DE1614247C3 - Elektronenmikroskop mit Fernsehaufnahmeröhre - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Elektronenmikroskop mit einem an einem Ende eines optischen Faserbündels angebrachten Leuchtschirm für das bilderzeugende Elektronenbündel und einer am anderen Ende des optischen Faserbündels unter Zwischenfügung einer durchsichtigen, eine Signalelektrode bildenden Elektrode angebrachten, aus photoleitendem Bleimonoxyd bestehenden Auftreffplatte einer Fernsehaufnahmeröhre, deren Fenster das optische, den Leuchtschirm und die Auftreffplatte koppelnde Faserbündel bildet.

Um schwache Bilder auf dem Leuchtschirm eines Elektronenmikroskops deutlicher sichtbar zu machen und auch mit dem Zweck, ein solches Bild für mehrere Zuschauer gleichzeitig wahrnehmer zu machen, wird von Fernsehtechniken Gebrauch gemacht. Dabei wird im Mikroskop über ein Linsensystem der Leuchtschirm auf einer lichtempfindlichen Schicht einer gegebenenfalls auch im Mikroskop angeordneten Fernsehaufnahmeröhre abgebildet. Die mit dieser Röhre erzielten elektrischen Signale wurden nach den nötigen Behandlungen einer oder mehreren Fernsehwiedergaberöhren zugeführt. Auch werden die elektrischen Signale bisweilen dadurch erhalten, daß im Mikroskop eine Bildaufnahmeröhre mit einer Auftreffplatte aus einem Werkstoff angeordnet wurde, der eine kathodische Leitfähigkeit (bombardment induced conductivity) auswies, d. h. daß bei Beschüß dieses Werkstoffes mit schnellen Elektronen die Leitfähigkeit proportional zur Intensität des Beschüsses zunahm.

Die vom Objekt im Mikroskop herrührenden Elektronen (bilderzeugende Elektronen) wurden dabei auf die Auftreffplatte fokussiert und durch Abtastung mit einem punktförmig gebündelten Elektronenstrahl wurden Fernsehsignale entsprechend der Bildinformation durch den bilderzeugenden Elektronenstrahl erhalten.

Das zuerst genannte System hat den Nachteil, daß das Linsensystem nur einen Teil des Lumineszenzlichtes auffängt und daher die Beleuchtungsstärke auf der lichtempfindlichen Schicht der Fernsehaufnahmeröhre verhältnismäßig gering ist. Die Anwendung einer Röhre

ίο mit einer Auftreffplatte aus einem Material kathodischer Leitfähigkeit, wie beim zweitgenannten System, weist den Nachteil auf, daß die zuverlässige Wirkung einer solchen Auftreffplatte in der Praxis oft viel zu wünschen übrigläßt, und hat weiterhin den Nachteil, daß in vielen Fällen besondere Maßnahmen getroffen werden müssen, weil eine für die bildererzeugenden Elektronen durchlässige, jedoch vakuumdichte Trennwand zwischen dem Vakuumraum mit der Auftreffplatte und der Elektronenstrahlquelle zum Erzeugen des diese Auftreffplatte abtastenden Elektronenstrahls und dem Vakuumraum des Elektronenmikroskops, in dem sich die bilderzeugenden Elektronen bewegen, vorhanden sein muß.

Es ist bekannt, den Leuchtschirm in einem Elektronenmikroskop auf einem Wandteil des Mikroskops anzubringen, der von einer Faseroptik gebildet wird, wodurch die Möglichkeit gegeben ist, photographisches Material an der Außenseite dieses Wandteiles anzubringen und trotz des Abstandes zwischen dem Leuchtschirm und dem photographischen Material (dieser Abstand ist gleich der Wandstärke) dennoch einen hinreichend scharfen Kontaktabdruck des Leuchtbildes auf dem photographischen Material zu t-rzielen.

