DE1539718C3 - Elektronenemissionsmikroskop - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Verbesserungen an einem Elektronenemissionsmikroskop mit evakuierbarem Tubus, Objektiv- und Projektivlinse, Leuchtschirm und Fotoeinrichtung, Objekthalter mit auf Hochspannung befindlichem und aufheizbarem Objekt, Kreuztisch zur Verschiebung, Einrichtung zur Rotation des Objektes, Ionen- und/oder Elektronen- und/oder Ultraviolettlichtquelle und mit weiteren Hilfseinrichtungen zur Behandlung und/oder Beobachtung und zur Ein- und Ausschleusung des Objektes sowie mit elektrischer und Vakuumeinrichtung und Mitteln zur Bedienung des Elektronenemissionsmikroskops .

Ein aus der Literatur (vgl. Schweizer Patentanmeldung Nr. 13009/61) bekanntes Elektronenemissionsmikroskop weist als wesentliche elektronenoptische Merkmale folgende in F i g. 1 schematisch wiedergegebene Bestandteile auf:

Ein auf Hochvakuum evakuierbarer Tubus (1) enthält eine elektrostatische oder elektromagnetische Objektivlinse (2) (Immersionsobjektiv), eine oder mehrere Projektivlinsen (3), einen Leuchtschirm (4), eine photographische Einrichtung (5) zur direkten Registrierung des Elektronenbildes oder zur Leuchtschirmphotographie, einen Objektivhalter (6) und ein Objekt (7), dessen Oberfläche durch die Linsen auf den Leuchtschirm abgebildet wird. Das Elektronenemissionsmikroskop hat sich speziell für die Untersuchung von Objekten bei veränderlicher Temperatur eingeführt, weshalb im Objekthalter eine Objektheizung (8) mittels Widerstand oder Elektronenbeschuß eingebaut ist, sowie vorteilhaft ein Thermoelement (9) zur Temperaturmessung. Der Objekthalter (6) und das Objekt (7) befinden sich im Betrieb auf negativer Hochspannung, während der Tubus (1) vorteilhaft geerdet ist. Bei Temperaturen gegen 1000° C und darüber treten thermische Elektronen aus dem Objekt aus, welche ein Emissionsbild ermöglichen. Unterhalb dieser Temperaturen müssen Sekundärelektronen erzeugt werden, was durch Beschüß der Objektoberfläche mittels Ionen aus einer Ionenquelle (10) oder Elektronen aus einer Elektronenquelle (11) oder ultraviolettes Licht geschieht. Das Mikroskop umfaßt auch die Hochvakuumanlage zur Evakuierung des Tubus (1) und die elektrische Einrichtung zur Erzeugung der Hochspannungen für Objekt, Ionenquelle, Elektronenquelle und statische Linsen sowie zur Erzeugung der Linsenströme in den magnetischen Linsen und die übrigen Bedienungselemente. Um die abzubildende Objektoberfläche ρ über einen größeren Bereich abbilden zu können, ist der Objekthalter auf einem Kreuztisch (12) in zwei Koordinaten verschiebbar angeordnet. Von großem Vorteil ist eine Einrichtung zur Rotation (13) des Objektes, da erst damit die Möglichkeiten der Orientierungsdifferenzierung (Abhängigkeit des Emissionsfaktors von der Orientierung eines Kristalliten zum einfallenden Ionen- oder Elektronen- oder Ultraviolettstrahl) und die Schattenwirkung durch die schräge Beleuchtung mit Ionen, Elektronen oder Ultraviolettlicht ganz ausgenutzt werden können. Um diese Schrägbeleuchtung der Art der Unebenheiten der Objektoberfläche sinnvoll anpassen zu können, sind die Ionen-, Elektronen- und Ultraviolettquellen (10,11) gewöhnlich so schwenkbar angeordnet, daß der Strahleinfallwinkel auf das Objekt von 0° (tangentialer Einfall) bis etwa 20 oder 25° verändert werden kann.

