DE1959424C3 - Vorrichtung zum Haltern und Ausrichten eines Objektes innerhalb eines von außen nicht zugänglichen Raumes - Google Patents

Description

)ic !''.rfimlung betrifft eine Vorrichtung zum Haltern Aii'.i'.-hicn eines Objektes innerhalb eines von en nicht zugänglichen Uaumes. insbesondere in einer Vakuumkammer eines Elektronenmikroskops mit einem länglichen Objekthalter, der relativ zur Wan dung der Kammer längs seiner Längsrichtung ver schieblich und um eine senkrecht zu dieser Längsrich jung verlaufende Achse schwenkbar ausgebildet ist.

Vorrichtungen zum Haltern und Ausrichten eine; Objekts in einer Vakuumkammer eines Elektronenmi kroskops sind beispielsweise aus der USA-Patenischrif 24 10 658 und der deutschen Patentschrift 10 18 563 be kanntgeworden. Bei diesen bekannten Einrichtunger ist an der Säule eines Elektronenmikroskops ein Trä gerelement schwenkbar gehalten, um die Einstellung und Ausrichtung des Objektträgers zu erleichtern. Be dieser Anordnung sind jedoch Verschiebungen der Proben oder Membranen, die vom Objektträger gehalten sind, relativ zur optischen Achse nicht zu vermeiden, da der Objektträger selbst auf Grund der Wärnieverschiebungen, die durch die Umgebungstemperatur hervorgerufen werden, relativ zur optischen Achse eine Lageänderung erfährt. Eine Verschiebung tritt bei diesen bekannten Einrichtungen sogar dadurch auf, daß der Objektträger auf Grund der von einer Probenheizeinrichtung abgegebenen Wärme oder durch die von dem Elektronenstrahl erzeugte Wärme sich dehnt. Genau ausgedrückt, werden die Proben oder Membranen bei diesen bekannten Einrichtungen proportional zur thermischen Ausdehnung oder Zusammenziehung längs einer senkrecht zum Elektronenstrahl verlaufenden Achse verschoben.

Eine eingangs dargestellte Vorrichtung zum Haltern und Ausrichten eines Objektes im Vakuumraum eines Elektronenmikroskops ist bekannt (DTPS 9 72 756). Diese weist einen stabförmigen Objekthalter auf. der relativ zur Wand der Vakuumkammer längs seiner Längsrichtung verschieblich und um eine senkrecht zu dieser Längsrichtung verlaufende Achse schwenkbar ist. Der Objekthalter steht über ein Stängchen mit einer Handkurbel, welche als Verstelleinrichtung dient, in Verbindung. Bei dieser bekannten Vorrichtung besteht die Gefahr, daß thermit ^K bedingte Verschiebungen am Gehäuse sich auf die Kurbellagerung und damit auch auf das Stängchen auswirken. Bei der Hin- und Herverschiebung des Stängchens wird der Objekthalter verschwenkt, so daß bei thermisch bedingten Verschiebungen am Gehäuse auch der Objekthalter aus einer gewünschten Lage verschwenkt wird.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zum Haltern und Ausrichten eines Objektes, insbesondere im Vakuumraum eines Elektronenmikroskops, zu zeigen, bei der jegliche Verschiebungen, insbesondere thermisch bedingte Verschiebungen am Gehäuse, sich nicht auf den Objekthalter auswirken.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Objekthalter eine senkrecht zu seiner Längsrichtung verlaufende Gleitfläche aufweist, mit der ein längliches Gleitelement durch Federwirkung Kontakt hält, oder daß das Gleitelement eine senkrecht zur Längsrichtung des Objekthalters verlaufende Gleitfläche aufweist, und daß das Gleitelement um eine mit der Wandung des Raumes verbundene, senkrecht zur .Schwenkebene des Objckthalters verlaufende Achse schwenkbar ist, deren Schnittpunkt mit der Schwenkebene auf einer in der Gleitfläche des Objekthalters verlaufenden Geraden liegt.