Es ist auch bereits eine Vorrichtung zur Beobachtung des Leuchtschirms eines Elektronenmikroskops mit Hilfe einer Fernsehaufnahmeröhre vorgeschlagen worden (DT-PS 14 39 277), das dem eingangs genannten Elektronenmikroskop entspricht, bei der die Leuchtschicht auf der Lichteintrittsfläche der Glasfaserschicht einer Faseroptik angeordnet ist, deren Lichtaustrittsfläche in bekannter Weise die Photoleitfähigkeitsschicht einer Fernsehaufnahmeröhre vom Photoleitfähigkeitstyp trägt, und die Vakua der Fernsehaufnahmeröhre und des Mikroskops voneinander getrennt sind. Das Fenster der Aufnahmeröhre, das durch die Glasfaserschicht gebildet ist, ist dabei dann völlig oder teilweise im Innern des Mikroskops starr angeordnet.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei dem eingangs genannten Elektronenmikroskop mit einer Fernsehaufnahmeröhre den Aufbau zu verbessern und dabei eine Justierung zu ermöglichen.

Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß das den Leuchtschirm tragende optische Faserbündel im Innern des Mikroskops biegsam ausgebildet ist und verstellbare Abstützungsmittel für das Bündelende mit dem Leuchtschirm zur Einstellung seiner Lage aufweist.

Aus baulichen Gesichtspunkten ist es oft einfacher, das optische Faserbündel aus zwei aneinander anschließenden Teilen auszubilden, wobei die Leuchtschicht auf dem freien Ende des ersten Teils angebracht ist, das einen das Mikroskop verschließenden Wandteil bildet und der zweite Teil das Fenster der Aufnahmeröhre bildet.

Die Verwendung des optischen Faserbündels bietet den Vorteil, daß infolge der biegsamen Ausbildung des Bündels innerhalb des Elektronenmikroskops Mittel verwendet werden können, durch die die Lage des Leuchtschirms einstellbar ist.

Ein Ausführungsbeispiel eines Elektronenmikroskops nach der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und ist im folgenden näher erläutert. Es zeigen

F i g. 1 zur Erläuterung schematisch einen senkrechten Schnitt durch ein Elektronenmikroskop, das entsprechend dem oben genannten vorgeschlagenen Mikroskop ausgebildet ist,

Fig.2 eine Einzelheit der Fig. 1 in größerem Maßstab, und

Fig.3 schematisch einen senkrechten Schnitt durch den unteren Teil des Ausführungsbeispiels.

Das auf einem Tisch 1 angeordnete Elektronenmikroskop nach Fig. 1 besteht aus einem vakuumdicht verschlossenen Gehäuse 2, das über eine Saugleitung 3 und eine Abzweigung 4 in derselben an ein nicht dargestelltes Vakuumpumpensystem angeschlossen ist. Im oberen Teil des Gehäuses 2, das in bekannter Weise aus mehreren demontierbaren Teilen besteht, ist eine Kathode 5 mit einem daran anschließenden Speisekabel 6 angeordnet. In bekannter Weise sind im Gehäuse 2 eine magnetische Kondensorlinse 7, eine magnetische Objektivlinse 8, in die das Objekt 9 in einem nicht dargestellten Halter eingesetzt ist, eine Projektionslinse 10, eine Filmkassette 11, die in den Weg 12 des bilderzeugenden Elektronenbündels geführt werden kann, und ein Leuchtschirm 13, der in herabgeklappter Lage durch ein Fenster 14 des Gehäuses 2 hindurch wahrnehmbar ist, angeordnet. An die Außenseite eines Gehäusebodens 15, der zum Durchlaß der bilderzeugenden Elektronen eine Öffnung aufweist, ist vakuumdicht eine oben offene Dose 17 angeschlossen, die eine Plattenkassette 18 enthält, die nach Belieben in bzw. aus dem Weg 12 des bilderzeugenden E'.ektronenbündels gebracht werden kann. In eine Öffnung im Boden der Dose 17 und koaxial zur Richtung des Weges 12 ist vakuumdicht eine Fernsehaufnahmeröhre 19 mit photoleitender Auftreffplatte aufgenommen. Das von einer plattenförmigen Faseroptik gebildete Fenster 20 der Röhre 19 ist auf der Außenseite, d. h. auf der den übrigen Teilen des Mikroskops zugekehrten Seite, mit einer Leuchtschicht 21 überzogen. Diese Schicht 21 bildet einen Auffangschirm für die bilderzeugenden Elektronen und besteht aus einem für derartige Leuchtschirme üblichen grün leuchtenden Werkstoff.

