DE1564538B1 - Vorrichtung zum einbringen eines objektes in die objekt kammer eines elektronenmikroskopes - Google Patents

Description

Die bekannten Vorrichtungen zum Auswechseln io dieses verschließt. In dieser verdrehten Stellung des des Objektes bei einem Elektronenmikroskop sind Revolverkopfes befindet sich der Objektträger neben im Aufbau und in der Bedienung sehr aufwendig, da der Tür und in einer Lage, in welcher er zugänglich gewöhnlich eine Hilfskammer verwendet wird, die ist und ausgewechselt werden kann. Um den ausbeim Einbringen oder Herausnehmen eines Objektes gewechselten Objektträger wieder in das evakuierte jedesmal evakuiert werden muß. Ferner muß bei den 15 Mikroskop zurückzubringen, wird der Objektträger bekannten Vorrichtungen eine zwischen der Hilfs- vollständig in das Loch im Revolverkopf geschoben, kammer und dem Mikroskop vorgesehene Trenn- und der Revolverkopf wird gedreht, bis das Loch wand jedesmal beim Einbringen und Herausnehmen im Revolverkopf mit der Öffnung in der Tür fluchtet, eines Objektes geöffnet und geschlossen werden. Die Danach kann mit der Einführstange der Objektträger Evakuierung der Hilfskammer und das Öffnen und 20 in den Objektraum des Mikroskops geschoben wer-

Schließen der Trennwand erfordern eine beträchtliche Zeit. Darüber hinaus können Bedienungsfehler zu einer Aufhebung oder Beeinträchtigung des Vakuums im Elektronenmikroskop führen.

den. Gewünschtenfalls kann eine Platte an der Tür befestigt werden, und kann der Revolverkopf gegenüber dieser Platte drehbar angeordnet sein. Durch die Verwendung einer solchen Platte wird eine Lage-

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine 25 einstellung des Revolverkopfes gegenüber dem

vereinfachte Vorrichtung zum Einbringen und Herausnehmen einer Probe in eine bzw. aus einer. Vakuumkammer wie dem Objektraum eines Elektronenmikroskops zu schaffen, bei welcher keine Trennwand zwischen dem Mikroskop und einer evakuierten Hilfskammer benötigt wird und das Vakuum im Objektraum erhalten bleibt.
- Die Erfindung besteht darin, daß; bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art in der Objektkammer ein gelenkiges Zwischenstück montiert ist, das ein Sitzteil und ein auf dem Sitzteil drehbar gelagertes Schwenkteil aufweist, daß das Schwenkteil zwischen einer ersten Stellung, bei welcher der vom Schwenkteil gehaltene Objektträger in der Bahn des Elektronenstrahls des Mikroskops liegt, und einer zweiten Stellung, bei welcher der Objektträger sich in einer Lage befindet, in der er von der Greifvorrichtung erfaßt wird, mittels einer Betätigungseinrichtung verschwenkbar ist, und daß eine im Mikroskop ermöglicht.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher beschrieben. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 einen Schnitt durch die Objektkammer eines Elektronenmikroskops, wobei einige Teile der Vorrichtung weggebrochen sind und die Vorrichtung zum Auswechseln des Objektes sich nicht in Arbeitsstellung befindet,

F i g. 2 einen Schnitt gemäß der Linie 1-1 nach l

F i g. 3 einen Teilschnitt durch die Vorrichtung nach Fig. 1, welcher die Vorrichtung in einer anderen Stellung zeigt, und

F i g. 4 eine Frontansicht auf einen Revolverkopf und eine Platte, die einen Teil der Objektauswechselvorrichtung bilden und an der Tür der Objektkammer des Mikroskops angebracht sind.

F i g. 1 zeigt eine Tür 10, welche luftdicht an einer

wesentlichen vakuumdichte Einrichtung, welche zum 45 Wand 12 der Objektkammer eines Elektronen-Herausnehmen des Objektträgers aus der Objekt- mikroskops angebracht ist. Die Kathode und die

elektromagnetische Linse (nicht gezeigt) des Mikroskops projizieren einen Elektronenstrahl 5 (F i g. 5) durch einen Objektträger 14. Der Objektträger 14,

kammer dient und die Greifvorrichtung enthält, vorgesehen ist.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist in der Tür des Objektraumes, der einen 50· der in F i g. 2 genauer dargestellt ist, ist über ein geTeil des Elektronenmikroskopgehäuses bildet, eine lenkiges Zwischenstück 17 auf einem Objekttisch 16

gelagert. Der Tisch ist auf der Objektivlinse 18 des Mikroskops abgestützt: Eine Wicklung 20 (F i g. 2) bildet einen Teil der Objektivlinse 18.