Nachfolgend weiden bevorzugte Aiisführungsbcispielo der vorliegenden Erfindung an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Schnittansicht eines ersten Ausführungsaeispiels,

Fig.2 eine Schnittansicht längs der Linie A-A in Fig-1,

F i g. 3 eine Schnittansichi eines weiteren Ausführungsbeispiels,

F ig. 4 eine Schnittansicht längs der Linie B-B in F i g. 3 und

F i g. 5 und 6 weitere Ausführungsbeispiele.

Gemäß der Darstellung in den F i g. 1 und 2 ist in einer Säule 1 einer Vakuumkammer eine Einstellvorrichtung angeordnet und mittels Schrauben an einem Flansch 2 befestigt. Ein Objekthalter 3 trägt eine öffnung 4 für ein Zwischenglied und besitzt eine als Gleitfläche ausgebildete Stirnfläche 5, die in einer die optisehe Achse einschließenden Ebene liegt. Ein Stift 6, der an seinem einen Ende einen Kopf 7 besitzt, ist mit diesem in eine öffnung !0 eingesetzt, die sich in einem ersten Arm 8 befindet. Der Arm 8 besitzt eine Seitenfläche 9, ciie in einer die optische Achse einschließenden Ebene liegt. Der Objekthalter 3 wird ständig durch eine Feder ti nach links (in der Zeichnung) gedruckt, die /wischen der einen Stirnseite des ersten Armes 8 und einer Stirnseite des Objekthalters 3 eingesetzt ist. Durch einen Stift 13 ist der erste Arm 8 innerhalb eines Gehäuses 12 schwenkbar gehalten. Die Seitenfläche 9 des Armes 8 steht in Kontakt mit der Spitze einer Schraube 14, die in das Gehäuse 12 eingeschrau'it ist. während auf der der Seitenfläche 9 gegenüberliegenden Seite eine gegen die Schraube wirkende Feder 15 angeordnet ist.

Ein Gleitelement 16, das Teil eines zweiten Armes 17 ist, berührt die Stirnfläche 5 dci Objekthalters 3. Die Stirnfläche 5 und das Gleitelement sind so angeordnet, daß sie ständig miteinander in Kontakt bleiben. Der zweite Arm 17 ist durch einen Stift 18 schwenkbar in einem weiteren Gehäuse t9 gehalten. Eine Seitenfläche 20 des Armes 17, die in einer die optische Achse einschließenden Ebene angeordnet ist, steht ebenfalls in Berührung mit einer Schraube 21, die in das Gehäuse 19 eingeschraubt ist. Die der Seitenfläche 20 gegenüberliegende Seite des Armes 17 steht unter der Wirkung einer Feder 22, die die Seitenfläche 20 ständig in Kontakt mit der Spitze der Schraube 21 hält. Demzufolge wird die Seiienfläche 20 des Armes 17 durch weiteres Eindrehen der Schraube 21 im Uhrzeigersinn verschoben. Als Ergebnis davon wird der Arm 17 ebenfalls im Uhrzeigersinn um den Stift 18 als Drehzentrum verschwenkt und bewirkt, daß die Stirnfläche 5 des Objekthalters 3 durch das Gleitelement 16 normal zu ihrer Ebene verschoben wird. Daraus wieder resultiert, daß der Objekthalter 3 zusammen mit der öffnung 4 für das Zwischenglied nach rechts (in der Zeichnung) verschoben wird.

Auch die Seitenfläche 9 des Armes 8 wird durch weiteres Eindrehen der Schraube 14 verschoben. Dadurch wird der Arm 8 ebenfalls bewegt und über die Verbindung der Spindel 6 mit dem Arm 8 der Objekthalter 3 (in der Zeichnung) nach unten geschwenkt. Dadurch bewegt sich die Stirnfläche 5 des Halters 3 längs der V-Achse, und zwar gleitend in bezug auf das Gleitelement 16. Es läßt sich also durch entsprechende Betätigung der Schrauben 14 und 21 die öffnung 4 für das Zwischenglied nach Bedarf längs der X-Achse oder V-Achse bewegen.

