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Die Erfindung betrifft ein Korpuskularstrahlgerät mit einer Objektraumkühlung,
d. h. einer Kühlung, bei der die Umgebung des Präparates auf sehr niedrigen Temperaturen
gehalten wird. Eine derartige Kühlung dient zur Vermeidung bzw. Verringerung der
Objektverschmutzung, wobei dafür gesorgt werden muß, daß durch geeignete Formgebung
der das Präparat umgebenden gekühlten Teile und durch Einstellung eines Temperaturgefälles
zwischen dem Präparat und der Objektumgebung die zur Verschmutzung beitragenden
Moleküle der sich noch im Vakuumraum des Korpuskularstrahlgerätes befindenden Gase
und -Dämpfe sich nicht auf dem Präparat niederschlagen.
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Wenn sich auch die Erfindung in erster Linie auf ein Elektronen- oder
Ionenmikroskop bezieht, kann sie doch mit Vorteil auch bei anderen Korpuskularstrahlgeräten,
beispielsweise Beugungsgeräten, verwendet werden, bei denen eine Objektraumkühlung
verlangt wird.
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Die Erfindung betrifft speziell ein Korpuskularstrahlgerät, insbesondere
Elektronenmikroskop, mit einem Stab- oder zungenförmigen Präparathalter, der zum
Bewegen eines auf ihm angeordneten Präparates in. den Strahlengang quer zu diesem
bewegbar ist, und mit zwei zur Objektraumkühlung dienenden, mit einem Tiefkühlmittel
in gut wärmeleitender Verbindung stehenden, an einem Halter befestigten Kühlblenden,
die korrespondierende StrahldurchtrittsöfE-nungen aufweisen und den das Präparat
tragenden Bereich des Präparathalters ohne wärmeleitenden Kontakt mit diesem, in
Strahlrichtung betrachtet, zwischen sich einschließen. Ein derartiges Korpuskularstrahlgerät
ist in der deutschen Auslegeschrift 1152 766 beschrieben. - -Es hat sich nun gezeigt,
daß insbesondere dann, wenn das Objekt im Spalt der Objektivlinse, d. h. im Falle
einer elektromagnetischen Polschuhlinse zwischen den beiden Polschuhen derselben,
angeordnet ist, bei frei im Spalt schwebend gehaltenen Kühlblenden Schwierigkeiten
hinsichtlich der Vermeidung eines Wärmekontaktes zwischen den verschiedenen Blenden
auftreten. Außer den beiden Kühlblenden befinden sich in dem angenommenen Fall im
Linsenspalt noch der Präparathalter sowie in der Nähe des in Strahlrichtung gesehen
unteren Endes des Linsenspalten die Objektivaperturblende. Berücksichtigt man ferner,
daß ein möglichst kleiner Linsenspalt erwünscht ist, der in der Praxis in. der Größenordnung
von. 2 bis 3 mm liegen kann, so erkennt man, daß schon kleine Verbiegungen der aus
relativ dünnem Material gefertigten Kühlblenden zu einem unerwünschten Wärmekontakt
mit anderen der genannten Blenden oder aber mit Teilen der elektronenoptischen Linse
führen können. Ein derartiger Wärmekontakt ist aber nicht nur bezüglich der Erzielung
einer tiefen Temperatur der Objektumgebung infolge dauernder -Wärmezufuhr von den
mit den Kühlblenden dann in Berührung stehenden Teilen -nachteilig, sondern kann
auch zu einem Astigmatismus der Objektivlinse dadurch Anlaß geben, daß eine Vereisung
und Aufladung-von Blenden bzw. den Strahl blendenartig umgebenden Teilen des Gerätes
auftritt, die nicht gekühlt werden sollen.
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Die frei schwebende Anordnung der beiden Kühlblenden im Linsenspalt
gemäß der deutschen Auslegeschrift 1152 766 setzt daher zumindest voraus,
daß entweder der Linsenspalt relativ groß ist oder daß die verschiedenen, in den
Linsenspalt hineinragenden Teile tatsächlich ihre theoretisch vorbestimmte Lage
und Gestalt einnehmen und beibehalten. Das kann aber in der Praxis schon deshalb
nicht erwartet werden, weil auf Grund der Wärmeausdehnungen und -kontraktionen selbst
bei guter Bearbeitung die Teile ihre Gestalt etwas verändern und dadurch stets die
Gefahr von Wärmekontakten besteht.
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Um diese Schwierigkeiten, die besonders, aber nicht ausschließlich,
bei Anordnung des Präparates im Linsenspalt auftreten, in allen Fällen zu beseitigen,
ist ein Korpuskularstrahlgerät der beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet,
daß im Bereich des Korpuskularstrahles eine zur Aufnahme der Kühlblenden dienende
kassettenartige Halterung aus einem magnetisch unwirksamen, gut wärmeleitenden Material
wärmeisoliert festgelegt ist, die mit dem Tiefkühlmittel in gut wärmeleitender Verbindung
steht sowie quer zur Strahlrichtung und parallel zueinander verlaufende individuelle
Führungen für jede der beiden Kühlblenden aufweist, in die die Kühlblenden durch
Bewegung quer zur Strahlrichtung eingeführt sind, die ferner einen gut wärmeleitenden
Kontakt mit den Kühlblenden herstellen und deren den Abstand der Kühlblenden voneinander
bestimmender Abstand in Strahlrichtung so groß bemessen ist, daß der Präparathalter
durch eine gegenüber der Einführung für die Kühlblenden versetzte seitliche Öffnung
in die kassettenartige Halterung schwebend hineinragt.
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Diese kassettenartige Halterung sorgt mit ihren individuellen Führungen
also dafür, daß die beiden Kühlblenden stets den vorgesehenen Abstand voneinander
haben, und sie gibt ferner sowohl durch diese Halterung der beiden Kühlblenden als
auch durch ihren weiteren konstruktiven Aufbau die Möglichkeit, den üblicherweise
an einem Objekttisch befestigten Präparathalter in den Bereich zwischen den beiden
Kühlblenden hineinragen zu lassen. Darunter soll sowohl eine Konstruktion verstanden
werden, bei der der Präparathalter einseitig gelagert ist, als auch eine solche;
bei der der Präparathalter an beiden Enden in - irgendeiner Weise gelagert ist und
mit seinem mittleren Bereich innerhalb der durch die kassettenartige Halterung mit
den eingesetzten Kühlblenden gebildeten Kühlkammer liegt. Da die kassettenartige
Halterung stabil ausgeführt werden kann, lassen sich störende Verformungen vermeiden.
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Die Annäherung an eine -möglichst allseitig durch gekühlte Flächen
abgeschlossene Kühlkammer wird dann besonders weit getrieben, wenn man auch die
Seiten der kassettenartigen- -Halterung weitgehend durch geschlossene Wände begrenzt,
wobei aber Öffnungen für den Präparathalter und für das Einführen der Kühlblenden
vorgesehen sein müssen.
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Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Führungen
für die Kühlblenden in der Weise schienenartig gestaltet, daß vorzugsweise federnd
ausgebildete Flächen die in Einfuhrrichtung verlaufenden Ränder der Kühlblenden
zwischen sich einschließen. Dieses Einschließen ist dabei so zu verstehen, daß einerseits
ein gutes Aufliegen der Flächen auf den Rändern der Kühlblenden sichergestellt ist,
das auch die gut wärmeleitende Verbindung zwischen den Kühlblenden und der kassettenartigen
Halterung gewährleistet, daß aber andererseits die aus relativ dünnem Blech gefertigten
Kühlblenden ohne
Gefahr einer Beschädigung in die kassettenartigeAufnahme
hineingeschoben bzw. aus ihr entfernt und auch in ihr querverschoben werden können.
Die Formgebung dieser Flächen wird man ebenfalls so gestalten, daß das Einführen
der Kühlblenden, das ja ohne Demontage des Gerätes von außen her erfolgen soll,
möglichst einfach ist. Man wird also zweckmäßigerweise dafür sorgen, daß die die
Führungen bildenden Flächen im Bereich ihres einen Endes in maulartige Einführungen
für die Kühlblenden auslaufen.
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Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch
aus, daß die unmittelbar auf den Kühlblenden aufliegenden Flächen durch Metallbänder
gebildet sind, die in einem im wesentlichen platten- oder rahmenförmigen Grundkörper
der kassettenartigen Halterung aufgespannt sind. Dabei kann der Grundkörper verständlicherweise
ebenfalls aus mehreren Teilen zusammengesetzt sein, vornehmlich solchen, die für
die Festlegung der Metallbänder erforderlich sind. Diese Halterung der Metallbänder
erfordert insofern in der Regel besondere Aufmerksamkeit, als der Grundkörper und
die Metallbänder aus unterschiedlichen Materialien bestehen werden. Gemeinsam ist
allen diesen Teilen, daß sie gut wärmeleitend sein müssen; während aber der Grundkörper
aus Profilteilen mit relativ starkem Querschnitt besteht und demgemäß auch Kupfer
Verwendung finden kann, muß man für die Metallbänder ein Metall nehmen, bei dessen
Wahl auch Festigkeitseigenschaften eine Rolle spielen. Man wird hierfür also ein
verständlicherweise ebenfalls den Korpuskularstrahl nicht beeinflussendes Material,
beispielsweise Molybdän, Tantal, Wolfram oder Platin, verwenden. Dann bildet aber
der Grundkörper mit den befestigten Metallbändern im Prinzip ein Bimetall, und insbesondere
bei kleinem Abstand zwischen den gekühlten Blenden und nichtgekühlten Teilen muß
eine Gestaltänderung unter dem Einfluß der Temperaturänderungen mit Sicherheit vermieden
werden. Dies kann gemäß einer Weiterbildung der Erfindung dadurch geschehen, daß
die einen Enden der Metallbänder fest und die anderen Enden der unterschiedliehen
Wärmeausdehnung der Teile der kassetten=-artigen Halterung nachgebend beweglich
gelagert sind. Durch diese nachgiebige Lagerung, die bei einer bestimmten Zugbeanspruchung
eine Relativbewegung zwischen den Metallbändern einerseits und dem Grundkörper andererseits
zuläßt, werden also unterschiedliche Wärmeausdehnungen hinsichtlich der Bimetailwirkung
unwirksam gemacht.
