DE1614536C - Korpuskularstrahlgerat, insbesondere Elektronenmikroskop, mit einer zum Abhe ben und Ausschwenken einzelner Teile der Mikroskopsaule dienenden Einrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Korpuskularstrahlgerät mit einer einen Vakuumraum sowie den Strahl beeinflussende Bestandteile des Gerätes umschließenden, aus mehreren aufeinandergesetzten Teilen bestehenden Säule sowie einer zum Abheben und anschließenden Ausschwenken einzelner Säulenteile dienenden Einrichtung, die eine parallel zur Säulenachse verlaufende, mit den zu bewegenden Säulenteilen verbundene Gewindespindel, eine diese umgreifende Gewindehülse sowie eine Drehsicherung enthält; die Drehsicherung verhindert bis zum Erreichen eines vorgegebenen Hubes das Ausschwenken der Gewindespindel bei einer über einen Antrieb erfolgenden Dreh im n der Gewindehülse (LISA.-Patentschrift 2 370 373). "

Wenn sich auch die Einrichtung in erster Linie auf Elektronenmikroskope bezieht, kann sie doch mit Vorteil auch bei anderen Korpuskularstrahlgeräten Anwendung finden, die eine aus mehreren aufeinandergcselzten Teilen bestehende Säule aufweisen und bei denen die Möglichkeit gegeben sein soll, durch Abheben einzelner oder mehrerer Säulenteile den Innenraum des Gerätes beispielsweise für die Reinigung von Teilen elektromagnetischer Linsen, Blenden od. dgl. oder aber für andere Zwecke zugänglich zu machen.

Es ist bekannt, bei Elektronenmikroskopen diese Aufgabe durch eine Einrichtung zu lösen, die im wesentlichen aus einer parallel zu der im allgemeinen senkrecht verlaufenden Achse der Säule des Mikroskops .-!!!geordneten Gewindespindel besteh;, die während des ersten Teiles der Bewegung mittels einer Drehsicherung in Drehrichtung festgehalten wird, so daß sie sich beim Drehen einer eic umfassenden Gewindehülse mittels eines Antriebes in Achsrichtung, d. h. auf und ab, bewegt und damit die an ihr über Arme befestigten Säulenteile von den jeweils darunterliegenden Säulenteilcn abhebt. Die Drehsicherung besteht bei diesen bekannten Einrichtungen aus einer Kulisscnführung für die Gewindespindel, wobei die Führung sich aus in Achsrichtung verlaufenden Ausnehmungen für die Hebbewegung und anschließenden, in Umfangsrichtung verlaufenden Ausnehmungen für die auf die Hebbewegung folgende Schwenkbewegung der Säulenteile zusammensetzt.

Da hierbei die Kulissenführung ein erhebliches Drehmoment, dessen Größe durch die Größe der Reibkraft im Gewinde der Spindel bestimmt ist, aufbringen muß, ist es in der Regel erforderlich, der Gewindespindel und eier sic umgebenden Kulissenfiihmnj· einen bestimmten Durchmesser zu geben. Dies kann zu Platzschwierigkeiten führen, wenn es auch bekannt ist, diese Einrichtung zur Bewegung einzelner SäulenteiIc bereits zur Aufnahme der Vakuumleilunuen und -anschlüsse für den Vakuumraum des Elektronenmikroskops zu verwenden.

Weiterhin ist es erforderlich, dafür zu sorgen, daß die .Säulenteile zum erneuten Zusammenbau des Mikroskops wieder genau in ihre Ausgangsstellung, ti. I). mil den darunter und eventuell darüber befindlichen Niiulentcilcii genau fluchtend, geschwenkt werden. Bei den bekannten Einrichtungen dieser Art erfolgte die Schwenkung durch Ausnutzung der Reibkraft zwischen der Gewindespindel und der Gewindchülse, und es ist einzusehen, daß hierbei in Abhängigkeit von den Schmierungsvcrliiillnissen und äußeren Erschütterungen ties Gerätes Unsicherheiten auf-Ireieii können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Alisschwenkbewegung auf vorgebbare Weise mit der Hubbewegung zu koppeln.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Einrichtung ferner eine um eine zur Gewindespindel parallele Achse mittels des Antriebs schwenkbare Kurvenscheibe enthält, der nach erfolgtem Ausschwenken der Säulenteile ein Nocken an der Gewindespindel gegenübersteht, und daß die

