DE1588707C - Steuer und Regeleinrichtung fur den Linsenstrom von Elektronenmikroskopen - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuer- und ein vom Prüfstrom durchflossener Meßwiderstand

Regeleinrichtung für den in elektromagnetische Linsen vorgesehen, an dem eine Regelspannung für den

von Elektronenmikroskopen eingespeisten Strom, mit , konstant zu haltenden Prüfstrom abgegriffen wird,

einer für unterschiedliche Fokussierungen einstell- ■ Diese Regelspannung wird mit der Spannung einer

baren Vergleichsspannungsquelle, einem vom Linsen- 5 konstanten Bezugsspannungsquelle, die in Stufen vor-

strom durchflossenen Meßwiderstand und einem den wählbar ist, verglichen. Die bekannte Einrichtung

Linsenstrom regelnden Stellglied, das in Abhängigkeit ist zur Steuerung und Regelung des Linsenstromes

von der am Meßwiderstand abgegriffenen Spannung in Elektronenmikroskopen in der mit der Erfindung

und der Vergleichsspannung gesteuert ist. angestrebten Weise nicht geeignet. '

An die Konstanz der Linsenströme werden bei io Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der erElektronenmikroskopen hohe Anforderungen gestellt, findungsgemäßen Steuen- und Regeleinrichtung sind damit die einmal eingestellte Fokussierung auch über die Einstellorgane der Vergleichs- und der Bezugslängere Zeiträume genau erhalten bleibt; dies ist spannungsquclle mcchanischoder elektrisch gekoppelt, beispielsweise für die Herstellung fotografischer Auf- Dabei können Abgriffe der Vergleichs- und der nahmen des im Elektronenmikroskop erzeugten Bildes 15 Bezugsspannungsquelle in jeweils einer Ebene eines mit langzeitiger Belichtung erforderlich. Es wird gemeinsamen Schalters angeordnet sein. Die elektri-

häufig eine Konstanz des Stromes von ^Af- = 10"= ^s'^h* Kopplung ist beispielsweise über Relais, die

• J Widerstände zu- und abschalten, möglich,

bis 10 ° gefordert: dabei ist AJ der Absolutwert An Hand der Zeichnung sind an sich bekannte

der Schwankung des Stromes J. ■ 20 Ausführungen von Steuer- und Regeleinrichtungen

Da nun in vielen Fällen die Untersuchung ein und und eine Ausführungsform gemäß der Erfindung desselben Objektes mit unterschiedlichen Beschleuni- beschrieben und die Wirkungsweise erläutert,
gungsspannungen des Elektronenstrahles erwünscht In F i g. 1 ist ein an sich bekannter Stromregler ist, macht man die Beschleunigungsspannung wählbar. gezeigt. Der Strom J, der auf einem einstellbaren Die Änderung der Beschleunigungsspannung erfordert 25 "Wert konstant zu halten ist, durchfließt die Linsennun aber ihrerseits zur Aufrechterhaltung einer vor- wicklung L, beispielsweise der Objektivlinse eines gewählten Fokussierung einen angepaßten Linsen- Elektronenmikroskops. Die Linse L ist im Schaltstrom, bild der F i g. 1 durch ihren Gleichstromwiderstand

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß angedeutet. In Reihe mit der Linsenwicklung L liegt

es günstig ist, die Linscnstromänderungen durch eine 3° ein Widerstand Λ/, der den Meßwiderstand der das

Stelleinrichtung zu übertragen, derart, daß der Linsen- Stellglied S enthaltenden Regelanordnung darstellt,

strom nicht in voller Größe auf die Verstellvorrich- Die am Widerstand M abgegriffene Meßspannung

tung, z. B. einen Stellwiderstand, geführt wird. wird mit der Spannung i/l einer als Batterie dar-

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gestellten Vergleichsspannungsquelle verglichen. Die

Steuer- und Regeleinrichtung der eingangs genannten 35 Differenz der beiden Spannungen wird unter Verwen-

Art anzugeben, die in einfacher Weise die Steuerung dung eines Verstärkers V in eine dem Stellglied 5

und Regelung des Linsenstromes in Abhängigkeit zugeführte Stellgröße umgesetzt. Das Stellglied S

von· einer vorbestimmten Fokussierung und in Ab- enthält im dargestellten Ausführungsbeispiel eine

hängigkeit von der Größe einer vorwählbaren Be- Triode, deren Gitterpotential durch die vom Ver-

schleunigungsspannung gestattet. Gemäß der.Erfin- 4° stärker Kabgegebene Differenzspannung entsprechend

dung wird dies gelöst durch einen dem Stellglied der Abweichung der Meßspannung vom Sollwert

vorgeschalteten Differenzverstärker, dessen einer Ein- gesteuert wird. Dementsprechend verändert die Triode

gang ein aus der am Meßwiderstand' abgegriffenen ihren Leitwert-und damit den Strom J.

