DE1764166C3 - Ionen Elektronen Bildwandler - Google Patents

Description

schrift 3 231/36 für ein Massenspektrometer beschrieben, bei welchem man gleichzeitig in Intensitäten von zwei Eleklronenbündeln mißt, die von zwei Signalplatten durch zwei einfallende, durch eine Trennwand voneinander getrennte Ionenhündel erzeugt werden. Das Magnetfeld, das keine Wirkung auf die Ionenbündel hat, wird dazu verwendet, die Elektronenbündel in der Richtung des einen bzw. des andei'cii \on zwei zugeordneter. Detektoren ab/uienken.

In der deutschen Auslcgeschrift 1 035 939 ist ein Massenspektrometer beschrieben, in welchem die Elektronen, die unter dem Aufprall eines lonenbündeis emittiert werden, unter der Wirkung von gekreuzten elektrischen und magnetischen Feldern zu einem Detektor gerichtet werden, ohne daß das lcnenbündel abgelenkt wird.

Aufgabe der Erfindung ist die Schalung eines lonen-Elektronen-Bildwandlers, der bei einfachem Aufbau die Aufzeichnung des Bildes mit großer Empfindlichkeit ohne die Gefahr von Glimmentladungen ermöglicht, wobei im Aufzeichnungsbogen keine öffnung für den Durchgang des Ionenbündels angebracht sein muß.

Nach der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß der Leuchtstoffschinn in bezug auf die Wandlerachse seitlich angeordnet ist und nicht im Weg des Innenhandels liegt, daß in dem Gehäuse eine Vorrichtung zur Aufnahme von Trägern für elektronenempfindliche Emulsionen angebracht ist, dit gleichfalls seitlich in bezug auf die Wandlerachse liegt, daß zwischen der optischen Vorrichtung und der öffnung ein magnetisches Ablenkmittel angeordnet ist, und daß das Ablenkmittel durch eine Steuervorrichtung derart einstellbar ist, daß es das Elektronenbündel wahlweise auf den Leuchtstoffschirm oder auf den limulsionsträger richtet.

Bt, dem Ionen-Elektronen-Bildwandler nach der Erfindung erfolgt die Aufzeichnung des Bildes durch direkte Belichtung eines im Inneren des Gehäuses befindlichen Aufzeichnungsträgers durch die Elektronen, so daß gegenüber den Geräten, bei denen das Leuchtschirmbild abphotographiert wird, eine beträchtlich größere Empfindlichkeit besteht und entsprechend kürzere Belichtungszeiten erhalten werden. Da sowohl der Leuchtstoffschirm als auch der Aufzeichnungsträger seitlich der Wandlerachse liegen, brauchen diese Teile keine öffnung für den Durchgang des Ionenbündels aufzuweisen, und es ist nicht erforderlich, den Leuchtstoffschirm für die Aufzeichnung zurückzuziehen. Die Gefahr von Glimmentladungen ist beseitigt, weil alle wesentlichen Teile der Kamera im Innern des Gehäuses auf dem Nachbeschleunigungspotential liegen. Schließlich ist der Aufbau des Geräts sehr vereinfacht, weil zum Übergang von direkter Beobachtung zur Aufzeichnung und umgekehrt nur das magnetische Ablenkmittel verstellt zu werden braucht.

T")a Hip Ablcnküü" des Elektronenbündels erforderliche Energie vernachlässigbar klein gegen die Energie ist, die für die Ablenkung der einfallenden lonenbündel notwendig wäre, kann dies ohne Beeinträchtigung der Wirkungsweise des Bildwandlers erfolgen.

Der erfindungsgemäße Ionen-Elektronen-Bildwandler ist sowohl für die Verwendung positiver als auch für die Verwendung negativer Ionen geeignet.