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Für diese nachgiebige Lagerung gibt es mehrere Lösungen. Man kann
die anderen Enden der Metallbänder an dem Grundkörper durch eine nachgiebige Festklemmung
bei Schub- und Zugbeanspruchungen nachrutschend haltern. Es ist aber auch möglich,
die anderen Enden der Metallbänder federnd an dem Grundkörper zu haltern, beispielsweise
dadurch, daß die der Einführung abgekehrten Enden jeweils derjenigen Metallbänder,
die den auf jeweils einer Seite des Korpuskularstrahles liegenden Rändern der beiden
Kühlblenden zugeordnet sind, an jeweils einem Arm eines zweiarmigen, sich am Grundkörper
wippenartig abstützenden Federhebels befestigt sind. Grob gesprochen hat man dann
eine Anordnung in Form eines U, dessen beide Schenkel die auf verschiedenen Seiten
des Korpuskularstrahles befindlichen Metallbänder bilden, während die Grundlinie
die Feder ist, die mit ihren beiden Enden mit den anderen Enden dieser Metallbänder
verbunden ist und die im Bereich ihrer Mitte am Grundkörper gehalten ist. Hierdurch
ist eine ausreichende Spannung in den Metallbändern bei allen vorkommenden Temperaturen
sichergestellt.
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Für die Befestigung der anderen Enden der Metallbänder an dem Federhebel
hat sich folgende Lösung bewährt: Die der Einführung abgekehrten Enden jeweils derjenigen
Metallbänder, die den auf jeweils einer Seite des Korpuskularstrahles liegenden
Rändern der beiden Kühlblenden zugeordnet sind, werden an jeweils einem Klötzchen
durch quer zu den Bändern verlaufende Mittel, beispielsweise Stifte, befestigt,
und die Klötzchen werden mit dem Federhebel verschraubt oder sonstwie an ihm befestigt.
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Es war eben bereits von der Einführung der kassettenartigen Halterung
die Rede, d. h. von demjenigen Bereich derselben, von dem aus die Kühlblenden in
die Halterung eingebracht werden. Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
unter Verwendung von Metallbändern für die Herstellung der die Kühlblenden führenden
Flächen trägt der Grundkörper paarweise die maulartigen Einführungen bildende Schneiden
und sind die Metallbänder zur festen Lagerung hakenförmig über die Schneiden gebogen.
Damit ist also ein übergang von einer Berührung des Grundkörpers zur Berührung der
Metallbänder beim Einführen der Kühlblenden vermieden; diese gleiten vielmehr von
Anfang an auf den Metallbändern, wodurch Unstetigkeiten beim Einführvorgang in vorteilhafter
Weise vermieden sind.
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Bei dieser im einzelnen beschriebenen Konstruktion sind also die Metallbänder
an ihrem einen Ende durch hakenförmige Ausbildung und Heranziehung der Schneiden,
gegebenenfalls unter zusätzlicher Verstiftung, am Grundkörper festgehalten, während
die anderen Enden der Metallbänder die unterschiedliehen Wärmedehnungen der einzelnen
Teile kompensieren können.
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Sich jeweils bezüglich des Korpuskularstrahles gegenüberliegende,
derselben Kühlblende zugeordnete Metallbänder können durch ein Blech miteinander
verbunden sein, das für den Korpuskularstrahl ein Durchtrittsloch trägt, dessen
Durchmesser größer als der Durchmesser der größten Strahldurchtrittsöffnung in den
Kühlblenden ist. Während also bei getrennten Metallbändern die Kühlblenden praktisch
die alleinigen Deckel der Kassette bilden, ist hier bereits ein Deckel, allerdings
mit großer Bohrung, vorhanden, und die große Bohrung wird durch die Kühlblenden
abgedeckt.
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Wie allgemein bekannt und oben bereits ausgeführt, besteht bei gekühlten
Blenden die Gefahr der Vereisung und, insbesondere bei den Korpuskularstrahl sehr
eng umgebenden Blenden, die Gefahr des Auftretens eines durch Aufladung der Blenden
hervorgerufenen Astigmatismus. Diese Gefahr macht sich verständlicherweise auch
bei Kühlblenden bemerkbar; so daß bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
die beiden Kühlblenden mehrere korrespondierende Strahldurchtrittsöffnungen gleichen
Durchmessers aufweisen. Diese Lösung besitzt den Vorteil, daß man den Betrieb des
Gerätes nicht zu unterbrechen braucht, wenn durch die jeweils in Betrieb befindliche
Strahldurchtrittsöffnung ein störender Astigmatismus hervorgerufen wird, sondern
man
dann nur die jeweils in Betriebsstellung befindliche Blendenöffnung
durch eine bisher unbenutzte durch Betätigen eines an sich bekannten Blendenschiebers
auszutauschen braucht.
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Es kann auch vorteilhaft sein, den beiden Kühlblenden mehrere korrespondierende
Strahldurchtrittsöffnungen unterschiedlichen Durchmessers zu geben, wobei die Öffnung
mit dem größten Durchmesser zum Vorzentrieren des Mikroskops in den Strahlengang
gebracht wird. Einzelne Blendenöfnungen können auch als Zonenblenden mit abwechselnd
strahldurchlässigen und strahlundurchlässigen Bereichen ausgebildet sein.
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Die einfachste Konstruktion für den Blendenschieber, der dann - bei
Außerachtlassen von. Mitteln zur Feinjustierung - im wesentlichen nur aus einer
in Richtung ihrer Achse bewegbaren Stange nebst Verstellgewinde zu bestehen braucht,
läßt sich dann verwenden, wenn-die Sirahldurchtrittsöffnungen in Einführrichtung
der Kühlblenden aufeinanderfolgen. Verständlicherweise ist aber auch eine andere
Anordnung dieser Öffnungen in den beiden Kühlblenden möglich; beispielsweise können
die Strahldurchtrittsöffnungen auf einem Kreisbogen liegen, wobei dann aber dafür
Sorge getragen werden maß, daß die Kühlblenden auch quer zu ihrer Einführrichtung
in einem gewissen Winkelbereich bewegbar gelagert und in der kassettenartigen Halterung
geführt sind, Wie bereits ausgeführt, besteht bei der bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung die kassettenartige Halterung im wesentlichen aus einem Grundkörper
und Teilen, die zum unmittelbaren Führen der beiden Kühlblenden dienen. Es ist zweckmäßig,
dem Grundkörper eine Auflagefläche für das eine Ende einer Kühlstange zu geben,
deren anderes Ende mit dem Kühlmittel in Berührung steht, Damit wird die gute Wärmeleitung
der kassettenartigen Halterung, die im Hinblick auf die Bildung einer Kühlkammer
ohnehin gewährleistet sein maß, zugleich zur Wärmeab= fuhr aus den Kühlblenden ausgenutzt.
Dies hat den Vorteil, daß die Kühlblenden nebst ihrem Halter und einem gegebenenfalls
vorhandenen Blendentrieb relativ leicht allein im Hinblick auf die Hin- und Herbewegung
der Kühlblenden konstruiert zu werden brauchen, ohne daß eine Behinderung oder Erschwerung
dieser Bewegung durch eine wärmeleitende Verbindung .mit dem Kühlmittel, die in
unmittelbarer, einseitiger Berührung mit den Kühlblenden oder ihrem Halter steht,
berücksichtigt zu werden braucht. Die kassettenartige Halterung selbst kann -als
festliegendes Teil relativ robust ausgeführt werden, so daß die Erzeugung eines
Wärmeflusses über diese Halterung durch Andrücken der Kühlstange an den Grundkörper
eine besonders günstige Lösung darstellt.
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Die Verwendung einer Kühlstange zur Herstellung einer gut wärmeleitenden
Verbindung zwischen einer im Vakuumraum eines Elektronenmikroskops befindlichen
Kühlpatrone einerseits und dem außerhalb des Vakuumraumes befindlichen Kühlmittel,
also beispielsweise .flüssiger Luft, flüssigem Stickstoff oder auch flüssigem Helium,
andererseits ist an sich beispielsweise aus einer Arbeit »Objektkühlung im Elektronenmikroskop«
von $ c h o t t und L e i s »g a n.g in »Electron Microscopy«, Proceedings of the
Stockhohn Conference, September 1956, S. 27 bis Sb, bekannt.