Ein steilerer Einfall ist wegen der Begrenzung durch die Objektivelektroden (2) nicht möglich. Der Objektwechsel geschieht durch Herausnahme des Objekthalters (6) durch den Kreuztisch (12) hindurch unter Belüftung des Tubus oder unter Benutzung einer unterhalb des Kreuztisches (12) eingebauten Objekthalterschleuse.

Das Elektronenemissionsmikroskop wird vornehmlich zur Beobachtung von Umwandlungen des Objektgefüges bei Temperaturveränderungen benutzt.

Das Objekt wird aufgeheizt oder abgekühlt, und die im Inneren des Objektes stattfindenden kristallinen Umwandlungen werden durch ihre Erscheinungsform an der Objektoberfläche beobachtet und gedeutet. Dies ist in wenigen Fällen ohne spezielle Behände lung der Oberfläche möglich, nämlich dann, wenn sich die Umwandlung durch relativ starke Veränderungen der Emissionsfaktoren zu erkennen gibt. In den meisten Fällen aber wird die innere Struktur an der Oberfläche nur oder hauptsächlich aus einer durch Ätzung hervorgerufenen Oberflächentopographie erkennbar. Wenn also eine Umwandlung erkennbar werden soll, so muß die Oberfläche fortwährend geätzt werden. Bei Temperaturen oberhalb 1000° C geschieht dies automatisch durch thermische Ätzung (Abdampfung der Oberflächenatome), während im Bereich unterhalb 1000° C zu diesem Zweck die Ionenätzung verwendet wird. Bei höherer Intensität des Ionenstrahls aus der Ionenquelle (10) werden die Oberflächenatome durch das Ionenbombardement zerstäubt, und es entsteht so eine sukzessive Abtragung der Oberfläche. Die bisher bekannte Verwendung der gleichen Ionenquelle (10) für die Auslösung von Sekundärelektronen und zur Ionenätzung stellt allerdings in mancher Hinsicht einen ungüstigen Kompromiß dar; so sollten beispielsweise die Strahlstromstärke und die Strahlspannung für das Ätzen und für die Auslösung stark verschieden gewählt werden können, was mit einer einzigen Ionenquelle nicht in genügendem Maße möglich ist, die günstigen Ioneneinfallwinkel für die Ätzung liegen zwischen 30 und 90°, was wegen der Beschränkung durch die Objektivlinse 2 nicht realisierbar ist, und die durch die Ätzung zerstäubten Oberflächenatome und -mole-

küle schlagen sich vornehmlich auf den Objektivelektroden (2) nieder, wodurch innert kurzer Zeit eine Verschmutzung der Objektivlinse eintritt und die Hochspannungsfestigkeit wesentlich beeinträchtigt wird.

Es ist ein Elektronenemissionsmikroskop bekannt, bei dem eine Kugelschaltenzentrierung vorgesehen ist, um Objektneigungen bis höchstens 1,2° während des Betriebes korrigieren und den Elektronenstrahl auf die optische Achse justieren zu können. Ferner ist eine Parallelführung des Objektes in den zwei Koordinaten senkrecht zur optischen Achse vorgesehen, um verschiedene Objektbereiche nacheinander abbilden zu können. Eine Ionenkanone (als Hilfseinrichtung) ermöglicht es dabei aus dem in Mikroskopierposition befindlichen Objekt Sekundärelektronen auszulösen.

Ein anderes bekanntes Emissionselektronenmikroskop weist einen verschiebbaren und kippbaren Objekttisch auf, der ebenfalls der Einstellung beim Mikroskopieren dient. Das Objekt ist in diesem bekannten Falle außerdem axial verschiebbar, um eine Aufdampfeinrichtung vor das Objekt bringen zu können.

In einer Literaturstelle, die ein weiteres Elektronenemissionsmikroskop mit Präparattisch mit Justierungsmöglichkeit beschreibt, wird insbesondere auf die Schwierigkeit hingewiesen, daß im allgemeinen die Rotationsachse für die Drehung des Objektes nicht genau durch die interessierende Objektstelle geht und diese deshalb während des Orientierens der Probe aus dem Elektronenstrahl auswandert.