ίο Kurvenscheibe einen solchen Verlauf besitzt, daß sie bei der Betätigung des Antriebs zwecks Zurückschwenkens der Säulenteile gegen den Nocken im die Säulentcile zurückschwenkenden Sinne drückt.

Bei dem Gerät erfolgt also die Rückschwenkung der ausgeschwenkten Säulenteile zumindest nicht ausschließlich durch'die mehrfach genannten Reibungskräfte, sondern mit dem Antrieb ist ein zusätzliches Teil in Gestalt einer entsprechend ausgebildeten Kurvenscheibe vorhanden, das auf einen Nocken an der Gewindespindel ein von Reibungskräften völlig unabhängiges Drehmoment überträgt.

Eine Behinderung der Ausschwenkbewegung, die nach wie vor unter alleiniger Ausnutzung der Reibungskräfte erfolgen kann, tritt deshalb nicht ein, weil infolge der Verbindung der Kurvenscheibe mit dem auch für die Durchführung der Bewegungen der Gewindespindel dienenden Antrieb die Kurvenscheibe dann außer Eingriff mit dem Nocken gebracht ist. Es ist aber auch möglich, daß der Nocken sich schon bei der Ausschwenkbewegung an die Kurvenscheibe anlegt, wodurch die Ausschwenkbewegung besonders gleichmäßig wird.

Es sei aber bemerkt, daß man im Prinzip eine weitere. Kurvenscheibe vorsehen kann, die so angeordnet und ausgebildet ist und wiederum von demselben Antrieb betätigt werden kann, daß sie die Ausschwenkbewegung durch Druck auf einen Nocken unterstützt. Die dann vorhandenen zwei Kurvenscheiben können durch eine einzige Kulissenscheibe gebildet werden.

Die Kurvenscheibe steht zweckmäßigerweise über ein Übersetzungsgetriebe mit dem genannten Antrieb in Verbindung, das eine Anpassung zwischen dem jeweils eingestellten größtmöglichen Schwenkwinkel tier Säulenteilc einerseits und der Bewegung der Kurvenscheibe andererseits ermöglicht. Bei jedem Schwenkwinkel muß nämlich dafür gesorgt werden, daß die Kurvenscheibe während eines Schwenkzyklus dieselbe Bewegung ausführt, da sie unabhängig von der Größe des Schwenkwinkels der Säulenteilc bei Beginn und Ende jeder Schwenkbewegung stets dieselbe Stellung relativ zu dem Nocken einnehmen muß.

Bei der bevorzugten Ausführuugsform der Hr(Indung trägt die mit dem Antrieb in Verbindung stehende Gewindehülsc einen Zahnkranz, der mit dem Eingangszahnrad des Übersetzungsgetriebes im Eingriff steht. Damit ist sichergestellt, daß die Bewegung der Kurvenscheibe in fester Abhängigkeit

fin von der Bewegung der Gewindeliülse steht.

Für die Ausbildung der Kurvenscheibe gibt es mehrere' Möglichkeiten. Sie kanu eine zentrisch an der zur Gewindespindel parallelen und mit dem Übersetzungsgetriebe in Verbindung stehende Achse drehfest gelagerte Kreisscheilie mil einem vorstehenden Bereich sein, tier die eigentliche, mit dem Nocken in Eingriff kommende Kui\e bildet. Es ist aber auch , tier Kurvenscheibe die Gestalt einer halben

Kreisscheibe zu geben und sie exzentrisch im Bereich ihrer einen Ecke an der genannten Achse drehfest zu lagern. In diesem Fall ist es zweckmäßig, zumindest die andere Ecke der Kurvenscheibe abzurunden, da sie die eigentliche wirksame Kurve bildet. Auch eine exzentrisch gelagerte Kreisscheibe kann verwendet werden.