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Es sei bemerkt, daß auch andere wärmeleitende Verbindungen zwischen
der kassettenartigen Halterang einerseits und einem Kühlmittel andererseits Anwendung
finden können; an dieser Stelle sind beispielsweise Metallgeflechte zu nennen. Auch
ist es grundsätzlich möglich, das Tiefkühlmittel selber in Berührung mit der kassettenartigen
Halterung kommen zu lassen, d. h. das -Kühlmittel durch geeignete Rohrleitungen
in den Vakuumraum des Gerätes hineinzuführen. Diese Lösungsvariante erfordert mehr
Raum im Bereich des Präparates bzw. des Grundkörpers der kassettenartigen Halterung,
und ihre Anwendung -hängt demgemäß von den jeweiligen Verhältnissen in dem betreffenden
Korpuskularstrahlgerät ab.
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Bereits oben war festgestellt, daß man die kasset tenartige Halterung
im Gerät fest und den Präparathalter in der Regel an einem Objekttisch mit diesem
quer zum Korpuskularstrahl bewegbar anordnen wird, um die Möglichkeit zu haben,
unterschiedliche Bereiche des Präparates wahlweise in den Strahlengang zu bringen.
An diesen Präparatbewegungen braucht die kassettenartige Halterung mit den Kühlblenden
nicht teilzunehmen, da man sie in der Regel in den Richtungen quer zum Korpuskularstrahl
so ausgedehnt konstruieren kann, daß die erforderlichen Bewegungen des die Halterung
durchsetzenden Präparathalters relativ zu der kassettenartigen Halterung leicht
möglich sind. Man kann also, wie dies eine Ausführungsform der Erfindung vorsieht,
die kassettenartige Halterung im Linsenspalt einer elektromagnetischen Polschuhlinse
wärmeisoliert festlegen, beispielsweise an einem den Linsenspalt begrenzenden Polschuh,
Enthält das Polschulsystem zwischen den beiden Polschuhen eine Stigmatoranordnung,
wie man dies bei einem zu einer Baueinheit vereinigten, in eine Linsenbohrung einsetzbaren
Pol schuhsystem vorsehen wird, so kann es zweckmäßig sein, die kassettenartige Halterung
wärmeisoliert an einem Stigmatorgehäuse festzulegen.
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Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die kassettenartige
Halterung durch aus wärmeisolierendem Material bestehende oder über wärmeisolierende
Zwischenlagen angreifende Schrauben fest und wärmeisoliert auf Stützen an Teilen
des Korpuskularstrahlgerätes gehalten, die an Bewegungen des Präparathalters nicht
teilnehmen. Diese Teile sind also beispielsweise ein Polschuh oder ein Stigmatorgehäuse.
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Diese Abstützung an einigen wenigen Punkten bietet nun nicht nur Vorteile
hinsichtlich eines besonders kleinen Wärmeüberganges von der kassettenartigen Halterung
auf das sie tragende Teil, sondern läßt sich auch zur Gewinnung einer Justiermöglichkeit
für die Höhenlage der kassettenartigen Halterang ausnutzen. Zu diesem Zweck sieht
eine weitere Ausgestaltung der Erfindung in der kassettenartigen Halterung parallel
zur Strahlachse verlaufende Justierschrauben vor, mit denen sich die Halterung,
vorzugsweise unter Bildung punktförmiger Berührungsflächen, auf die Stützen abstützt;
die Justierschrauben und/oder die Stützen bestehen wiederum aus wärmeisolierendem
Material. Man kann dabei also in einfacher Weise durch Betätigen der Justierschrauben
die Höhenlage der kassettenartigen Halterung im Hinblick auf irgendwelche Herstellungstoleranzen
verändern, was auch beim Nachrüsten bereits vorhandener Korpuskularstrahlgeräte
mit einer derartigen Halterung von Bedeutung ist.
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Um die Temperatur der Kühlblenden kontrollieren
zu
können, ist es vorteilhaft, in dem Halter für die Kühlblenden eine Ausnehmung für
ein Thermoelement vorzusehen.
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Für den Präparathalter hat sich eine-Konstruktion bewährt, die eine
schlittenartige Führung für einen zungenförmigen Präparatträger enthält. Man hat
bei dieser bevorzugten Ausführungsform der Erfindung also eine kassettenartige Halterung,
in die von einer Seite her in Führungen die beiden Kühlblenden und von einer vorzugsweise
hierzu senkrecht stehenden Seite her ebenfalls in eine schlittenartige Führung ein
zungenförmiger Objektträger eingeführt sind, wobei die beiden Führungen relativ
zueinander derart angeordnet sind, daß die schlittenartige Führung für den Präparatträger
in Strahlrichtung gesehen zwischen den Führungen für die beiden Kühlblenden verläuft.
Die Führung für den Präparatträger durchsetzt die kassettenartige Halterung berührungslos
und ist mit ihren Enden zweckmäßigerweise in einem Objekttisch gehalten, der ober-
oder unterhalb der kassettenartigen Halterung verlaufen kann; es ist auch eine Lösung
denkbar; bei der die kassettenartige Halterung von dem Objekttisch umgeben ist und
dieser entsprechende Ausnehmungen aufweist.
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Es kann erwünscht sein, die Lage des Präparates in Achsrichtung verändern
zu können, um es beispielsweise genau in die Bildebene des Vorfeldes einer Einfeld-Kondensor-Objektivlinse
zu bringen. Hierdurch kann man Toleranzen in der Präparatdicke oder Wölbungen von
Präparatnetzen ausgleichen. Es sind an sich Konstruktionen bekannt, beispielsweise
solche, die eine Objektpatrone vorsehen, in der das Präparat zwei Höhenlagen einnehmen
kann. Für derartige Lösungen ist in der Regel infolge der gedrängten Geometrie der
Linsenanordnung in der kassettenartigen Halterung kein Platz; außerdem ist eine
stetige Änderung der Präparatlage nicht möglich. Eine Weiterbildung der Erfindung,
die eine axiale Präparatverstellung um einen in der Regel ausreichenden Betrag möglich
macht, zeichnet sich dadurch aus, daß sich die schlittenartige Führung mit ihrem
einen Ende federnd gegen ein in seiner Höhe verstellbares Widerlager im Objekttisch
legt. Mit ihrem anderen Ende ist die schlittenartige Präparatführung also fest oder
schwenkbar ebenfalls im Objekttisch gelagert, und mit ihrem erstgenannten Ende folgt
sie in sich federnd und/oder unter der Wirkung einer äußeren, zweclnnäßigerweise
ebenfalls am Objekttisch befestigten Feder der von außerhalb des Vakuumraumes des
Gerätes erfolgenden Verstellung eines Widerlagers am Objekttisch.
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Wie bereits ausgeführt, ist in aller Regel der zweckmäßigerweise beiden
Kühlblenden gemeinsame, aus einem wärmeisolierenden Material bestehende Halter an
einem Kühlblendenbetrieb befestigt. ; Schwierigkeiten können sich nun beim Einführen
der Kühlblenden in die kassettenartige Halterung ergeben, da diese bereits vorher
in das Korpuskularstrahlgerät eingebaut ist und die Kühlblenden nachträglich zusammen
mit ihrem Blendentrieb in-die Betriebsstellung gebracht werden müssen. Insbesondere
im Hinblick auf die geringe Dicke der für die Kühlblenden verwendeten Bleche und
auf die wegen des geforderten kleinen Blendenabstandes selbst bei maulartiger Ausbildung
recht kleine Einführungen für die Kühlblenden wird es häufig schwierig sein, ohne
zusätzliche Mittel beim Einsetzen des Blendentriebs automatisch zugleich die dünnen
-Kühlblenden in ihre Führungen einzufädeln. Hier haben sich im wesentlichen zwei
Hilfsmittel bewährt. Beispielsweise kann man die aus Kühlblenden und Halter bestehende
Kühlblendenanordnung verschiebbar eine Führungshülse tragen lassen, die Führungsschlitze
zur individuellen Führung der Kühlblenden aufweist und sich beim Einführen der Kühlblenden
unter der Wirkung einer sich gegen den Kühlblendentrieb abstützenden Druckfeder
derart gegen die kassettenartige Halterung legt, daß die Führungsschlitze in der
Führungshülse stetig in die Führungen in der kassettenartigen Halterung übergehen.
Man hat also eine Art verschiebbare Lehre, die einerseits die Kühlblendenenden in
der zum Einführen erforderlichen Stellung hält und andererseits nach Berühren der
kassettenartigen Halterung mit ihren Führungsschlitzen eine Verlängerung der Führungen
in der Halterung bildet.
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Günstig ist es, wenn die kassettenartige Halterung und die Führungshülse
zusammenwirkende Zentrierflächen tragen, etwa in der Weise, daß das eine Teil eine
konische Vertiefung und das andere Teil einen entsprechenden Gegenkonus in Einführrichtung
trägt.