An Hand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine graphische I ^stellung des Prinzips eines bekannten lonen-Elek; nen-Bildwandlers,

F i g. 2 eine etwas mehr ins Einzelne gehende graphische Darstellung der Aufzeichnung des Elektronenbilds in dem bekannten Bildwandler,

Fig. 3 einen vertikalen Schnitt durch einen lonen-Elektronen-Bildwandler nach der Erfindung,

Fig. 4 eine schematische Darstellung der Wirkung des magnetischen Prismas m dem Bildwandler von

ic F i g. 3 und

F i g. 5 eine bevorzugte Ausführungsform des magnetischen Prismas in dem Bildwandler von P i u. 3. Fig. 1 zeigt einen bekannten Ionen-Elektronen-Bildwandler. Das darzustellende Ionenbild Ali. von welchem angenommen wird, daß es in diesem lall von positiven ionen gebildet wird, wird mittels einer Elektronenlinse L auf den Bereich A"B" der Kathode 1 einer elektrostatischen Emissionslinse geworfen. Diese Kathode 1 welche in bezug auf die Anode 3 negativ vorgespannt ist, treibt die unter der Wirkung der Beschießung mit dem lonenbündel emittierten Sekundärelektronen zurück.

Die Krümmung der Äquipotentiallinien, welche mittels der Steuerelektrode 2 erhalten wird, die sich auf etwas höherem Potential befindet als die Kathode, bewirkt eine Fokussierung des Elektronenstrahls, so daß ein Bild ah von A"B" auf dem Leuchtsiotlschirm 4 gebildet wird, der am Bündelknoten der Linse L angeordnet ist.

Die Fokussierungswirkung der Emissionslinse beeinflußt jedoch auch das einfallende lonenbündel. so daß das lonenbild A"B" auf der Kathode bezüglich des Bildes A'B' zusammengezogen wird, welches, durch die Linse L allein erzeugt werden würde und welches einen virtuellen Gegenstand für die Emissionslinse bildet.

Um diesen Zusammenziehungseffekt zu vermindern, ist die Verwendung eines mit hoher Energie einfallenden Ionenbündels erwünscht.

Wenn das umzuwandelnde Bild anfänglich von einem Bündel mit verhältnismäßig geringer Energie, beispielsweise in der Größenordnung von 5 keV, in einen Ionenmikroanalysator getragen wird, muß das Bündel daher nachbeschleunigt werden (um seine Energie im Ionenmikroanalysator beispielsweise auf 15 keV zu bringen).

Im Ionenmikroanalysator wird aus Zweckmüßigkeitsgrüiiden das lonenbündel vor dem Eintreten in den Bildwandler durch einen Bereich geleitet, welcher sich auf Erdpotential befindet. Das innere Gehäuse des Bildwandlers befindet sich daher auf einem hohen Potential, nämlich dem Nachbeschieunigungspotential, und dies erzeugt gewisse Probleme bezüglich der photographischen Aufzeichnung des endgültigen Elekt-onenbildes.

Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung der in Fig. 1 gezeigten Art, wobei eine Nachbeschleunigungslinse L₁ mit zwei Blenden 7 und 6 hinzugefügt ist.

Die Potentiale der verschiedenen Elektroden sind in bezug auf Erdpotential angegeben. Die angegebenen Werte entsprechen einer mit positiven Ionen arbeitenden Anlage, wobei angenommen wird, daß das das umzuwandelnde lonenbild tragende Ionenbündel aus einem Bereich mit Erdpotential kommt und daß seine Energie beispielsweise nur etwa 5 keV beträgt.

Unter diesen Umständen liegt die zuerst vom

Ionenbündel durchsetzte Blende 7 auf Erdpotential, wird; die Baugruppe 102 ist an einem isolierenwährend die Blende 6 sich auf dem Nachbcschleuni- den Teil 38 befestigt und über die abgedichtete

gungspotential, beispielsweise —15 kV, befindet. Leitungsdurchführung 39 mit einer äußeren

Am Ausgang der von den Elektroden 7 und 6 ge- Spannungswclle verbunden;

bildeten Nachbeschleunigungslinse sind die Teile des 5 einen beweglichen prismatischen Magneten 10,

in Fig. 1 gezeigten Bildwandlers angeordnet, mit der welcher auf dem Nachbeschleunigungspotential

Ausnahme, daß die Elektroden 1 und 2 der Emis- liegt, ein magnetisches Feld senkrecht zur Achse

sionslinse hier elektrisch verbunden sind und einen des lonen-Elektronen-Bildwandlers erzeugt und

einzigen Bestandteil 102 bilden, wobei die Einstellung in Azimutrichtung um seine Achse beweglich ist;

der Linse hier durch Einstellung des Abstandes zwi- 10 einen Leuchtstoffschirm 11, welcher aus der

sehen der Kathode und der Steuerelektrode bewirkt Achse des Bildwandlers versetzt ist, so daß er

wird. das lonenbündel nicht stört.

