DE1489175A1 - Vorrichtung zur Strukturuntersuchung von Materialien durch Elektronenstrahlen - Google Patents

Description

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Anmelder: N. V. PHILIPS'6LOEILAMPENFABRlOaI \J"£', d&-\?*^Y?K * ¹⁸ * ⁵⁹²

Akte: PH-18 592 L ' 1489175

Anmeldung vomi 24. Aug. 1964

Vorrichtung zur Strukturuntersuchung von Materialien durch Elektronenstrahlen.

Tn i-lektronenmikroskopen zum Untersuchen von Stoffen durch Elektronenstrahlen werden Vorrichtungen verwendet, durch die .-las in einem Halter angebrachte Objekt mittels einer Vakuumschleuse in den Strahlengang des Mikroskops geführt wird, wobei ler falter kleine Verschiebungen in einer fbene senkrecht zur Achse des Elektronenbündele und in -^ichtun^ der Achse erfahren kann und um eine in derselben Ebene liegende Achse drehbar ist.

Die Verschiebungen, die das Objekt erfahren kann, dienen zum Verschieben der Auf prall st eile de3 Elektronenbiindele fiber iie ObjektflKoh« und <!·..>roh Drehung des ^alters wird die Objekt fluche unter einem Winkel mit der Bü'ndelachse gesetzt und sind Ster«rOaufnu'iiien nü^lich. Die Vorrichtung ist auch bei der Herstellung vr>n Di ffr.ii-it ionsau fn-ihmen verwendbar, welche entstehen, *enn von der Diffraktion der LleKtronenstrahlen bein Burvhurinjen der Materie Grebrauoli gemacht wird. Solche Aufnahmen **—'jen zum 3egtimmen von Krist illstruk tii-en und zum Ableiten ■i*?r ilon figur-it iön der Atome in den Kristallen verwendet.

3ei einer dazu geeigneten Einstellung 1er Bruchkraft :ier ^leKtronenlinneh entstehen Diffraktionsbilder, wenn im Weg eines auf der Objekt fläche auftreffenden Elektronenstrahls eine oier mehrere Gruppen von j-itterebenen vorhanden sind, deren ^e^^nseitig-e Abstände und deren Winkel, unter dem der .Elektronenstrahl auf den Sritterebenen auftrifft, zur Elektronenreflexion Anluss jjeben. Drsreh Drehung des Objektes um die in der bekannten Vorrichtung vorJWniene Drehspind'el for die Herstellung stereoskopischer Aufnahmen ändert flieh der Einfallswinkel und es können Di f Ύ·λκtionsaüfriahiöfen von inthrer^n Sruppen von SttteretAnen

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hergestellt werden. (Jitterebenen, deren Lage gegenüber den einfallenden Elektronen sich infolge der Objektdrehung nicht oder nur wenig ändert, können nicht zur Untersuchung beitragen, 9o dass unter Verwendung der bekannten Objektseinetellvorrichtung nicht stets sämtliche for die Struktur be st iiamung erforderlichen Diffraktionsaufnahmen hergestellt werden können.

Die Erfindung bezweckt, diesen Nachteil zu vermeiden und betrifft eine Objektseinatellvorrichtung, die mit einem Halter für das Objekt versehen ist. Der Halter befindet eich am Ende eines Trägers j durch den das Objekt durch die Wand dea Mikroskope hindurch in die Achse des Strahlenbündel geführt wird. Nach der Erfindung ist der Objekthalter mit dem Träger aul eine Weiee verbunden, die eine Drehung des Halters gegenüber de» Träger um eine zur Objektflache senkrechte Achse möglich macht, und es sind Mittel vorgesehen, durch die der Objekthalter um diese Achse mittels eines Betätigungselementes gedreht werden kann, das an dem aus dem Mikroskopgehäuse heraueragenden Ende dee Trägers-angebracht ist.

Durch die drehbare. Anordnung des Objekthalters wird der üblichen Vergohiebbarkeit des Objektes in einer Ebene senkrecht zur Achse des Elektronenbündels und der Drehung um eine in dieser Ebene liegende Achse eine Objektbewegung hinzugefügt, welche die ltoglichfcieit bietet, das Objekt in jedem Punkt mit Elektronen unter einem beliebig einstellbaren Winkel zu durchstrahlen, so dass jede von der Lage der irittereTi>enen im Material anhängige Objekfceinstellung erzielbar ist.

Die Erfindung wird an Hand eines in' dem Äeiölihüngen dargestellten Auiiftfhrun>ebeispiels nl&ier «rlauter*fc. T

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zeigt den Teil des Mikroskops, bei dem die Vorrichtung verwendet ist, und

Fig.2 zeigt den Objekthalter mit dem Träger für die-3βη Halter und den -dewegungsmechanismus zum Drehen des Halters.