Alle diese bekannten Anordnungen haben den Nachteil, daß die Objektivlinse durch den Betrieb der Hilfseinrichtungen gestört werden kann, z. B. verschmutzt wird. Außerdem haben sie den Nachteil, daß für jede Hilfseinrichtung eine geeignete Bewegungsvorrichtung vorgesehen werden muß, und dabei häufig ein Kompromiß eingegangen werden muß, weil es nicht möglich ist, alle Hilfseinrichtungen in unmittelbarer Nähe der optischen Achse und des Objektivs so anzubringen, wie es für eine optimale Funktion dieser Hilfseinrichtungen wünschenswert wäre. Zum Beispiel ist es oft wichtig, daß bei der Bedampfung des Objektes die Dampfatome in einer vorgeschriebenen Richtung auf die Objektoberfläche auftreffen. Entsprechendes gilt bezüglich der Ionenätzeinrichtung. Bei dem vorerwähnten Elektronenemissionsmikroskop mit Aufdampfeinrichtung ist zwar das Objektiv während der Bedampfung vom Objekt etwa 15 mm entfernt, verbleibt aber in der optischen Achse und ist deshalb nach wie vor der Gefahr der Bedampfung durch gestreute Dampfmoleküle unterworfen.

Die vorliegende Erfindung stellt sich die Aufgabe, ein Elektronenemissionsmikroskop so auszubilden, daß die zu untersuchenden Objekte Vor- oder Zwischenbehandlungen unterworfen werden können, ohne daß es notwendig ist, alle hierzu notwendigen Hilfseinrichtungen im Bereich der optischen Achse bzw. in unmittelbarer Nähe des Objektivs anzubringen.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Objekthalter aus dem Bereich der Objektivlinse in einen außerhalb dieses Bereiches liegenden Arbeitsbereich wenigstens einer der Hilfseinrichtungen schwenkbar ist.

Mit dieser Lösung der Aufgabe erhält man auch den wesentlichen Vorteil, daß lediglich eine Bewegungseinrichtung, nämlich diejenige für den Objekthalter, erforderlich ist, während die Hilfseinrichtungen in einer für ihre Funktion optimalen Lage feststehend außerhalb der optischen Achse angeordnet werden können; wenn sie dennoch beweglich gemacht werden, können die Bewegungseinrichtungen einfacher gestaltet werden. Das Objekt wird aus dem Bereich des Objektivs herausbewegt, um die Behandlungen durch die Hilfseinrichtungen durchzuführen.

ίο Nachstehend wird die Erfindung an Hand der Zeichnungen noch näher erläutert.

F i g. 2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel. Der Tubus 1 besitzt auf der Höhe der Objektivlinse 2 eine Auskragung, welche das Ausschwenken des Objekthalters 6 aus der optischen Achse 14 durch eine vakuumdichte Planverschiebung auf der oberen Abschlußplatte 15 des Tubus 1 aus der Stellung I beispielsweise in die Stellung II und/oder in die Stellung III erlaubt. Kreuztisch 12 und Einrichtungen zur Objektrotation 13 werden mit dem Objekthalter 6 zusammen verschoben, so daß die Möglichkeit der Objektrotation in den ausgeschwenkten Stellungen gewahrt bleibt. Da die Hochspannungs- und Heizzuführungen für das Objekt durch den Objekthalter 6 hindurch erfolgen (Fig. 1), kann das Objekt auch in den ausgeschwenkten Stellungen geheizt und unter Hochspannung gebracht werden. Ein wesentliches Merkmal dieses Ausführungsbeispiels besteht darin, daß der Objekthalter 6 in der ausgeschwenkten Stellung senkrecht zur Objektoberfläche verschiebbar ist, so daß er beispielsweise in die Stellung II a abgesenkt werden kann. Der Objekthalter 6 ist mit einer Dichtungsfiäche 16 versehen, welche in Stellung II a auf die Vakuumdichtung einer Objektschleuse 17 zu liegen kommt, so daß das Objekt 7 sich nun in der Objektschleuse 17 befindet und durch Abnehmen des Schleusendeckels 18 ausgewechselt werden kann, wobei das Vakuum im Tubus 1 erhalten bleibt. Ein Vorevakuierungsstutzen 19 erlaubt das Vorevakuieren der Objektschleuse 17 nach Schließen des Schleusendeckels 18.