Die Projektionslinse L, welche in der schema- Das magnetische Prisma ist ohne Einfluß auf das

tischen Darstellung der F i g. 1 symbolisch darge- in die Emissionslinse eintretenden lonenbündel, lenkt

stellt ist, ist eine übliche Linse mit drei Blenden, 15 jedoch das die Linse verlassende Elektronenbündel

nämlich in Fortpflanzungsrichtung des Ionenbündels so ab, daß das Elektronenbild außerhalb der Wand-

den Blenden 53, 52 und 51. Die Elektroden 53 und 51 lerachse, beispielsweise auf dem Leuchtstoffschirm 11

liegen auf dem Nachbeschleunigungspotential wie gebildet wird.

auch die Anode 3 der Emissionslinse und der Leucin- Dies ist leicht zu erreichen, wenn man die relativen

stoffschirm 4. 20 Energien der Ionen und Elektronen berücksichtigt.

Die Mittelclektrode 52 der Projektionslinse L wird da das Ladungs-Masse-Verhältnis von Ionen ein

auf ein einstellbares Potential u gebracht, mittels sehr kleiner Bruchteil des Ladung-Massen-Verhält-

dcsscn das lonenbild auf die Kathode des Teils 102 nisses von Elektronen ist (weniger als '/isoo für die

fokussiert werden kann, das auf dem Potential leichtesten Ionen mit einer Ladung).

- 45 kV liegt. 25 Eine mechanische Steuervorrichtung ermöglicht

Das auf dem Leuchtstoffschirm 4 erscheinende eine D.chung des magnetischen Prismas um die

Elcktronenbild'wird mittels eines optischen Systems Achse des Bildwandlers, so daß im Betrieb das Elek-

beobachtct oder photographic«, welches aus einem tronenbild um diese Achse in einer Richtung gedreht

Spiegel 8 und einer in der Figur nicht dargestellten werden kann, welche von der Richtung des Magnet-

seitüchen öffnun° besteht Dor Spiegel 8, welcher 30 felds abhängt.

zwischen der Anode 3 der Emissionslinse und dem Die Steuervorrichtung weist einen äußeren Stcucr-

Leuchtstoffschirm 4 angeordnet ist, ist unter 45 knopf 12 auf, welcher durch eine vakuumdichte

gegen die Achse des Bildwandlers geneigt. In dem Kappe 13 und über einen Isolator 14 ein Kegelrad 15

Spiegel ist eine öffnung vorgesehen, durch welche antreibt, das mit einer Zähnung 16 kämmt, mit wel-

das lonenbündel und das Elektronenbündel durch- 35 eher das magnetische Prisma 10 drehfest vcrbun-

gehcn können. den ist.

Ein Wandler dieser Art kann bei geeigneter Wahl Diese Möglichkeit der aufeinanderfolgenden i'iber-

der Potentiale ebenso gut mit negativen Ionen tragung des Elektronenbildes auf verschiedene Stellen

arbeiten. des Bildwandlers ohne Unterbrechung des Betriebs

Bei diesem bekannten lonen-Elcktronen-Bildwand- 4° der Anlage kann in verschiedenen Kombinationen

ler wird also die photographische Aufnahme dadurch angewendet werden.

erhalten, daß das Leuchtschirmbild abphotographiert Es ist beispielsweise möglich, zwei Bildlagen zu

wird. Dies erfordert sehr lange Belichtungszeiten, verwenden, welche um 180° gegeneinander versetzt

was insbesondere dann nachteilig ist, wenn sich das sind,
lonenbild schnell ändert. 45 Das Elektronenbild wird zuerst direkt auf der

Fig. 3 zeigt einen vertikalen Schnitt durch den aktiven Schicht des Leuchtstoffschirms 11 gebildet.

