DE1810818A1 - Corpuscular beam device with an imaging lens and a phase-shifting film assigned to it - Google Patents

Corpuscular beam device with an imaging lens and a phase-shifting film assigned to it

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Description

Prof. Dr. Waltor Hoppe München, don 25.NOV. 1968Prof. Dr. Waltor Hoppe Munich, Thursday 25th NOV. 1968

Abteilung für Rö'ntgenstruktur- 181Πβ 1 RDepartment of X-ray Structure- 181Πβ 1 R

forachung am Max-Planck-Institut ■« ivu iuresearch at the Max Planck Institute ■ «ivu iu

für Eiweiß- und lederforschungfor protein and leather research

8000 München 158000 Munich 15

Schillerstraßo 46Schillerstrasse 46

PA 68/9001PA 68/9001

Korpiiskularstrahlgerät mit einer Abbildungslinse und einer dieser zugeordneten phas ens chi ob enden FolieCorpuscular beam device with an imaging lens and one of these associated phase ens chi ob ends film

Sowohl in. der Lichtoptik als auch bei Korpuakularstrahlgerüton - vgl. "The proceedings of the European Regional Conference on Electron Microscopy", Delft 1960, Seiten 18 bis 24 - ist es bekannt, zur Erfüllung bestimmter Phasenbedingungen bei der Abbildung von Gegenständen bzw. Präparaten phasenschiebende Anordnungen, im Falle von Korpuskularstrahlgeräten phasenschiebendo Folien, zu verwenden. Derartige phasenschiebende Einrichtungen verursachen bei ihrer Yerv.'endung in der Lichtoptik keine prinzipiellen Schwierigkeiten* Anders ist es aber in der Technik der Korpuskularstrahlgerätew deren wesentliche Vertreter Elektronenmikroskope und Beugungscinriehtungen sind. Es ist bekannt, daß die aus den bisherBoth in the light optics and in corpuakularstrahlgerüton - see "The proceedings of the European Regional Conference on Electron Microscopy", Delft 1960, pages 18 to 24 - it is known to fulfill certain phase conditions in the imaging of objects or preparations Arrangements to use phase-shifting foils in the case of corpuscular beam devices. Such phase-shifting devices do not cause any difficulties in principle * But it is otherwise in the art of Korpuskularstrahlgeräte w whose main representative electron microscopes and Beugungscinriehtungen are in their Yerv.'endung in light optics. It is known that from the so far

Hu/Sdz -2-Hu / Sdz -2-

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ΡΛ 21/10 165/1 - 2 -ΡΛ 21/10 165/1 - 2 -

hierfür verwendeten Materialien hergestellten phasenschieber den Folien nicht nur die gewünschte Phasenschiebung hervorrufen, sondern die Korpuskeln diffus streuen, so daß sich den die eigentliche Information beinhaltenden Korpuskeln am Ort des Bildes die gestreuten Korpuskeln die Bildqualität herabsetzend überlagern.materials used for this purpose made phase shifter the Foils not only cause the desired phase shift, but scatter the corpuscles diffusely so that the corpuscles containing actual information at the location of the image, the scattered corpuscles lowering the image quality overlay.

Auf der anderen Seite ist es gerade bei der Herstellung von olektronentnikroskopischen Aufnahmen von Präparaten mit hoher Auflösung erforderlich, den im Präparat gebeugten Strahlen deo Elektronenstrahls gegenüber dem Primärstrahl genau definierte Phasenwerte zu geben. In diesem Zusammenhang sei beispielsweise auf die Ausnutzung des Phasenkontrasteffektes bei clektronennikroskopischen Untersuchungen an dünnen Präparaten ait hoher Auflösung und kleiner Bestrahlungsapertur hingewiesen. Bei solchen Phasenpräparaton erfolgt die Beeinflussung des aur Untersuchung bzw. Abbildung vorwendeten Korpuskularstrahles nicht hiiisichtlich der Amplitude, sondern hinsichtlich der Phase der einfallenden Wellen. Man erklärt sich dies aus einer Potentialverteilung im Präparat, die von den Präparateinzelheiten hervorgerufen ist.On the other hand, it is precisely when producing electron microscopic images of specimens with high Resolution required, the rays diffracted in the specimen deo electron beam precisely defined compared to the primary beam To give phase values. In this context, for example on the use of the phase contrast effect in electron microscopic examinations on thin specimens ait high resolution and small irradiation aperture. In such a phase preparation, the influence takes place of the corpuscular beam used for examination or imaging not in terms of amplitude, but in terms of the phase of the incoming waves. This is explained by a potential distribution in the preparation, which is determined by the preparation details is caused.

■ ov ■ o v

Nach der Bedingung von Zernike müssen die im Präparat gebeugten Strahlen zumindest der positiven und der negativen ersten Ordnung gegen den Primärstrahl eine Phasenverschiebung von η . 180° haben, wenn von dem Phasenpräparat ein Amplitudenbild gewonnen werden soll. Darin ist η eine ganze Zahl, den Wert Null eingeschlossen.According to Zernike's condition, the rays diffracted in the preparation must be at least the positive and the negative first Order compared to the primary beam a phase shift of η. 180 ° if an amplitude image of the phase preparation should be won. Here η is an integer, including the value zero.