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Nach dieser ersten Berührung zwischen der lehrenartigen Führungshülse
und der kassettenartigen Halterung nimmt die Führungshülse dann an der weiteren
Bewegung der Kühlblenden nicht teil. Damit die Führungshülse die Bewegung des Halters
für die Kühlblenden nicht behindert, ist es zweckmäßig, die Kühlblenden seitlich
über den Halter hinausragen zu lassen und die Führungsschlitze so auszubilden, daß
die Kühlblenden nur mit diesen hinausragenden Bereichen beim Einführvorgang in den
Führungsschlitzen gleiten; im mittleren Querschnittsbereich der Führungshülse kann
dann ohne Beeinflussung der Führung der Kühlblenden ein zum freien Hindurchgehen
des Blendenhalters hinreichend großer Durchbruch vorgesehen sein.
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Die zweite bewährte Anordnung zum Einführen der Kühlblenden in die
kassettenartige Halterung besteht darin, daß an dem Korpuskularstrahlgerät in Höhe
der kassettenartigen Halterung eine Schlittenführung vorzugsweise abnehmbar befestigt
ist, die zusammen mit einer auf ihr verschiebbaren Vergrößerungseinrichtung, die
Markierungen im Bildfeld aufweist; sowie einer einstellbaren Lehre eine optische
Einführvorrichtung für die Kühlblenden bildet.
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Das Einführen geht folgendermaßen vor sich: Zunächst wird mittels
der Vergrößerungseinrichtung die Lage der einzelnen Führungen in der kassettenartigen
Halterung bestimmt. Hierzu wird also diese Einrichtung, beispielsweise eine Lupe
mit durch Zehntelmillimetereinteilung gebildeten Markierungen, auf die beispielsweise
mittels einer Lampe beleuchtete Einführungen fokussiert. Dann wird die einstellbare
Lehre auf die Schlittenführung aufgesetzt, die Vergrößerungseinrichtung durch Verschieben
auf die Lehre- fokussiert und die mittels der Markierungen bestimmte Lage der einzelnen
Führungen in der kassettenartigen Halterung durch entsprechende Einstellung der
Einzelteile der Lehre in dieser gespeichert. Zu diesem Zweck enthält die Lehre Schneiden
und/ oder Stifte, mit denen die Lage der Führungen nachgebildet werden kann. Darauf
wird die Vergrößerungseinrichtung entfernt und ein mit den Kühlblenden bestückter,
vorzugsweise justierbarer Blendentrieb auf die Schlittenführung aufgesetzt, worauf
die
Kühlblenden und/oder der Blendentrieb unter Verwendung der Lehre
entsprechend der Lage der Führungen in der kassettenartigen Halterung justiert werden.
Diese Justierung kann beispielsweise so vorgenommen werden, daß unter Kontrolle
durch einen elektrischen Kurzschlußprüfer die Blenden und/oder der Blendentrieb
so eingestellt werden, daß gerade keine Berührung der Kühlblenden mit den Einzelteilen
der Lehre stattfindet. Schließlich wird die Lehre von der Schlittenführung entfernt
und der Blendentrieb mit den Kühlblenden in das Korpuskularstrahlgerät eingeführt
und eingebaut.
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Anschließend kann dann die Schlittenführung vom Gerät abmontiert werden,
damit sie das Arbeiten mit dem Korpuskularstrahlgerät nicht behindert.
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Verständlicherweise wird die Schlittenführung infolge von Herstellungstoleranzen
häufig nicht genau geradlinig verlaufen. Um trotzdem eine genaue Justierung der
Kühlblenden in bezug auf die Führungen in der kassettenartigen Halterung sicherzustellen,
ist es zweckmäßig, daß beim Einführen der Kühlblenden in die Lehre ein Schlitten
für den Blendentrieb an derselben Stelle der Schlittenführung steht, die er beim
Einstellen der Lehre mittels der auf demselben Schlitten montierten Vergrößerungseinrichtung
einnahm.
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Diese Justierung wird erleichtert, wenn man einen justierbaren Blendentrieb
verwendet. Hierfür gibt es verständlicherweise eine Reihe von Konstruktionen; wenn
im folgenden eine bevorzugte Konstruktion beschrieben wird, soll dies nicht besagen,
daß es die einzige mögliche Lösung ist.
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Bei der bevorzugten Konstruktion enthält der Blendentrieb eine Verstellstange,
an deren vakuumdicht in den Vakuumraum des Gerätes eingeführtem einem Ende der Kühlblendenhalter
befestigt ist und deren außerhalb des Vakuumraumes liegendes anderes Ende über Gewinde
mit einem ersten Antrieb zur Verschiebung der Verstellstange in einem hülsenartigen
Teil in Richtung ihrer Achse in Verbindung steht, das seinerseits um eine die Achse
der Verstellstange senkrecht durchsetzende Drehachse schwenkbar gehalten ist; ferner
weist die Verstellstange zwischen dem hülsenartigen Teil und dem ersten Antrieb
einen quer zu ihrer Achse elastisch verformbaren Bereich auf, und ein zweiter Antrieb
wirkt außerhalb des Vakuumraumes mit einem Stößel auf den quer verformbaren Bereich
ein. Bei diesem Blendentrieb sind also zwei in senkrecht zueinander und zum Korpuskularstrahl
liegenden Richtungen wirkende Antriebe praktisch zu einem einzigen, nur eine Durchführung
durch die Wand des Vakuumraumes erfordernden Antrieb vereinigt.
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Der elastisch quer verformbare Bereich braucht nicht notwendigerweise
ein federnder Bereich der Verstellstange selbst zu sein, er kann vielmehr dadurch
gebildet sein, daß die Verstellstange aus drei Teilen in der Weise zusammengesetzt
ist, daß die Achsen dieser Stangenteile gegen die Kraft von Federn- in einer gemeinsamen,
die Wirkungsrichtung des Stößels des zweiten Antriebs enthaltenden Ebene gegeneinander
neigbar sind.
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Damit ist die Möglichkeit gegeben, eine Justierung der Kühlblenden
quer zu ihrer Einfuhrrichtung durch Betätigen des zweiten Antriebs des Blendentriebs
vorzunehmen. Toleranzen der Höhenlage der Kühlblenden werden automatisch durch eine
gewisse Elastizität ihres Halters ausgeglichen, der zweckmäßigerweise durch einen
relativ dünnen Kunststoffstreifen gebildet ist.
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Sofern den Kühlblenden Thermoelemente zugeordnet sind, können deren
Anschlußleitungen durch den Blendenbetrieb aus dem Vakuumraum des Gerätes herausgeführt
sein.
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Die Figuren zeigen Ausführungsbeispiele von für die Erfindung wichtigen
Teilen eines Elektronenmikroskops.
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F i g. 1 zeigt die kassettenartige Halterung mit in der jeweiligen
Einfuhrlage daneben gezeichneten Kühlblenden nebst Halter und zungenförmigem Präparatträger
mit schlittenartiger Führung in einer perspektivischen Ansicht schräg von unten;
F i g. 2 zeigt eine Metallbänderanordnung, die zum Führen der Kühlblenden dient
und in den Grundkörper der kassettenartigen Halterung, wie es beispielsweise auf
F i g.1 ersichtlich ist, als selbständiges Teil eingesetzt werden kann; F i g. 3
gibt ein Ausführungsbeispiel für die stiftartige wärmeisolierende Abstützung der
kassettenartigen Halterung beispielsweise auf einem Polschuhteil wieder; F i g.
4 zeigt eine Möglichkeit zur Verstellung der Höhe der schlittenartigen Führung für
den Präparat träger mittels eines in seiner Höhe von außen veränderbaren Widerlagers;
F i g. 5. enthält einen Querschnitt durch einen Objekttish mit der kassettenartigen
Halterung; F i g. 6 zeigt einen Querschnitt durch ein Polschuhsystem mit Objekttisch
und kassettenartiger Halterung in der zu dem Schnitt nach F i g. 5 senkrecht liegenden
Richtung; F i g. 7 bis 9 erläutern das angeführte Verfahren zur Einführung der Kühlblenden
in die kassettenartige Halterung mittels einer optischen Einfuhrvorrichtung; F i
g.10 zeigt das Verfahren der Speicherung der jeweiligen Stellung der Führungen der
kassettenartigen Halterung in der verstellbaren Lehre; F i g. 11 und 12 veranschaulichen
in zwei zueinander senkrechten Schnitten die bevorzugte Ausbildung eines justierbaren
Blendentriebs für die beiden Kühlblenden; F i g.- 13 zeigt eine verstellbare Lehre
für die optische Einfuhrvorrichtung.
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In F i g. 1 ist mit 1 allgemein die kassettenartige Halterung, mit
2 allgemein die aus einem Halter und den beiden Kühlblenden bestehende Kühlblenden-Anordnung
und mit 3 allgemein die Präparathalterung bezeichnet. Dabei sind die Kühlblendenanordnung
2 und die Präparathalterung 3 in Einfuhrrichtung neben der kassettenartigen Halterung
1 gezeichnet; im Betrieb befinden sich sowohl die Kühlblenden als auch die Präparathalterung
in der kassettenartigen Halterung 1.