Endteil eines Ionen-F.Iektronen-Bildwandlcrs. welcher dessen Träger durchlässig ist. Die Versetzrng des

die pholographischc Aufnahme des Ionenbildes mit Leuchtstoffschirms aus der Achse des Bildwandlers

wesentlich erhöhter Empfindlichkeit ermöglicht. ermöglicht es, hinter dem Leuchtstoffschirm und in

Der Ionen-Elektronen-Bildwandler ist in einem 5° seiner unmittelbaren Nähe einen Spiegel 17 und ein

vakuumdichten, elektrisch leitenden Gehäuse 31 ent- Objektiv 19 mit großer öffnung anzuordnen, mittels

halten, welches auf Erdpotential liegt, wobei eine dessen ein großer Teil des vom Leuchtstoffschirm

nicht dargestellte Fläche dieses Gehäuses die Ein- ausgesandten Lichts aufgefangen wird. Die Linse 19

trittsblende (7 in F i g. 2) bildet. ist an der Außenwand des inneren Gehäuses 32 be-

Das äußere Gehäuse 31 enthält ein inneres leiten- 55 festigt und überträgt ein Lichtbündel aus dem Gerät

des Gehäuse 32, welches von einem Isoliertrager 33 durch die im äußeren Gehäuse 31 ausgebildete Beob-

gehalten und mittels einer dichten Leitungsdurch- achtungsöffnung 18 nach außen. Das Lichtbündel

führung 34 auf das Nachbeschleunigungspotential ge- kann von einer Anlage zur visuellen Beobachtung

bracht wird. oder von einer Aufzeichnungsanlage (beispielsweise

Der Ionen-Elcktroncn-Bildwandler weist weiter 60 einer Fernsehanlage) aufgenommen werden,
nach den in 11 g. J nicht dargestellten, den Linsen L₁ wenn sich das magnetische Prisma 10 in dieser

und / von Fig? entsprechenden Teilen auf: Stellung befindet, ist es möglich, durch Beobachtung

Einen rohrförmigen Schirm 35, durch welchen des Elektronenbildes das lonenbild zu fokussieren, das einfallende lonenbündel geht; Das Bild wird sodann durch Drehung des Knopfes

eine Emissionslinse, welche von einer auf dem 65 12 in eine Ebene verschoben, welche zur Ebene des

Nachbcschlcunigungspotcntial liegenden Elek- Leuchtstoffschirmes bezüglich der Achse des BiId-

Irodc 3 und von einer aus Steuerelektrode und wandlers symmetrisch liegt. In dieser Ebene ist der

Kathode bestehenden Baugruppe 102 gebildet Kamerafilm angeordnet.

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Die Kamera, welche sich auf dem Nachbeschlcunigungspotential befindet, ist über einen Isolator 21 an einem abnehmbaren Halter 20 befestigt, welcher im Betrieb des Bildwandlers dicht in der Wand des Gehäuses 31 sitzt. Die Kamera enthält in bekannter Weise zwei Filmspulen, nämlich eine Abgabespule u?.d eine Aufwickelspule. Die Aufwickclspule 22 wird durch den äußeren Knopf 23 über die Kappe 24 und den Isolator 25 betätigt. Die Abgabespule ist in der Figur durch die Rolle 22 verdeckt.

Die Wirkung des photographischen Verschlusses wird vorzugsweise durch Auslösen des Ionenbündels mittels irgendeiner bekannten Vorrichtung erreicht, beispielsweise einer Anordnung von Ablenkplatten, welche leicht in Strahlungsrichtung vor dem rohrförmigen Organ 35 angeordnet werden können.

Das magnetische Prisma ermöglicht daher die Erzielung photographischer Aufnahmen innerhalb des Gehäuses 32, ohne daß der Leuchstoffschirm zurückziehbar sein muß.

Die Verwendung einer sehr einfachen Kamera mit kleinen Abmessungen, wobei der ganze Film in einem Bereich angeordnet ist, der im wesentlichen auf dem gleichen Potential liegt, hat ferner zur Folge, daß die Gefahr von Glimmentladungen beseitigt wird. Die isolierenden Organe, durch welche die Kamera am Steuerknopf 23 befestigt ist, sind innerhalb des isolierenden Gehäuses 31 angeordnet, wobei der Steuerknopf 23 der einzige außerhalb der Anlage angeordnete Teil ist.