Die Kurvenscheibe wird man die Säulenteile bis zum Wirksam werden eines Anschlags zurückschwenken lasien, der so angeordnet ist, daß er genau in dem Mcment wirksam wird, in dem die Säulenteile wieder in ihre Montierstellung- zurückgeschwenkt sind. Dieser Anschlag kann als selbständiges Teil ausgebildet sein; wie noch gezeigt wird, ist es aber möglich, ohnehin vorhandene Einrichtungen zu diesem Zweck mit auszunutzen.

Eingangs war bereits gesagt, daß eine Drehsicherung vorhanden sein muß, die ein durch die Reibungskräfte verursachtes Drehen der Gewindespindel und damit das Schwenken der Säulcnteile verhindert, ²^ solange die Hebbewegung nicht abgeschlossen ist. Diese Drehsicherung wird bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung durch einen Stift und eine diesen nur während der Schwenkbewegungen freigebende Führungshülse gebildet. Sobald also infolge der Wirkung der Hebebewegung eier Stift aus dem Bereich der Führungshülse herausgleitet, bewirkt die. Reibungskraft die Schwenkung der Säulenteile. Der Stift oder die Führungshülse ist zweckmäßigerweise an der Gewindespindel und entsprechend die Führungshülse oder der Stift an einem ortsfesten Teil befestigt. Im Prinzip ist es auch möglich, als Drehsicherung direkt an der Mikroskopsäule eine Schwenksicherung vorzusehen.

Diese Drehsicherung kann nun zur Gewinnung des erwähnten Anschlages zur Begrenzung der Rückschwenkung herangezogen werden, nämlich in der Weise, daß Stift und Führungshülse dadurch zugleich als Anschlag dienen, daß die Führungsliülse eine örtliche Verlängerung besitzt. Unter einer solchen örtlichen Verlängerung soll eine bestimmte konstruktive Ausbildung der Führungshülse im Bereich desjenigen ihrer beiden Enden verstanden werden, durch das der Stift nach erfolgter Hebbewegung aus der Führungshülse austritt. Diese konstruktive Ausbil- ⁴^ düng sieht eine seitliche Ausnehmung vor, durch die der Stift bei der Ausschwenkbewegung die Führungshülse verläßt, während der Stift am Ende der Rüekschwcnkbewegung durch das stehengebliebene Material, das als Anschlag wirkt, gehalten wird bzw. die Führungshülse anhält. Dieses stehengebliebene Material wurde oben als örtliche Verlängerung bezeichnet.

In den Figuren sind Ausführungsbeispieb der Erfindung dargestellt. Dabei stellt

Fig. 1 einen senkrechten Schnitt durch die Hinrichtung zum Abheben und Ausschwenken einzelner Säulenteile eines Elektronenmikroskops dar, während

Fig. 2 perspektivisch die gesamte Einrichtung'in ihren wesentlichen 'feilen erkennen Hißt und

F i g. 3 schließlich eine andere Form der Kurvenscheibe wiedergibt.

Wie Fig. 1 zeigt, ist die im wesentlichen die Gewindespindel 1, das Hülsenteil 2 und die. auf diesem mittels des Kugellagers 3 drehbar (.'.dauerte Gewindebuchse 4 aufweisende Hinrichtung zugleich dazu bestimmt, die Veibindiing ties nidil ue/.dchnelen, in. Fig. I rech!·, von den genannten Teilen beihulliehen Mikroskops mit der Vakuumleitung, die an den Anschluß 5 angeschlossen wird, herzustellen. Demgemäß sind verschiedene Vakuumanschlüsse 6, 7 und 8 dargestellt, wobei die Zahl dieser Anschlüsse ohne jede Bedeutung für die Erfindung ist.