Spannung und der Vergleichsspannung gebildetes Ein- Der Meßwiderstand M' dient jedoch nicht nur zur

gangssignal erhält und dessen anderer Eingang mit 45 Gewinnung der Stellgröße; er ist auch zur Grob-

der Spannung einer Bezugsspannungsquelle gespeist einstellung des Linsenstromes J stufenweise in seinem

wird, die in unterschiedlichen Beschleunigungsspan- Widerstandswert veränderbar ausgebildet. Damit kann

nungen des Elektronenmikroskops entsprechenden die Meßspannung (J · Rm) verändert werden, d. h.,

Stufen verstellbar ist. es können mehrere verschiedene Linsenströme grob

Bei der Erfindung wird ein für die notwendige Kon- 5° eingestellt werden. Da der Meßwiderstand M vom

stanthaltung des Linsenstromes geeigneter Strom- Linsenstrom durchflossen ist, wird er relativ nieder-

rcglcr benutzt, in dessen Steuerleitung die den unter- ohmig ausgeführt.

schiedlichen Linsenströmen entsprechenden Signale Parallel zum Meßwiderstand M, der also den

eingespeist werden. Grobeinsteller bildet, liegen in der Regel weitere

Mit der Erfindung ist die Bedienung eines Elck- 55 Widerstände W in Reihen- und/oder Parallelschaltung, tronenmikroskops vereinfacht, weil bei Änderung die als relativ hochohmige Widerstände eine Feinder Beschleunigungsspannung eine selbsttätige An- einstellung des Linsenstromes nach erfolgter Grobpassung des Linsenstromes erfolgen kann. Da der einstellung, beispielsweise zur genauen Fokussierung Linsenstrom nicht in voller Höhe über die Verstell- der Linse L, ermöglichen.

einrichtung fließt, können die vorgesehenen Verstell- 60 Wie bereits bemerkt, ist es bekannt, die Vergleichswiderstände mit vergleichsweise geringer Leistung spannungsquellc für die Erzeugung einer Spannung t/l (kleinere Bauformen) aufgebaut werden. Durch den stufenweise einstellbar auszubilden. Mit einer solchen geringen Arbeitsstrom läßt sich eine verbesserte Ge- Maßnahme ist die Möglichkeit gegeben, den Linsennauigkeit der Regeleinrichtung erzielen. ' strom J an die jeweils vorliegende Beschleunigungs-Aus der deutschen Auslegeschrift 1172 370 ist 65 spannung des Elektronenmikroskops anzupassen. Zu eine Hinrichtung /um Messen des spezifischen Wider- diesem Zweck kann diese Vergleichsspannungsquelle Standes eines Längcnabschnittcs eines stabförmige!! gemäß F i g. 2 aufgebaut sein. An der Reihenschalllalbleilerkörpcrs bekannt. Bei dieser Einrichtung ist tung der Diode Z und des Widerstandes/? liegt die

Eingangsspannung (J', so daß an den Widerständen X des Spannungsteilers jeweils konstante Spannungen liegen. An den Abgriffen zwischen den einzelnen Widerständen können dann konstante Spannungen U abgegriffen werden, die die Vergleichsspannung t/l 5 im Faile der Anordnung nach F i g. 1 darstellen.

Während also zur Anpassung des Linsenstromes J an die jeweils vorliegende Beschleunigungsspannung eine einstellbare Vergleichsspannungsquelle Verwendung finden kann, die nicht vom vollen Linsenstrom J durchflossen ist und einen hochohmigen Spannungsteiler enthalten kann, verwendet man für die Grobeinstellung des Linsenstromes J in Stufen einen stufenweise einstellbaren, relativ niederohmigen Widerstand M, der zugleich den Meßfühler des Regelkreises darstellt.