Weiter liegt ein wichtiger Vorteil dieses Aufbaus darin, daß im Vergleich zu der Vorrichtung von F i g. 2 die Belichtungszeit wesentlich verkürzt wird (in der Praxis sind die Belichtungszeiten mehrere zehnmal kürzer) und dies ist sehr wichtig in Fällen, in welchen sich das Ionenbild schnell ändert.

Mit dem Leuchtstoffschirm kann eine Vorrichtung zur Durchführung einer quantitativen Mikroanalyse in kleinen Flächen verbunden sein, durch welche der Ionenstrom gemessen werden kann, der einem sehr kleinen Bruchteil der Oberfläche des Gegenstands entspricht, von welchem das Ionenbild hergestellt wird. Dies ist natürlich ein sehr interessanter Faktor in Fällen, in denen der Bildwandler mit einem Ionenmikroanalysator verbunden ist.

Diese Vorrichtung ist schematisch in Fig. 3 dargestellt. Der Leuchtstoffschirm ist mit einer kleinen öffnung 26 versehen. Durch diese Öffnung fällt ein dünner Elektronenstrahl, dessen Intensität proportional zu derjenigen des (in einem Ionenmikroanalysator bezüglich des Ladung-Masse-Verhältnisses der Ionen gefilterten) Ionenbündels ist, welches aus der kleinen Probefläche austritt, deren Bild mit der Öffnung 26 zusammenfallt

Der Durchmesser der Öffnung 26 ist beispielsweise 0,5 mm, was bei einer angenommenen Vergrößerung des Bildwandlers von 10 und einer Gesamtvergrößerung des Analysators von 100 einem Kreis mit einem Durchmesser von 0,5 mm auf der Kathode des Bildwandlers und einem Kreis mit 5 μΐη Durchmesser auf der frooe entspnctit.

Die Intensität des Elektronenstrahls wird mittels einer lumineszierenden Substanz 27 gemessen, welche in bekannter Weise mit einem Photovervielfacher 28 über einen isolierenden Lichtleiter 29 gekoppelt ist. Der letztere kann durch ein optisches Linsensystem ersetzt werden.

Als weitere Kombination kann beispielsweise eine dritte Lage für das Elektronenbild vorgesehen sein, die um 90° gegen die beiden zuvor erwähnten Lagen versetzt ist. In einem diesem Bild entsprechenden Querschnitt des Eleklroncnbündels ist ein lumincszicrendes Element vorgesehen, dessen Fläche größer ist als die Querschnittsflächr·. des Strahls und welches gleichermaßen durch optische Einrichtungen mit einem Photovcrviclfacher gekoppelt ist.

Auf diese Weise ist es möglich, die Intensität des

ίο lonenbündels für jeden Teil der Oberfläche der zu analysierenden Probe zu messen und das der gesamten Fläche entsprechende Gesamtmassenspektrum zu erhalten.

F i g. 4 zeigt die Wirkungsweise des magnetischen Prismas 10 von Fig. 3, welches im Fall eines Bildwandlers sorgfältig ausgebildet sein muß, damit eine Verzerrung des Elektronenbildes vermieden wird.

In Fig. 4 ist das magnetische Prisma einfach durch einen äußeren Umriß E, F, G, H in der Ebene

ao des der F i g. 3 entsprechenden Vertikalschnitts dargestellt, wobei angenommen wird, daß das Prisma sich in der Lage befindet, welche es in F i g. 3 einnimmt.

Dieser Umriß begrenzt senkrecht zur Ebene der Figur das Volumen, innerhalb welchem ein gleichförmiges Magnetfeld senkrecht zur Ebene der Figur erzeugt weiden muß, welches in diesem Fall nach vorn gerichtet ist. Dieser Umriß ist aus nachfolgend näher zu erläuternden Gründen trapezförmig.

Es ist ersichtlich, daß in Abwesenheit des magnetischen Prismas das vom Wandler erzeugte Elektronenbild des Ionenbilds AB bei ab gebildet wird.