Mit der vorstehend geschilderten Vorrichtung wird jegliche Verschiebung einer eingesetzten Probe ausgeschaltet. Selbst wenn sich die Säule 1 der Vakuumkammer auf Grund von Änderungen der Umgebungstemperatur ausdehnt oder kontrahiert, verschieben sich die Gehäuse 12 und 19 längs der X-Achse und/oder V-Achse. Tatsächlich bewegt sich der Arm 17 zusammen mit dem Gehäuse 19, während jedoch das Gleitelement 16 des Armes 17 lediglich gegenüber der Stirnfläche des Objekthalters 3 gleitet. Folglich verschiebt sich der Objekthalter 3 zusammen mit der Öffnung 4 für das Zwischenglied nicht Auch wenn sich der Arm 8 zusammen mit dem Gehäuse 12 verschiebt, gleitet lediglich der Arm 8 relativ zum Stift 6. Das liegt daran, daß der Stift 6 und der Arm 8 gegeneinander gleitend beweglich in bezug auf die X-Achse angeordnet sind und der Objekthalter 3 durch die Feder 11 und den Arm 17 fixiert ist. Eine Verschiebung der öffnung 4 für das Zwischenglied auf Grund einer thermischen Ausdehnung oder Zusammenziehung der Säule 1 ist daher ausgeschaltet. Das gilt auch für eine Verschiebung auf Grund einer Ausdehnung der Arme 8 und 17 selbst Wie nämlich der Darstellung zu entnehmen ist. isi der Objekthalter 3 durch das Gleitelement 16 des Armes 17 in bezug auf den Koordinatenursprung (X = o) fixiert. weshalb eine Ausdehnung oder Zusammenziehung des Armes 8 die Lage des Objekthalters 3 nicht beeimrach tigt. Da außerdem das Gleitelement 16 längs der V-Achse verschieblich ist, bewegt sich im Endeffekt der Objekthalter 3 nicht, auch wenn der Arm 17 eine Aus dehnung oder Kontraktion erfährt.

Es sei angenommen, daß der Objekthalter 3 selbst sich ausdehnt oder zusammenzieht. In diesem Fall bewegt sich die Stirnfläche 5 lediglich gleitend relativ /um Arm 17 in bezug auf die V-Achse. In bezug auf die X-Achse dehnt sich der Halter 3 dagegen vom Koordinatennullpunkt (Ά = o) aus, da die Stirnfläche 5. die längs einer die optische Achse einschließenden Ebene angeordnet ist, durch das Gleitelement 16 des /weiten Armes 17 positioniert ist. Folglich wird der Stift 6 geringfügig relativ zu der Öffnung 10, in der er angeordnet ist, verschoben.

Die F i g. 3 und 4 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem der Arm selbst als Objekthalter 26 verwendet wird. Ein Gleitstift 23 ist an dem Arm 8 angeordnet, und zwar so, daß er in einer in das Gehäuse 12 eingearbeiteten Nut gleiten kann. Darüber hinaus ist eine Zugfeder 25 zwischen dem zweiten Arm 17 und dem Objekthalter 26 vorgesehen, so daß beide Teile, nämlich der Arm 17 und der Objekthalter 26 stets miteinander in Kontakt bleiben. Mit dieser Art von Anordnung werden die gleichen Ergebnisse erzielt, wie sie vorstehend bereits im Zusammenhang mit dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben worden sind.