Auf der anderen Seite haben von Hause aus die gebeugten Strahlen gegenüber dem Primärstrahl eine Phasenverschiebung von 90°, so daß zur Erfüllung der genannten Bedingung die gebeugten Strahlen zusätzlich um 90° positiv oder negativ in der PhaseOn the other hand, the diffracted rays are inherent in them compared to the primary beam a phase shift of 90 °, so that the diffracted to fulfill the mentioned condition Radiate additionally by 90 ° positive or negative in phase

·' BÄÖ: ORIGINAL· 'BÄÖ : ORIGINAL

90984 3/103990984 3/1039

PA 21/10 165/1 - 3 -PA 21/10 165/1 - 3 -

verschoben werden raus sen. Diese Phasenschiebung lccMin boi großer Apertur für einzelne Linsensonon boroitb durch die durch üffnungfjfohler und eventuelic Defokussierung hervorgerufene Y'ollcnaberrat ion der Linse erzeugt werden..be moved out sen. This phase shift lccMin boi large aperture for single lens sonon boroitb through the caused by opening and eventual defocusing Y'ollcnaberrat ion generated by the lens ..

Im Hinblick auf den bereits angeführten störenden Umstand den Auftretens ungerichtcter Streuungen von Korpuskeln bei der Verwendung einer phasenschiebenden Folio in Korpuskularstrahlgoräten hat man auch bereits auf eine zusätzliche Phasenschiobung verzichtet und gemäß dem DBP 1 222 603 21g, 37/20 in dem Weg einer von der Objektivlinse eines Elektronen- A mikroskope kommenden Strahlung eine Blende mit mehreren elektronendurchlässigen und elektronenundurchlässigen !Feldern in solcher Anordnung vorgesehen, daß die Blende nur die von der biluscitigen Wollenfläche des linsensystems ausgehendcnElementurwellon mit gleichgerichteter Phase in einen beliebigen Auipunkt gelangen läßt. Als gleichgerichtet werden dabei die I'haoen derjenigen V/allen bezeichnet, deren zugeordnete Ortsfrcquenscnentweder nur mit positivem oder nur mit negativem Kontrast abgebildet v/erden. Bei dieser als Zonenblende bekannten Anordnung läßt man also diejenigen Wellen, die nicht die zur Bildcntstehung erforderlichen Phasenbedingungen erfüllen, nicht in die Bildebene gelangen.With regard to the disturbing circumstance already mentioned, the occurrence of undirected scattering of corpuscles when using a phase-shifting folio in corpuscular beam devices, an additional phase shifting has already been dispensed with and according to DBP 1 222 603 21g, 37/20 in the path of one of the objective lens an electron microscopes a radiation coming a diaphragm having a plurality of electron-permeable and elektronenundurchlässigen! fields in such an arrangement provided that the diaphragm can only move with rectified phase in any of the Auipunkt biluscitigen wool surface of the lens system ausgehendcnElementurwellon. In this context, the identities of those V / all are referred to as being in the same direction, whose assigned local frcquenscn are imaged either only with positive or only with negative contrast. In this arrangement, known as a zone diaphragm, those waves which do not meet the phase conditions necessary for the formation of the image are not allowed to enter the image plane.

Ein gewisser Nachteil dieser Zonenblende wird offenbar, wenn man sich die in den letzten Jahren erarbeiteten Grundlagen der Abbildung unter Ausnutzung dos Phasenkontrasteffektes vor Augen hält. Es hat sich nämlich als vorteilhaft für die theoretische Behandlung erwiesen, das Präparat nach Pourier aus sinus_artigen Phasengittern verschiedenster Ortsfrequenzen zusammengesetzt zu denken. Durch die Gesamtheit aller Ortsfrequenzen, die auch als Raumfrequenzen bezeichnet v/erden, wird die Gesamtheit aller Präparatpunkte dargestellt. In dem hier vorliegenden Zusammenhang ist nun die Tatsache von besonderer Bedeutung, daß für die Übertragung verschiedener Orts-A certain disadvantage of this zone diaphragm becomes apparent when the fundamentals of imaging that have been developed in recent years using the phase contrast effect Eyes hold. The Pourier preparation has proven to be advantageous for the theoretical treatment to think composed of sinusoidal phase gratings of various spatial frequencies. Through the totality of all Spatial frequencies, which are also referred to as spatial frequencies, represent the entirety of all preparation points. By doing In this context, the fact is of particular importance Meaning that for the transmission of different local

-4--4-

iÖ9843/1039 BAD orig.naliÖ9843 / 1039 BAD orig.nal

PA 21/10 IG5/1 - 4 -PA 21/10 IG5 / 1 - 4 -

frccLuouiion in dio Bildebene unterschiedliche Zonen der ETjenc dor abbildenden Linso verantwortlich sind.frccLuouiion in the image plane different zones of the ETjenc dor imaging Linso are responsible.