Diese Art des Ein- und Ausschleusens der Objekte hat gegenüber der bekannten Art des Schleusens des ganzen Objekthalters ganz wesentliche Vorteile. Insbesondere wird nur eine kleine Oberfläche des Objekthalters dem Atmosphärendruck ausgesetzt, was bedeutet, daß das Betriebsvakuum wesentlich rascher wieder erreicht wird.

In Stellung III des Objekthalters 6 kann das Objekt beispielsweise dem Beschüß durch eine Ionenquelle 20 ausgesetzt werden zum Zwecke der Ionenätzung. Diese Ionenquelle 20 ist so angebracht, daß sie den Ionenbeschuß des Objektes 7 unter steileren Einfallswinkeln als 30° erlaubt, wodurch die für die Ionenätzung günstigsten Verhältnisse geschaffen werden. Wenn die Ionenquelle 20 beispielsweise mit einer Beschleunigungsspannung von einigen Kilovolt betrieben wird, wird dadurch, daß das Objekt 7 unter eine beliebige negative Hochspannung zwischen 0 und beispielsweise 50 kV gesetzt werden kann, eine Nachbeschleunigung der Ionen erzielt, so daß auch in bezug auf die Ätzspannung die je nach Objekt und je nach gewünschtem Ätzerfolg günstigsten Verhältnisse eingestellt werden können. Um bei schrägem Ioneneinfall von beispielsweise 45° die Ausbildung von Ätzfurchen in einer bevorzugten Richtung zu verhindern, wird eine dauernde Objektrotation während des Ionenätzens vorgenommen. Besonders

vorteilhaft wirkt sich bei dieser Anordnung auch der Effekt aus, daß die Zerstäubungsprodukte der Ionenätzung vorwiegend in der Ausbuchtung des Tubus 1 abgelagert werden und höchstens zum kleinsten Teil auf das Objektiv 2 gelangen können.

Zur Verstärkung dieses Effektes ist in der vorliegenden Ausführungsform eine Kühlfalle 21 angebracht, welche den Objekthalter umgibt und zur Adsorption der Zerstäubungsprodukte dient.

Eine Verdampferquelle 22, welche am Tubus 1 angebracht ist, erlaubt beispielsweise das Vakuumaufdampfen fremder Substanzen auf die Objektoberfläche. Auch beim Aufdampfen ist es von großem Vorteil, daß die Aufdampfprodukte nicht direkt auf das Objektiv 2 gelangen¹ können. Die Kühlfläche 21 verstärkt auch hier die Wirkung des Ausschwenkens des Objekthalters.

Ein spezielles Ausführungsbeispiel für die Objektschleuse 17 zeigt F ig. 3. An Stelle des Schleusendekkels 18 ist beispielsweise eine Aufdampfvorrichtung 23 angebracht. Diese erlaubt die Aufdampfung von Substanzen, deren Anwesenheit im Tubus auch in kleinerer Menge unerwünscht ist, wie beispielsweise Caesium. An Stelle der Verdampfungsquelle ist beispielsweise auch ein Lichtmikroskop 24 zur Beobachtung der Objektoberfläche angebracht.

Die Objektschleuse 17 wird vorteilhaft aus nicht korrosiven Materialien gebaut. Dies erlaubt, in der durch den Objekthalter 6 abgeschlossenen Schleuse Objektbehandlungen mit korrosiven Gasen — beispielsweise für chemische Ätzung — vorzunehmen, wobei das Objekt 2 während der Behandlung auf beliebige Temperatur gebracht werden kann. Die Gase werden durch den Vakuumstutzen 19 eingelassen und wieder abgesaugt, so daß das Objekt nach der Behandlung unter Vakuum in den Tubus eingeführt werden kann, ohne daß es dabei in Luftberührung kommt.