Ein Hilfsstück 1 in Form einer flachen Scheibe ist ein Teil eines Elektronenmi kroskops, an dem sich Wandteile anechlieesen, welche den hantel des Mikroskops darstellen. Der Teil 1 ist im Schnitt dargestellt und hat zwei Bohrungen unter einem Winkel von 90°, in denen in Längsrichtung verschiebbare Einstellstäbe 2 und 3 angebracht sind. Dichtungsringe 4 und 5 sorgen dafür, dass/kein Luft durch die bohrungen hineindringt. Das Längeverschieben der Stäbe 2 und 3 dient zum Verschieben eines Unterstützungsringes 6, der in einem hohlen Kaum 7 dee Hilfsstticks 1 seitlich beweglich angeordnet ist. Der Untersttttzungsring 6 hat einen radial vorstehenden Stift 8 mit einem spitzenf.örmigen Ende, mit dem der Stift 8 an einem Schiebestöck 9 anliegt, das in einer Oeffnung 10 des Hilfsstticks verschiebbar ist und mittels einer Feder 11 kräftig zur Mitte des Hilfsstücka

I gedrückt wird. Der Unterstützungsring 6 hat also drei Unterstützungspunkte. Zwei von diesen können mittels der Stäbe 2 und 3 verschoben werden und die Feder 11 sorgt dafür, dass der Teil q stets gegen den Stift ö drückt. Infolge des Druckes der Feder

II bleibt der Unterstützungsring 6 eingeklemmt, aber der Mittelpunkt des Ringes kann mittels der Stäbe 2 und 3 gegenüber dem Kittelpunkt des Hilfsstttcka 1 verschoben werden.

Das Hilfsstück 1 besitz.1; weiter einen Kanal 12, der zum Yakuumraum des Mikroskops Zutritt gibt, und sich durch den ünterstützungsring b hindurch fortsetzt. Der Kanal enthält ein

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Höhrchen 13, das am Unterstützungaring 6 befestigt ist und der 3ohrung 14 in diesem Hing entspricht. Am Hand der Bohrung entlang ist innerhalb des Hinges 6 ein aufgebördeltes Höhrchen 14 hinge bracht, dessen Trichterform als Liegeplatz für eine Holle H dient, welche die Oeffnung 14 luftdicht verschlieest. Im Röhrchen 13 befindet sich der stabförmige Träger 17 für den Objekthalter. Hin Gummiring 18 verhütet das Eindringen von Luft zwischen den Objektträger 17 und die Wand des Röhrohene · 13·

Mit Hilfe des Knopfes 19 kann der Objektträger aus dem Höhrchen 13 herausgenommen oder weiter hineingeschoben werden. Bei der zuletztgenannten Verschiebung wird die Holle 16 voe trichterförmigen £nde dee Höhrchens 15 gehoben. Die Holle iat ar einem Federbügel 20 befestigt und gleitet längs des Händeβ 21 am Ende des Objektträgers nach rechts. Beim Zurückziehen des ODjektträgers gelangt die Rolle wieder in die dargestellte Lage.

Der Oüjektträger 17 kann einwärts geschoben werden, Di3 die Spitze 21 gegen einen Ansc .lag 22 im Unterstützungsring 6 stösst. Wenn der Unterstützungsring durch die Einstellstäbe 2 und 3 verschoben wird, bewegt sich auch der Objektträger 17, da das Röhrchen 13, das den Objektträger 17 enthält, in einem Höhrchen 23 untergebracht ist, das mit etwas Spielraum im Kanal 12 des Hilfsstücks 1 liegt. In einer ringförmigen Aussparung 24 des Kanals 12 befinden sich Gummiringe 25, welche gegen das Röhrchen 23 undgegen die Wand der Aussparung 24 klemmen und verhüten, uass Luft durch den Spalt zwischen dem Höhrchen 2} und der Wand des Kanals 12 hineindringt. Das itö'hrchen 23 reicht bis in eine Aussparung 26 des Unterstützungaringes L und ist am Ende mit einem Gummirühreheη ?7 versehen. Mit diesem Höhrchen ergibt sich der luftdichte Anschluss mit dem Hin.j 6, indem eine Aus-

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atülpung 2Ö des Unterattttzungaringea 6 vom Gummiröhrchen 27 umfasst wird. '

Am Höhrehen 23 ist am gegenüberliegenden Ende ein Knopf 29 angebracht, der sioh drehen kann, ohne daas daa Rtihr- ; chen mitbewegt wird. Der Knopf 29 ist um xiöhrchen 13, das den Objektträger 17 enthalt, starr befestigt. Mittels des Knopfes

29 kann daa Röhrchen 13 gedreht werden und dann dreht sich auch der Objektträger 17 um seine eigene Aehse.