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Betrachtetrman zunächst die Kühlblendenanordnung 2, -so besteht diese
aus dem in diesem Ausführungsbeispiel aus einem etwas biegsamen Kunststoffstreifen
4 gefertigten Halter und den beiden Kühlblenden 5 und 6, die korrespondierende Strahldurchtrittsöfnungen
7 gleicher Größe und 8 mit etwas größerem Durchmesser besitzen. Die verschiedenen
Strahldurchirttsöffnungen 7 und 8, von denen die letztgenannte zur Vorjustierung
des Mikroskops und/ oder der Kühlblenden in den Strahlengang gebracht wird, liegen
auf einer in Einführungsrichtung der Blendenanordnung 2 in die kassettenartige Halterung
1
verlaufenden Geraden hintereinander. Bei Verschmutzung oder sonstigem Unbrauchbarwerden
einer der Blenden kann während des Betriebes des Mikroskops eine andere Blende in
den Strahlengang gebracht werden.
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Die beiden Kühlblenden 5 und 6 sind mittels der Metallteile
9, 10 und 11 an dem Halter 4 befestigt, der an seinem in F
i g.1 linken Ende stegartig verbreitert und mit Löchern 12 und
13 zur Befestigung an einem in dieser Figur nicht dargestellten Blendentrieb
versehen ist. 10a ist eine Ausnehmung zur Aufnahme eines Thermoelementes.
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Die Kühlblenden 5 und 6 werden nun in individuelle Führungen in der
kassettenartigen Halterung 1 in F i g. 1 von links nach rechts eingeführt. Die kassettenartige
Halterung 1 besteht im wesentlichen aus dem aus massivem Kupfer gefertigten Grundkörper
14 sowie den zwei Metallbänderpaaren 15,16 auf der einen Seite und 17, 18
auf der anderen Seite des Elektronenstrahles. Zum Durchtritt des Elektronenstrahles
besitzt der Grundkörper 14 eine große Ausnehmung 19. Zumindest die auf jeweils
einer Seite des Elektronenstrahles liegenden Metallbänderpaare wird man gleich breit
ausführen.
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Die Bänderpaare 15 und 17 bzw. 16 und 18 bilden Führungen für die
Blende 5 bzw. 6. Jedes Bänderpaar besteht also aus zwei Metallbändern, die gegebenenfalls
mit einem kleinen, reibungsvermindernden Zwischenraum aufeinanderliegen und zwischen
sich einen der Ränder der Kühlblenden führen. Hierzu sind die Bänderpaare durch
Kupferteile 20 und 21 auf der einen Seite sowie 22 und 23 auf der anderen Seite
des Elektronenstrahles so geführt, daß jeweils zwei in derselben Ebene liegende
Bänderpaare die Ränder einer der Kühlblenden 5 und 6 nach ihrem Einführen zwischen
sich halten. Die Führung der Bänder ist ohne weiteres aus Fig. 1 ersichtlich; die
Teile 20 und 22 sind ebenso wie die Teile 21 und 23 und der Grundkörper 14 an ihren
in F i g. 1 linken Enden schneidenförmig ausgebildet. Zwei unmittelbar benachbarte
Schneiden bilden eine maulartige Einführung für jeweils eine der Blenden 5 und 6.
über diese schneidenförmigen Enden der Teile 20 und 22 sind die auf diesen aufliegenden
Metallbänder der Paare 15 und 17 hakenförmig umgelegt und daher dort festgelegt;
die auf dem Grundkörper 14 aufliegenden Metallbänder der Paare 16 und 18
sind um dessen Schneiden hakenförmig umgelegt. Die restlichen Metallbänder der Paare
sind ferner um die schneidenförmigen Enden der Teile 21 und 23 herumgeführt, so
daß das Teil 21 und das Teil 23 jeweils von einem einzigen Metallband umschlossen
ist. Die inneren Bänder der Paare 17,18 und 15,16 bestehen also jeweils aus einem
zusammenhängenden Metallband.
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An ihren rechten Enden sind die jeweils auf einer Seite des Elektronenstrahles
liegenden Metallbänderpaare 15 und 16 bzw. 17 und 18, die nach dem eben Gesagten
also jeweils zwei parallel verlaufende, aufeinanderliegende Bänder sind,- mittels
der Stifte 24
und 25 an je einem Metallklötzchen gehalten, das seinerseits
mittels der Schrauben 26 und 27, die durch den brückenartigen Bereich 28 der kassettenartigen
Halterung 1 hindurchgeführt sind, an den Enden des zweiarmigen Federhebels 29 befestigt
ist. Der Federhebel 29 stützt sich mit seinem mittleren Bereich auf das brückenartige
Ende 28 der Halterung 1 nach Art einer Wippe ab. Durch diese nur einseitig in Einfuhrrichtung
der Kühlblenden 5 und 6 feste Lagerung der Metallbänder 15 bis 18 können unterschiedliche
Wärmeausdehnungen der Metallbänder und des Grundkörpers 14 ausgeglichen werden.
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An seiner in der Figur hinteren Fläche trägt der Grundkörper 14 ferner
in Gestalt des Fortsatzes 30 ein Anlegeorgan für einen nicht dargestellten Kühlfinger,
der sich unter Federdruck auf einen Konus 31
auflegt.
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Beispielsweise bei 32 und 33 sind Bohrungen zur Aufnahme von Befestigungsschrauben
vorgesehen, wobei dafür gesorgt ist, daß diese Schrauben entweder aus wärmeisolierendem
Material bestehen oder aber durch Einsetzen von wärmeisolierenden Ringen in diese
Bohrungen eine Wärmeleitung vermieden ist. Weiterhin sind beispielsweise bei 34;
35, 36 und 36a Bohrungen für Madenschrauben vorgesehen, die mit Auflagestützen beispielsweise
an einem Stigmatorgehäuse zusammenwirken, so daß sich die kassettenartige Halterung
1 unter der Wirkung der Schrauben und mit durch die Einstellung der Madenschrauben
bestimmter Höhenlage auf die Abstützungen auflegt.
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Man erkennt, daß zwischen den Metallbänderpaaren 15 und
16 sowie 17 und 18 freier Raum 37
und 38 vorhanden ist,
durch den in ihrer Betriebsstellung die Schlittenführung 39 für den Objektträger
40 hindurehragt. Für die Aufnahme des Objektträgers 40 besitzt die schlittenartige
Führung schienenartige Ansätze 41; mit 42 ist eine Blattfeder bezeichnet, die mit
der Profilierung 43 an dem zungenförmigen Präparatträger 40 zusammenwirkt und diesen
festlegt. Die verdickten Enden 44 und 45 der schlittenartigen Führung 39 dienen
zur Befestigung an einem in dieser Figur nicht dargestellten Objekttisch. Bei
46 ist der Angriffspunkt einer mit ihrem anderen Ende an dem Objekttisch
befestigten Zugfeder, die die Führung 39 mit ihrem Ende 47 gegen einen nicht dargestellten
höhenverstellbaren Anschlag am Objekttisch zieht.
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F i g. 2 zeigt eine andere Ausführung der Metallbänderanordnung, deren
wesentlicher Unterschied gegenüber der in F i g. 1 verwendeten Konstruktion darin
besteht, daß die Metallbänder zu einer selbsttragenden Anordnung zusammengefaßt
sind, die in den Grundkörper eingesetzt werden kann. Wiederum sind vier Paare
50, 51, 52 und 53 von Metallbändern vorhanden, die im Bereich ihrer
in F i g. 2 linken Enden so aufgebogen sind, daß sie maulartige Aufnahmen zum Einführen
der in F i g. 2 nicht dargestellten Kühlblenden bilden.
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Die Zusammenfassung dieser Metallbänder zu einer selbständigen Anordnung
erfolgt dadurch, daß die jeweils in einer Ebene, aber zu beiden Seiten des die Strahldurchtrittsöffnung
54 durchsetzenden Elektronenstrahles angeordneten Metallbänder durch Stege 55 und
56 miteinander verbunden sind, daß ferner die beiden mittleren Metallbänder aus
einem Stück bestehen und durch kleine Kupferschuhe 57 und 58 im Bereich ihrer Biegekanten
gegen Beschädigung geschützt sind.
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In den F i g. 3 und 4 sind zwei konstruktive Einzelheiten dargestellt,
wobei es sich im Falle der F i g. 3 um eine bevorzugte Ausführungsform der Abstützung
des Grundkörpers 60 der kassettenartigen Halterung, der entsprechend dem Grundkörper
14 in F i g. 1 aufgebaut sein kann, beispielsweise auf ein Stigmatorgehäuse 61 handelt.
Verständlicherweise kann das Teil 61 auch ein anderes Bauteil des Korpuskularstrahlgerätes
sein.
Man erkennt; daß im Grundkörper 60 Madenschräuben 62 zur Höhenjustierung vorgesehen
sind, die mit ihren unteren Spitzen in eine Vertiefung in dem Stift 63 aus wärmeisolierendem
Material, beispielsweise Keramik, hineinragen. Diese Keramikstifte 63 sind in Ausnehmungen
64 in dem Teil 61 mittels wärmeisolierender Stützscheiben 65 gehalten.
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Man wird beispielsweise drei derartige Anordnungen in solcher Verteilung
vorsehen, daß die kassettenartige Halterung sicher gestützt wird. Zur eindeutigen
Festlegung sind ferner in F i g. 3 nicht erkennbare Schrauben vorgesehen, die in
den Teilen 60 und 61 verlaufen und dadurch einen Auflagedruck zwischen den Teilen
62 und 63 erzeugen.