Die Objektschleuse und ihre Dichtungen sowie die zugehörigen Vakuumventile werden vorteilhaft so ausgebildet, daß in der Objektschleuse auch Drücker von über einer Atmosphäre erzeugt werden können. Dies erlaubt entsprechende Gasbehandlungen des Objektes bei höheren Drücken.

Eine weitere Ausführungsform ist in F i g. 4 dargestellt. Im Tubus 1, welcher die für das Ausschwenken nötige Auskragung besitzt, sitzen die Objektivlinse 2 und die Kontrastblende 25. Der Objekthalter 26 sitzt auf einem Kreuztisch 27, 28, welcher sowohl die seitliche Verschiebung 27 wie die Rotation 28 des Objektes gestattet. Eine weitere Vorrichtung 29 gestattet die Verschiebung des Objekthalters senkrecht zur Objektoberfläche. Objekthalter und Kreuztisch sind in einer zylindrisch ausgebildeten Pfanne 30 gelagert, welche das Ausschwenken des Objektes aus der optischen Achse und aus dem Bereich der Objektivlinse gestattet (Fig. 4b und 4c), wobei die Möglichkeit der Objektrotation erhalten bleibt. Der Hochspannungsstecker 31 am Objekthalter 26 führt sowohl die Hochspannung als auch Heizspannung und Heizstrom an das Objekt, so daß im ausgeschwenkten Zustand das Objekt weiterhin geheizt und unter Hochspannung gesetzt werden kann. In diesem Ausführungsbeispiel geschieht also das Ausschwenken durch eine Drehung des Objekthalters um eine zur optischen Achse senkrechte Achse.

Für die Auslösung der Sekundärelektronen aus dem Objekt dienen in diesem Beispiel eine Ionenquelle 32, eine Elektronenquelle und eine Ultraviolettquelle 33, welche gemeinsam auf einem unter Vakuum drehbaren Revolverfiansch 34 sitzen, wodurch abwechslungsweise eine Quelle nach der anderan zur Wirkung auf die Objektoberfläche gebracht werden kann. Jede Quelle ist vorteilhaft mit einer an sich bekannten Zentriervorrichtung auf dem Revolverflansch 34 befestigt. Dies ermöglicht die Veränderung des Einfallwinkels der Strahlen von jeder

ίο Quelle auf das Objekt zwischen streifendem Einfall und dem durch die Elektroden des Objektivs 2 gegebenen maximalen Einfallwinkel von etwa 25°.

Ein weiterer Revolverflansch 35 trägt die für das Ionenätzen im ausgeschwenkten Zustand (F i g. 4 c) vorgesehene Ionenquelle 36. Die Drehachse dieses Revolverflansches 35 steht schräg zur Objektoberfläche, so daß durch Drehen des Revolverflansches der Ätzwinkel von streifendem Einfall bis zu senkrechtem Einfall verändert werden kann.

Derselbe Revolverflansch 35 dient beispielsweise zum Anbringen einer Auf dampf quelle 36. Durch Rotation des Revolverflansches wird der Aufdampfwinkel im gleichen Maß verändert wie bei der Ionenätzung.

Zur Beobachtung der Wirkung von Ionenätzung und Aufdampfung wird vorteilhaft ein Lichtmikroskop 37 verwendet, welches im Zentrum des Revolverflansches 35 angebracht ist, so daß die Beobachtung bei Drehen des Revolverflansches erhalten bleibt.

Am gleichen Revolverflansch 35 wird vorteilhaft eine Temperaturmeßsonde 38 angebracht, welche im ausgeschwenkten Zustand des Objekthalters mit der Objektoberfläche zur Berührung gebracht werden kann.

Die zur Ionenätzung und zum Aufdampfen vorteilhaft verwendete, beispielsweise mit flüssigem Stickstoff gekühlte Kühlfläche 21 um das Objekt ist auch in diesem Ausführungsbeispiel vorhanden 39 und in einem zum Schnitt von Fig.4c senkrechten Schnitt in F i g. 4 f besser dargestellt.