Der Objektträger 17 nqch ?ig.2 ist mit einer Bohrung

30 versehen, in der ein Schiebestück 31 angebracht ist. Daa SchieoestCtck 31 iat eine Bohrung 32 mit innerem Schraubengewinde 33. Darin passt eine gewindespindel 34, deren Grewindeende durch einen Flansch 35 abgeschlossen ist. üin /weiter Flansch 36 befindet sich in kurzem Abstand neben dem er.-sten in einer weiteren aussparung 37 und zwischen den beiden ?lanechen 35 und 36 befindet sich ein Grurnniring }d, der verhütet, dass Luft längs der Spindel 34 und der .V.»nd der Aussparung 37 in den Mikroskopritim eindringen kann. Die flanschen 35 und 36 sind mittels eines Kugellagers 39 und eines Grewinderin^es 40 fixiert, um zu verhüten, dans die Gewindespindel 34 sich in Achsenrichtung verschieaen kann, ad binde 41 der Spindel 34 ist ein Knopf 42 mittels einer !."utter 43 befestigt. Der Knopf 42 dient zum Drehen der Spindel 34. Wenn dies geschieht, verschiebt sich das SchiebestücK 31 in der Bohrung 30.

Am Schieoeitück 31 ist ein draht- oder bandförmiges Seil 44 befestigt. Dieses erstreckt sioh in Längsrichtung des Trägers 17 nahezu bis zum Lnde und ist dort um eine Scheibe 45 herum in sich selbst zurilckgebogen. Der rücklaufende Teil des Seils ■■.4 ist an einem Schlitten 47 befestigt, der in einem Spalt

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46 dea Trägers 17 liegt und darin über geringen Abstand v«r* schiebbar ist. Wird der Knopf 42 und demnach die Gewindespindel 34 gedreht, welche das 3chiebestück 34 nach links verschleiß, so bewegt eich der Schlitten 47 nach rechts. Die 3ewegung des Schlittens ist der Wirkung der Feder 4Ö unterworfen, die zwischen der Endwand 49 des Spaltes 46 und dem Schlitten 47 angebracht ist und das Seil 44 gespannt hält.

In der vom Seil 44 gebildeten Schleif· ist der Objekthalter 50 angebracht. Der Halter 50 hat einen kreisförmigen Querschnitt und weist eine Oeffnung 51 auf, in der auf einer Graze das Objekt 52 angebracht ist. Der Halter 50 ist zwischen dea hinlaufenden Teil 53 und dem rücklaufenden Teil 54 des Seile 44 geklemmt. Durch Drehung des Knopfes 42 wird der eine Teil ebensoviel kürzer wie der andere langer wird, so dass die Verlagerung des Halters 50 durch einen Teil des Seils vom anderen Teil ausgeglichen wird. Dadurch bleibt der falter 50 am Platz, wird aber um eeine eignene Achse gedreht. Das Hinzufügen dieser Drehbewegung zu den anderen Verlagerungen, die das Objekt erfahren kann, gestattet eine Drehung des Objektes um jede in der Objektebene liegende Achse und es können von jeglicher Gruppe von Gritterebenenabständen Diffraktionsaufnahmen hergestellt werden.

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Claims (2)

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   Patcntanspriiche t

   M₁] Vorrichtung zur Verwendung in einem Elektronenmikroskop für die Strukturuntersuchung von Stoffen durch Elektronenatrahlen, bei der das Objekt in einem Halter angeoracht ist, '

   der zusammen mit einem Objektträger mittels einer Vakuumschleuse in den Strahlengang dee Mikroskope geführt wird, wobei der Halter kleine Verschiebungen in einer Ebene senkrecht zur Achse des ülektronenbündels und in der rvchsenrichtuhg erfahren kann und um eine in derselben ilbene liegende _Λο1ΐ3β drehbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Halter mit dem Träger verbunden ι und um eine zur Objektebene senkrechte .ichse drehbar ist, und Kittel vorgesehen sind, durch die der Objekthalter mittels eines ausserhalb des I.Tikroskopgehüuaes cttn Träger angebrachten 3etätisun£selt:mente3 gedreht wird. ;
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein biegsamer Draht bzw. biegsames 3and um eine .zwischen ' dem Objekthalter und dem linde des Oojektträgers angebrachte Scheibe oder Aolle herumgelegt ind in sich selbst zurückgebogen ist und eine Schleife bildet, in der der kreisförmige Oüjekt- j halter zwischen dem hinlaufenden und rückLiUfenden Teil des Seils geklemmt ist, und mittels des Jetätigungaelementes die LÄnge des einen 3eilteiles geändert wird, wobei die entsprechen· de L^njenünilerung des λv.deren Teiles einem Tederelement zugeführt wird, welohes d.-tH Seil gespannt halt.

   3« · Vorrichtung nach Ansp"ich 1 oder ?, dadurch gekennzeichnet, d-i.-^s i,»R Jefitigunjaeleinent um die L^n^e-tchse dee Oojekttrütgers rtrehoar ist una 1ie gerailinige Verschiebung eines in ."ire r 3ohrur. ; des Triers öewe 5I iohen '3;jhifcbfc.-;t.ü la herbei-

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   führt, das mit einem Ende dea Drahtes bzw. 3andea zihb Drehen des Objekthaltera verbunden ist.

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