimmun- 20 mit solchen Zonenblenden verwenden kann, beiapplication, which is known to be able to use optimal contrast determination 20 with such zone diaphragms
gen entspricht Diese Abbildung ist der bisher im denen auf der Linsenachse ein strahlendurehlässigesThis image is the one previously permeable to radiation in those on the lens axis
Elektronenmikroskop üblichen Dunkelfeldabbildung Feld liegt. Benutzt man eine Zonenblende mit einemElectron microscope usual dark field imaging field lies. If you use a zone stop with a
mit Verschwenkung des Kondensorsystems auch an strahlenundurchlässigen scheibenförmigen Zentralbe-with pivoting of the condenser system also on radiopaque, disc-shaped central
Lichtstärke sehr überlegen, da, entsprechend der gc- reich, so kann man· als Beleuchtungsblende eine ein-Light intensity is very superior, since, according to the gc- rich, one can use an
ringen Breite der als Ringzonen ausgebildeten hellen 25 fache runde Blende nach Fig. 2 verwenden. DieUse the width of the bright 25-fold round aperture according to FIG. 2, designed as ring zones. the
und dunklen Felder der Zonenblende, gestreute Fig. 3 bis 5 zeigen Mehrfeldblenden. Fig. 3 stelltand dark fields of the zone diaphragm, scattered FIGS. 3 to 5 show multi-field diaphragms. Fig. 3 represents
Strahlen im wesentlichen Maß zürn Bildaufbau bei- eine Beleuchtungsblende dar, deren Felder so ange^Rays essentially measure the image structure with an illumination diaphragm, the fields of which are so arranged
tragen, die unter geringem Streuwinkel abgelenkt ordnet sind, daß die beleuchtende Strahlung aufwear, which are deflected at a small scattering angle assigns that the illuminating radiation
werden. strahlendurchlässige Felder der Zonenblende (HeIl-will. radiolucent fields of the zone diaphragm (healing
Die Wirkungsweise im anderen Fall (Auffallen der 30 feldbeleuchtung) fallen (in den F i g. 1 und 2 war dieThe mode of action in the other case (detection of the field lighting) fall (in Figs. 1 and 2 was the
beleuchtenden, im Präparat nicht gestreuten Strahlen Ausblendung so vorgenommen worden, daß die be-illuminating rays not scattered in the specimen have been masked out in such a way that the
auf strahlendurchlässige der Zonenblende) wird ver- leuchtende Strahlung auf strahlenundurchlässigeon radiolucent of the zone diaphragm) illuminating radiation becomes radiolucent
ständlich, wenn man überlegt, daß bei der idealen Felder der Zonenblende fiel. Sie lassen sich durchOf course, if you consider that the zone diaphragm fell at the ideal fields. You let yourself through
Hellfeldabbildung der Bildkontrast durch die im Vertauschen der Strahlendurchlässigkeit der FelderBright field mapping of the image contrast by interchanging the radiation permeability of the fields
Präparat absorbierte oder gestreute Strahlung (die 35 der Beleuchtungsblendc aber auch auf Hellfeld-Specimen absorbed or scattered radiation (the 35 of the illumination diaphragm but also on brightfield
beim Aufbau des Bildpunktes fehlt) hervorgerufen " beleuchtung umstellen).when building up the image point is missing) caused "change lighting".
wird. Im Falle eines reinen Absorptionspräparates Wichtige spezielle Formen der Beleuchtungsblen-will. In the case of a pure absorption preparation, important special forms of the illumination panel
wird der Hellfeldkontrast bei Anwendung der er- den für Dunkelfeldabbildung, deren freie Felder ganzIf the bright field contrast is used for dark field imaging, the free fields of the earth are completely
findungsgemäßen Blendenanordnung unverändert auf diejenigen Bereiche der zur Objektiv-Zorien-according to the invention aperture arrangement unchanged on those areas of the objective Zorien-
bleiben. Es ist gleichgültig, ob er schon vor dem 4° blende konjugierten Kondensorebene fallen, die denremain. It does not matter whether the conjugate condenser plane falls before the 4 ° diaphragm, which the
Präparat (durch die Beleuchtungsblende) oder erst strahlenundurchlässigen Feldern der Zonenblende ent-Specimen (through the illumination diaphragm) or radiation-opaque fields of the zone diaphragm.