Das gelenkige Zwischenstück 17 besteht aus einem Sitzteil 22 und einem Schwenkteil 24, welcher um einen Zapfen 26 auf den Sitzteil 22 geschwenkt wer-

Öffnung vorgesehen. Ein Revolverkopf, der mit einem Teil eng an der Außenseite der Tür anliegt, ist gegenüber dieser Tür drehbar gelagert. Zwischen dem Revolverkopf und der Tür ist eine vakuumfeste Dichtung angeordnet. In einem verdickten Teil des Revolverkopfes ist ein Loch vorgesehen, welches bei einer bestimmten Winkelstellung des Revolverkopfes mit der Öffnung in der Tür fluchtet. Eine Objektden kann. Der Sitzteil 22 trägt an seinem unteren Rand einen konischen Teil 28, welcher in eine ko-

einführstange, die vakuumdicht im Loch des 60 nische Öffnung des Tisches 16 paßt. In dem Sitzteil

Revolverkopfes sitzt, ist in diesem verschiebbar angeordnet. Die Einführstange kann in das Mikroskopgehäuse hineinbewegt werden, um an einem Objektträger anzugreifen, und kann danach bis zu einer 22 ist eine konische Öffnung 30 vorgesehen, die zur Aufnahme eines Paßstückes des schwenkbaren Teiles 24 dient. Ein aufrecht stehendes Zapfenlager 32 ist am linken Ende des Sitzteiles 22 angebracht. Ein Ab

stellung zurückgezogen werden, bei welcher der 65 schnitt des Zapfenlagers 32 ist bei 34 ausgenommen, Objektträger vollständig innerhalb des in dem ver- wie aus F i g. 1 zu ersehen ist.

schwenkbare Teil 24 umfaßt eine flache

dickten Teil des Revolverkopfes vorgesehenen Loches hegt. Da die Dicke des verdickten Teiles des Revolver-Der schwenkbare Teil 24 umtaßt eine Stange, die einen hohlen, im wesentlichen konischen

3 4

nach unten vorspringenden Teil 38 aufweist (F i g. 2). vakuumdichte Gleitverbindung an dieser vorgesehen Der Teil 38 ist außen nahe seiner Spitze derart aus- werden kann.

gebildet, daß er in die konische Öffnung 30 im Sitz An der Platte 58 ist mittels eines Bolzens 68 ein

22 paßt. Der Rest des vorspringenden Teiles 38 ist Revolverkopf 66 gelagert. Der Bolzen 68 erstreckt ebenfalls konisch und besitzt einen ausreichend 5 sich durch ein Loch 69 in einem verdickten Teil 70 kleinen Durchmesser, daß er an der Öffnung 30 des Revolverkopfes 66 und ist in eine Gewindevorbeikommt, wenn der Schwenkteil 24 um seinen bohrung 64 eingeschraubt. Der Schaft des Bolzens Zapfen 26 verschwenkt wird. Der Boden des vor- 68 sitzt in dem einen kleineren Durchmesser aufspringenden Teiles 38 ist teilweise verschlossen, je- weisenden Abschnitt des Loches 69. Der im Durchdcch mit einer konischen Öffnung 40 zur Aufnahme iq messer größere Abschnitt des Loches 69 enthält eine des Objektträgers 14 versehen. Eine Feder 42, die in Druckfeder 71, welche einen Abschnitt des Bolzens der Ausnehmung 34 des Zapfenlagers 32 um den 68 umschließt. Das äußere Ende des Bolzens 68 ist Zapfen 26 gewickelt ist, drückt den Schwenkteil 24 mit einem Gewinde versehen, und eine auf das in eine Stellung, in welcher der obere Abschnitt des Gewindeende des Bolzens 68 aufgeschraubte Mutter vorspringenden Teiles 38 in der konischen Öffnung 15 72 kann derart verstellt werden, daß der Revolverdes Tisches 16 sitzt. In dieser Stellung hält der kopf 66 mit einem geeigneten Druck an die Platte 58 Objektträger 14 das Objekt (nicht gezeigt) in der angedrückt wird, in dem verdickten Teil 70 des Bahn des Elektronenstrahles 5. Eine an dem Revolverkopfes 66 ist ein weiteres Loch 76 aus-Schwenkteil 24 befestigte Stange 41 ragt von dieser gebildet, welches derart angeordnet ist, daß in einer seitlich weg und dient einem noch zu beschreibenden ao bestimmten Drehstellung des Revolverkopfes 66 das Zweck. Loch 76 mit dem inneren Ende des hohlzyündrischen

