DE1807290C - Electron or ion microscope with an image intensifier for the final image - Google Patents
Electron or ion microscope with an image intensifier for the final imageInfo
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Description
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Die Erfindung betrifft ein Elektronen- oder Ionenmikroskop mit einer Endbildebene und einem Bildverstärker für das Endbild. Es sei an dieser Stelle eingefügt, daß unter einem Bildverstärker auch eine Anordnung zu verstehen ist, die eine Verstärkung eines Beugungsbildes eines Präparates, d.h. nicht nur des üblichen Durchstrahlungsbildes, vornimmt.The invention relates to an electron or ion microscope with a final image plane and an image intensifier for the final image. It should be added at this point that under an image intensifier there is also a Arrangement is to be understood that intensifies a diffraction image of a specimen, i.e. not only the usual radiographic image.
Bekanntlich ist das hochvergrößerte Endbild in Elektronenmikroskopen, das auf dem Endbildleuchtschirm unterhalb der Projektivlinse entworfen wird, so lichtschwach, daß eine Scharfstellung der Linsen des Mikroskops und die Korrektur von Abbildungsfehlern, insbesondere des Astigmatismus, durch visuelle Beobachtung ebenso wie die Betrachtung von Präparateinzelheiten außerordentlich schwierig und nur ungenau möglich ist. Die Strahlstromdichte des abbildenden Strahles läßt sich in aller Regel ohne Gefährdung des zu untersuchenden Präparates nicht ίο weit erhöhen, daß diese Schwierigkeit vermieden ist.As is well known, the highly magnified final image in electron microscopes is that on the final luminescent screen is designed below the projective lens, so faint that the lens can be focused of the microscope and the correction of aberrations, especially astigmatism, by visual Observation as well as consideration of specimen details is extremely difficult and is only possible imprecisely. The beam current density of the imaging beam can usually be without Do not increase the risk of the preparation to be examined ίο far that this difficulty is avoided is.
Die Auswertung des fotografierten Endbildes (Langzeitbelich«ung) ist insbesondere im Rahmen der Scharfstellung und der Korrektur von Abbildungsfehlern im Hinblick auf den großen Zeitaufwand nur ein Notbehelf.The evaluation of the final photographed image (long-term exposure) is particularly important within the framework of the Focusing and the correction of aberrations in view of the large amount of time only a stopgap.
Aus diesem und anderen Gründen (Vergrößerung der möglichen Zahl der Beobachter) hat man, wie beispielsweise aus der niederländischen Patentanmeldung 6 704 611 h 'vorgeht, an das eigentliche Elektronenmikroskop über Fiberplatten bereits einen Bildverstärker und eine nachgesclu'.^te Fernsehlamera angeschlossen, so daß das ^ndbild verstärkt auf einem Fernsehempfänger betracntet werden kann. Dabei erfolgt eine mehrfache Umwandlung des Bildes, nämlich zunächst im Endbildleuchtschirm eine Umwandlung der Elektronenstrahldichteverteilung in lichtbares Licht, das durch eine erste Fiberplattenanordnung beispielsweise auf eine Fotokathode geleitet wird, die die Eingangselektrode des Bildveritärkers bildet und eine zweite Umsetzung, diesmal von sichtbarer Strahlung in Elektronenstrahlung, bewirkt; diese Elektronenstrahlung wird mittels einer Schicht auf der Ausgangsfläche des Veistärkers wiederum in Licht umgesetzt, das durch eine zweite Fibcrplattenanordnung zur Eingangselektrode der Fernsehkamera gelangt. Auf diese Weise ist es in der TnI möglich, auch von empfindlichen Präparaten Bilder solcher Intensität zu erhalten, daß eine sofortige I3ildauswertung möglich ist.For this and other reasons (increasing the number of observers possible) one has how for example from the Dutch patent application 6 704 611 h 'proceeds to the actual electron microscope already an image intensifier and a downstream television camera via fiber plates connected so that the ^ ndbild can be observed more intensely on a television receiver. A multiple conversion of the image takes place, namely initially one in the final luminescent screen Conversion of the electron beam density distribution into light which can be emitted by a first fiber plate arrangement for example, is passed to a photocathode, which is the input electrode of the image verifier forms and causes a second conversion, this time from visible radiation to electron beams; this electron radiation is in turn by means of a layer on the output surface of the amplifier converted into light, which through a second fiber plate arrangement to the input electrode of the TV camera arrives. In this way it is possible in the TnI to also take pictures of sensitive specimens of such intensity that an immediate image evaluation is possible.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das F.ndbild so zu verstärken, daß ohne mehrfache Umict/ung eines elektronischen in ein sichtbares Bild eine sofortige Bildauswertung /um Zwecke der Scharfstellung, der Bildfehlerkorrektur und der Br-ΙπκΙιΙιιιιμ von Präparatemzelhcitcn möglich ist.The invention is based on the object of strengthening the image in such a way that without repeated changes an electronic in a visible image an immediate image evaluation / for purposes of Focusing, the aberration correction and the Br-ΙπκΙιΙιιιιμ of preparation cells is possible.