hinter dem Präparat (durch die strahlenundurchläs- sprechen. Dann gelangt überhaupt keine ungestreutebehind the specimen (through the radio-opaque speak. Then no unscattered
sigen Felder der Zonenblende) abgefangen wird. In Strahlung auf den Endbildschirm, und man erhältsigen fields of the zone diaphragm) is intercepted. In radiation on the end screen, and you get
beiden Fällen trägt dieser Strahlungsanteil zum Bild- ein reines Dunkelfeldbild. Zwei derartige BlendenIn both cases this radiation component contributes to the image - a pure dark field image. Two such screens
aufbau überhaupt nicht bei. Anders ist es aber, wenn 45 sind als Beispiel in den F i g. 4 und 5 dargestellt,build not at all. It is different, however, if 45 are shown as an example in FIGS. 4 and 5 shown,
die Strahlung im Objekt gestreut wird. Die dem F i g. 5. kann (für Dunkelfeldabbildung) als Gegen-the radiation is scattered in the object. The F i g. 5. can (for dark field imaging) as a counter-
Bildpunkt benachbarten (hellen) Bildelemente wer- stück zur F i g. 3 (für Hellfeldabbildung) aufgefaßt(Bright) image elements adjacent to the image point are shown in FIG. 3 (for brightfield imaging)
den, wie beim Absorptionspräparat, in ihrer Hellig- werden. Von den an sich bereits bekannten Ring-which, as with the absorption preparation, become bright in their lightness. Of the already known ring
keit — da keine Streuung auftritt — durch Anwen- blenden zur Erzeugung von Dunkelfeldabbildungenspeed - since no scattering occurs - by applying to the generation of dark-field images
dung der erfindungsgemäßen Beleuchtungsblende 50 unterscheidet sich die Beleuchtungsblende nachThe lighting diaphragm differs according to the embodiment of the illumination diaphragm 50 according to the invention
nicht beeinflußt. Hingegen wird bei Weglassen der Fig. 4 vorteilhaft dadurch, daß Durchmesser undunaffected. On the other hand, if Fig. 4 is omitted, it is advantageous that diameter and
Beleuchtungsblende der Kontrast zwischen Bildpunkt Breite des strahlendurchlässigen Ringes der Beleuch-Illumination diaphragm the contrast between the pixel width of the radiolucent ring of the
und (heller) Umgebung geändert. Denn die bei Weg- tungsblende auf die Abmessungen eines entsprechen-and (brighter) surroundings changed. Because the directional screen on the dimensions of a corresponding
nahme der Blende zusätzlich auf das, Präparat auf- den strahlenundurchlässigen Feldes einer Objektivtreffende (von der Zonenblende nach Durchtreten 55 Zonenblende abgestimmt sind. Die . Beleuchtungs-took the diaphragm additionally on the specimen on the radio-opaque field of an objective hitting the target (are matched by the zone diaphragm after stepping through 55 zone diaphragm. The.
durch das Präparat abgeblendete) Strahlung erzeugt blenden wird man vorzugsweise als ebene BlendenThe radiation generated by the specimen masked off is preferably used as a flat mask
zusätzliche Streustrahlung, von der ein Teil durch die strahlendurchlässigen Felder der Zonenblende des Objektivs hindurchtritt und den Kontrast vermindert. additional scattered radiation, part of which passes through the radiolucent fields of the zone diaphragm of the lens passes through and reduces the contrast.
Einige Beleuchtungsblendenformen sind in den Fig. 1 bis 4 dargestellt. In allen Abbildungen ist die Zonenplatte schematisch als System von durch Haltestege verbundenen Kreisringblcnden dargestellt,Some forms of illumination aperture are shown in FIGS. In all the pictures is that Zone plate shown schematically as a system of circular ring blinds connected by retaining bars,
und aus Metall herstellen. Freitragende Blendenfelder werden durch dünne Stege 2 gehalten, oder liegen auf dünnen korpuskularstrahlendurchlässigen 60 Folien. Wenn man die' Beleuchtungsblenden aus technischen Gründen besser aus nichtleitendem Material herstellt, kann man durch Aufdampfen einer Metall- oder KohlenstolTschicht dafür sorgen, daß die auf die Blende trelTende Ladung der Korpusand manufacture from metal. Cantilever panels are held by thin webs 2, or lie on thin film that is transparent to corpuscular radiation. When you turn off the 'lighting panels For technical reasons, it is better to make a non-conductive material using vapor deposition A layer of metal or carbon ensures that the charge that hits the panel is absorbed by the body
weiche diagonal von links unten nach rechts oben 65 kularstrahlen abgeleitet wird. L-s ist auch vorteilhaft, strichliert gezeichnet sind. Das von den zwischen die Beleuchtungsblende durch an sich bekannte Belcuchtungsblende und Zonenblende liegenden Maßnahmen gegen das Aufwachsen einer Vcrschnuitkorpuskularoptisch brechenden Feldern bei umgepolt zungsschicht zu schützen, die durch das CVacken dersoft diagonally from lower left to upper right 65 spherical rays is derived. L-s is also beneficial are drawn in dashed lines. That known from the between the lighting panel by per se Illumination diaphragm and zone diaphragm lying measures against the growth of a Vcrschnuitkorpuskularoptisch to protect refractive fields in the event of a polarity reversal layer caused by the cacking of the