Der Objektträger 14 weist eine im wesentlichen Ansatzes 60 fluchtet. Diese Stellung des Revolverkonische Form auf und liegt in der Öffnung des kopfes 66 ist in Fig. 2 gezeigt. Eine vakuumdichte Schwenkteiles 24. Der Objektträger 14 besitzt eine Stopfbuchse 78 ist in den verdickten Teil 70 des konische Längsbohrung, und das Objekt befindet 25 Revolverkopfes 66 eingesetzt und umschließt das sich auf einem Gitter (nicht gezeigt), welches den äußere Ende des Loches 76. Ein federbelastetes Rast-Boden der konischen Längsbohrung 44 verschließt. glied 80 ist in den verdickten Teil 70 eingeschraubt, Ein Endabschnitt des Objektträgers 14 ist mit einem dessen Rastnase in das Loch 76 hineinragt. Zwischen Einschnitt zur Aufnahme, federnder Finger 45 ver- dem Rastglied 80 und dem Revolverkopf 66 ist eine sehen, wie später noch beschrieben wird. 30 Vakuumabdichtung vorgesehen. Folglich kann der

Der Schwenkteil 24 des gelenkigen Zwischen- Revolverkopf 66 um den Bolzen 68 zwischen den in Stückes 17 kann von einer Stellung, bei welcher der den F i g. 2 und 3 gezeigten Stellungen gedreht wer-Objektträger 14 das Objekt (nicht gezeigt) in die den. Zwischen der Platte 58 und dem Revolverkopf Bahn des Strahles 5 hält, in eine Stellung gebracht 66 können O-Ringe 63, 63 als Vakuumdichtung vorwerden, in welcher der Objektträger 14 aus dem 35 gesehen sein.

Mikroskop herausgenommen werden kann. Hierzu Im Loch 76 ist eine Einführeinrichtung 82 verdient eine Stange 46, die gleitend durch eine Öff- schiebbar gelagert, sie umfaßt eine Hohlstange 84, nung in der Tür 10 hindurchgeführt ist. Eine luft- welche an ihrem äußeren Ende einen Handgriff 86 dichte Stopfbüchse 48 - verhindert, daß beim Ver- und an ihrem inneren Ende einwärts gerichtete schieben der Stange 46 Luft längs deren Durch- 40 federnde Finger trägt (Die Stange 84 ist in F i g. 1 führung durch die Tür 10 eindringt. Am außen- deutlichkeitshalber abgebrochen). Die federnden Hnliegenden Ende der Stange 46 ist ein Handgriff 50 ger 45 weisen eine solche Form auf, daß sie in den angebracht. Durch ein am anderen Ende der Stange Einschnitt am Objektträger 14 (F i g. 2) passen und 46 vorgesehenes Loch ragt ein Ende eines Drahtes leicht in oder außer Eingriff mit diesem gebracht 52. Das andere Ende des Drahtes 52 ragt durch einen 45 werden können. Am äußeren Ende des Handgriffs Flanschabschnitt 54 einer Klammer 56. Die Klammer 8δ ist eine vakuumdichte Stopfbüchse 88 vorgesehen, 56 umschließt ein Ende der Stange 41. Der Draht 52 wobei die Bohrung der Stopfbüchse 88 mit der Längsist derart befestigt, daß er sich gegenüber der Stange bohrung der Hohlstange 84 fluchtet. Eine Ringnut 46 drehen kann und daß er nahezu universelle Be- 89 ist nahe des inneren Endes der Stange 84 als Rastweglichkeit gegenüber dem Flansch 54 besitzt. Wenn 50 ausnehmung vorgesehen. Die einwärts liegende Wand der Handgriff 50 von der Tür 10 weggezogen wird, dieser Nut kann senkrecht sein, so daß ein vollbewegt sich folglich der Schwenkteil 24 in die in ständiges Herausziehen der Stange 84 aus dem Loch F i g. 2 in ausgezogenen Linien dargestellte Lage und 76 verhindert wird. Durch die Hohlstange 84 ragt stößt gegen einen Anschlag 57. Bei dieser Stellung eine Auswurfstange 90. Das innere Ende 92 der des Schwenkteiles 24 kann der Objektträger 14 aus 55 Auswurfstange 90 sitzt in Gleitpassung innerhalb der dem Mikroskop herausgenommen werden, wie noch Hohlstange 84. Das äußere Ende der Auswurfstange beschrieben wird. 90 sitzt in Gleitpassung in der Stopfbüchse 88. Am