Dieses Bild ab spielt die Rolle eines virtuellen Gegenstandes für das Prisma, wobei das Prisma die Aufgabe hat, ein reelles Bild von ab an der Stelle ab' zu bilden, welche aus der Achse versetzt ist.

Das magnetische Prisma ist so ausgebildet, daß jegliche chromatische Aberration und jeglicher Astigmatismus auf einen vernachlässigbaren Wert vermindert ist.

F i g. 5 zeigt in Schrägansicht eine praktische Ausführungsform des Prismas.

Sein Volumen wird von dem geraden Prisma mit den Grundflächen C, C₂, D₂, D und C₁, C._t, D₃, D₁

begrenzt, wobei der Punkt C, in der Figur durch den Körper des Prismas verdeckt ist. Die zwei Grundflächen des Prismas sind zwei gleiche, gleichschenklige Trapeze, deren kürzere Grundlinien C₂, D₂ bzw. C₃, D₃ sind. Die Verlängerungen der nichtparallclen Seiten C, C₂ und D, D₂ des Trapezes C, C₂, D₂, D treffen sich in einem Punkt S. Dem Winkel CSD wird der weiter unten erläuterte Wert ;· gegeben.

Körperlich wird das Prisma von zwei ferromagnetischen Teilen gebildet, welche außen durch die gleichschenkeligen Trapeze C, D, C₂, D₂ und C₁, D₁, C₃, D₃ begrenzt sind, und diese beiden Teile sind miteinander durch zwei parallel zueinander angeordnete, rechteckige Dauermagneten verbunden, welche sowohl mechanisch als auch magnetisch parallel liegen

Die zwei ferromagnetischen Teile, welche außer duren die trapeze c, υ, C₂, /J₂ und c_t, U₁, t_s, υ, begrenzt werden, sind auf ihren einander züge wandten Flächen jeweils mit einem Vorsprung versehen, und zwischen diesen Vorspriingen befindel sich ein schmaler Spalt, der so ausgebildet ist, dal¹ er die Bündel durchläßt und im wesentlichen dem ir Schnitt in F i g. 4 dargestellten Volumen entspricht

Das Prisma ist in dem Gerät so angeordnet, daß:

309 637/25;

9 \" 10

1. das Achsensystem, bestehend aus: Erzielung von Stigmatismus im Fall eines kleinen

a) der Schnittlinie der Eintrittsfiächc des Pris- Winkels α der Winkel zwischen der Eintrittsfläche des mas und der Mittelcbene des Spaltes, wobei Prismas und einer Ebene senkrecht zum Mittelstrahl diese Schnittlinie zum Scheitel des Flächen- des einfallenden Strahlenbündels und der Winkel winkeis zwischen der Eintrittsfläche und 5 zwischen der Austrittsfläche des Prismas und einer der Austrittsfläche des Prismas hin positiv Ebene senkrecht zum Mittelstrahl des austretenden gewählt ist; Bündels jeweils gleich -t-a/4 bzw. — λ/4 sein soll,

b) dem Magnetfeld; woraus sich der trapezförmige Umriß des magnetics der Achse des Bildwandlers, welche in der sehen Prismas ergibt.

gleichen Richtung wie der Elcktronenfluß io In der Praxis wird diesen beiden Winkeln der

gerichtet ist, einen direkten Tricderwinkel gleiche Absolutwert β erteilt, welcher nahe bei λ/4

bildet; liegt und so eingestellt wird, daß vom Standpunkt des

„,._..„..,,„. . , „ . Stigmatismus und der Abwesenheit von Verzerrung

2. die Eintrittsflache des Prismas in bezug auf eine _das%_{este Ergebnis} erzielt wird.

einem rechtwinkeligen Querschnitt durch den _{Wcpn dcr W}inkcl/Ϊ bestimmt ist, ist nicht schwie-

B.ldwandler entsprechende Ebene unter einem _{f zu sch daß der winkel (Fig}._{5) glcich 2}}

Winkel geneigt ist, welcher weiter unten aus- J? .i

führlichcr erläutert wird. ' _{Der Ausdruck} magnetisches Prisma« soll jede

Die aus der Emissionsiinse austretenden Elck- Vorrichtung bedeuten, mit der es möglich ist, in

tronen haben eine bestimmte Energieverteilung und 20 einem teilweise durch einen Flächenwinkel be-

dies bedeutet, daß nach Ablenkung des Strahlenbün- grenzten Spaltbcreich ein Magnetfeld zu erzeugen,

dels durch das magnetische Prisma im Bild eine welches im wesentlichen gleichförmig und parallel

»chromatische« Aberration auftritt. zum Scheitel oder zur Kante des Flächenwinkels ist.