/tir I oNiing dieser Aufgabe ist das Elektronen oder Ionenmikroskop dadurch gekennzeichnet, dall das Mikroskop mit einer !ils Bildverstärker dienen' den Elüklronenverviclfachungskanalpliitte unter Verzicht iiuf einen in Strnlilrichtung vor dieser liegenden Liulhildlcuchlschirm ausgerüstet ist, die quer zur Mikroskopachsc mit ihrer Strahlcintriltsfliiehc in der Ijulbiklubene liegend angeordnet ist. und daß in Stnihlriclitung hinter der F-Icktroncnvurviclfachungskiituilplalte eine Speicheranordnung für das verstärkte Kndbild vorgesehen ist./ tir I oNiing this task is the electrons or ion microscope, characterized in that the microscope is used with an image intensifier ' the Elüklronenviclfachungskanalpliitte with waiver On one lying in front of it in the direction of the flow Liulhildlcuchlschirm is equipped, which transversely to the microscope axis with its Strahlcintriltsfliiehc in the Ijulbiklubene is arranged lying down. and that in Directional line behind the transverse curvature of the compartment a memory arrangement is provided for the enhanced character image.
Während ulso bei dem beschriebenen bekannten r.lcktoneiitnikroskop unter Verwendung eines üblichen Endbildleuchtschirmes im Mikroskop eine mehrfache Umsetzung von einem Elektronenbild in ein Bild sichtbarer Strahlung vorgenommen wurde und hierbei ein Bildverstärker Verwendung f^nd, der ein abgeschlossenes Bauelement bildet, erfolgt bei der Erfindung eine direkte Verstärkung des durch die Stromdichteverteilung im Elektronenstrahl in der Endbildebene gegebenen Endbildes ohm mittels eines Bildschirmes vor dem Bildverstärker vorge-While ulso known in the case of the described r.lcktoneiitnikoskop using a conventional End screen in the microscope one multiple conversion of an electron image into an image of visible radiation has been carried out and here an image intensifier use f ^ nd, the forms a closed component, there is a direct reinforcement of the by the invention Current density distribution in the electron beam in the end image plane given end image ohm means a screen in front of the image intensifier
iQ nornmene Zwischenumwandlung und ohne Verwendung eines ein selbständiges Bauelement darstellenden Verstärkers. Daher ist es möglich, daß die Elektronenvervielfachungskanalplatte einen Teil des Vakuumgehäuses des Mikroskops bildet und ihre Aus-iQ nornmene intermediate conversion and without use an amplifier which is a stand-alone component. Therefore, it is possible that the electron multiplication channel plate forms part of the vacuum housing of the microscope and its design
trittsfläche luftdicht abgeschlossen ist. Damit wird der Bildverstärker konstruktiv nicht anders behandelt als eine übliche Fiberpiatte (ohne Verjtärkerwirkung) gemäß der Anordnung nach der britischen Patentschrift 841200.the step surface is hermetically sealed. So that will the image intensifier is structurally not treated differently than a normal fiber plate (without intensifying effect) according to the arrangement of British Patent 841200.
ao Die direkte Verstärkung der Stromdichteverteilung in der Endbildebene bietet ferner die Möglichkeit, die Stromdichte in jedem Punkt des Endbildes zu messen, ohne — wie bisher — hierfür einen Faraday-Käfig zusätzlich verwenden zu müssen.ao The direct amplification of the current density distribution in the final image plane also offers the possibility of increasing the current density in each point of the final image measure without - as before - additionally having to use a Faraday cage.