Die F i g. 5 zeigt vier weitere Ausführungsbeispiele mit Modifikationen des das Gleitelement 16 des zweiten Armes 17 mit dem Objekthalter 3 verbindenden Teiles. So ist gemäß F i g. 5a der Objekthalter 3 mit einem zahnartigen Vorsprung versehen, während das Gleitelement 16 plan ist. Gemäß F i g. 5b ist zwischen der Stirnfläche 5 des Objekthalters 3 und der gemäß F i g. 5a wieder plan ausgeführten Fläche des Gleitele-■rtents 16 eine Walze oder Kugel 27 eingesetzt. Gemäß F i g. 5c wälzt die Walze oder Kugel 27 in einer Nut oder Einkerbung 28, die in dem Gleitelement 16 ausgebildet ist. Schließlich ist es gemäß F i g, 5d möglich, an Stelle der Stirnfläche 5 einen Stift 3a mit planer Fläche einzusetzen.

Die F i g. 6 zeigt drei Ausführungsbeispielc mit Modifikationen des die Schraube 14 und die Seitenfläche y dos Armes 8 verbindenden Teiles. In eier F i g. 6a ist die

Seitenfläche 9 des Armes 8 mit einem zahnartigen Vorsprung versehen, der mit einer an der Schraube 14 vorgesehenen Platte 30 in Berührung steht. Gemäß Fig.6b steht ein Stift 31, dessen eines Ende zu einer gekrümmten Fläche bearbeitet ist, mit einer ebenfalls gekrümmten Fläche 33 des Armes 8 in Berührung. Schließlich ist es auch möglich, den Arm 8 mit Hilfe einer aus einem Stift 35, einem Hebel 36 und einer Schraube 37 gemäß F i g. 6c zu betätigen.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Haltern und Ausrichten eines Objektes innerhalb eines von außen nicht zugängli-'chen Raumes, insbesondere in einer Vakuumkam-. mer eines Elektronenmikroskops, mit einem länglichen Objekthalter, der relativ zur Wandung der Kammer längs seiner Längsrichtung verschieblich und um eine senkrecht zu dieser Längsrichtung verlaufende Achse schwenkbar ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Objekthalter (3) eine senkrecht zu seiner Längsrichtung verlaufende Gleitfläche (5) aufweist, mit der ein längliches Gleitelement (16) durch Federwirkung Kontakt hält, oder daß das Gleitelement (16) eine senkrecht zur Längsrichtung des Objekthalters (3) verlaufende Gleitfläche aufweist, und daß das Gleitelement (16) um eine mir der Wandung (1) des Raumes verbundene senkrecht zur Schwenkebene des Objekthalters (3) verlaufende Achse schwenkbar ist. deren Schnittpunkt mit der Schwenkebene auf einer in der Gleitfläche verlaufenden Geraden liegt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Objekhalter (3) über eine Stiftver- *5 bindung (6) mit einem mil der Wandung (1) des Raumes verbundenen Arm (8) längs der Stiftachse verschieblich verbündt η ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß sich eine Feder (11) /wischen dem Objekthalter (3) und dem Arm (8) mit dem Stift (6) als Führung abstützt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß der Objckthalter (3) weitgehend stabförmig gestaltet ist und die Gleitfläche (5) senkrecht zur Stabachse liegt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stabachse des Objekthalters (3) und die Achse des Stiftes (6) zusammenfallen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der darauffolgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das Gleitelement (16) stabförmig ausgebildet ist.

7. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gleitelement (16) eine Tastspitze besitzt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß der Objekthalter (3) eine Tastspitze besitzt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der darauffolgenden, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Gleitfläche (5) und Gleitelement (16) rei biingsmindernde Wälzkörper (27) angeordnet sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der darauffolgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das SS Gleitelement (16) mit einem Arm (17). der mit der Wandung (1) verbunden ist, eine Einheit bildet.

11. Vorrichtung nach Anspruch I oder einem der darauffolgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Objckthalter (3) und das Gleitelement (16) unter &> I edcru irkiinj: (15. 22) in ihrer I.agc gehalten sind.