DE1564447B2 - Device for deflecting an electron beam in electron microscopes - Google Patents
Device for deflecting an electron beam in electron microscopesInfo
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Description
1 21 2
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ab- Elektronenstrahl in der Objektkammer verschieblichThe invention relates to a device for the emission of electron beams that can be displaced in the object chamber
lenkung eines Elektronenstrahls in Elektronenmikro- angeordnet.Directing an electron beam in electron micro-arranged.
skopen, bei der zwei elektromagnetische Ablenkein- Es ist besonders günstig, wenn zusammen mit derIt is particularly beneficial when used together with the
heiten in Strahlrichtung hintereinander mit zur opti- zweiten Ablenkeinheit ein Verschlußdeckel einer Ob-units one behind the other in the direction of the beam with a closure cover of an ob-
schen Achse des Elektronenmikroskopes senkrechten 5 jektschleusenkammer bewegbar ist.rule axis of the electron microscope vertical 5 jektschleusenkammer is movable.
und zueinander antiparallelen Magnetfeldern zwi- Vorteilhafterweise ist die zweite Ablenkeinheit inand mutually antiparallel magnetic fields between. Advantageously, the second deflection unit is in
sehen einer Kondensorlinse und einem in der einem quer zum Elektronenstrahl verschieblichen Ge-see a condenser lens and a in the one displaceable transversely to the electron beam
Objektkammer liegenden Objekttisch angeordnet häuse drehbar gelagert, wobei zur Ausführung derObject chamber lying object table arranged housing rotatably mounted, with the execution of the
sind. beiden Bewegungen Handhaben vorgesehen sind.are. two movements are provided.
Um kristalline Objekte mittels eines Elektronenmi- io Zweckmäßigerweise ist der Objekttisch quer zurTo crystalline objects by means of an electron microscope, the object table is expediently transverse to the
kroskops wirksam zu untersuchen, besitzt ein Dunkel- Elektronenstrahlriehtung verschieblich gelagert,To examine the microscope effectively, a dark electron beam direction has a displaceable bearing,
feldbild eher spezielle Aussagenkraft als ein Hellfeld- Die Zeichnung dignt der weiteren Erläuterung derfield image rather special expressiveness than a bright field. The drawing is useful for further explanation of the
bild. Erfindung. Es zeigtimage. Invention. It shows
Der Kontrast im Dunkelfeldbild wird durch örtliche Fig. 1 schematisch einen Teil des Gehäuses, das
Variationen in der Intensität der Lagen der Atome in *5 die Strahlablenkspulen enthält,
dem kristallinen Objekt verursacht, und jede Versehie- F i g. 3 eine andere Ausführungsform des Strahlbung
aus der Normallage erzeugt eine Phasendiffe- ablenksystem, teilweise geschnitten,
renz zwischen den Elektronenstrahlen, die von auf- Es wird nunmehr Bezug auf F i g. 1 genommen,
einanderfolgenden Zerstreuungszentren gebrochen Das Gehäuse 1 bildet den Teil einer evakuierbaren
werden. Als Folge davon ist es möglich, Defekte, wie 20 Säule 3 des Elektronenmikroskops. Das Gehäuse 2
Verformung, Korngrenzen, Anhäufungsfehler und der Objektkammer ist zwischen einer Kondensor-Verzerrungen
infolge Ausscheidung usw., zu erken- linse 10 und einem Objekttisch 20 angeordnet. Eine
nen, welche einem gegebenen Beugungsmuster ent- Baueinheit 4 der ersten Ablenkspulen umfaßt eine
sprechen, das durch ein Dunkelfeldbildverfahren er- Spule 5 und weist einen Strahldurchtritt 6 in der Mitstellt
ist. 25 telachse auf. Die Baueinheit 4 ist auf einer Flansch-The contrast in the dark field image is shown by local Fig. 1 schematically a part of the housing that contains variations in the intensity of the positions of the atoms in * 5 the beam deflection coils,
the crystalline object, and any mistake. 3 Another embodiment of the radiation from the normal position generates a phase difference deflection system, partially cut,
Reference is now made to FIG. 1 taken, successive centers of dispersion broken The housing 1 forms part of a be evacuated. As a result, it is possible to find defects such as column 3 of the electron microscope. The housing 2 deformation, grain boundaries, accumulation defects and the object chamber is arranged between a condenser distortion due to precipitation, etc., to be recognized lens 10 and an object table 20. A module 4 of the first deflection coils which corresponds to a given diffraction pattern comprises a speaking coil 5 and has a beam passage 6 in the center. 25 central axis. The unit 4 is on a flange