An der Tür 10 ist eine Platte 58 angebracht. Die äußeren Ende der Auswurf stange 90 ist ein Be-Platte 58 besitzt einen hohlzylindrischen Ansatz 60, dienungsknopf 96 befestigt, und zwischen dem Bewelcher in einer Öffnung 62 der Tür 10 liegt. Die 60 dienungsknopf 96 und der Stopfbüchse 88 wird die Platte 58 ist in irgendeiner geeigneten Weise mit der Stange 90 von einer Druckfeder 98 umschlossen, Tür verbunden derart, daß sie gegenüber dieser welche die Stange 90 nach außen drückt, d. h., nach gleitend verstellt werden kann. An einer Seite des links gemäß F i g. 2. Ein Anschlagstift 100 erstreckt zylindrischen Ansatzes 60 ist in der Platte 58 eine sich durch das innere Ende der Auswurfstange 90 Gewindebohrung 64 vorgesehen. Zwischen Tür 10 65 und verhindert, daß die Auswurfstange 90 aus der und Platte 58 kann ein O-Ring59 als Vakuum- Hohlstange 84 herausgeschoben wird,
dichtung vorgesehen sein. Die Außenfläche der Während des Betriebs des Elektronenmikroskops

Platte 58 ist völlig glatt ausgebildet, so daß eine befinden sich der Schwenkteil 24 und der Objekt-

träger 14 in der in Fig. 1 gezeigten und in Fig. 2 in gestrichelten Linien angedeuteten Stellung, bei welcher der Strahl 5 durch das Objekt (nicht gezeigt) hindurchgeht. Wenn das Objekt herausgenommen werden soll, wird am Handgriff 50 so lange gezogen, bis der Schwenkteil24 in die in Fig. 2 in ausgezogenen Linien dargestellte Lage gebracht ist, an welcher Verstellung die Stange 46, der Draht 52, die Klammer 54 und die Stange 41 mitwirken. Die Griffstange 46 wird so weit verschoben, bis die federnden Finger 45 den Objektträger 14 greifen. Danach wird der Handgriff 86 so weit nach außen gezogen, bis das Rastglied 80 in die Nut 89 der Stange 84 einrastet. Nunmehr befindet sich der Objektträger vollständig innerhalb des verdickten Teiles 70 des Revölverkopfes, wie in ausgezogenen Linien in Fig. 3 dargestellt ist. Der Revolverkopf 66 wird dann gedreht, bis die Einführeinrichtung 82 unterhalb der Platte 58 und der Tür 10 liegt, wie in F i g, 3 gezeigt ist. Da ein dünnerer Teil des Revolverkopfes 66 das Loch in der Platte 58 während dieser Verdrehung des Revolverkopfes 66 abdeckt, wird das Vakuum im Elektronenmikroskop nicht aufgehoben. Danach wird der Handgriff 86 so weit gedrückt, bis der Objektträger 14 sich in der in F i g. 3 in gestrichelten Linien dargestellten Lage befindet. Danach wird der Bedienungsknopf 96 einwärts bewegt, wobei das innere Ende der Stange 90 den Objektträger 14 aus den federnden Fingern 45 herausdrückt. Beim Wiedereinbringen des Objektträgers wird der Arbeitsvorgang in umgekehrter Reihenfolge durchgeführt.