Ilinnichtlich der bekannton Zoncnblendc bedeutet dies, daß unter ü;::st;'nden infolge der Ausblendung bestimmter Y/ellon ein gewisser Inf orrnahionnverlust auftreten kann. Aus dienen. Grunde ist in der Veröffentlichung dors C .Internationalen Kongresses für Jiloktrcnenmikroskopic in Kyoto, 1966, Seite 39, bereits ein mit derartigen Zononblenden arbeitendes Abbilg| dungnvc;i"fahron angegeben, bei dem nacheinander unter Vorv/endung rioliror Zononl'-lenden unterficliiedlicher DiwonHioniorung bei verschiedenen Abb ildung,'jb cd indungen f otograf iüche Aufnahmen de; j f.-el bon Pruparatljcroichcrj hergestellt und einander ilbcrlagort -./orden, dauib in üblich st alle OrtGfrcquenzen an der Oovir.nung den ronultierenderj Bildorj beteiligt ßind.In the familiar zone blend, this means that under ü; :: st; 'are due to the fading out of certain Y / ellon a certain loss of information may occur. Off serve. Reasons is in publication at the C. International Congress for Jiloktrcnenmikoskopic in Kyoto, 1966, page 39, already a figure that works with such zone diaphragms dungnvc; i "fahron specified in which one after the other under the prefix rioliror Zononl'-loins of various divisions With different illustrations, 'jb cd indungen f otograf iuche pictures de; j f.-el bon Pruparatljcroichcrj made and each other ilbcrlagort -./orden, usually stop at all location frequencies oovir.nung the ronultierendenj Bildorj are involved.

Die- Erfindung gchfc aus von einem Korpuskularstrahlgcrät mit ei]icri Icntrahlimgrteil, der, v/ie üblich, ein Strahleraeugungoii;/Gtom üo\/ie in der Hegel eine Kcnuenooranordriung enthält, forjior mit sumindcat ο in or in iJtrahlrichtimg hinter einem Praparfit angeordneten kor pufjkular strahl op tine hon Abbildungalinsü und mit einer dieser KUgeordneten, die Phasen der ab- W bildenden Korpuskularntrahlou schiebenden Pdlie» Dabei kann die Pol ic auch zugleich mehreren Linsen gomoinsaTii angeordnet sein; in der Regel empfiehlt oö sich ,jodoch, durch /mor-duung der Polio unmittelbar hinter dor ersten Abbildungölinrio die durch l'ehler diorjcr Linse hervorgerufenen ötürendcn Bcoin- fluöDungen dec KorpuRkularstrahlen, zu boßeitigon» Da nämlich die nachfolgenden weiteren AbbildungGlinsen ieoinflufjoungen durch die Pohl er der ersten Linse v/eiter vergrößern, machen eich die Fehler, der ersten Abbildungslinse besonders otark hinnichtlich der Bildqualität bemerkbar. : ., .... , DIE invention gchfc from a Korpuskularstrahlgcrät with ei] ic r i Icntrahlimgrteil which, v / ie usual, a Strahleraeugungoii; / Gtom üo \ / ie in the Hegel contains a Kcnuenooranordriung, forjior with sumindcat ο in or in iJtrahlrichtimg behind a Praparfit arranged kor pufjkular beam op tine hon Abbildungalinsü and with one of these KUgeordneten, the phases of the off W forming Korpuskularntrahlou shifting Pdlie "Here, the pole ic at the same time several lenses gomoinsaTii be arranged; As a rule, it is recommended, due to the reduction of the polio, immediately behind the first imaging oil trio, the corpus fluxes caused by the diorjcr lens, on the side of the body Increase the size of the first lens further, the errors make the first imaging lens particularly noticeable with regard to the image quality. : ., .... ,

ErfindungBgemäß v/erden die Nachteile der bekannten, phaßen-In accordance with the invention, the disadvantages of the known, phase

§09043/1039§09043 / 1039

BAD ORIGiNAL5"ORIGINAL BATHROOM 5 "

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schiebenden Folio beim Einsatz in Korpuskularstrahlgeräton dadurch vermieden, daß die Polio aus einem Material besteht» da3 die auftreffenden Korpuskeln gebündelt in diskrete Raumrichtungen streut, und daß in Strahlrichtung hinter der Folio die gestreuten Korpuskeln ausblendende Blenden angeordnetsliding folio when used in corpuscular beam devices avoided by the fact that the polio consists of one material » da3 the impacting corpuscles bundled in discrete spatial directions scatters, and that in the direction of the beam behind the folio the scattered corpuscles are arranged to mask out diaphragms