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Verständlicherweise kann auch die Madenschraube 62 aus wärmeisolierendem
Material bestehen; dann kann man gegebenenfalls auf die wärmeisolierende Ausführung
der Auflagegäehe für die- Madenschraube 62 im Bereich des Teiles 61 verzichten.
-F i g. 4 zeigt einen Teil der schlittenartigen Präparatführung 70 mit -den eigentlichen
Führungen 71 für den nicht dargestellten, =in F i g. 1 mit 40 bezeichneten Präparatträger
und der .Niederhaltefeder 72 für das Ende desselben. Man erkennt ferner die Zugfeder
73, die mit ihrem unteren Ende an dem in F i g. 4 rechten Ende der Führung 70 und
mit ihrem oberen Ende an einem nicht dargestellten Objekttisch festgelegt ist. Sie-
sorgt dafür, daß sich das rechte Ende der Führung 70 gegen das Widerlager 74 legt,
das mittels der Achsstutzen 75 und 76 unter der Wirkung des Antriebes 77 schwenkbar
in dem Objekttisch gelagert ist. Hierzu ist die Gewindespindel 78 im Antrieb 77
vorgesehen, die wiederum im Objekttisch verläuft und demgemäß alle Bewegungen des
Objekttisches nebst Präparat mitmacht. Daher ändert sich die Höheneinstellung-des
Präparates, die durch Änderung der Schwenkstellung des Widerlagers 74 erfolgt, bei
einer Präparatverschiebung quer zum Elektronenstrahl nicht. Diese Höheneinstellung
wird mittels eines bekannten Drehtriebes von außen vorgenommen, der in die Wand
des Vakuumraumes des Mikroskops eingesetzt ist.
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F i g. 5 zeigt ein Schnittbild durch eine beispielsweise Ausführung
mit einem Objekttisch 80, der vom Elektronenstrahl, dessen Achse mit 81 bezeichnet
ist, durchsetzt ist und dem im Bereichseines in Strahlrichteng gesehen unteren Endes
die allgemein mit 82 bezeichnete kassettenartige Halterung für die hier nicht erkennbaren
Kühlblenden benachbart ist. An Einzelheiten erkennt man von der kassettenartigen
Halterung den Grundkörper 83 und die Paare 84 bis 87 von Metallbändern, die die
Führungen für die Kühlblenden bilden.
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An dem Objekttisch 80, der mittels konischer Rollen 88 mit seinen
Auflageflächen 89 gegen ein im Mikroskop darunter befindliches Teil, beispielsweise
ein Stigmatorgehäuse oder eine Polschuhplatte, federnd gedrückt wird, ist die schlittenartige
Präparatführung 90 befestigt. In diese wird wiederum der in Fig. 1 mit 40 bezeichnete
zungenförmige Präparatträger von rechts her eingeführt; er ist, um das Bild nicht
zu überlasten, in F i g. 5 nicht dargestellt. Man erkennt aber wiederum die Niederhaltefeder
91 für diesen Präparatträger; ferner dient die weitere Feder 92 dazu, ihn im Bereich
seines in Fig.1 mit 48 bezeichneten Endes festzuklemmen.
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In ihrem in F i g. 5 rechten Bereich ist die Führung 90 fest mit dem
Objekttisch 80 verbunden. Hierzu dient die bei 93 angedeutete Verschraubung. Ferner
weist die Führung 90 bei 94 einen Bereich verringerter- Dicke auf, so daß sie in
sich etwas federt und damit der Federwirkung der Zugfeder 95 folgt, die der Zugfeder
73 in F i g. 4 entspricht und mit ihrem oberen Ende durch den Stift 96 fest am Objekttisch
80 gehalten ist. Dadurch legt sich das linke Ende 97 der schlittenartigen
Führung 90 federnd gegen den Anschlag 98, der dem Teil 74 in F i g. 4 entspricht
und mittels der dort gezeigten Einrichtung so geschwenkt werden kann, daß die Höhenlage
des im Bereich des Elektronenstrahles 81 zu denkenden Präparates verändert werden
kann.
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An F i g. 5 erkennt man deutlich, daß durch die exakte Führung und
Halterung der Kühlblenden mittels der Paare 84 bis 87 von Metallbändern eine Berührung
zwischen Teilen der kassettenartigen Halterung 82 einerseits und Elementen der Präparathalte--rung
andererseits mit Sicherheit vermieden ist.
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Wie schon bei dem - Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 trägt der Grundkörper
83 einen Ansatz 99 mit einer konischen Anlagefläche für eine wiederum nicht dargestellte
Kühlstange.
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Wie bereits ausgeführt, kann es erwünscht sein, das Polschuhsystem
einer elektromagnetischen Objektivlinse zusammen mit den Mitteln zur Halterung des
Präparates, zur Kühlung seiner Umgebung und gegebenenfalls zusammen mit einem elektrischen
oder mechanischen Stigmator zu einer konstruktiven Einheit zusammenzufassen, die
in den von der Erregerwicklung der Objektivlinse umschlossenen Bereich eingesetzt
werden kann. Eine solche Lösung zeigt Fi g. 6. Die beiden Polschuhe dieses Objektivpolschuhsystems
sind mit 100 und 101 bezeichnet. Der in F i g. 6 obere Polschuh 100 ist mittels
des mit einer konischen Innenfläche versehenen Ringes 102 an dem Außenring 103 festgeschraubt.
Der Außenring 103 trägt gefederte Rollen 104; mit denen der Objekttisch 105 mit
seinen Auflageflächen 106 gegen das Gehäuse 107 eines in diesem Ausführungsbeispiel
magnetomechanischen Stigmators gedrückt wird. Der St bamator enthält im wesentlichen
einen äußeren Ring 108 und einen inneren Ring 109, die beide ferromagnetische Unsymmetrien
zur Erzeugung eines Korrekturfeldes tragen. Ein derartiger Stigmator ist beispielsweise
in dem deutschen Patent 927 525 im einzelnen beschrieben. Ihm ist der Antrieb 110
zugeordnet, der über Zahnkränze 111 und 112 so auf die beiden Stigmatorringe l:08
und 109 wirkt, daß zur Einstellung der Richtung des Stigmatorfeldes beide Ringe
gemeinsam und zur -Einstellung der Stärke des Stigmatorfeldes beide Ringe relativ
zueinander verdreht=werden können.
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Dieser Stigmator ist dem unteren Polschuh 101 der Polschuhanordnung
unmittelbar benachbart angeordnet. Daher besteht er - mit Ausnahme der zur Erzeugung
des Stigmatorfeldes dienenden magnetischen Unsymmetrien - ebenso wie die übrigen
Teile dieser Anordnung, die beiden Polschuhe 100 und 101 ausgenommen, aus magnetisch
unwirksamemMaterial.
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Die ganze Anordnung ist durch Schrauben zusammengehalten, die genau
parallel zum Elektronenstrahl 114 verlaufen und die jeweils mit einem Polschuh verbundenen
Ringe 103 und 115 unmittelbar miteinander verbinden, Zur Zentrierung sind miteinander
zusammenwirkende konische Passungen 116 vorgesehen.
Bei 117 ist
eine Anordnung mit zwei Fadenkreuzen zur Markierung der einmal gefundenen exakten
relativen Lage der beiden Polschuhe 100 und 101
zueinander angegeben,
die es ermöglicht, bei einem erneuten Zusammenbau des Polschuhsystems ohne umständliches
Justierverfahren die einmal gefundene genaue Betriebslage wieder einzustellen und
mittels Schrauben 113 festzulegen.
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Bei 118 erkennt man die schlittenartige Präparatführung, die
in der bereits beschriebenen Weise mit dem Objekttisch 105 verbunden sein kann.
Sie durchsetzt die im Querschnitt dargestellte kassettenartige Halterung 119 für
zwei Kühlblenden, die in F i g. 6 von rechts her durch die maulartigen Aufnahmen
120
und 121 in die Paare 122 und 123 von Metallbändern
eingeführt werden.
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In diesem Ausführungsbeispiel ist die kassettenartige Halterung 119
wärmeisoliert an dem Stigmatorgehäuse 107 befestigt. Hierzu dienen Schrauben 124,
die mittels eines Einsatzringes 125 aus gut wärmeisolierendem Material die
kassettenartige Halterung 119 auf wärmeisolierende Stützen 126 der
in F i g. 3 beschriebenen Art herabdrückt.
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Besonders F i g. 6 läßt den geringen Platzbedarf für die erfindungsgemäße
Anordnung gut erkennen. Hierzu trägt auch die Anpassung des Grundkörpers 127 der
kassettenartigen Halterung 119 an die Form des oberen Polschuhes 100 bei; der Grundkörper
127 besitzt eine konische Ausnehmung im Bereich des Elektronenstrahles
114, mit der er die Polschuhspitze des Polschuhes 100 unter Wahrung - eines
kleinen Spaltes zur Wärmeisolation dicht umgibt. Durch die gewählte Festlegung der
kassettenartigen Halterung 119 an dem Stigmatorgehäuse 107 kann dieser
Spalt sehr klein sein, da Relativbewegungen zwischen der Halterung 119 und
dem Polschuh 100 nicht vorgesehen sind und der Spalt zwischen den beiden
Teilen im Vakuum liegt.