aus dem Restgas des Mikroskoprohrs oberflächlich absorbierten Kohlcnwasserstoffmoieküle entsteht. Zum Verhindern der. Verschmutzung kann man beispielsweise' die Belcuchtungsblendc mit gekühlten Flächen umgeben oder sie (z. B. durch StromdurchT gang) erhitzen. ; . ·from the residual gas of the microscope tube superficially absorbed hydrocarbon molecules arise. To prevent the. Pollution can be, for example, 'the Belcuchtungsblendc with cooled surfaces surrounded or (z. B. gear by current T) heat. ; . ·
Es ist nicht erforderlich, daß die Bcleuchtungsblendeeinc materielle Blende ist. Es kann auch eine entsprechend geformte, in einer anderen Ebene des Mikroskops liegende Blende von einem korpuskularoptisch brechenden Abbildungssystem in die zur Objektiv-Zoncnblendc korpuskularoptisch konjugierten Ebene des Koridensorsystems abgebildet werden. Eine derartig erzeugte, nicht materielle Bcleuchtungsblende muß beispielsweise in solchen Fällen benutzt werden, wenn die Zoncnblendc noch im Linsenfeld eines magnetischen Objektivs angeordnet ist und die Brechkraft des vor der Zoncnblcnde liegenden Teiles des Linscnfeides zum Abbilden eines vor dem Objektiv liegenden Gegenstandes in die Ebene der Zoncnblendc nicht ausreicht. In diesem !"alle liegt nämlich die zur Zonenblendc konjugierte Beleuchlungsblendenebene hinter dem Objektiv, so daß die Beleuchtungsblendc virtuell ist und nur durch eine nicht materielle Blende dargestellt werden kann.It is not necessary that the lighting screen etc. material aperture is. It can also be a suitably shaped, in a different plane of the Microscope-lying diaphragm from a corpuscular-optical refractive imaging system into the for Objective-Zoncnblendc corpuscular-optical conjugate plane of the coridensor system are mapped. A non-material lighting screen produced in this way must, for example, in such cases can be used when the Zoncnblendc is still arranged in the lens field of a magnetic lens and the refractive power of the part of the lens in front of the zonal aperture for imaging a object lying in front of the objective in the plane of the zone blend is not sufficient. In this ! "all namely the lighting diaphragm plane conjugated to the zone diaphragm lies behind the lens, see above that the lighting screen is virtual and can only be represented by a non-material screen.
Das Verwenden einer nicht materiellen Beleuchtungsblende ist auch dann vorteilhaft, wenn sich eine materielle Blende in einer vor dem Objektiv liegenden und zur Objektiv-Zoncnblendc konjugierten BeleuchUingsblcndcnebenc aus mechanischen Gründen schlecht anbringen läßt.. In solchen Fällen ist die Herstellung einer Anordnung zur Kontraststeigerung bei der Abbildung durch Objektive und Zonenblcndon auch dadurch möglich, daß die nach den oben behandelten Grundsätzen beschaffene Belcuchtungsblendti nicht genau in der zur Objektiv-Zoncnblende konjugierten Ebene des Kondensorsystems angebracht wird, sondern in einer gewissen,. nicht zu großen Entfernung von dieser. Wegen der kleinen Apertur der im Korpuskularmikroskop benutzten Strahlenbündel entsteht dann in der zur Zoncnblcnde konjugierten Ebene ein Schattenprojektionsbild der ■materiellen Beleuchtungsblende, das dann die der Zonenblendc konjugierte nicht materielle Bcleuchtungsblende darstellt. Liegt in diesem Fall die materielle Beleuchtungsblende vor der zur Objektiv-Zonenblcnde konjugierten Ebene des Kondensors, so ist das . Schattenprojektionsbild reell, liegt sie dahinter, so entsteht ein virtuelles Schattenprojektionsbild. .Using a non-material lighting screen is also advantageous if there is a material aperture in a front of the lens and lighting blends conjugated to the objective zone blend for mechanical reasons it is difficult to attach .. In such cases the Manufacture of an arrangement for increasing the contrast in the imaging by means of objectives and zone blcndon also possible because the lighting blends created according to the principles discussed above not positioned exactly in the plane of the condenser system conjugated to the objective zone diaphragm will, but in a certain way. not too great a distance from this one. Because of the little ones The aperture of the bundle of rays used in the corpuscular microscope then arises in the area facing the zone conjugate plane a shadow projection image of the ■ material illumination screen, which is then that of the Zone masking conjugated non-material illumination mask represents. In this case, is the material illumination diaphragm in front of the objective zone diaphragm conjugate plane of the condenser, so it is. Real shadow projection image, is it behind it, this creates a virtual shadow projection image. .