Während man also bisher Folienmaterialien verwendete, die eine diffuse Streuung der Korpuskeln hervorriefen, verwendet die Erfindung eine Folie mit einer Vorsugsstruktur derart, daß zwar (da unvermeidbar) eine Streuung auftritt, jedoch in diskreten Raumrichtungen und unter Bündelung der Korpuskeln. Im Gegensatz zu bekannten Folien für diesen Verwendungszweck ist es daher möglich, die gestreuten Korpuskeln auszublenden, so daß nur der Zentralßtrahl zum Bild beiträgt, und zwar unter Einhaltung der jeweils vorliegenden Phasenbedingung.While one used so far foil materials, the one caused diffuse scattering of the corpuscles, the invention uses a film with a Vorsugsstruktur that Although scattering does occur (since it is unavoidable), it is discrete Spatial directions and with bundling of the corpuscles. In contrast to known foils for this purpose it is it is therefore possible to hide the scattered corpuscles so that only the central beam contributes to the image, namely below Compliance with the respective phase condition.

In der Regel wird man die Folie als Kristullfolie ausbilden, so daß die Bündelung und Streuung der Korpuskeln von der Kristallstruktur abhängt. Als besondere zweckmäßig erweist sich eine Einkristallfolie, aumal diese Folien mit besonders ebener Oberfläche herstellbar sind.As a rule, the film will be designed as a crystal film, so that the bundling and scattering of the corpuscles from the Crystal structure depends. A single crystal film proves to be particularly useful, especially these films flat surface can be produced.

Es soll aber auch die Verwendung anderer Materialien für die Folien nicht ausgeschlossen werden, beispielsweise von Kunststoffen mit einer aolchen Struktur, daß die Streuwinkel eine zum Ausblenden hinreichende Größe besitzen.But it should also allow the use of other materials for the Foils are not excluded, for example from plastics with an aolchen structure that the scattering angle a be of sufficient size to be hidden.

Vorwendet man eine Kristallfolie, so kann man als Folienmatorial beispielsweise kristallinen Graphit oder kristallines Silizium wählen.If you use a crystal foil, you can use a foil material choose for example crystalline graphite or crystalline silicon.

Ebenso wie die bekannte Zonenblende kann die Folie in der hinteren Brennebene der Linse angeordnet sein. Man kann sie aber auch in der Ebene einer Aporturbleiide der Linse, undJust like the known zone diaphragm, the film can be arranged in the rear focal plane of the lens. You can but also in the plane of an aporturic lead of the lens, and

«0984 3/1039 BAD ORIGINAL«0984 3/1039 BA D ORIGINAL

ΡΛ 21/10 165/1 - 6 -ΡΛ 21/10 165/1 - 6 -

zwar auch, wenn die Blende.nicht in der Brennebene liegt, anordnen, wodurch die Anbringung einer zusätzlichen Halterung für die Folie überflüssig wird. Man kann die Aperturblende so ausbilden, daß sie die Folie hält.even if the diaphragm is not in the focal plane, arrange, eliminating the need to attach an additional bracket becomes superfluous for the slide. The aperture diaphragm can be designed in such a way that it holds the film.

Bereits oben war auf die Bedingung von Zornikc hingewiesen worden, gemäß der die im Präparat gebeugten Strahlen gegenüber dem Primärstrahl eine Phase von 180 aufweisen müssen, & und es war forner ausgeführt, daß an sich nur eine Phasendifferenz von 90° vorliegt. Es ist nun, wie an sich bekannt, möglich, die Dicke der erfindungsgemäßen Folie und damit die phasenschicbeiide Wirkung für alle Folienberoicho mit Ausnahme eines zentralen Bereiches zum Durchtritt dos Primärstrahles konstant zu wählen·, den Prirnärstrahl wird man ohne Phasenschiobung durchlassen. Dabei wird man gemäß der eben erläuterten Bedingung die Foliendicke so wählen, daß die Phasenschiebung 90° positiv oder negativ beträgt.Zornikc's condition was already referred to above, according to which the rays diffracted in the preparation are opposite the primary beam must have a phase of 180, & and it was stated earlier that in itself only a phase difference of 90 ° is present. As is known per se, it is now possible to adjust the thickness of the film according to the invention and thus the phasenschicbeiide effect for all foil beroicho with exception to choose a central area for the passage of the primary beam constant ·, one becomes the primary beam without Let phase shift through. In doing so, one becomes according to the As explained in the following condition, choose the film thickness so that the phase shift is 90 ° positive or negative.