Im allgemeinen kann ein Dunkelfeldbild entweder fläche 11 der Kondensorlinse 10 angeordnet. Die Andurch Verschwenken des einfallenden Strahls oder Ordnung erfolgt koaxial zu der optischen Achse von durch Einfügung einer entsprechend geformten Objek- Spulen? und 8 und eines Joches 9, die aus unmativblende in der hinteren Brennebene der Objektivlinse gnetischem Material gefertigt sind. Eine Objektnebenerzeugt werden. Im zweiten Fall wird der direkte 30 kammer 13 enthält eine Öffnung 14 und einen Deckel Strahl durch eine Blende abgeblendet. Dabei beein- 12. Der Deckel 12 versehließt die Öffnung 14 und flußt jedoch die Anwesenheit von nicht par-axialen isoliert die Objektnebenkammer 13 vom Atmo-Strahlen die Bildbildung ungünstig, Die erste Methode Sphärendruck. Der Deckel 12 weist Dichtungsmaterial kann trotzdem wirksam in Anwendung kommen, 18, z.B. einen Sehnurdichtungsring, auf. Eine Probenwenn ein Strahlenablenkungsspulensystem und insbe- 35 austauschstange 15 dient zum Einfügen und Entfersondere wenn ein Doppelablenkungsspulensystem nen einer Objektpatrone 19 vom und zum Objektverwendet wird, wobei ein Dunkelfeldbild hoher Auf- tisch 20. Die Stange 15 ist drehbar und bewegt sich lösung erhalten werden kann. frei in einem Ring 17, der durch eine SchnurdichtungIn general, a dark field image can either be arranged on surface 11 of the condenser lens 10. The Andurch Pivoting the incident beam or order occurs coaxially to the optical axis of FIG by inserting an appropriately shaped object coil? and 8 and a yoke 9, which consist of unmativblende are made of magnetic material in the rear focal plane of the objective lens. An object is created will. In the second case the direct 30 chamber 13 contains an opening 14 and a lid Beam blocked by a diaphragm. 12. The cover 12 closes the opening 14 and however, the presence of non-paraxial flows isolates the secondary object chamber 13 from atmospheric rays the image formation unfavorable, the first method spherical pressure. The lid 12 has sealing material can still be used effectively, 18 e.g. a tendon sealing ring. A rehearsal if a beam deflection coil system and, in particular, an exchange rod 15 are used for insertion and removal when a double deflection coil system utilizes a specimen cartridge 19 to and from the specimen is, with a dark field image high table 20. The rod 15 is rotatable and moves solution can be obtained. freely in a ring 17, which is secured by a cord seal
Eine derartige Vorrichtung ist in der britischen 16 vakuumdicht verschlossen ist.
Patentschrift 763 522 beschrieben. Wenn diese Ein- 40 Ein Gehäuse 21 hat eine Öffnung 22, welche in der
richtung benutzt wird, ist es vorteilhaft, die zweite Mittelachse zum Durchtritt des Elektronenstrahls an-Ablenkungsspule
so nahe als möglich zum untersu* gebracht ist. Das Gehäuse 21 ist in einer Objektkamchenden
Objekt zu plazieren, damit der einfallende mer 32 angeordnet und von einem Arm 30 mittels
Strahl in einem möglichst kleinen Winkel gebeugt einer Hülse 31 getragen. Das Gehäuse 21 kann entwird, d. h. bei einer geringen Stärke des Ablenkungs- 45 weder nach rechts oder links in der Objektkammer
magnetfeldes. verschoben werden. Ein Deckel 23 ist am GehäuseSuch a device is vacuum-tight in the British 16.
Patent 763,522. If this infeed 40 A housing 21 has an opening 22 which is used in this direction, it is advantageous to bring the second central axis for the passage of the electron beam to the deflection coil as close as possible to the investigation. The housing 21 is to be placed in an object coming into contact with the object, so that the incident mer 32 is arranged and borne by an arm 30 bent at the smallest possible angle by a sleeve 31. The housing 21 can be removed, that is to say if the deflection 45 is not strong enough, neither to the right nor to the left in the object chamber. be moved. A cover 23 is on the housing
In einem üblichen Elektronenmikroskop ist der 21 mittels Schrauben 24 (von denen eine gezeigt ist)
Austausch der zu untersuchenden Objekte in der Ob- befestigt und dient zum luftdichten Abschluß der Objektkammer
schwierig wegen der Lage der zweiten jektkammer 32 von der Objektbeikammer 13.