In F i g. 2 ist der mit einer gestrichelten Umrahmung 22 angedeutete Teil der Fig. 1 in größerem Maßstab dargestellt. Ein zylinderförmiger Kolben 23 der Röhre

19 ist am oberen Ende durch das Fenster 20 verschlossen, das von einem plattenförmigen optischen Faserbündel gebildet wird, das aus einer sehr großen Anzahl von quer zur Fensterebene stehenden Glasfasern 26, je mit einem Durchmesser von etwa 15 Mikron, besteht. Im Kolben 23 ist auf der Innenseite des Fensters

20 eine z. B. aus leitendem Zinnoxyd bestehende durchsichtige Signalelektrode 27 angeordnet, über die sich eine im wesentlichen aus Bleimonoxyd (PbO) bestehende Auftreffplatte 28 erstreckt. Diese Auftreffplatte 28, die von einem aus einer Elektronenstrahlquel-Ie 29 (siehe Fig. 1) im anderen Ende des Kolbens 23 austretenden Elektronenstrahl abgetastet wird, weist eine Stärke von etwa 22 Mikron auf. Die Röhre 19 entspricht, mit Ausnahme des von einer Faseroptik gebildeten Fensters 20, der Bildaufnahmeröhre des Typs Vidikon.

Auf der Außenseite des Fensters 20 befindet sich die Leuchtschicht 21, die auf der vom Fenster abgekehrten Seite, also auf der Seite, auf der die bilderzeugenden Elektronen eintreffen, mit einer dünnen leitenden Schicht 30 versehen ist, die die Elektronen des Bündels im Weg 12 durchläßt und das in der Schicht 21 erzeugte Lumineszenzlicht größtenteils zurückwirft. Die Schicht 30, die aus Aluminium bestehen kann, dient auch zur Ableitung der von der Schicht 21 aufgefangenen elektrischen Ladung und kann hierzu mit der Metalldose 17 oder mit der Signalelektrode 27 elektrisch verbunden sein.

In der Bildaufnahmeröhre 19 befindet sich weiterhin ein Anodenzylinder 24, der an der der Auftreffplatte 28 zugewandten Öffnung mit einer gazeförmigen Elektrode 25 verschlossen ist. Die Röhre 19 selbst ist mit an sich bekannten Ablenkspulen 31 und einer Fokussierungsspule(n) 32 umgeben. Das Licht des von den Elektronen in der Leuchtschicht 21 erzeugten Leuchtbildes wird durch das als Faseroptik wirksame Fenster 20 der Röhre 19 praktisch verlustfrei nach der Auftreffplatte 28 weitergegeben, so daß die Beleuchtungsstärke dieser Auftreffplatte stets maximal ist. Die Empfindlichkeit und besonders die geringe Trägheit der Auftreffplatte (letzteres insbesondere dank dem Umstand, daß sie aus Bleimonoxyd besteht) ergeben durch die Röhre 19 erzeugte Fernsehsignale, die ein erhaltenes Fernsehbild besonders zur Prüfung der Fokussierung des Elektronenmikroskops geeignet machen. Für die Schärfe des Fernsehbildes kann der Durchmesser der Glasfasern 26 maßgebend sein, wenn der Durchmesser des die Auftreffplatte 28 abtastenden Elektronenstrahls klein genug ist. Der obenerwähnte Durchmesser von 15 Mikron für die Glasfasern hat sich in der Praxis gut bewährt, kann aber verhältnismäßig mühelos auf kleinere Werte, z. B. 7 Mikron, herabgesetzt werden.