Eine derartige Dimonsionierung der Folie erlaubt jedoch in der Regel nur eine näherungsweise Erfüllung der Phasenbedingung, da die Strahlen bereits durch die Wellenaberration der ^ jeweils vorliegenden Iiinse einer Phasenschiebung unterworfen sind, die abhängig vom Abstand von der Linsenachse ist. Will man also die obige Phasenbedingung exakt erfüllen, so muß man die Dicke der Folie und damit die phasenschiebende Wirkung für die Folienbereiche derart unterschiedlich wählen, daß die sich aus der Wollenaberration der Linse und der phasenschiebenden Wirkung dor Folie ergebenden Phasen aller Korpuskularstrahlen gegenüber dem Primärstrahl zumindest ungefähr denselben Viert haben. Dieser Wert beträgt nach dem oben Gesagten η . 180Q mit η = 0, 1, 2, ...Such a dimonsioning of the film, however, generally only allows the phase condition to be approximately fulfilled, since the rays are already subjected to a phase shift due to the wave aberration of the respective lens, which is dependent on the distance from the lens axis. So if you want to meet the above phase condition exactly, you have to choose the thickness of the film and thus the phase-shifting effect for the film areas so different that the phases of all corpuscular rays resulting from the wool aberration of the lens and the phase-shifting effect of the film compared to the primary beam at least have roughly the same fourth. According to the above, this value is η. 180 Q with η = 0, 1, 2, ...

Will man gemäß einer weiteren Ausführungoform der Erfindung die beschriebenen bekannten Zonenblehden in der Weise weiter-If one wants according to a further embodiment of the invention the known zone sheets described in the manner further-

, -7-309843/1039, -7-309843 / 1039

PA 21/10 165/1 - 7 ~PA 21/10 165/1 - 7 ~

bilden, daß man die für die Korpuskeln undurchlässigen Bereiche derselben durch Bereiche ersetzt, die eine Phasenschiebung gegenüber denjdie durchlässigen Bereiche durchsetzenden Strahlen hervorrufen, so muß man die erfindungsgemäße Folie in'Mustern entsprechend dem Muster der Zonenblende herstellen» Die Phascnschiebung in diesen Bereichen .muß entsprechend den Gesetzmäßigkeiten für die Abbildung nur mit positivem oder nur mit negativem Kontrast 180° bzw. Vielfache davon betragen. Außerhalb dieser Zonen wird man die Folie so dimensionieren, daß beim Übergang au den benachbarten "durchlässigen" Berei- % chcn lccino Phasensprünge auftreten. Bekanntlich wechseln bei der Zonenblende in ihrer bisherigen Ausführung durchlässige und undurchlässige kreisringf'drmigo Bereiche ab, sofern die zugeordnete linse keinen axialen Astigmatismus aufweist;anderenfalls ergeben sich Abweichungen von der Kroisringforrn, in erster Annäherung elliptische Konfigurationen. Um nun eine ZonenblendG unter Verwendung der erfindungsgemäßen Folie heu austeilen, kann man zunächst ein Negativ als Metallfolie herstollen und dann durch Ionenätzung durch dieses Negativ hindurch eine Einkristallfolie an den Stellen abtragen, an die das Negativ den Ionenstrahl gelangen läßt. In entsprechender Form kann dieses Verfahren auch zur Herstellung einer Folie ^ variabler Dicke schlechthin Anwendung finden. "form that the areas opaque to the corpuscles are replaced by areas which cause a phase shift with respect to the rays penetrating the transparent areas, the film according to the invention must be produced in patterns corresponding to the pattern of the zone diaphragm. The phase shift in these areas must accordingly the regularities for the image only with positive or only negative contrast amount to 180 ° or multiples thereof. Outside these zones, it will dimension the sheet so that during the transition the adjacent au "permeable" Berei-% CHCN lccino phase jumps occur. As is well known, in the previous version of the zone diaphragm, permeable and impermeable circular ring-shaped areas alternate, provided the associated lens does not have any axial astigmatism; otherwise, deviations from the Krois ring shape result, initially elliptical configurations. In order to distribute a zone blendG using the foil according to the invention, a negative can first be made as a metal foil and then a single crystal foil can be removed by ion etching through this negative at the points where the negative allows the ion beam to reach. In a corresponding form, this process can also be used for the production of a film of variable thickness. "

Bioher wurde das Hauptaugenmerk auf die Ausbildung und Dimensionierung der phaeenschiebenden Folie gelegt. Die zum Ausblenden der gestreuten Korpuskeln gemäß der Erfindung vorgesehenen Blenden können irgendwo in Strahlrichtung hinter der Folie angeordnet sein, sofern sie nur die Aufgabe.des Ausblendens der gestreuten Korpuskeln ohne störende Beeinflussung des Hauptbildes, alcodes Bildes nullter Ordnung, lösen. Als zweckmäßig hat sich erwiesen, in der Ebene der durch die in der Folio gestreuten Korpuskeln erzeugten Zwischenbilder eine diene Bilder ausblendende, aber das Hauptbild durchlassendeBioher's main focus was on training and sizing the phase-shifting foil. The intended for masking out the scattered corpuscles according to the invention Shutters can be arranged anywhere in the direction of the beam behind the film, provided they only have the task of fading out of the scattered corpuscles without disturbing the main image, alcode image of the zeroth order. as It has been found to be useful in the level of the in The corpuscles scattered with the folio created intermediate images that fade out the images but let the main image through

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PA 21/10 165/1 "- 8 -PA 21/10 165/1 "- 8 -

Gesichtsfeldblende anzuordnen.. Wenn sich auch bei Verwendung einer Vielkristallfolie die Nebenbilder bekanntlich im Debye-• Schcrrer-Ring überlagern, ist dies hier unwichtig, da dio liebenbilder ausgeblendet werden.To arrange the field diaphragm .. If, as is well known, the secondary images are in the Debye- • Overlay the Schcrrer ring, this is unimportant here, since the love images are hidden.