Wie ersichtlich, ist die Gewindespindel 1 mit dem Gewinde 9 versehen und über dieses in der Gewindebuchse 4 gehalten, die in diesem Fall mittels einer Kurbel 10, die in dem Lagerbock IL gehalten ist, über das Ritzel 12 und das Tellerrad 13 um die Achse dieser Anordnung gedreht werden kann. Mit 14 ist eine Führung der Gewindespindel 1 innerhalb der Hülse 2 bezeichnet.

Bei 15 ist das mit der Einrichtung zu bewegende Teil der Mikroskopsäule gezeichnet. Grundsätzlich können auch mehrere derartiger Teile gleichzeitig bewegt werden, wenn sie miteinander verbunden sind. Da die aufeinanderliegenden Flächen benachbarter Säulenteile im Hinblick auf die Erzielung einer guten Vakuumdichtung in bestimmter Weise geformt sind, ist es erforderlich, das Säulenteil 15 zunächst ein Stück in Richtung der Achse des Mikroskops emporzuheben. Dies wird durch Drehen der Kurbel 10 erreicht, wobei die Drehbewegung des Ritzels 12 und der Gewindebuchse 4 dadurch in eine Vcrschiebebewegung der Gewindespindel 1 umgesetzt wird, daß an dem Lagertisch 16, der starr mit der Hülse 2 verbunden ist, der nach oben in die Führungshülsc 17 hineinragende Stift 18 befestigt ist, so daß eine Verdrehung der Gewindespindel 1 durch die Reibungskräfte im Gewinde 9 erst dann erfolgen kann, wenn durch hinlängliches Anheben der Gewindespindel 1 der Stift 18 nicht mehr in der Führungshülse 17 verläuft. Dies läßt sich deutlicher in F i g. 2 erkennen, in der auch die beschriebene Kurvenscheibe mit dem ihr zugeordneten Übersetzungsgetriebe wiedergegeben ist. Man erkennt, daß an der Gewindebuchse 4 (vgl. F i g. I) nicht nur das zu ihrem Antrieb dienende Tellerrad 13, sondern auch der Zahnkranz 19 vorgesehen ist, der bei einer Drehung der Gewindebuchse 4 die das Übersetzungsgetriebe bildenden Zahnräder 20, 21 und 22, von denen das letztgenannte fest auf der Achse 23 für die Kurvenscheibe 24 sitzt, in Rotation versetzt. Dieses Übersetzungsgetriebe ist auf dem Lagertisch 16 gehalten.

Der Abstand der Kurvenscheibe 24, die hier etwa die Form einer halben Kreisscheibe mit abgerundeten Ecken und mit exzentrischer Halterung an der Achse

23 aufweist, von der Gewindespindel I ist so groß bemessen, daß die Kurvenscheibe 24 volle Drehungen ausführen kann. Nimmt man einmal an, daß die Demontage der Säule beginnen soll, so sind in der in F i g. 2 dargestellten Ausgangslage die Kurvenscheibe 24 und der Nocken 25, der fest an der Gewindespindel I angeordnet ist, nicht im Eingriff miteinander. Der Nocken 25 ist zur Verringerung tier Reibung beim späteren Gleiten an der Kurvenscheibe

24 mit einem Kugellager ausgerüstet. Er wird an der Gewindespindel 1 mittels der an der Spindel festgeklemmten Tragplatte 26 gehalten.