Ablenkungsspule. Daher werden starke Magnetfelder 50 Im Gehäuse 21 ist eine Baueinheit 26 für zweite
benötigt, um den einfallenden Elektronenstrahl im Ablenkspulen angeordnet, die aus einer Spule 27,
vorbestimmten Winkel zur optischen Achse abzulen- einem Spulenkasten 29, einem Joch 28 und einer
ken, so daß große und entsprechend raumeinneh^ Öffnung 25 besteht. Die Baueinheit 26 ist so angemende
Ablenkeinrichtungen benötigt werden. ordnet, daß sie mit der optischen Achse fluchtet, wennIn a conventional electron microscope, the 21 is fastened by means of screws 24 (one of which is shown) to replace the objects to be examined in the ob- and is used to seal the object chamber airtight because of the position of the second ject chamber 32 from the object chamber 13.
Deflection coil. Therefore, strong magnetic fields 50 are required in the housing 21 a unit 26 for a second to the incident electron beam arranged in the deflection coil, which is made of a coil 27, a predetermined angle to the optical axis deflect a coil box 29, a yoke 28 and a ken, so that large and correspondingly Raumeinneh ^ opening 25 consists. The structural unit 26 is required so appropriate deflection devices. arranges that it is aligned with the optical axis when
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, 55 sie in dieser Position in der Kammer 32 gehalten wird. Einrichtungen zur Dunkelfeldbeleuchtung zu schaffen, Der Arm 30 ist mit der Spulenkammer 29 der Baubei der die besprochenen Schwierigkeiten überwun- einheit 26 der zweiten Ablenkspule im Sinne der Roden sind. Diese Aufgabe wurde dadurch gelöst, daß tation der Baueinheit 26 verbunden. Hierfür ist ein die in Strahlrichtung zweite Ablenkeinheit unmittel- Drehknopf 33 mit dem äußeren Ende des Armes 30 bar vor dem Objekttisch innerhalb der Objektkammer 60 verbunden. Es ist eine Führungsplatte 45 aus unmaangeordnet und zwecks Ein- und Ausbau des zu gnetischem Material vorgesehen, entlang der der untersuchenden Objektes quer zum Elektronenstrahl Spulenkasten 21 mittels des Armes 30 verschoben verschiebbar ist. werden kann.It is therefore the object of the present invention to ensure that it is held in this position in the chamber 32. To create facilities for dark field lighting, the arm 30 is with the coil chamber 29 of the Baubei who overcame the discussed difficulties unit 26 of the second deflection coil in the sense of clearing are. This object was achieved in that the assembly 26 connected station. For this is a the second deflection unit in the direction of the beam is directly connected to the rotary knob 33 with the outer end of the arm 30 connected bar in front of the object table within the object chamber 60. There is a guide plate 45 from unmatched and provided for the purpose of installation and removal of the gnetic material, along which the object to be examined is displaced transversely to the electron beam coil box 21 by means of the arm 30 is movable. can be.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungs- Der Halter 20 für die Objektpatrone 19 umfaßtAccording to a particularly preferred embodiment, the holder 20 for the object cartridge 19 comprises
form ist die erste Ablenkeinheit fest mit der Kon- 65 eine Scheibe 34 und ist auf einem Flansch 36 einerform, the first deflection unit is fixed to the con-65 a disc 34 and is on a flange 36 a
densorlinse verbunden. Objektivlinse 37 über Kugellager 35 beweglich gela-densor lens connected. Objective lens 37 mounted movably via ball bearings 35
Gemäß einer weiteren besonders vorteilhaften Aus- gert. Das Ende der Objektivpatrone erstreckt sichAccording to a further particularly advantageous Ausgert. The end of the lens cartridge extends
führungsform ist die erste Ablenkeinheit quer zum zwischen die Polstücke 38 bzw. 39 der Objektivlinse.The guide form is the first deflection unit transversely to between the pole pieces 38 and 39 of the objective lens.
Die Polstücke umfassen Öffnungen 40 bzw. 41 und sind durch einen unmagnetischen Zylinder 42 voneinander getrennt. Die Spule 44 der Objektivlinse 37 ist um den Spulenhalter 43 zwischen dem Flansch 36 und einem anderen, nicht gezeigten Flansch gewunden. The pole pieces include openings 40 and 41, respectively, and are separated by a non-magnetic cylinder 42 separated. The spool 44 of the objective lens 37 is around the spool holder 43 between the flange 36 and another flange, not shown.
Das Innere eines Befestigers 47 ist mit einem (nicht gezeigten) Innengewinde versehen und arbeitet mit einem Vorsprung 46 zusammen. Eine Handhabe 48 ist auf dem Befestiger 47 vorgesehen, wobei dieser fest mit dem Vorsprung 46 verbunden wird.The interior of a fastener 47 is internally threaded (not shown) and cooperates a projection 46 together. A handle 48 is provided on the fastener 47, this is firmly connected to the projection 46.
Um die Objektpatrone zu manöverieren, wird das Spulengehäuse 21 in die Wirklage in der Objektkammer 32 gebracht, und die Objektbeikammer 13 wird mit dem Deckel 23 verschlossen.In order to maneuver the specimen cartridge, the coil housing 21 is in the operative position in the specimen chamber 32 brought, and the specimen chamber 13 is closed with the cover 23.
Der Befestiger 47 wird am Vorsprung 46 mit der Schraube und der Handhabe 48 befestigt, und zwar zur weiteren Verbesserung des Vakuums der Kammer 32. Die Objektpatrone 19 wird mittels der Probeaustauschstange 15 in die Öffnung 14 der Objektbeikammer 13 manipuliert, und der Deckel 12 wird geschlossen. The fastener 47 is attached to the projection 46 with the screw and the handle 48, namely to further improve the vacuum of the chamber 32. The specimen cartridge 19 is replaced by means of the trial exchange rod 15 is manipulated into the opening 14 of the specimen chamber 13, and the lid 12 is closed.
Die Objektbeikammer 13 wird mit einer hier nicht gezeichneten Vakuumpumpe evakuiert. Die Handhabe 48 wird so gedreht, daß der Befestiger 47 vom Vorsprung 46 freikommt, indem die Schraube gelöst wird. Der Drehknopf 33 wird um einen passenden Betrag, z.B. um 90°, aufgedreht und zum äußeren der Säule verschoben. Die Spulenkammer 21 wird zusammen mit dem Deckel 23 zur entgegengesetzten Seite der Objektbeikammer verschoben. Die Objektkammer 32 und die Objektbeikammer 13 werden in der Säule verbunden, und die Objektpatrone wird auf den Objektpatronentisch 20 verfrachtet. Die Spulenkammer 21 wird dann wieder in die Objektkammer gebracht, welche dann anschließend durch den Deckel 23 gegenüber der Objektbeikammer 14 verschlossen wird. Durch nochmaliges Drehen des Drehknopfes 33 um einen entsprechenden Betrag (d. h. 90°) relativ zur Säule wird die Baueinheit 26 der zweiten Ablenkspule ausgerichtet, wie in der F i g. 1 gezeigt, und die Handhabe 48 wird im Sinne der Festlegung der Spulenbaueinheit 26 gedreht.The specimen chamber 13 is evacuated with a vacuum pump, not shown here. The handle 48 is rotated so that the fastener 47 comes free from the projection 46 by loosening the screw will. The rotary knob 33 is turned up by a suitable amount, e.g. 90 °, and turned to the outside the column moved. The bobbin chamber 21 becomes the opposite together with the lid 23 Side of the specimen chamber moved. The object chamber 32 and the object chamber 13 are in connected to the column, and the specimen cartridge is loaded onto the specimen cartridge table 20. The coil chamber 21 is then brought back into the object chamber, which is then subsequently through the lid 23 is closed with respect to the specimen chamber 14. By turning the rotary knob again 33 by a corresponding amount (i.e. 90 °) relative to the column becomes the assembly 26 of the second deflection coil aligned as shown in FIG. 1 shown, and the handle 48 is in the sense of defining the Coil assembly 26 rotated.