Beim Elektronenmikroskop des Ausführungsbeispiels nach F i g. 3 ist unter einer magnetischen Projektionslinse 49 (die darüber angebrachten Teile sind in F i g. 3 nicht dargestellt) eine einen Teil des Gehäuses 2 des Mikroskopes bildende Dose 50 angeordnet, in der sich ein biegsames optisches Faserbündel 52 befindet, das durch drei gleichmäßig über den Umfang verteilte, in ihrer Längsrichtung verstellbare Stangen 51 abgestützt ist. Dieses aus einer großen Anzahl von sehr dünnen Glasfasern bestehende Bündel 52 erstreckt sich vakuumdicht durch den Boden 53 der Dose 50 hindurch und steht außerhalb des Mikroskops in optischen Kontakt, d. h. in Verbindung, mit dem von einem plattenförmigen optischen Faserbündel gebildeten Fenster 20 einer Fernsehaufnahmeröhre 19, die der mit der gleichen Bezugsziffer 19 angedeuteten Fernsehaufnahmeröhre beim Mikroskop nach F i g. 1 und 2 entspricht, nur mit dem Unterschied, daß das Fenster keine Leuchtschicht trägt. In diesem Falle befindet sich die die bilderzeugenden Elektronen auffangende Leuchtschicht auf dem Ende des von den Stangen 51 abgestützten Faserbündels 52. Diese Schicht ist in Fig.3 mit 54 bezeichnet. Das Licht des von den aus der Linse 49 austretenden bilderzeugenden Elektronen in der Schicht 54 erzeugten Lumineszenzbildes wird vom optischen Faserbündel 52 zum Fenster 20 der Röhre 19 geleitet und von diesem Fenster zur Auftreffplatte dieser Röhre weitergegeben, die also ein Bild praktisch gleich dem Leuchtbild empfängt. Im Zusammenhang mit der Schärfe des Bildes sind die Durchmesser der Glasfasern in dem Bündel 52 und dem Fenster 20 der Röhre 19 gleich gewählt. Es ist dabei günstig, diesen Durchmesser kleiner zu wählen als denjenigen, der bei dem Mikroskop nach F i g. 1 und 2 noch gerade eine ausreichende Schärfe ergeben würde.

Mit Hilfe der Stangen 51 ist, dank der Biegsamkeit des

Bündels 52, die Lage des Leuchtschirmes mit der Schicht 54, der auch jetzt wieder mit einer für Elektronen durchlässigen und das Lumineszenzlicht reflektierenden leitenden Schicht aus z. B. Aluminium versehen ist, in radialer Richtung beliebig einstellbar. Ein weiterer Vorteil der Anordnung nach F i g. 3 besteht darin, daß ohne Aufhebung des Vakuums die Fernsehaufnahmeröhre 19 leicht austauschbar ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Elektronenmikroskop mit einem an einem Ende eines optischen Faserbündels angebrachten Leuchtschirm für das bilderzeugende Elektronenbündel und einer am anderen Ende des optischen Faserbündels unter Zwischenfügung einer durchsichtigen, eine Signalelektrode bildenden Elektrode angebrachten, aus photoleitendem Bleimonoxyd bestehenden Auftreffplatte einer Fernsehaufnahmeröhre, deren Fenster das optische, den Leuchtschirm und die Auftreffplatte koppelnde Faserbündel bildet, d a durch gekennzeichnet, daß das den Leuchtschirm (54) tragende optische Faserbündel (52) im Innern des Mikroskops biegsam ausgebildet ist und verstellbare Abstützungsmitte! (51) für das Bündelende mit dem Leuchtschirm zur Einstellung seiner Lage aufweist.

2. Elektronenmikroskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leuchtschicht (21,54) des Leuchtschirms auf der vom optischen Faserbündel (52) abgekehrten Seite mit einer reflektierenden, für das bilderzeugende Elektronenbündel durchlässigen dünnen Metallschicht (30) versehen ist.

3. Elektronenmikroskop nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Faserbündel aus zwei aneinander schließenden Teilen besteht, bei denen das freie Ende des ersten Teils (52) die Leuchtschicht (54) des Leuchtschirms trägt und einen das Mikroskop verschließenden Wandteil bildet und der zweite Teil das Fenster' (20) der Aufnahmeröhre (19) bildet.