Du ich Rechtsdrehen der Kurbel 10 soll nunmehr die lichtbewegung des in Fig. I mit 15 bezeichneten Säulenteiles durchgeführt werden. Dann wird auch die Gewindebuchse 4 über clic Verzahnung 12, S3 im Gegeiuihrzeigersinii gedreht, d. h. um ein Heben der Spindel I zu erzwingen, muß die Spinde! ein Linksgewinde hüben. Über das Übeisei/unusuettiebe 20, 21 und 22 wird die kurvenscheibe 24 im Sinne des

Pfeiles in F i g. 2 gedreht. Das Übersetzungsgetriebe ist im Hinblick auf die Kurvenform so ausgelegt, daß die abgerundete Ecke 27 und daher auch die nachfolgende Partie der Kurvenscheibe auch dann noch nicht in Eingriff mit dem Nocken 25 kommt, wenn dieser nach Beendigung der Hebbewegung sich in Höhe der Kurvenscheibe 24 befindet. Die Kurvenscheibe 24 befindet sich dann mit ihrer Ecke 27 in F i g. 2 vor ihrer Achse 23 und läuft unter der Wirkung des Übersetzungsgetriebes 20, 21, 22 vor dem Nocken 25 her, der nach Beendigung seiner Hebbewegung zusammen mit der Gewindespindel entgegen dem Uhrzeigersinn geschwenkt wird.

Am Ende dieser Ausschwenkbewegung weist die Kurvenscheibe 24 etwa nach rechts, wie in F i g. 2 gestrichelt angedeutet. Infolge der Formgebung der Kurvenscheibe steht ihr jetzt der Nocken 25 direkt gegenüber, so daß nun bei Einleitung der Rückschwenkung durch Drehen der Kurbel 10" in Gegenuhrzeieerrichtung die Kurvenscheibe mit ihrem in der gestrichelten Lage vorn liegenden Bereich gegen den Nocken 25 drückt und damit die durch die Reibung im Gewinde 9 bewirkte Rückschwenkung unterstützt. Diese Rückschwenkung wird beendet durch das Zusammenspiel des Stiftes 18 mit der Führungshülse 17. Wie ersichtlich, besitzt die Führungshülse 17 an ihrem in F i g. 2 unteren Ende die Ausnehmung 27, durch die der Stift 18 nach Beendigung der Hebbewegung und bei Beginn der Schwenkbewegung die Hülse 17 freigibt. Das stehengebliebene Material wirkt zusammen mit dem Stift 18 als die Rückschwenkung begrenzender Anschlag, der so gelegt ist, daß sich nunmehr das Herabsenken des Säulenteiles 15 auf das darunter befindliche Säulenteil anschließen kann. Diese Bewegung erfolgt ebenfalls durch Drehen der Kurbel 10 entgegen dem Uhrzeigersinn, und da die Kurvenscheibe 24 mit diesem Antrieb weiter verbunden bleibt, wird sie in ihre in F i g. 2 dargestellte Ausgangslage weitergeschwenkt.

Wie bereits bemerkt, kann die Kurvenscheibe auch in anderer Weise geformt sein. F i g. 3 zeigt ebenfalls als Ausführungsbeispiel eine Kurvenscheibe, die im wesentlichen als Kreisscheibe mit einem Nockenbereich (Spiralkeil) ausgebildet ist, der den wirksamen Kurvenbereich darstellt.

Die Kurvenscheibe kann, wie bereits ausgeführt, auch als Kulissenscheibe ausgebildet sein; der Nocken wird dann bei der Hebbewegung in die Kulisse hineinbewegt.

Eine entsprechende Anordnung kann dazu verwendet werden, auch beim Ausschwenkvorgang die durcli die Reibungskraft verursachte Schwenkbewegung zu unterstützen.

Verständlicherweise können konstruktive Einzelheiten abgewandelt werden. Beispielsweise braucht das Ritzel 12 sich nicht von unten her an den Zahnkranz 13 anzulegen, sondern die Zähne des Kranzes können auch von oben her frei zugänglich angeordnet werden, wodurch sich die Drehrichtung der Gewindebuchse 4 bezüglich der Drehrichtung des Antriebes 10 umkehrt. Man kann dies dadurch aufheben, daß man dem Gewinde 9 eine andere Steigung gibt oder die Drehrichtung der Kurbel 10 ändert.