Der den Objektträger 14 enthaltende Abschnitt des Loches 76 füllt sich beim Auswechseln der Objekte mit Luft. Dieser Abschnitt des Loches 76 kann jedoch so klein gemacht werden, gerade nur etwas größer als der Objektträger 14, daß die geringe Luftmenge, die beim Objektwechsel in das Mikroskop eingebracht wird, nicht zu einer Beeinträchtigung des Vakuums ausreicht. Der Revolverkopf hält im übrigen das Vakuum im Mikroskop während seiner Verdrehung automatisch aufrecht, wie erläutert wurde, ohne daß eine Hilfstrennwand erforderlich ist. Schließlich berührt die Objektauswechselvorrichtung nicht den Objektträger, wenn sich dieser in Arbeitsstellung befindet, und folglich kann sich eine Aufheizung der Vorrichtung während des Betriebes des Mikroskops nicht auf die Lage des Objektes relativ zum Elektronenstrahl auswirken.

Die Platte 58 ist derart ausgebildet, daß sie eine seitliche Verstellung der Einführeinrichtung 82 gegenüber dem Objektträger 14 ermöglicht, wenn sich dieser in der in Fig. 2 in ausgezogenen Linien dargestellten Lage befindet.

55

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Einbringen eines Objektes in die Objektkammer eines Elektronenmikroskops mit einer Einführstange, die in einer durch eine Wand der Objektkammer führenden Öffnung verschiebbar gelagert ist, wobei zwischen der Einführstange und der Innenwand der Öffnung eine vakuumdichte Gleitverbindung besteht, und mit einer Greifvorrichtung für einen Objektträger, die sich an einem Ende der Einführstange befindet, dadurch gekennzeichnet, daß in der Objektkammer ein gelenkiges Zwischenstück (17) montiert ist, das ein auf einem Objektisch (16) angeordnetes Sitzteil (22) und ein auf dem Sitzteil schwenkbar gelagertes Schwenkteil (24) aufweist, das zwischen einer ersten Stellung, bei welcher der vom Schwenkteil gehaltene Objektträger (14) in der Bahn des Elektronenstrahls (5) des Mikroskops hegt und von der Greifvorrichtung (45) getrennt ist, und einer zweiten Stellung, bei welcher der Objektträger sich in einer Lage befindet, in der er von der Greifvorrichtung erfaßt wird, mittels einer Betätigungseinrichtung (46, 52, 42) verschwenkbar ist, und daß eine vakuumdicht ausgebildete Einrichtung (66, 82) zum Herausnehmen des Objektträgers aus der Objektkammer mittels der Greifvorrichtung vorgesehen ist. g

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- I kennzeichnet, daß außen an einer Wand (10) der Objektkammer auf einer vakuumdichten Gleitverbindung (63) ein Revolverkopf (66) drehbar gelagert ist, der einen verdickten Teil (70) besitzt, dessen axiale Länge größer ist als diejenige des Objektträgers (14) und durch den parallel zur Drehachse des Revolverkopfes eine Bohrung (76) verläuft, in welcher die Einführstange (84) unter Zwischenfügung einer vakuumdichten Gleitverbindung (78) verschiebbar gelagert ist und welche in einer bestimmten Drehstellung des Revolverkopfes mit der Öffnung der Wand fluchtet, während die Öffnung bei den anderen Drehstellungen des Revolverkopfes durch diesen verschlossen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Sitzteil (22) ortsfest auf dem Objekttisch (16) des Mikroskops angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einführstange (84) ( durch die Wandöffnung (62) in das Mikroskop einführbar ist, wenn die Bohrung (76) im Revolverkopf (66) und die Wandöffnung miteinander fluchten, daß beim Einführen der Einführstange durch die Wandöffnung die Greifvorrichtung (45) den Objektträger (14) im Mikroskop erfaßt, daß die Greifvorrichtung bis in eine Lage zurückziehbar ist, in welcher das Objekt vollständig in der Bohrung des Revolverkopfes liegt, und daß der Revolverkopf in eine Stellung verdrehbar ist, bei welcher der Objektträger aus dem Revolverkopf herausnehmbar ist.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Wand (10) und dem Revolverkopf (66) eine Platte (58) angeordnet ist, welche einen hohlzylindrischen Ansatz (60) besitzt, der in der Wandöffnung (62) sitzt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen