DE1764166C3 - Ionen Elektronen Bildwandler - Google Patents
Ionen Elektronen BildwandlerInfo
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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
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
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.
^443
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 ct, U1, ts, 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 Winkcl/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
3443
Claims (4)
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-
nen zu einen« Bündel konzentriert, dessen Achse mit Ein solches Ablenkfeld ist in der USA.-Patent-
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR102608A FR1526267A (fr) | 1967-04-13 | 1967-04-13 | Perfectionnements aux convertisseurs d'image ionique en image électronique |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
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DE1764166B2 DE1764166B2 (de) | 1973-02-22 |
DE1764166C3 true DE1764166C3 (de) | 1973-09-13 |
Family
ID=8628798
Family Applications (1)
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---|---|---|---|
DE1764166A Expired DE1764166C3 (de) | 1967-04-13 | 1968-04-13 | Ionen Elektronen Bildwandler |
Country Status (4)
Country | Link |
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US (1) | US3551671A (de) |
DE (1) | DE1764166C3 (de) |
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GB (1) | GB1215068A (de) |
Families Citing this family (3)
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US4933813A (en) * | 1986-04-14 | 1990-06-12 | Berger Daniel S | Sunlight simulator |
EP0266810B1 (de) * | 1986-10-24 | 1992-01-22 | Pumptech N.V. | System zur Verbindung eines Metallischen Verbindungsstücks und eines Hochdruckrohres aus Verbundmaterial, insbesondere für die Anwendung bei Geräten in der Erdölindustrie |
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1967
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- 1968-04-05 US US719047A patent/US3551671A/en not_active Expired - Lifetime
- 1968-04-13 DE DE1764166A patent/DE1764166C3/de not_active Expired
Also Published As
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FR1526267A (fr) | 1968-05-24 |
DE1764166B2 (de) | 1973-02-22 |
US3551671A (en) | 1970-12-29 |
DE1764166A1 (de) | 1972-03-30 |
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C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
EHJ | Ceased/non-payment of the annual fee |