,Wesentlich ist natürlich, daß sich das Hauptbild und die Nebenbilder nicht überdecken. Aus diesem Grunde wird man den Bestrahlungstoil des Gerätes einen derart feinen Korpuskularstrahl auf das Präparat (Feinbereichsbeleuchtung) werfen φ lassen, daß die verschiedenen Bilder in getrennten Bereichen der Zwischenbildebene, in der die Blende angeordnet ist, liegen.Of course, it is essential that the main image and the Do not cover secondary pictures. It is for this reason that such a fine particle beam becomes the radiation tool of the device Throw φ onto the specimen (fine-range illumination) let the different images in separate areas the intermediate image plane in which the diaphragm is arranged lie.

Dio Figuren zeigen Ausführungsbcispiolo der Erfindung, wobei Figur 1 schematisch die e.rfindungswesentlichen Teile des Korpuokularstrahlgorätes zeigt, während Figur 2 ein konstruktives Ausführungsboispiel wiedergibt.The figures show embodiments of the invention, wherein FIG. 1 shows, schematically, the parts of the corpuocular beam device that are essential to the invention shows, while Figure 2 shows a constructive exemplary embodiment.

In Figur 1 ist bei 1 das von einem feinen Elektronenstrahl beaufschlagte Präparat'angedeutet. In Strahlrichtung hinter dera Präparat befindet sich die nur schematisch dargestellte Objektivlinse 2, die vom elektrostatischen oder magnetischen ™ Typ sein kann und der nicht dargestellte v/eitere Linsen nachgeordnct sein können. In der bildseitigen Brennebene der Linse 2 ist die phasenschiebende Folie 3 angeordnet, die in diesem Ausführungsbeispiol eine Einkristallfolie sein möge. Man erkennt, daß in der Zwischenbildebene nicht nur das vom Zentralstrahl hervorgerufene Hauptbild 4, sondern auch Nebenbildor 5 und 6 auftreten, die durch die in der Folie 3 gestreuten Elektronen hervorgerufen sind. Da infolge der Struktur des für die Folie 3 verwendeten Materials die Elektronen aber gebündelt in diskrete Raumrichtungen gestreut sind,können die ifebenbilder 5 und 6 sowie weitere, in der Figur nicht sichbare Nebenbilder mittels der in der Zwischenbildebene angeord-In Figure 1, 1 is that of a fine electron beam applied preparation 'indicated. Behind in the direction of the beam the specimen is the one shown only schematically Objective lens 2, which can be of the electrostatic or magnetic type and which is subordinate to further lenses (not shown) could be. In the image-side focal plane of the lens 2, the phase-shifting film 3 is arranged, which in this exemplary embodiment may be a single crystal film. Man recognizes that in the intermediate image plane not only the main image 4 produced by the central beam, but also secondary images 5 and 6 occur, which are caused by the electrons scattered in the film 3. As a result of the structure of the material used for the film 3 but the electrons are bundled and scattered in discrete spatial directions the images 5 and 6 as well as others not visible in the figure Secondary images by means of the

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BADBATH

ΡΛ 21/10 165/1 - 9 -ΡΛ 21/10 165/1 - 9 -

noten Gesichtsfeldblende 7 ausgeblendet und dadurch von dem Zentralstrahl getrennt worden, dessen einzelne Bereiche unter dem Einfluß der phasenschiebenden Wirkung der Folio 3 die zur Bildentstehung erforderlichen Phascnwerto beoitzen und dor zur Gewinnung dec elektronenmikroskopischen Bildes dos Präparates ausgenutzt wird.notes field diaphragm 7 hidden and thus from the Central ray has been separated, the individual areas of which under the influence of the phase-shifting effect of the Folio 3 the for Heat the phase required for the creation of the image and Obtaining the electron microscopic image of the preparation is exploited.

In Figur 2 ist der in diesem Zusammenhang interessierende Bereich eines Elektronenmikroskopes in einer boispiclwcisen konstruktiven Ausführung wiedergegeben. In der Säule 11 des Ilikroskops befindet sich die allgemein mit 12 bezeichnete ObjoktivlinsG, die zur vergrößerten Abbildung eines in der Objektpatrone 13 schleusbar gehaltenen Präparates dient. Die wesentlichen Bestandteile der Objektivlinse 12 sind der obere und der untere Polschuh 14 bzw. 15, zwischen denen 3ich der linsenspalt befindet. In diesem Falle handelt es sich um eine elektromagnetische Linse, deren Fluß in der Y/ieklung 16 erzeugt wird und sioh über den Eisenkreis 17, die beiden Polschuhe 14 und 15 sowie den linsenspalt schließt.In Figure 2 is the one of interest in this context Area of an electron microscope in a boispiclwcisen structural design reproduced. In column 11 of the Ilicroscope is the generally designated 12 ObjoktivlinsG, which is used to enlarge an image in the Object cartridge 13 is used lockable held preparation. the essential components of the objective lens 12 are the upper and lower pole pieces 14 and 15, between which 3ich the lens gap is located. In this case it is a electromagnetic lens, the flux of which generates 16 in the yoke will and sioh over the iron circle 17, the two pole pieces 14 and 15 as well as the lens gap closes.