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Die F i g. 7 bis 10 und 13 veranschaulichen eine optische Einrichtung
und ein entsprechendes Verfahren zur Erleichterung der Einführung der Kühlblenden
in die kassettenartige Halterung. Schwierigkeiten können bei dieser Einführung nämlich
dadurch auftreten, daß die Kühlblenden nach Befestigen an einem Blendentrieb und
nach Einbau der kassettenartigen Halterung in das Korpuskularstrahlgerät durch die
in den F i g. 7 bis 9 mit 130 bezeichnete Wand des Gerätes hindurchgeführt
und dabei genau bezüglich der Einführungen an der kassettenartigen Halterung ausgerichtet
sein müssen. Die Einführung erfolgt durch die schematisch bei 131 angedeutete Ausnehmung
in der Wand 130 des Gerätes. Daß zusätzliche Maßnahmen zur Abdichtung nach
Einsetzen des in F i g. 9 bei 132 schematisch dargestellten Blendenbetriebs
getroffen sein müssen, ist dem Fachmann bekannt; aus diesem Grunde sind Dicht-und
Befestigungsmittel in den F i g. 7 bis 9 nicht dargestellt.
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Eine Anordnung und ein Verfahren zur Erleichterung der Einführung
der Kühlblenden sieht nun so aus: An der Wand des Korpuskularstrahlgerätes ist beispielsweise
mittels Schrauben die Schlittenführung 133 vorzugsweise entfernbar befestigt. Man
braucht diese Schlittenführung nur zum Einführen der Kühlblenden, also nicht dauernd,
so daß es vorteilhaft ist, zur Vermeidung einer Behinderung des Arbeitens mit dem
Gerät die Schlittenführung danach zu entfernen. F i g. 7 veranschaulicht den ersten
Verfahrensschritt; auf der Schlittenführung ist eine Vergrößerungseinrichtung in
Gestalt der Lupe 134 angeordnet, und durch Verschieben wird die Lupe
134 auf die Einführung der bereits in dem Gerät angeordneten, in den F i
g. 8 und 9 nicht dargestellten kassettenartigen Halterung 147 scharfgestellt. Durch
eine Markierung auf der Lupe, beispielsweise eine Einteilung 135, wie sie in F i
g. 10 angedeutet ist, wird nunmehr die Lage der Einführungen der kassettenartigen
Halterung ermittelt. Diese Einführungen mögen die in F i g. 10 mit 136 bis 139 bezeichneten
Lagen besitzen.
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Dann wird gemäß F i g. 8 eine verstellbare Lehre 140 auf die
Schlittenführung 133 aufgesetzt, die Lupe 134 auf die verstellbaren Teile-Stifte,
Schneidender Lehre 140 -durch Verschieben scharfgestellt und die Lehre gemäß F i
g. 10 beispielsweise so eingestellt, daß ihre Stifte 141 und 142 sowie ihre Schneiden
143 und 144 den Bereich der Einführungen 136 bis 139
gerade
umgeben. Verständlicherweise kann die verstellbare Lehre 140 auch anders
aufgebaut sein; die in F i g. 10 zum Ausdruck kommende Anordnung verstellbarer Elemente
dient nur als Beispiel.
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Nunmehr wird, wie F i g. 9 erkennen läßt, die Lupe 134 von der Schlittenführung
133 entfernt und dafür der Blendentrieb 132 auf die Schlittenführung 133 aufgesetzt,
der an seinem dem Gerät zugekehrten Ende die schematisch bei 145 angedeutete Kühlblendenanordnung
trägt. Nunmehr wird eine Justierung der Kühlblenden selbst und/oder des Blendentriebs
132 so vorgenommen, daß die Lage der Kühlblenden der gemäß F i g. 10 in der
Einstellung der verstellbaren Lehre 140 gespeicherten Anordnung der Einführungen
in der kassettenartigen Halterung möglichst nahekommt. Diese Einstellung kann man
beispielsweise - mit einem Gerät erleichtern, das eine elektrische Kontaktgabe und
ein dadurch hervorgerufenes Signal dann bewirkt, wenn die Kühlblenden sich in Bereichen
erstrecken, die außerhalb des von den Stiften 141, 142 und den Schneiden 143, 144
umgebenen Bereiches liegen.
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Zur Erhöhung der Genauigkeit dieser Justierung ist es zweckmäßig,
daß beim Einführen der Kühlblenden 145 in die Lehre 140 der Schlitten
146 für den Blendentrieb 132 an derselben Stelle der Schlittenführung 133
steht, die er beim Einstellen der Lehre 140 mittels der auf demselben Schlitten
146 montierten Vergrößerungseinrichtung 134 einnahm. Dann können sich irgendwelche
Abweichungen der Schlittenführung 133 von der Geradlinigkeit nicht nachteilig
auf die Justierung der Kühlblenden auswirken. Dies läuft darauf hinaus, daß die
Abstände L in den F i g. 7 bis 9 gleich groß sind.
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Schließlich wird der Blendentrieb mittels der Schlittenführung eingeschoben
und eingebaut.
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Bei der verstellbaren Lehre gemäß F i g. 13 trägt die Führungsplatte
220 zwei Stifte 221 und 222, die an je einem Schwenkhebel 223 bzw.
224 mittels Gewindespindeln 225 und 226 hinsichtlich ihres gegenseitigen
Abstandes und ihrer Höhenlage einstellbar sind. Ferner sind zwei seitliche Schneiden
227 und 228 an schwenkbaren Hebeln 229 und 230 befestigt. Zur individuellen Verstellung
der seitlichen Lage der Schneiden 227 und 228 dient je eine Gewindespindel
231 bzw. 232. Alle Spindeln sind an dem Teil 220 befestigt, das ferner einen Schwalbenschwanz
233, 234, dessen rechter Teil 234 federnd
gehalten ist, trägt,
mit dem die Lehre auf der Schlittenführung 133 (F i g. 9) gleitet bzw. befestigt
ist.
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Alle Gewindespindeln arbeiten mit Rückstellfedem zusammen.
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Aus dieser Erläuterung eines Verfahrens zum Einführen der Kühlblenden
folgt, daß es zweckmäßig ist, einen justierbaren Blendentrieb zu verwenden, d. h.
einen solchen, der außer der Einführbewegung auch eine Bewegung der Kühlblenden
quer zur Richtung der Einführbewegung durchzuführen gestattet. Ein hierfür geeigneter
Blendentrieb ist in den F i g. 11 und 12 in zwei zueinander senkrechten Schnitten
dargestellt. Der dort beschriebene Blendentrieb kann auch im Rahmen der Anordnung
und des Verfahrens nach den F i g. 7 bis 10 Anwendung finden. In dem dargestellten
Fall ist jedoch eine Führungshülse 150 verschiebbar auf der durch die beiden Kühlblenden
151 und 152 sowie dem Halter 153 für die Blenden gebildeten Kühlblendenanordnung
vorgesehen. Wie F i g. 11 erkennen läßt, besitzen die Kühlblenden 151 und
152 über den Halter 153 seitlich hinausragende Bereiche, mit denen
sie in Führungsschlitzen 154 verlaufen. Diese Führungsschlitze sind so angeordnet,
daß sie eine Fortsetzung.der entsprechenden Führungen für die Kühlblenden 151,
152 in der kassettenartigen Halterung bilden,- sobald sich die Führungshülse
150 mit ihrem in den Figuren linken, entsprechend profilierten Ende 155,
156 gegen eine als Gegenfläche ausgebildete Führungsfläche an der Aufnahmeseite
der kassettenartigen Halterung angelegt hat.
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Infolge der großen Ausnehmung 157 im mittleren Bereich kann dann auch
der Halter 153 für die Kühlblenden 151, 152 durch die Führungshülse 150 hindurchgeschoben
werden. Dabei läßt sich die rechts davon gezeichnete Anordnung mit den beweglichen
Teilen des Blendentriebs ebenfalls in den Figuren nach links bewegen, da die Führungshülse
150 mittels der Druckfeder 158 sich nur federnd gegen die Einführungsseite
der kassettenartigen Halterung abstützt.
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Die Wand des Vakuumraumes des Korpuskularstrahlgerätes, im Beispiel
eines Elektronenmikroskops, ist in F i g. 11 strichpunktiert angedeutet; sie weist
eine durch die Dichtung 159 abgedichtete Ausnehmung für die Durchführung der Verstellstange
160 auf; an der der Blendenträger 153 bei 161 festgeschraubt ist.
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Wie F i g. 11 erkennen läßt, sind der Verstellstange 160 zwei Antriebe
zugeordnet, von denen der erste allgemein mit 162 und der zweite allgemein mit 163
bezeichnet ist.
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Zunächst werden der erste Antrieb 162 und seine Wirkungsweise betrachtet,
der zur Erzielung einer Einstellbewegung in Richtung der Achse 164 der Verstellstange
160 dient. An ihrem in den Bereich des ersten Antriebs 162 ragenden Ende trägt die
Verstellstange 160 das Gewinde 165, das zusammenwirkt mit einem Innengewinde der
in diesem Ausführungsbeispiel aus den beiden Teilen 166 und 167 gebildeten Gewindehülse.