Die erzielte Verstärkung des Kontrastes hängt,The gain in contrast achieved depends on
. abgesehen von den Eigenschaften des Präparates, vor allem davon ab, wie sich der ungestreute Korpuskularstrahl auf die Felder der Zonenblende verteilt und diese 'somit passieren kann. Es ist daher besonders vorteilhaft, auf einem an sich bekannten juslierbaren Blendenträger mehrere Beleuchtungsblenden verschiedener Abmessungen so anzubringen, daß die Blenden während des Betriebes des Korpuskularstrahlenmikroskops gegeneinander austauschbar sind und man sich jeweils für die untersuchte Präparat-Stelle eine zur Kontraststeigerung besonders gut' angepaßte Blende auswählen und. auf die Mikroskop-. apart from the properties of the preparation, above all it depends on how the unscattered corpuscular beam is distributed to the fields of the zone diaphragm and this' can thus pass. It is therefore special advantageous, several lighting screens on a known juslierbaren screen carrier different dimensions to be attached so that the diaphragms during operation of the corpuscular beam microscope are interchangeable and you choose the examined preparation site select an aperture that is particularly well adapted to increase the contrast and. on the microscope
achse justieren kann. ^ ■■-■:.. can adjust the axis. ^ ■■ - ■: ..
Fig. 6 zeigt als Beispiel die Anordnung einer Be-Icuchtungsblende in einem zweistufigen elektromagnetischen Elektronenmikroskop mit einstufigem Kondensor 3, das mittels einer hinter dem Objektiv 4 liegenden Zonenblende 5 zum Korrigieren des ÖfTnungsfehlers versehen ist. Das Präparat 6 liegt am Anfang des Linsenfeldes 7. Die Beleuchtungsblende 8 ist dicht hinter der Kondensorlinse 3 angeordnet und kann in an sich bekannter Weise mit Verstelltrieben 9 (nur einer der Verstell triebe ist angedeutet) kreuztischartig zur optischen Achse des Mikroskops justiert werden. Die hinter dem Objektiv liegende Zonenblendc 5 kann mit entsprechenden Verstelltriebcn 10 ebenfalls kreuztischartig justiert werden.6 shows the arrangement of an illumination diaphragm as an example in a two-stage electromagnetic electron microscope with a single-stage condenser 3, by means of a zone diaphragm 5 located behind the lens 4 for correcting the opening error is provided. The preparation 6 lies at the beginning of the lens field 7. The illumination diaphragm 8 is arranged closely behind the condenser lens 3 and can in a manner known per se with adjusting drives 9 (only one of the adjustment drives is indicated) like a cross table adjusted to the optical axis of the microscope. The one behind the lens Zone Blendc 5 can with appropriate Verstelltriebcn 10 can also be adjusted like a cross table.
Von der Kathode 11 ausgehende ungestreute Strahlen sind gestrichelt, im Präparat gestreute punktiert gezeichnet. Die Verschraubung der Strahlen im Magnetfeld der Linse wurde in der Abbildung nicht berücksichtigt, so daß die Elektrobahncn in bekannter Weise in dem sogenannten mitgedrehten Koordinatensystem gezeichnet sind. Das vom Objektiv 4 erzeugte einstufig vergrößerte Bild wird von der Projcktivlinse 12 stark vergrößert auf den Endbildschirm 13 oder eine Photoplatte.übertragen. . .: ■' ' ' ' ·Unscattered rays emanating from the cathode 11 are shown with dashed lines, and those that are scattered in the preparation are shown with dotted lines. The screwing of the rays in the magnetic field the lens was not taken into account in the figure, so that the Elektrobahncn in a known manner are drawn in the so-called co-rotated coordinate system. The one generated by the lens 4 in one stage enlarged image is greatly enlarged by the projection lens 12 on the final screen 13 or a Photo plate transferred. . .: ■ '' '' ·
Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings
Claims (1)
daß die im Präparat nicht gestreuten Korpus- 15
kularstrahlen zu einem wesentlichen Teil oderdelimit the lumbar corpuscular rays so that
that the corpus 15
kularrays to a substantial part or
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Legal Events
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C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
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EHV | Ceased/renunciation |