In der beschriebenen Vorrichtung wird der von einer nicht gezeichneten Elektronenkanone ausgehende Elektronenstrahl durch die Baueinheit 4 der ersten Ablenkspule abgelenkt und gelangt durch die öffnung 22 des tragenden Gehäuses 21 und wird erneut durch die Einheit 26 der zweiten Ablenkspule abgelenkt. Danach bestrahlt der gebeugte Strahl die Oberfläche des Objektes, gelangt durch die Öffnungen 40 und 41 der Polstücke 38 und 39 der Objektivlinse und bildet schließlich ein Dunkelfeldbild auf einem nicht gezeichneten Schirm. Der Strahl kann bis zu einem Maximalbetrag von 6° vom Ablenkspulsystem verschwenkt werden.In the device described, the electron beam emanating from an electron gun, not shown, is passed through the structural unit 4 of the first deflection coil and passes through the opening 22 of the supporting housing 21 and is again deflected by the unit 26 of the second deflection coil. After that, the diffracted beam irradiates the Surface of the object, passes through the openings 40 and 41 of the pole pieces 38 and 39 of the objective lens and finally forms a dark field image on an undrawn screen. The beam can go up to be pivoted by a maximum amount of 6 ° from the deflection coil system.
In Fi g. 2 ist eine abgewandelte Vorrichtung gezeigt, in der die gleichen Einheiten wie in der Einrichtung nach F i g. 1 Verwendung finden. Bei dieser abgewandelten Ausführungsform ist jedoch das Traggehäuse 21 nicht vorgesehen, und der Deckel 23 ist unabhängig vom Ablenkspulensystem über einen geeigneten, nicht gezeichneten Mechanismus bewegbar. Beide Ablenkspulensysteme 4 und 26 sind in der Objektkammer 29 untergebracht und am Joch 28 befestigt. Sie sind mittels des Drehknopfes 33 bewegbar.In Fi g. 2 shows a modified device, in which the same units as in the device according to FIG. 1 find use. In this modified one Embodiment, however, the support housing 21 is not provided, and the cover 23 is Movable independently of the deflection coil system via a suitable mechanism, not shown. Both deflection coil systems 4 and 26 are accommodated in the object chamber 29 and attached to the yoke 28. They can be moved by means of the rotary knob 33.
Die Baueinheit 4 der ersten Ablenkspule kann vomThe assembly 4 of the first deflection coil can from
Joch 28 getrennt werden und an die untere Fläche des Flansches 11 der Kondensorlinse befestigt werden.Yoke 28 can be separated and attached to the lower surface of the flange 11 of the condenser lens will.
ίο Wenn die Objektpatrone 19 auf dem Objekttisch verbracht ist, werden die Baueinheiten der Ablenkspulen in die linke Hälfte der Objektkammern 32 bewegt. Die Objektpatrone wird in die Objektbeikammer 13 mit Hilfe der Objektaustauschstange 15 gebracht. Nachdem die Objektbeikammer 13 mit Hilfe einer nicht gezeichneten Vakuumpumpe evakuiert ist, wird der Deckel 23 mit geeigneten, nicht gezeichneten Mitteln geöffnet, und die Objektpatrone 19 wird erneut auf dem Objekttisch 20 montiert. Dann werden die Baueinheiten der Ablenkspulen in ihre Wirkposition in der Objektkammer 32 gebracht.ίο When the specimen cartridge 19 is on the specimen stage is spent, the structural units of the deflection coils are in the left half of the object chambers 32 emotional. The object cartridge is brought into the object chamber 13 with the aid of the object exchange rod 15. After the specimen chamber 13 has been evacuated with the aid of a vacuum pump (not shown), the cover 23 is opened by suitable means, not shown, and the object cartridge 19 is again mounted on the stage 20. Then the structural units of the deflection coils are in their operative position brought into the object chamber 32.
Claims (6)
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5928165 | 1965-09-28 | ||
| JP5928165 | 1965-09-28 | ||
| DEN0029173 | 1966-09-15 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE1564447A1 DE1564447A1 (en) | 1969-12-18 |
| DE1564447B2 true DE1564447B2 (en) | 1971-02-11 |
| DE1564447C3 DE1564447C3 (en) | 1976-01-29 |
Family
ID=
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB1127543A (en) | 1968-09-18 |
| DE1564447A1 (en) | 1969-12-18 |
| US3445652A (en) | 1969-05-20 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| SH | Request for examination between 03.10.1968 and 22.04.1971 | ||
| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
| E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
| EHJ | Ceased/non-payment of the annual fee |