Weiter ist in F i g. 4f ein Kühlfinger 40 gezeigt, der ebenfalls beispielsweise mit flüssigem Stickstoff gekühlt ist und welcher in seiner Durchführung 41 drehbar gelagert ist. Dieser Kühlfinger wird durch Drehung vor das Objekt gebracht. Wird das Objekt durch die Verschiebung des Objekthalters 26 senkrecht zur Objektoberfläche in unmittelbare Nähe dieses Kühlfingers 41 gebracht, so wird das Abkühlen des Objektes beschleunigt; bei Berührung mit dem Kühlfinger, welcher eine gegen die Objektoberfläche ebene Fläche "aufweist, wird eine Abschreckung des Objektes bewirkt. Auf diese Weise wird die für metallkundliche Untersuchung äußerst wichtige Steuerung der Abkühlgeschwindigkeit realisiert.

Wie im ersten Ausführungsbeispiel ist auch hier eine Objektschleuse 49 vorhanden, welche in Fig. 4b in offenem Zustand zum Objektwechsel gezeigt ist, in F i g. 4 d im geschlossenen Zustand zur Gasbehandlung bei beliebigen Drücken und in F i g. 4 e zur Aufdampfung von im Tubus unerwünschten Substanzen. Die Dichtungsfläche 43 wird in diesem Ausführungsbeispiel durch die äußere zylindrische Wandung des Objekthalters 26 gebildet.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in F i g. 5 dargestellt. Es zeichnet sich dadurch aus, daß der Raum, in welchem sich das Objekt bei ausgeschwenktem Objekthalter 26 befindet, vom Raum, in welchem sich das Objektiv 2 befindet, durch eine Plattenschleuse

inn coc η τ σ

44 voneinander vakuumdicht getrennt werden. Dadurch wird verhindert, daß Dämpfe, welche sich bei der Objektbehandlung im ausgeschwenkten Zustand an den Wänden der Tubusauskragung niedergeschlagen haben, beim Mikroskopieren auf das Objektiv 2 gelangen.

Bei sehr lang dauernden Untersuchungen kann trotz der erfindungsgemäßen örtlichen Trennung von Mikroskopierraum und Objektivbehandlungsraum eine Verschmutzung des Objektivs durch Abdampfen des Objektes während der elektronenmikroskopischen Beobachtung vorkommen. Vorteilhaft wird deshalb eine Vorrichtung 45 gemäß F i g. 6 verwendet, bei welcher zwei oder mehrere Objektive 46, 47 nacheinander in die optische Achse 48 gebracht werden können. Die noch nicht benutzten Obiektivlinsen sind von der Verschmutzung nicht betroffen und erlauben eine Fortsetzung der Untersuchungen ohne Vakuumunterbrechung.