Diese beiden Teile 166 und 167 sind nach Anziehen der Schrauben 170 fest miteinander
verbunden. Das äußere Teil 167 der Gewindehülse trägt ebenfalls ein Gewinde,
das eine von der Steigung des Innengewindes des Teiles 166 abweichende Steigung
besitzt, so daß bei einer Drehung der Teile 166 und 167 die Verstellstange 160 eine
Bewegung in Richtung ihrer Achse ausführt, die durch die Differenz der Steigungen
der beiden Gewinde auf den Teilen 166 und 167 gegeben ist. Das Gewinde auf dem Teil
167 arbeitet zusammen mit einem Gewinde in dem bei dieser Bewegung feststehenden
Teil 168. Der zugeordnete Handgriff ist mit 169 bezeichnet; er ist mittels Schrauben
170 mit dem Teil 167 und das Teil 167 mittels Schrauben 171 mit dem Hülsenteil 172
fest verbunden.
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Durch Lösen der Schrauben 170 ist es möglich, durch Verdrehen der
Teile 166 und 167 gegeneinander unter Benutzung des Schlitzes 173 für ein Werkzeug,
eine Eichung der Stellung der Verstellstange 160 relativ zu dem Drehwinkel des Handgriffs
169 und des Hülsenteiles 172 vorzunehmen, um hierbei Übereinstimmung mit einer Skala
auf dem Teil 172 undloder dem Teil 174. zu erhalten.
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Der erste- Antrieb 162 ist über zwischengefügte Teile an der Stirnseite
175 des Rohres 176 gehalten, das seinerseits über die Überwurfschraube 177 fest
in die Wand des Vakuumraumes des Elektronenmikroskops eingesetzt ist. Zur Führung
der Verstellstange 160 ist innerhalb des Rohres 176 das hülsenartige Teil 3.78 vorgesehen,
das in den F i g. 11 und 12 nach rechts den hülsenartigen Fortsatz 179 mit noch
zu beschreibender Funktion aufweist. Die Verstellstange 160 erstreckt sich durch
eine Ausnehmung 180 in dem hülsenartigen Teil 178, und zwar ist zur Verringerung
der Reibung an der Verstellstange 160 der Rollkörper 181 vorgesehen, der
mit der weiteren Rolle 182 zusammenwirkt, die sich federnd gegen die feste Auflagefläche
183 legt.
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Die Drehung des Handgriffs 169 wird also durch die genannten Gewinde
auf den Teilen 160, 166 und 167 unter Verwendung der Drehsicherung
184 in eine Bewegung der Verstellstange 160 in Richtung ihrer Achse
164 umgesetzt.
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Zur Durchführung der Bewegung der Kühlblenden 151, 152 quer zur Achse
164 dient der zweite Antrieb 163 in Verbindung mit dem erwähnten hülsenartigen Fortsatz
179 und einer bestimmten Ausbildung der Verstellstange 160. Die Verstellstange besteht
nämlich in diesem Ausführungsbeispiel aus den drei Stangenteilen 185, 186 und 187,
von denen das in den Figuren linke äußere Teil 185 den Blendenhalter 153 trägt und
das in den Figuren rechte äußere Stangenteil 187 in den ersten Antrieb 162 hineinragt.
Wie F i g. 12 erkennen läßt, ist das das linke Stangenteil 185 mit seiner Ausnehmung
180 aufnehmende hülsenartige Teil 178 mittels der beiden Drehzapfen 188 und 189
um eine Achse 190 drehbar gelagert, die die Achse 164 der Verstellstange 160 senkrecht
durchsetzt. Diese Lagerung erfolgt in dem feststehenden Rohr 176.
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Da die beiden Verbindungen zwischen den drei Stangenteilen 185, 186
und 187 kardariähnlich unter Verwendung von Drehstiften 191 und 192 ausgebildet
sind, bewirkt ein durch die Kugel 193 auf die gehärtete Platte 194 an dem hülsenartigen
Fortsatz 179 übertragener Druck des Stößels 195 in dem zweiten Antrieb 163 eine
Schwenkbewegung des Teiles 178, 179 um die Achse 190 und zugleich eine Schwenkbewegung
des linken Stangenteiles 185. Diese Bewegung bewirkt die gewünschte Bewegung des
Blendenhalters 153 auf einem Kreis um die Achse 190, wobei im Hinblick auf die hier
erforderlichen kleinen Bewegungen des Blendenhalters 153 diese Bewegung als senkrecht
zu der durch den ersten Antrieb 162 bewirkten Bewegung anzusprechen ist.
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Wie F i g. 12 besonders deutlich zeigt, besteht das
mittlere
Stangenteil 186 aus einem Flachprofil; seine Enden sind in schlitzartigen
Ausnehmungen der zugekehrten Enden der äußeren Stangenteile 185 und 187 mittels
der genannten Drehstifte 191 und 192 gehalten. Um ein Spiel in diesen beiden Lagerstellen
unwirksam zu machen, ist die Druckfeder 196 zwischen dem fest mit dem hülsenartigen
Fortsatz 179 verbundenen Teil 197 und dem Anschlag 198 an dem in den Figuren linken
Stangenteil 185 vorgesehen; diese Druckfeder hält also die Verstellstange
160 dauernd »gestreckt« und wirkt zugleich als Rückstellfeder für die durch den
Antrieb 162 erzeugten Bewegungen.
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Auf den Fortsatz 179 wirkt in diesem Ausführungsbeispiel eine weitere
Druckfeder in Gestalt der Rückstellfeder 199 ein, die dem Stößel 195 des zweiten
Antriebs 163 entgegenwirkt. Wie F i g. 11 zeigt, ist die Rückstellfeder 199 in dem
den Umfang des Rohres 176 umgreifenden Halteteil 200 gelagert, an dem auch die Einzelteile
des zweiten Antriebs 163 befestigt sind. Der zweite Antrieb 163 entspricht in seinem
Aufbau dem ersten Antrieb 162. Auch hier ist ein Handgriff 201 fest verbunden mit
.einer durch zwei Teile 202 und 203 gebildeten Gewindehülse mit Innen- und Außengewinde,
wobei wiederum die beiden Gewinde unterschiedliche Steigungen haben. Mit dem Innengewinde
des Teiles 202 wirkt das Gewinde 204 am Ende des Stößels 195 zusammen, und die Drehbewegung
des Handgriffs 201 wird durch die Drehsicherung 205 und die genannten Gewinde in
; eine Bewegung der Kugel 193 längs der Achse 206 des Stößels umgesetzt. Damit wird
durch Stößel 195
und Rückstellfeder 199 die Schwenkung des Blendenhalters
153 um die Achse 190 bestimmt.
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Mit 207 und 208 sind Rastfedern bezeichnet, die einer in #tm geeichten
Rastvorrichtung angehören. Der weitere Handgriff 209 dient zur Auswahl der jeweils
in Betriebsstellung zu bringenden Blendenöffnung sowie zum Entfernen aller Blenden
aus dem Strahlengang. Er trägt hierzu die Kulisse 210 (F i g. 12).
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Diese Anordnung kann zugleich dazu dienen, die Anschlußleitungen 211
eines Thermoelementes, das zur Bestimmung der Temperatur der Kühlblenden 151 und
152 vorgesehen ist, aus dem Vakuumraum des Gerätes vakuumdicht hinauszuführen. Hierzu
ist der Einsatz 212 in dem Stangenteil 185 vorgesehen; innerhalb dieses Einsatzes
212 sind die Leitungen 211 unter Verwendung eines geeigneten Dichtmittels zu dem
in F i g. 12 dargestellten Ausführungsstutzen 213
geführt.
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Dieser Blendentrieb gestattet also, die erforderliche Ausrichtung
der Kühlblenden 151, 152 bezüglich der Führungen in der kassettenartigen Halterung,
ihre Einführung und den Wechsel der Blendenöffnungen vorzunehmen. Verständlicherweise
kann dieser Blendentrieb aber auch zur Bewegung von anderen Teilen im Vakuum des
Korpuskularstrahlgerätes quer zur Achse desselben dienen, seine Verwendung ist also
nicht unbedingt an das Vorsehen einer kassettenartigen Halterung gebunden.
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Umgekehrt braucht der Blendenhalter nicht die in F i g. 1 dargestellte
Form zu besitzen. Die Kühlblenden können viehmehr schon bei der Montage der kassettenartigen
Halterung in diese eingeführt sein, und der Halter braucht sich dann nicht bis zu
einem Blendentrieb der beschriebenen Art zu erstrecken, sondern ist blockähnlich
ausgeführt und auf einem Schlitten mittels eines Antriebs in einer Ebene senkrecht
zum Strahl verschiebbar und schwenkbar angeordnet.
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Ferner kann jede Kühlblende an einem individuellen Halter befestigt
sein.
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Mit der Erfindung ist es möglich, eine Objektraumkühlung auch dann
einwandfrei durchzuführen, wenn in der Objektumgebung sehr beengte Platzverhältnisse
herrschen und demgemäß auch bei Einhaltung kleiner Herstellungtoleranzen bei freier
Halterung der Kühlblenden die Gefahr des Auftretens störender thermischer Schlüsse
bestehen würde.