Diese Aberration wird um so geringfügiger sein, je Das magnetische Prisma gemäß Fig. 3 kann auch

kleiner der Ablenkwinkel α des Mittelstrahls des 15 ein Elektromagnet sein, in welchem Fall unterschied-

Elektronenbündels ist. liehe Abweichungen des Eloktronenbündels ohne

Damit das Bild a'b' stigmatisch ist, müssen die eine mechanische Drehung des Ablenkorgans durch

radiale und die transversale Brennlinie des Prismas Veränderung der Stärke des Induktionsfeldes erzielt

zusammenfallen. Zu diesem Zweck kann die Neigung werden können. Die Verwendung eines Daucr-

der Eintrittsfläche und der Austrittsfläche des Prismas 30 magneten beseitigt jedoch alle Schwierigkeiten der

eingestellt werden. Es kann theoretisch gezeigt wer- Stromversorgung, die sich bei Verwendung eines

den (beispielsweise unter Verwendung von auf der Elektromagneten ergeben, der sich auf dem Nach-

Cotteschcn Theorie beruhenden Formeln), daß zur beschleunigungspotential befinden muß.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims (4)

I 2 der Wandlerachse zusammenfällt, und mit einem für Patentansprüche: den Empfang des Elektronenbündels bestimmten Leuchtstoffschirm.

1. Ionen-Elektronen-Bildwandler mit einem Mit dem Ausdruck »Ionen-Elektronen-Bildwandelektrisch leitenden Gehäuse, das an einer Seite 5 ler« werden hier nur Geräte bezeichnet, in denen ein eine Öffnung aufweist, die als Eintrittsblende für Elektronenbild erhalten wird, welches das Bild eines ein einfallendes Ionenbündel dient, mit einer physischen Gegenstandes und nicht einfach ein einem Signalplatie innerhalb des Gehäuses, die beim Querschnitt des Ionenbündels entsprechender Quer-Auftrelfen der Ionen des Bündels Elektronen schnitt des Eiektronenbündels ist.

emittiert und so angeordnet ist, daß die senkrecht io lonen-Elektronen-Bildwandler werden häufig in auf der Signalplatte stehende und durch den lonenmikroskopen oder ähnlichen Geräten verwen-Mitteipunkt der öffnung gehende Gerade die det. beispielsweise in dem als selektives ionen-Wandleraehse ist, einer in der Nähe der Signal- mikroskop arbeitenden Ionenmikroanalysator nach platte angeordneten optischen Vorrichtung, die Cast a ing und Slodzian, das lonenbilder liefert, die Elektronen zu einem Elündel konzentriert, 15 welche bezüglich der Art der die Oberfläche der zu dessen Achse mit der Wandlerachse zusammen- analysierenden Probe bildenden Atome selektiv sind, fällt, und mit einem für den Empfang des Elek- In solchen Geräten besteht der Zweck des lonentronenbündels bestimmten Leuchtstoff schirm, Elektronen-Bildwandlers darin, das endgültige lonendaduren gekennzeichnet, daß der Leucht- bild zu Beobachtungs- oder Aufzeichnungszwecken stoffschirm in bezug auf die Wandlerachse seit- 20 in ein Elektronenbild umzuwandein. Es isi nicht hch angeordnet ist und nicht im Weg des Ionen- leicht, Ionenbilder auf Leuchtstoffschirmen aufzubündels liegt, daß in dem Gehäuse eine Vorrich- fangen, da Schirme dieser Art eine außerordentlich tung zur Aufnahme von Trägern für elektronen- niedrige Empfindlichkeit für Ionen besitzen. Außerempfindliche Emulsionen angebracht ist, die dem würde der Leuchtstoffschirm durch die von ihm gleichfalls seitlich in bezug auf die Wandlerachse 25 empfangenen Ionen schnell verunreinigt werden, und liegt, daß zwischen der optischen Vorrichtung bei Verwendung positiver Ionen würde die elektrische und der öffnung ein magnetisches Ablenkmittel Ladung des Schirms zu einer Instabilität des Bildes angeordnet ist, und daß das Ablenkmittel durc!" führen. Aus diciem Grund wird ein Wandler zur eine Steucvorrichtunj!, derart einstellbar ist, daß Umwandlung des lonenbildes in ein Elektronenbild es das Elektronenbündel wahlweise auf den 30 verwendet.

LeuchtstofFschirm oder aui den Emulsionsträger Bei bekannten Ionen-Hlektronen-Bildwandlern war

richtet. der Leuchtstoffschirm ir. der Richtung der Wandler-

2. Ionen-Elektronen-Biluwandler nach An- achse angeordnet, während die photographische spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das ma- Kamera außerhalb des Gehäuses so angebracht war, gnetische Ablenkmittel aus einem Dauermagneten 35 daß sie das von dem Leuchtstoffschirm erzeugte besteht. leuchtende optische Bild nach Ablenkung über einen

3. Ionen-Elektronen-Bildwandler nach An- optischen Spiegel empfing.

spruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Dauer- Dadurch konnten die Schwierigkeiten vermieden magnet zur Erzeugung einer magnetischen Induk- werden, die dann bestanden, wenn die Aufnahme tion senkrecht zur Wandlerachse geeignet ist und 40 durch direkte Belichtung einer im Innern des Gedaß die Steuervorrichtung eine mechanische Ein- häuses angebrachten Emulsion durch das Elektronenrichtung zum Drehen des Dsiuermagneten um die bünd-el gemacht wurde. In diesem Fall mußte in dem Wandlerachse ist. photographischen Film eine Öffnung zum Durch-

4. Ionen-Elektronen-Bildwandler nach einem treten des Ionenbündels vorgesehen werden, was der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, 45 natürlich das Bild beeinträchtigte. Ferner mußte der daß der Leuchtstoffschirm mit einer kleinen öff- Leuchtstoffschirm für die direkte Beobachtung des nung versehen ist, und daß eine Einrichtung zum Bildes zurückziehbar sein.

Messen der Stärke des durch diese Öffnung tre- Schließlich war der mechanische Aufbau der

tenden Elektronenstroms vorgesehen ist. Kamera, welche sich auf dem Nachbeschleunigungs-

50 potential befinden mußte, infolge der Gefahr von den Film belichtenden Glimmentladungen außerordentlich kompliziert.

Die Aufzeichnung des Bildes des Gegenstands

durch Photographic des elektronischen Bildes ergibt 55 jedoen den Nachteil eines großen Empfindlichkeitsverlustes gegenüber einem Film, der direkt durch das

Die Erfindung bezieht sich auf einen Ionen-Elek- vom Wandler abgegebene Elektronenbündel belichtet tronen-Bildwandler mit einem elektrisch leitenden wird. Dies hat eine enorme Verlängerung der 3elich-Gchäusc, das an einer Seite eine Öffnung aufweist, tupg^zeit zur Folge, die um mehrere hundertmal die als Eintrittsblende für ein einfallendes Ionen- 60 größer wird, was sehr nachteilig ist, insbesondere in blmdel dient, mit einer Signalplatte innerhalb des allen Fällen, in denen sich das Ionenbild rasch Gehäuses, die beim Auftreffen der tonen des Bündels ändert.

Elektronen emittiert und so angeordnet ist, daß die Es ist an sich bekannt, in einem Ionen-Elektronensenkrecht auf der Signalplatte stehende und durch Wandler ein magnetisches Ablenkmittel vorzusehen, den Mittelpunkt der Öffnung gehende Gerade die 65 durch dessen Feld gleichzeitig ein Ionenbündel und Wandlerachse ist, einer in der Nähe der Signalplatte ein Elektronenbündel gehen, von denen praktisch nui angeordneten optischen Vorrichtung, die die Elektro- das Elektronenbündel abgelenkt wird,
nen zu einen« Bündel konzentriert, dessen Achse mit Ein solches Ablenkfeld ist in der USA.-Patent-