Im Bereich des linsenspaltes ist eine unmagnetische lochscheibe 18 zur Durchführung des Blendentriebes 19 vorgesehen, der die Aporturblende 110 trägt. Die Aperturblende 110 ist so ausgebildet, daß sie zugleich die Halterung für die beispielsweise als Einkristallfolie ausgebildete phasenschiebende Folie 111 bildet, die als Zonenblende ausgebildet sein mag. Mit 112 ist ein Antrieb für die Querverschiebung der Blende 110 bezeichnet.There is a non-magnetic perforated disk in the area of the lens gap 18 provided for carrying out the diaphragm drive 19, the the porthole cover 110 carries. The aperture stop 110 is designed so that that they at the same time the holder for the phase-shifting film 111, which is designed, for example, as a single crystal film forms, which may be designed as a zone diaphragm. With 112 is a drive for the transverse displacement of the diaphragm 110 denotes.

In Strahlrichtung hinter der eigentlichen Objektivlinse 12 ist ein weiterer unraagnetischer Ring 113, beispielsweise aus Messing, vorgesehen, der zur Aufnahme des Halters 114 für die Gesichtsfeldblendo 115 zum Ausblenden der in der Folie 111 gestreuten Elektronen dient. Auch diesem Halter 114 ist GinBehind the actual objective lens 12 is in the beam direction another non-magnetic ring 113, for example made of brass, provided to accommodate the holder 114 for the Field of view blendo 115 for masking out the areas in the slide 111 scattered electrons. This holder 114 is also gin

-10- $09843/1039 -10- $ 09843/1039

ΡΛ 21/10 165/1 - 10 -ΡΛ 21/10 165/1 - 10 -

vakuumdicht durch die Säule 11 hindurchgeführtor Antrieb zugeordnet.Vacuum-tight drive through the column 11 assigned.

Die sum Ausblenden der in der Folie gestreuten Korpuskeln dienenden Blenden können durch ohnehin vorhandene Seile (z.B. VorSprünge) des Korpuskularstrahlgerätes gebildet sein»The screens, which are used to hide the corpuscles scattered in the film, can be done using ropes that are already present (e.g. protrusions) of the corpuscular beam device be formed »

Die Erfindung bezieht sich ar.ch auf Kombinationen von in verschiedenen Ansprüchen enthaltenen Merkmalen,,The invention relates to ar.ch combinations of in features contained in various claims,

2 Figuren
18 Ansprüche2 figures
18 claims

-11-SÖ9843/1039 -11- SÖ9843 / 1039

Claims (10)