Claims (13)

Patentansprüche:

1. Korpuskularstrahlgerät, insbesondere Elektronenmikroskop, mit einer einen Vakuumraum sowie den Strahl beeinflussende Bestandteile des Gerätes umschließenden, aus mehreren aufeinandergesetzten Teilen bestehenden Säule sowie einer zum Abheben und anschließenden Ausschwenken einzelner Säulenteile dienenden Einrichtung, die eine parallel zur Säulenachse verlaufende, mit den zu bewegenden Säulenteilen verbundene Gewindespindel, eine diese umgreifende Gewindehülse sowie eine Drehsicherung enthält, welche bis zum Erreichen eines vorgegebenen Hubes das Ausschwenken der Gewindespindel bei einer über einen Antrieb erfolgenden Drehung der Gewindehülse verhindert, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung ferner eine um eine zur Gewindespindel (1) parallele Achse (23) mittels des Antriebs (10) schwenkbare Kurvenscheibe (24) enthält, der nach erfolgtem Ausschwenken der Säulenteile (15) ein Nocken (25) an der Gewindespindel (1) gegenübersteht, und daß die Kurvenscheibe (24) einen solchen Verlauf besitzt, daß sie bei der Betätigung des Antriebs (10) zwecks Zurückschwenkens der Säulenteile (15) gegen den Nocken (25) im die Säulenteile (15) zurückschwenkenden Sinne drückt.

2. Korpuskularstrahlgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurvenscheibe (24) über ein Übersetzungsgetriebe (20, 21, 22) mit dem Antrieb (10) in Verbindung steht.

3. Korpuskularstrahlgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Antrieb (10) in Verbindung stehende Gewindehülse (4) einen Zahnkranz (19) trägt, der mit dem Eingangszahnrad (20) des Übersetzungsgetriebes (20, 21, 22) im Eingriff steht.

4. Korpuskularstrahlgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurvenscheibe eine zentrisch an der Achse (23) drehfest gelagerte Kreisscheibe (Fig. 3) mit einem vorstehenden Bereich ist.

5. Korpuskularstrahlgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurvenscheibe die Gestalt einer halben Kreisscheibe (24) besitzt und exzentrisch im Bereich ihrer einen Ecke an der Achse (23) drehfest gelagert ist.

6. Korpuskularstrahlgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die andere Ecke (27) der Kurvenscheibe (24) abgerundet ist.

7. Korpuskularstrahlgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurvenscheibe eine exzentrisch an der Achse (23) gelagerte Kreisscheibe ist.

8. Korpuskularstrahlgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurvenscheibe (24) über den Nocken (25) die Säulenteile (15) bis zum Wirksamwerden eines Anschlags zurückschwenkt.

9. Korpuskularstrahlgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehsicherung durch einen Stift (18) und eine diesen nur während der Schwenkbewegungen freigebende Führungshülse (17) gebildet ist.

10. Korpuskularstrahlgeräl nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Stift (18) oder die Führungshülse (17) an der Gewindespindel (1) und entsprechend die Führungshülse (17) oder

der Stift (18) an einem ortsfesten Teil (16) befestigt sind.

11. Korpuskularslrahlgerät nach Anspruch 8 und einem der Ansprüche 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß Stift (18) und Führungshülse (17) dadurch zugleich als. Anschlag dienen, daß die Führungshiilse(18) eine örtliche Verlängerung besitzt.

12. Korpuskularslrahlgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere Einrichtung mit einer Kurvenscheibe

vorhanden ist, der nach erfolgtem Rückschwenken ein Nocken an der Gewindespindel (1) gegenübersteht und die einen solchen Verlauf besitzt, daß sie bei der Betätigung des Antriebs (Kt) zwecks Ausschwenkens der Säulcnteile (15) gegen einen Nocken im die Säulentcile (15) ausschwenkenden Sinne drückt.

13. Korpuskularstrahlgerät nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kuivcnscheiben durch eine einzige Kulissciischcibe gebildet sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Ί 09 618/200