Bei den beschriebenen Ausführungsformen wird die Rotationsachse der Objektrotation mit der Kreuztischbewegung verschoben und liegt deshalb normalerweise nicht in der optischen Achse. Dies bedeutet, daß bei der Objektrotation die beim Mikroskopieren betrachtete Objektstelle normalerweise aus dem Blickfeld ausweicht und ständig durch Kreuztischnachführung im Blickfeld gehalten werden muß. In F i g. 7 ist eine Ausführungsform des Kreuztisches gezeigt, welche eine dauernde Übereinstimmung von Rotationsachse und optischer Achse gewährleistet und somit den Betrieb des Emissionsmikroskops bedeutend vereinfacht und rationalisiert. Der Objekthalter 26 ist beispielsweise in einem Schlitten 49 gelagert, welcher seinerseits in zwei zueinander senkrechten Leitschiebern 50 und 51 gelagert ist, welche durch eine Druckplatte 52 mit Federsätzen 53 aufeinandergehalten werden. Die Leitschieber tragen bewegliche Rollen 54, welche auf der Innenseite einer exzentrischen Leitkurve 55 laufen. Die zwei Ringe 56, welche die exzentrische Leitkurve 55 tragen, werden durch Schneckenräder 57, 58 angetrieben. Die voneinander unabhängige Drehung der Leitkurven bewirkt eine Bewegung der Leitschieber und damit eine beliebige Verschiebung des Objekthalters 26 und damit des Objektes in zwei zueinander senkrechten Koordinaten. Dieser ganze Kreuztisch ruht auf einem Zylinder 59, welcher seinerseits auf dem Tubus 1 aufliegt. Auch dieser Zylinder 59 ist drehbar und wird durch einen Antrieb 60 über eine Schnecke gedreht. Während dieser Drehung werden die Antriebe 57, 58 der Leitkurven durch Exzenter 61 ausgekuppelt. Die Drehung des Zylinders 59 bewirkt somit eine Rotation des Objektes um die Achse des Zylinders 59. Wird der Zylinder 59 einmal auf die optische Achse des Mikroskops zentriert, so fallen in der Folge die Rotationsachse des Objektes und die optische Achse zusammen, und das Objekt dreht somit immer um den gerade betrachteten Objektausschnitt, ohne daß eine Nachführung notwendig ist. Diese Eigenschaft bleibt beim erfindungsgemäßen Ausschwenken des Objekthalters aus der optischen Achse und aus dem Bereich des Objektivs vorhanden und ist beim Zurückschwenken in die optische Achse wieder gewährleistet. Die mechanisch ausführbare Präzision der beschriebenen Einrichtung gewährleistet nicht in jedem Fall eine genaue Übereinstimmung von Rotationsachse und optischer Achse, jedoch ist ohne Schwierigkeiten eine solche Präzision erreichbar, daß das Rotationszentrum im Elektronenbild sich auf dem betrachteten Objektausschnitt befindet.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (24)

Patentansprüche: .

1. Elektronenemissionsmikroskop mit evakuierbarem Tubus, Objektiv- und Projektivlinse, Leuchtschirm und Fotoeinrichtung, Objekthalter mit auf Hochspannung befindlichem und aufheizbarem Objekt, Kreuztisch zur Verschiebung, Einrichtung zur Rotation des Objektes, Ionen- und/ oder Elektronen- und/oder Ultraviolettlichtquelle und mit weiteren Hilfseinrichtungen zur Behänd- ίο lung und/oder Beobachtung und zur Ein- und Ausschleusung des Objektes sowie mit elektrischer und Vakuumeinrichtung und Mitteln zur Bedienung des Elektronenemissionsmikroskops, dadurch gekennzeichnet, daß der Objekthalter aus dem Bereich der Objektivlinse in einen außerhalb dieses Bereiches liegenden Arbeitsbereich wenigstens einer der Hilfseinrichtungen schwenkbar ist.

2. Elektronenemissionsmikroskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Objekthalter eine Mehrzahl verschiedener Schwenkpositionen besitzt und jeder Schwenkposition wenigstens eine der Hilfseinrichtungen zugeordnet ist.

3. Elektronenemissionsmikroskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Objekthalter im ausgeschwenkten Zustand senkrecht zur Oberfläche verschiebbar ist.

4. Elektronenemissionsmikroskop nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Objekthalter mit einer Dichtungsfläche versehen ist, daß im Tubus eine Objektschleuse mit Vakuumdichtung, Schleusendeckel und Vorevakuierungsstutzen angebracht ist und daß der Objekthalter in einem ausgeschwenkten Zustand durch Verschiebung senkrecht zur Objektoberfläche so in die genannte Objektschleuse einschiebbar ist, daß das Objekt sich in der Schleuse befindet und durch den Schleusenkanal auswechselbar ist, wobei die Dichtungsfläche am Objekthalter auf die Vakuumdichtung der Objektschleuse paßt.

5. Elektronenemissionsmikroskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Tubus eine Ionenquelle so angebracht ist, daß sie in einem ausgeschwenkten Zustand des Objekthalters den Ionenbeschuß des Objektes unter steileren Einfallswinkeln als 30° erlaubt.

6. Elektronenemissionsmikroskop nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kühlfläche angebracht ist, weiche den Objekthalter während des Ionenbeschusses umgibt.

7. Elektronenemissionsmikroskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Tubus eine Verdampferquelle angebracht ist, welche in einem ausgeschwenkten Zustand des Objekthalters eine Vakuumaufdampfung der Objektoberfläche erlaubt.

8. Elektronenemissionsmikroskop nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle des Schleusendeckels eine Verdampfungsquelle angebracht ist.

9. Elektronenemissionsmikroskop nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle des Schleusendeckels ein Lichtmikroskop zur Beobachtung der Objektoberfläche angebracht ist.

10. Elektronenemissionsmikroskop nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände der Objektschleuse aus korrosionsbeständigen Materialien bestehen.

11. Elektronenemissionsmikroskop nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände und Dichtungen der Objektschleuse so ausgelegt sind, daß sie Drücke von mehr als einer Atmosphäre in der Objektschleuse aushalten.

12. Elektronenemissionsmikroskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausschwenken des Objekthalters durch eine Drehung desselben um eine zur optischen Achse senkrechte Achse geschieht.

13. Elektronenemissionsmikroskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ionenquelle, Elektronenquelle und Ultraviolettquelle auf einem am Tubus angebrachten, unter Vakuum drehbaren Revolver angebracht sind, wobei durch die Drehung des Revolvers einerseits abwechslungsweise die gewünschte Quelle zum Beschüß des Objektes gebracht werden kann und andererseits der Beschußwinkel jeder Quelle verändert werden kann, wobei jede Quelle mit einer Zentriervorrichtung versehen ist, welche die genaue Einstellung des erzeugten Strahls auf die Objektoberfläche erlaubt.

14. Elektronenemissionsmikroskop nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Ionenquelle auf einen unter Vakuum drehbaren Revolver angebracht ist, dessen Drehachse schräg zur Ebene der Objektoberfläche steht, so daß durch Drehung des Revolvers der Einschußwinkel der Ionen auf die Objektoberfläche veränderbar ist.

15. Elektronenemissionsmikroskop nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß am genannten Revolver zusätzlich eine Aufdampfquelle angebracht ist.

16. Elektronenemissionsmikroskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Tubus eine Temperaturmeßsonde angebracht ist und daß in einem ausgeschwenkten Zustand des Objekthalters Objektoberfläche und Temperatursonde miteinander zur Berührung bringbar sind.

17. Elektronenemissionsmikroskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Tubus ein Kiihlfinger angebracht ist und daß in einem ausgeschwenkten Zustand des Objekthalters Objekt und Kühlfinger in unmittelbare Nähe zueinander oder zur direkten Berührung miteinander bringbar sind.

18. Elektronenemissionsmikroskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Plattenventil im Tubus vorgesehen ist, welches den Raum, in welchem sich das Objekt bei ausgeschwenktem Objekthalter befindet, vakuumdicht vom Raum, in welchem sich das Objektiv befindet, abschließt.

19. Elektronenemissionsmikroskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich im Tubus zwei oder mehrere Objektivlinsen befinden, welche unter Vakuum abwechslungsweise in die optische Achse des Mikroskops bringbar sind.

20. Elektronenemissionsmikroskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich im Tubus zwei oder mehrere Objektivlinsen oder Teile davon befinden, weiche unter Vakuum abwechslungsweise in die optische Achse des Mikroskops bringbar sind.

21. Elektronenemissionsmikroskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Tubus eine Elektronenbeugungsanordnung vorgesehen ist.

22. Elektronenemissionsmikroskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Röntgensonde vorgesehen ist.

23. Elektronenemissionsmikroskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung vorhanden ist, welche bei jeder beliebigen Einstellung des Kreuztisches eine Objektrotation gestattet, bei welcher die Rotationsachse und die optische Achse des Mikroskops ganz oder angenähert zusammenfallen.

24. Elektronenemissionsmikroskop nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Zusammenfallen von Rotationsachse und optischer Achse nach Ausschwenken und Wiedereinschwenken des Objekthalters ohne Nachzentrierung wieder vorhanden ist.