Die Erfindung läßt sich jedoch auch in der Weise ausbilden, daß die Multiplierkanalplatte von dem Vakuumgehäuse des Mikroskops aufgenommen ist. Verwendet man als Speicheranordnung eine solche, die das verstärkte Endbild als Ladungsverteilung speichert, und sieht man eine diese Ladungsverteilung in elektronische Signale umsetzende Abtasteinrichtung vor, so erreicht man mit erheblich geringerem Aufwand dasselbe wie die Anordnung nach der USA.-Patentschrift 894 160, bei der innerhalb des eigentlichen Mikroskops ein Mehrschicht-Schirm angeordnet ist, der ebenfalls eine Umsetzung von Elektronen in Photonen und umgekehrt vornimmt.However, the invention can also be trained in such a way that the multiplier channel plate of the Vacuum housing of the microscope is added. If one uses a storage arrangement such as which stores the amplified end image as a charge distribution, and one sees this charge distribution before scanning device converting electronic signals, it is achieved with considerably less The same effort as the arrangement according to US Pat. No. 894 160, in which within the actual microscope a multilayer screen is arranged, which also converts electrons in photons and vice versa.
Die Elektronenvervielfachungskanalplatten sind an sich bekannte Bauelemente. Es sei dies im Zusammenhang beispielsweise auf Aufsätze in »Electronic Engineering«, 1965, S. 180, sowie in »Philips Technische Rundschau«, 1967, 28. Jahrgang, Nr. 8/9/10, S. 256 bis 261, verwiesen. In der letztgenannten Litcraturstelle wird die Anwendung einer derartigen Platte als Röntgenbildvertärker vorgeschlagen.The electron multiplication channel plates are components known per se. Let it be in context for example on articles in "Electronic Engineering", 1965, p. 180, as well as in "Philips Technische Rundschau ”, 1967, Volume 28, No. 8/9/10, pp. 256 to 261, referenced. In the last-mentioned reference the use of such a plate as an X-ray image intensifier is proposed.
Auch dort erfolgt jedoch eine Umwandlung des Bildes, nämlich zunächst eine Umwandlung des Röntgenbildes ;n eine Elektronendichteverteilung und dann eine L mwandlung dieses Elektronenbildes mittels eines phosphoreszierenden Schirmes in ein Lichtbild. Dieses Lichtbild wird anschließend mittels einer Plumbikonröhre elektronisch weiter verarbeitet. There, however, a conversion of the image also takes place, namely initially a conversion of the X-ray image ; n an electron density distribution and then a conversion of this electron image into a light image by means of a phosphorescent screen. This photo is then electronically processed using a plumbicon tube.
In Abweichung davon werden bei der beschriebenen Ausfiihrungsform speziell eines Korpuskularstrahlmikroskops irgendwelche Biklumw -dlungen bewußt vermieden, vielmehr wird eine dir te elektronische Verstärkung und Umsetzung in elektronische Signale vorgenommen.In deviation from this, in the case of the Embodiment specifically of a particle beam microscope any bicycles deliberately avoided, rather a dir te electronic one is used Amplification and conversion into electronic signals made.
Eine Elektronenvcrviclfachungskanalplattc, die im folgenden auch als Kanalplatte bezeichnet wird, läßt sich als Elektronenvervielfacher mil kontinuierlich ■;. verteilten Dynoden beschreiben. Der einzelne Kanal besteht aus einer dünnen Glasrohre, deren Durch- :j messer etwa ein Fünfzigste! bis ein Hundertstel der ; Länge beträgt. Die innere Oberfläche dieser Glas- * röhre ist mit einer hochohmigen Schicht bedeckt, aus der von einfallenden Elektronen (des abbildendenAn electron multiplication channel plate, which is also referred to below as a channel plate, can be used as an electron multiplier with continuous. describe distributed dynodes. The individual channel consists of a thin glass pipes whose throughput: j diameter about one fiftieth up to a hundredth of; Length is. The inner surface of this glass tube is covered with a high-resistance layer from which the incident electrons (the imaging
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