PA 21/10 165/1 - 11 - PatentansprüchePA 21/10 165/1 - 11 - claims 1. Korpuskularstrahlgerät mit einem Bestrahlungfjteil, zumindest einer in Strahlrichtung hinter einem Präparat angeordneten korpuskularstrahloptischcn AbbildungDlinDC und einer dieser zugeordneten, die Phasen der abbildenden Korpunkularstrahlen schiebenden Folio, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie aus einem Material besteht, das die auftroffenden Korpuskeln gebündelt in diskrete Raumrichtungen streut, und daß in Strahlrichtung hinter der Folie die geatreuten Korpuskeln ausblendende Blenden angeordnet sind.1. Corpuscular beam device with a radiation part, at least one arranged behind a specimen in the direction of the beam corpuscular beam optical imagingDlinDC and one of these assigned, the phases of the imaging corpunkular beams sliding folio, characterized in that the film consists of a material that the impinging Corpuscles bundled in discrete spatial directions, and that in the direction of the beam behind the film the masked corpuscles masking are arranged. 2. Korpuskularstrahlgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Korpuskularstrahl ein Elektronenstrahl iot.2. Corpuscular beam device according to claim 1, characterized in that that the corpuscular beam iot an electron beam. 3. Korpuskularstrahlgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerät ein Elektronenmikroskop ist.3. corpuscular beam device according to claim 2, characterized in that that the device is an electron microscope. 4. Korpuskularstrahlgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie eine Kristallfolie ist.4. Corpuscular beam device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the film is a crystal film. 5. Korpuskularstrahlgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie eine Einkristallfolie ist. 5. corpuscular beam device according to claim 4, characterized in that the film is a single crystal film. 6. Korpuskularstrahlgerät nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Folienmaterial kristalliner Graphit ist.6. corpuscular beam device according to claim 4 or 5, characterized in that the film material is crystalline graphite is. 7. Korpuskularstrahlgerät nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Folienmaterial kristallines Silizium ist.7. corpuscular beam device according to claim 4 or 5, characterized in that the film material is crystalline silicon is. -12-BAD ORIGINAL -12- ORIGINAL BATHROOM 909843/1039909843/1039 ΡΛ 21/10 -165/1 - 12 -ΡΛ 21/10 -165/1 - 12 - 8. Korpuskularstrahlgorät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Polio in der hinteren Bronnebene dor linse angeordnet ist.8. corpuscular beam device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the polio in the posterior Bronn Plain dor lens is arranged. 9. Korpuskularstrahlgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie in der Ebene einer Aperturblende der Linse angeordnet ist.9. corpuscular beam device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the film is arranged in the plane of an aperture stop of the lens. 10. Korpuskularstrahlgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Polie und damit die phasenschiebende Wirkung für alle Folienbereiche mit Aucnahrae eines zentralen Bereiches zum Durchtritt des Primär-Strahles konstant ist, wo die phanenschiobende Wirkung verschwindet. 10. Corpuscular beam device according to one of claims 1 to 9, characterized in that the thickness of the polie and thus the phase-shifting effect for all areas of the film with the addition of a central area for the primary beam to pass through is constant where the phan-pushing effect disappears. "11. Korpuskularstrahlgerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Folio derart gewählt ist, daß die Phasenschiebung 90° beträgt."11. Corpuscular beam device according to claim 10, characterized in that that the thickness of the folio is chosen such that the phase shift is 90 °. 12. Korpuskularstrahlgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet', daß die Dicke der Folie und damit die phasenschiebende Wirkung für die Folienbereiche derart unterschiedlich sind, daß die sich aus der Wollenaberration der linse und der phasenschiebenden Wirkung der Folie ergebenden Phasen aller Korpuskularstrahlen gegenüber dem Primärstrahl zumindest ungefähr denselben Wert haben.12. Corpuscular beam device according to one of claims 1 to 9, characterized 'that the thickness of the film and thus the phase-shifting effect for the film areas in such a way are different in that they result from the wool aberration of the lens and the phase-shifting effect of the film Phases of all corpuscular rays compared to the primary ray have at least approximately the same value. 13.Korpuskularstrahlgerät nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Wert zumindest ungefähr η . 180° mit η = 0, 1, 2, ... ist.13.Korpuskularstrahlgerät according to claim 12, characterized in, that the value is at least approximately η. 180 ° with η = 0, 1, 2, ... 14. Korpuskularstrahlgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß in der Ebene der durch die in der Folie gestreuten Korpuskeln erzeugten Zv/ischenbilder eine diese Bilder ausblendende, aber das Hauptbild (Bild nullter Ordnung) durchlassende Gesichtsfeldblende angeordnet ist.14. Corpuscular beam device according to one of claims 1 to 13, characterized in that in the plane of the corpuscles produced by the corpuscles scattered in the film a These images fade out, but the main image (image of the zeroth order) is arranged through the field diaphragm. -13--13- 90 984 3/103 990 984 3/103 9 ΡΛ 21/10 165/1 - 13 -ΡΛ 21/10 165/1 - 13 - 15. Korpuskularstrahlgcrät nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Beotrahlungcteil des Gerätes einen derart feinen Korpuskularstrahl auf dac Präparat wirft, daß die von den in der Folie gestreuten Korpuskeln erzeugten Zwischenbilder und das Hauptbild (Bild nullter Ordnung) in getrennten Bereichen der Ebene liegen.15. Corpuscular beam device according to claim 14, characterized in that that the Beotstrahlungcteil of the device a such a fine corpuscular beam throws the specimen that the intermediate images generated by the corpuscles scattered in the film and the main image (image of the zeroth order) in separate areas of the plane. 16. Korpuskularstrahlgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie entsprechend einer Zonenblende, die strahldurchlässige und strahlundurchläonige Bereiche aufweist, in der Form ausgebildet ist, daß die strahlundurchlässigen Bereiche durch phasenschiebende Bereiche ersetzt sind.16. Corpuscular beam device according to one of claims 1 to 15, characterized in that the film is radiolucent and radiolucent in accordance with a zone diaphragm Has regions in the form that the radiopaque regions are replaced by phase-shifting regions are replaced. 17. Korpuskularstrahlgefät nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Folio derart gewählt ist, daß die Phasenschiebung zumindest in einzelnen Zonen 180 beträgt. 17. corpuscular beam device according to claim 16, characterized in that that the thickness of the folio is chosen such that the phase shift amounts to 180 at least in individual zones. 10. Korpuskularstrahlgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 17» dadurch gekennzeichnet, daß die Blenden durch ohnehin vorhandene Teile des Korpuskularstrahlgeräteo gebildet sind.10. Corpuscular beam device according to one of claims 1 to 17 » characterized in that the diaphragms are formed by parts of the particle beam device which are already present. 909843/1039909843/1039
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