Diese bekannte Anordnung kann den Nachteil zeigen, daß Veränderungen der Ubergangswiderstände des Stufeneinstellers des Meßwiderstandes M, also des Grobeinstellers, infolge der Niederohmigkeit dieses Einstellers die Konstanz des Stromes J begrenzen. Das beruht darauf, daß diese Übergangswiderstände nicht vernachlässigbar gegenüber dem Widerstandswert des Grobeinstellers selber sind. Schwierig ist auch die Wärmeabfuhr bei einem stufenweise einstellbaren Widerstand zu erzielen.

Die F i g. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung. Hierbei ist eine Vergleichsspannungsquelle mit einer Spannung'i/2 und eine Bezugsspannungsquelle mit einer Spannung i/3 verwendet, im übrigen sind gleiche Teile der Schaltung in den F i g. 1 bis 3 mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Die beiden Spannungsquellen für die Spannungen i/2, i/3 sind einstellbar, die die Spannung i/3 liefernde Bezugsspannungsquelle ist als Batterie B mit parallelgeschalteter, mehrere Abgriffe aufweisender Spannungsteileranordnung T angedeutet.

Der Meßwiderstand M ist hierbei nicht als in groben Stufen einstellbarer Teilbereichseinsteller, sondern als Feineinsteller, dem gegebenenfalls weitere Widerstände parallelgeschaltet sind, ausgebildet. Die Aufgabe der TeilbereichseinsteHung, also der Grobeinstellung des Linsenstromes J, übernimmt die die Spannung i/2 liefernde Vergleichsspannungsquelle, die entsprechend den gewünschten Teilbereichen stufenweise einstellbar ist.

Auf der anderen Seite der Schaltung ist die Bezugsspannungsquelle B, T angeordnet, die derart einstellbar ist, daß mittels ihrer Ausgangsspannung i/3 eine Anpassung an die jeweils vorliegende Beschleunigungsspannung des Elektronenmikroskops vorgenommen werden kann.

Sowohl die Spannung i/3 als auch die Differenzspannung (J · Rm — i/2) werden jeweils einem Eingang eines Differenzverstärkers D zugeführt, dessen Ausgangsspannung die Stellgröße für das Stellglied S ist. Damit beeinflußt das Stellglied S den Linsenstrom J nicht nur im Hinblick auf seine Konstanthaltung (Meßwiderstand M), sondern auch im Hinblick auf den gewünschten Teilbereich (Spannung i/2) bei der jeweils vorliegenden Beschleunigungsspannung des Elektronenmikroskops (Bezugsspannung i/3).

Es läßt sich zeigen, daß zwischen der stufenweisen Änderung t) J des Stromes bei Änderung der Vergleichsspannung i/2 (Teilbereichseinsteller), dem Maximalwert Jm des Stromes und den beiden Spannungen i/2 und t/3 folgende Beziehung besteht:

SJ Jm

i/2

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Steuer- und Regeleinrichtung für den in elektromagnetische Linsen von Elektronenmikroskopen eingespeisten Strom, mit einer für unterschiedliche Fokussierungen einstellbaren Vergleichsspannungsquelle, einem vom Linsenstrom durchflossenen Meßwiderstand und einem den Linsenstrom regelnden Stellglied, das in Abhängigkeit von der am Meßwiderstand abgegriffenen Spannung und der Vergleichsspannung gesteuert ist, gekennzeichnet durch einen dem Stellglied (S) vorgeschalteten Differenzverstärker (D), dessen einer Eingang ein aus der Summenspannung der am Meßwiderstand (M) abgegriffenen Spannung (Rm) und der Vergleichsspannung (i/2) gebildetes Eingangssignal erhält und dessen anderer Eingang mit der Spannung (i/3) einer Bezugsspannungsquelle gespeist ist, die in unterschiedlichen Beschleunigungsspannungen des Elektronenmikroskops entsprechenden Stufen verstellbar ist (F i g. 3).

2. Steuer- und Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellorgane der Vergleichs- und der Bezugsspannungsquelle mechanisch oder elektrisch gekoppelt sind.

3. Steuer- und Regeleinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Abgriffe der Vergleichs- und der Bezugsspannungsquelle in jeweils einer Ebene eines gemeinsamen Schalters angeordnet sind..

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen