DE2043749A1 - Raster Korpuskularstrahlmikroskop - Google Patents

Description

Max-Planck-Gesellschaft

eur Förderung der Wissenschaften e.V., Göttingen

Bunsenstraße 10

Unser Zeichen: VPA 70/8397 Wss/Sdz

31.8.1970 Raster-KorpuskularStrahlmikroskop

Die Erfindung bezieht sich auf ein Raster-Korpuskularstrahlmikroskop mit einem Strahlerzeuger, einem Ablenksystem für den Strahl, einer Kondensorlinse zur Fokussierung des Strahles auf ein abzubildendes Präparat, einer Blendenanordnung zur Dunkelfeldabbildung des Präparates sowie mit einer Detektoranordnung, in der bei Durchstrahlung des Präparates gestreute Teile des Strahles registriert werden. Sie ist insbesondere für Raster-Elektronenmikroskope von Bedeutung, kann jedoch auch bei Raster-Korpuskularstrahlmikroskopen anderer Art, z. B. Ionenmikroskopen, verwendet werden.

Bei einem Elektronenmikroskop des vorwiegend verwendeten Typs, der im folgenden als "konventionell" bezeichnet werden soll, wird der von der Kathode ausgehende Elektronenstrahl durch einen Kondensor auf ein relativ großes Feld des Präparates gelenkt; sämtliche Strukturelemente des Präparates in diesem Feld werden durch ein elektronenoptisches System gleichzeitig in der Bildebene abgebildet. Demgegenüber wird bei einem Rastermikroskop das Präparat durch einen äußerst kleinen Brennfleck abgetastet; die von den Strukturelementen des Präparates ausgehenden Signale werden zeitlich nacheinander durch einen Detektor empfangen, der seinerseits die Bildstrahlintensität einer synchron mit dem Ablenksystem des Mikroskops gesteuerten Bildwiedergaberöhre nach Art einer Fernsehbildröhre steuert. Es ist bekannt, bei einem derartigen Raster-Elektronenmikroskop eine Dunkelfeld-Abbildung

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zu verwenden, wie z. B. aus einer Arbeit von v. Ardenne aus der «Zeitschrift für Physik", 1938, Seiten 553 bis 572, insbesondere Seite 557, Fig. 4, hervorgeht. Hier wird bei einer Durchstrahlungsaufnahme ein unterhalb des Präparates angeordneter ringförmiger Detektor verwendet, der den zentralen, direkten Strahl durchläßt; ein solcher Detektor hat die gleiche Wirkung wie eine zentrale scheibenförmige Blende.

Will man bei einem Raster-Elektronenmikroskop eine hohe Auf-'lösung erzielen, so muß die den Rasterpunkt erzeugende Linse aus physikalischen Gründen eine entsprechend große Apertur besitzen. Verwendet man nun bei großer Bestrahlungsapertur eine Dunkelfeld-Abbildung nach v. Ardenne mit einer zentralen scheibenförmigen Blende, so bedeutet das, daß sehr viele gestreute-Elektronen im Detektor nicht registriert werden, da sie im Primärstrahlkegel liegen und daher von der Blende abgefangen werden. Bei geringer Auflösung tritt dieser Effekt nicht auf, da die entsprechende Öffnung des beleuchtenden Strahlenkegels so klein ist, daß nur ein vernachlässigbar kleiner Teil der gestreuten Strahlen im Primärstrahl enthalten ist und damit für den Abbildungsvorgang verlorengeht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Raster-Korpuskularstrahlmikroskop der eingangs genannten Art bei hoher Auflösung die Anzahl der im Detektor registrierbaren Korpuskeln und damit das Ausgangssignal des Detektors zu vergrößern. Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß zwischen Strahlerzeuger und Präparat eine erste Blende mit mehreren offenen (strahlungsdurchlässigen) Feldern und zwischen Präparat und Detektoranordnung eine zweite Blende mit einem zentralen ersten Bereich und einem diesen umschließenden zweiten Bereich angeordnet ist, wobei der erste Bereich komplementär zur ersten Blende derart ausgebildet ist, daß seine geschlossenen (strahlungsundurchlässigen) Felder die von den offenen Feldern der ersten

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Blende durchgelassene ungestreute Strahlung abfangen, während , der zweite Bereich aus einem offenen (strahlungsdurchlässigen) Feld besteht, dessen Fläche groß ist gegenüber den Flächen der einzelnen offenen Felder des ersten Bereiches. Vorzugsweise hat das offene Feld des zweiten Bereiches eine radiale Breite, die mindestens etwa gleich dem halben Radius des ersten Bereiches ist.

Die Form und Anordnung der Felder der ersten Blende - und damit auch der komplementären Felder des ersten Bereiches der zweiten Blende - ist an sich beliebig; in der Regel wird man jedoch diese Felder ringförmig und konzentrisch ausbilden. Die Begriffe "ringförmig" und "konzentrisch" sind hierbei im weiteren Sinne so zu verstehen, daß die Ringe auch von der Kreisform abweichen können. Mit besonderem Vorteil ist die erste Blende als phasenkorrigierende Zonenblende ausgebildet, die nur solche Teilstrahlen zum Präparat gelangen läßt, die nach Durchtritt durch die Kondensorlinse Phasen gleichen Vorzeichens haben. Die Wirkungsweise derartiger phasenkorr!gierender Zonenblenden ist z. B. in der deutschen Patentschrift 1 222 603 beschrieben.

Aus einer Arbeit von Riecke aus der "Zeitschrift für Naturforschung", 1964, 19a, Seiten 1228 bis 1230, ist die Verwendung von komplementären Mehrfachblenden zur Dunkelfeld-Abbildung bei konventionellen Elektronenmikroskopen bekannt. Riecke hat auch bereits angegeben, daß die Blenden als phasenkorrigierende Zonenblenden ausgebildet sein können.

Die erfindungsgemäße Anordnung unterscheidet sich aber in ihrem Aufbau und ihrer Wirkung in einem wichtigen Punkt grundsätzlich von der Rieckeschen Anordnung. Im konventionellen Elektronenmikroskop wird die Auflösung durch die öffnung der abbildenden Linse bestimmt. Diese Öffnung läßt sich nicht beliebig steigern, da Elektronenlinsen große linsenfehler haben. Das der Abbildung zugeordnete Blendensystein hat daher höchstens die der Auflösung

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entsprechende Öffnung. Beim Rastermikroskop aber bestimmt der Öffnungskegel der beleuchtenden Strahlung die Auflösung. Das bedeutet aber, daß das der Abbildung zugeordnete Blendensystem dieser Öffnungsbeschränkung nicht unterliegt. Pig. 1a zeigt die Blende des komplementären Elendensystems nach Riecke, welche der Abbildungslinse im konventionellen Mikroskop zugeordnet ist. Ihr maximaler Durchmesser darf 2r - die durch Linsenfehler bedingte maximal zulässige Öffnung der Linse - nicht überschreiten. Fig. 1b zeigt die Blende, die nach der Erfindung als zweite Blende dem Detektor in einem Rastermikroskop zugeordnet ist. Sie erhält zwei Blendenbereiche. Der erste Blendenbereich (I) ist eine Blende eines komplementären Blendensystems analog wie in Fig. 1a. Der zweite Blendenbereich (II) besteht aus einem offenen Feld mit einer radialen Breite (R - r), die vorzugsweise mindestens so groß sein soll wie r/2. Die gesamte Blende hat daher den wesentlich größeren Durchmesser von 2R (gegenüber Fig. 1a), der nicht mehr durch die Auflösungsbedingungen einer Linse beschränkt ist. Das erfindungsgemäße Blendensystem nach Fig. 1b kann daher sehr viel mehr gestreute Elektronen erfassen als eine Blende nach Fig. 1a. Man erkennt aus Fig. 1b übrigens auch den Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung gegenüber der Anordnung nach v.Ardenne in der Rastermikro3kopie. In dieser Anordnung wäre die Blende innerhalb des Kreises des Durchmessers 2r ein Vollkreis; die in den offenen Kreisringen registrierbaren Elektronen wären abgeblendet. Es sei zusätzlich bemerkt, daß die Anzahl dieser Elektronen wegen Abfalls der Atomfaktoren sehr viel größer ist, als ein Vergleich der offenen Blendenflächen vermuten lassen würde. Diese Überlegungen gelten sinngemäß auch wenn mit phasenkorrigierenden Komplementärzonenblenden gearbeitet wird. In diesem Fall ist 2r durch die Restlinsenfehler des durch die Zonenkorrekturplatten korrigierten Objektives begrenzt; auch mit Verwendung dieser Platten läßt sich 2r nicht beliebig erhöhen.

Die Erfindung ermöglicht es also, nicht nur die außerhalb des

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Aperturkegels gestreuten Elektronen, sondern auch, einen großen Teil der innerhalb dieses Kegels gestreuten Elektronen zur Bilderzeugung auszunutzen. Durch die Kombination der beim konventionellen Mikroskop an sich bekannten komplementären Mehrfachblenden mit der Detektorringblende bei einem Raster-Korpuskularstrahlmikroskop läßt sich daher eine sprunghafte Steigerung des Detektorsignals erreichen. Bei Ausbildung der ersten Blende als phasenkorrigierende Zonenblende gestattet es die Erfindung zusätzlich, bereits mit konventionellen Kondensorlinsen mit Öffnungsfehlerkonstanten zwischen 1 und 4 mm zu Auflösungen von ca. 1 S, d.h. bis in den atomaren Bereich, vorzustoßen.

Eine phasenkorrigierende Zonenblende ist, wie bereits bemerkt, grundsätzlich so ausgebildet, daß nur Teilstrahlen mit Phasen gleichen Vorzeichens zu einem Aufpunkt in der Bildebene gelangen. Zur Abblendung der Teilstrahlen mit Phasen des anderen Vorzeichens müssen dementsprechend die geschlossenen Felder der Zonenblende eine bestimmte Mindestbreite haben. Verwendet man im Rahmen der Erfindung eine solche phasenkorrigierende Zonenblende als erste Blende, so ist es von Vorteil, die Breite der geschlossenen Pelder dieser Blende größer zu wählen als die genannte Mindestbreite. Das führt zwar zu einem Intensitätsverlust des Brennflecks, der jedoch dadurch ausgeglichen wird, daß die offenen Felder der vor dem Detektor liegenden komplementär ausgebildeten zweiten Blende entsprechend größer sind, so daß das Detektorsignal ebenfalls relativ vergrößert ist. Der Gewinn liegt darin, daß die Strahlungsbelastung des Präparates bei gleichem Detektorsignal verringert ist. Wenn es darauf nicht ankommt, kann man auch die Intensität der Korpuskularstrahlquelle erhöhen und dadurch zu einem absolut vergrößerten Detektorsignal kommen.

Bei einem konventionellen Korpuskularstrahlmikroskop mit komplementären phasenkorrigierenden Mehrfachringblenden nach Riecke

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ist eine entsprechende Maßnahme, d.h. eine Vergrößerung der offenen Felder der dem Objektiv vorgeordneten Blende, nicht möglich, da dadurch die Korrektur des Linsenfehlers verschlechtert würde.

Bei der Abtastung des Präparates ändert auch der Mldseitige Aperturkegel seine lage gegenüber der zweiten Blende. Insbesondere bei genauer gegenseitiger Anpassung der beiden Blenden kann es daher vorkommen, daß Teile des direkten Strahls, die von der ersten Blende durchgelassen wurden, auch durch die zweite Elende * treten. Dies kann man dadurch vermeiden, daß man zwischen Präparat und zweiter Blende ein weiteres Ablenksystem anordnet, das die Strahlablenkung durch das erste Ablenksystem kompensiert.

Mit Vorteil besteht das bestrahlungsseitige Ablenksystem aus zwei in Strahlrichtung aufeinanderfolgenden Teilsystemen, von denen das erste den Strahl aus der optischen Achse des Mikroskops auslenkt und das zweite den ausgelenkten Strahl derart zurücklenkt, daß die Achse des zurückgelenkten Strahles die optische Achse zumindest ungefähr in der Ebene der ersten Blende schneidet. Dadurch wird erreicht, daß der beleuchtende Strahl in der Ebene der ersten Blende stets die gleiche Lage relativ zu dieser hat. Ψ Die gleiche Bedingung kann man - bei der genannten Lage des Ablenksystems - auch für die zweite Blende in der V/eise erfüllen, daß man die erste und die zweite Blende in koordinierten optischen Ebenen der Kondensorlinse anordnet, so daß also der erste Bereich der zweiten Blende ein körperliches negatives Bild der ersten Blende darstellt.

Man kann jedoch auch, ebenfalls bei der genannten Zuordnung des bestrahlungsseitigen Ablenksystems zur ersten Blende, diese Blende in der Brennebene der Kondensorlinse anordnen. Das hat den Vorteil, daß man unabhängig vom Achsabstand des jeweiligen Präparatpunktes stets die gleiche Bestrahlungsrichtung erhält.

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Unterhalb der zweiten Blende kann man einen einheitlichen Detektor anordnen, der die gesamten, durch die offenen Felder dieser Blende durchtretenden Korpuskeln integriert. Man kann jedoch auch unterhalb der offenen Felder der zweiten Blende jeweils einzelne Detektoren vorsehen, so daß das Bild des Präparates wahlweise mit Elektronen unterschiedlicher Streuwinkel aufgenommen werden kann. Die offenen Felder der zweiten Blende können mit Vorteil auch unmittelbar als Eintrittsflächen konzentrischer ringförmiger Strahlungsdetektoren, z.B. Halbleiterdetektoren, ausgebildet sein.

Zur weiteren Analyse der Präparateigenschaften kann ferner hinter der zweiten Blende ein Geschwindigkeitsanalysator angeordnet sein, der eine Trennung von elastisch und unelastisch gestreuten Korpuskeln ermöglicht, wie es beispielsweise aus der DOS 1 439 828 bekannt ist.

Die Figuren 2 bis 6 zeigen Ausführungsbeispiele der Erfindung.

Die Achse des in Fig. 2 dargestellten Raster-Elektronenmikroskops ist mit 1 bezeichnet. Als Strahlerzeuger kann eine Quelle üblichen Aufbaues verwendet sein, die in diesem Ausführungsbeispiel die Spitzenkathode 2, den Wehneltzylinder 3 und die Anode 4 enthält. Beispielsweise kann die in der deutschen Patentschrift 1 031 447 beschriebene Konstruktion für den Strahlerzeuger Anwendung finden; auch eine Feldemissionskathode kann verwendet werden.

In Strahlrichtung hinter dem Strahlerzeuger befindet sich ein Ablenksystem, das in diesem Ausführungsbeispiel zwei Paare elektrostatischer Ablenkplatten 5, 5' bzw. 6, 6' umfaßt. Zur Ablenkung in der zur Zeichenebene senkrechten Ebene sind zwei weitere Plattenpaare vorgesehen. Statt eines elektrostatischen Ablenksystems kann man auch ein an sich bekanntes elektromagne-

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tisches Ablenksystem verwenden.

Im Strahlengang befindet sich ferner als Kondensorlinse 7 eine magnetische Polschuhlinse, die den crossover des Elektronenstrahls vor der Kathode möglichst punktförmig auf das Präparat abbildet. Das Präparat 8 kann in an sich bekannter Weise in einem Präparatverstelltisch angeordnet sein. Mit 9 ist ein Detektor bezeichnet, der vom Präparat 8 beeinflußte Bildsignale empfängt und diese Signale zum Bildaufbau an eine Fernsehbildröhre weiterleitet.

Gemäß der Erfindung sind im Strahlengang zwei Blenden B₁ und B₂ angeordnet. Die Blende B₂ umfaßt entsprechend Pig. 1b zv/ei Bereiche I und II. Beide Blenden weisen mehrere ringförmige, konzentrisch angeordnete, offene (strahlungsdurchlässige) Felder auf. Die Blenden B₁ und B₂ sind insofern komplementär zueinander ausgebildet, als jeweils ein offenes Feld der Blende B. einem geschlossenen Feld des ersten Bereiches I der Blende B₂ zugeordnet ist, so daß also Teile des beleuchtenden Strahls, die von der Blende B₁ durchgelassen v/erden und das Präparat 8 ungestreut durchsetzen, von den geschlossenen Feldern der Blende B₂ abgefangen werden. Zum Detektor 9 gelangen demnach nur solche Elektronen, die im Präparat 8 elastisch oder unelastisch gestreut werden. \fie die Figur zeigt, trägt dabei ein großer Teil derjenigen Elektronen zur Bilderzeugung bei, die vom Präparat 8 innerhalb des Primärstrahlkegels mit dem Öffnungswinkel 2α gestreut werden. Für die Erfindung ist es ferner wesentlich, daß auch die außerhalb des Priraärstrahlkegels gestreuten Elektronen, die das breite offene Feld des Blendenbereiches II durchsetzen, zur Signalerzeugung im Detektor 9 beitragen.

Bei dem Strahlengang nach Fig. 2 wird der Elektronenstrahl durch das Teil-Ablenksystem 5, 5' zunächst aus der Achse herausgelenkt und durch das Teil-Ablenksystem 6, 6¹ wieder zur Achse zurückge-,

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lenkt, und zwar derart, daß sich der unabgelenkte und der abgelenkte Strahl in der Ebene der Blende B.. schneiden. Der Elektronenstrahl hat also unabhängig von seiner Ablenkung eine konstante lage relativ zur Blende B... Ferner liegt die Blende B₁ in der Brennebene der Kondensorlinse 7; das hat zur Folge, daß jeder Teilstrahl, wie auch aus der Figur ersichtlich ist, während der Ablenkung seine Einfallrichtung am Präparat 8 beibehält.

Die Figur zeigt ferner, daß sich beim Abtasten des Präparates 8 mit dem Brennfleck auch der bildseitige Primärstrahlkegel relativ zur Blende Bp verschiebt. Insbesondere dann, wenn die Blenden B₁ und B₂ in ihren Maßen genau komplementär ausgebildet sind, kann es vorkommen, daß die Blende Bp nicht nur gestreute, sondern auch ungestreute Strahlung durchläßt. Man kann dies dadurch vermeiden, daß man die geschlossenen Felder des Bereiches I der Blende Bp etwas breiter macht als es den offenen Feldern der Blende B₁ entspricht, muß dann allerdings einen Verlust an Streustrahlung in Kauf nehmen. Mit Vorteil kann man jedoch zwischen dem Präparat 8 und der Blende B2 ein weiteres Ablenksystem 10, 10' vorsehen, das synchron mit dem bestrahlungsseitigen Ablenksystem 5, 5¹» 6» 6¹ betrieben wird und die durch dieses Ablenksystem bewirkte Ablenkung derart kompensiert, daß die Lage des Strahls in der Ebene der Blende Bp während der Abtastung des Präparates nicht verändert wird.

Die Durchmesser und Breiten der offenen bzw. geschlossenen Felder der Blenden B₁ und Bp (Bereichll) können an sich beliebig gewählt werden; die Breiten der Felder können beispielsweise gleich groß sein. Es ist lediglich darauf zu achten, daß der Bereich I der Blende Bp ein - gegebenenfalls vergrößertes oder verkleinertes - negatives Abbild der Blende B₁ darstellt, derart, daß beide Blenden gemeinsam für den direkten Strahlengang undurchlässig sind.

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Bevorzugt wird jedoch eine Ausführungsform der Erfindung, bei der die Blende B₁ als phasenkorrigierende Zonenplatte ausgebildet ist, die nur solche Teilstrahlen zum Präparat gelangen läßt, die nach Durchtritt durch die Kondensorlinse wenigstens annähernd gleiche Phase haben. In diesem Falle richten sich die Abmessungen der offenen und geschlossenen Felder der Blende B₁ - und entsprechend auch des Bereiches I der Blende Bp - nach dem Öffnungsfehler der Kondensorlinse 7. Die Blende B₁ kann auch so ausgebildet sein, daß sie einen etwa vorhandenen Astigmatismus der Kondensorlinse 7 korrigiert; die Felder der Blende B₁ sind dann nicht mehr kreisförmig. Zur Korrektur eines Astigmatismus der Kondensorlinse 7 kann jedoch auch ein Stigmator in den Strahlengang eingefügt werden.

Das Ausführungsbeicpiel nach Fig. 3j in der dieselben Bezugszeichen verwendet sind wie in Fig. 2, zeichnet sich dadurch aus, daß die Blenden B₁ und Bp in koordinierten optischen Ebenen der Kondensorlinse 7 angeordnet sind, so daß der Bereich I der Blende Bp das Negativ eines Bildes verkörpert, das die Kondensorlinse 7 von der Blende B₁ entwirft. Da auch hier das Ablenksystem 5, 5't 6, 6¹ so ausgelegt ist, daß abgelenkte und unabgelenkte Teilstrahlen sich in der Ebene der Blende B₁ schneiden, werden diese Teilstrahlen in zugeordneten Punkten der Blende Bp wieder vereinigt. Das bedeutet, daß der bildseitige Primärstrahlkegel bei der Strahlablenkung seine Lage in der Ebene der Blende Bp nicht ändert. Es sind daher keine zusätzlichen Maßnahmen erforderlich, um die komplementäre Wirkung der beiden Blenden während der Ablenkung zu sichern. Dafür muß allerdings in Kauf genommen werden, daß die Einfallrichtung des Strahls auf dem Präparat 8 nicht ganz konstant ist.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 sind die Blenden B₁ und Bp von der Kondensorlinse 7 jeweils um die doppelte Brennweite entfernt; sie sind daher gleich groß. Man kann jedoch für die

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Lage der Blenden B^ und Bg jedes andere Paar von Gegenstandsund Bildebene bezüglich der Kondensorlinse 7 wählen.

In Pig. 4 ist der untere Teil des Strahlengangs nach Fig. 3 mit einer anderen Ausführung der Blende B₂ dargestellt. Die offenen Felder der Blende Bp sind hier durch ringförmige Detektoren 11 bis 14 ersetzt; in der Achse der Anordnung ist ein weiterer zentraler Detektor 15 vorgesehen. Die freien Abstände zwischen den Detektoren 11 bis 15 entsprechen den geschlossenen Feldern der Blende B₂ in Fig. 3; die hier einfallenden Elektronen werden nicht ausgewertet. Die Detektoren 12 bis 15 bilden gemeinsam den Bereich I, der breite Detektor 11 den Bereich II der Blende B₂.

Die Detektoren 11 bis 15 sind je für sich mit Ausgängen 11a usw. versehen, die nacheinander an eine Bildwiedergaberöhre oder gleichseitig an verschiedene Bildwiedergaberöhren angeschlossen werden können. Mit der Anordnung nach Fig. 4 ist es daher möglich, wahlweise nur solche Elektronen zur Bilderzeugung heranzuziehen, die durch das Präparat 8 mit einem bestimmten V/inkel gestreut wurden.

Die Detektoren 11 bis 15 können beispielsweise als Halbleiter-Strahlungsdetektoren ausgebildet sein. Dies sind Halbleiterkörper mit einem pn-übergang, die in Sperrichtung vorgespannt sind und bei Auftreffen eines Elektrons eine impulsartige Erhöhung des Sperrstromes zeigen. Detektoren dieser Art haben den Vorteil großer Empfindlichkeit, da sie es ermöglichen, einzelne Elektronen zu zählen und zur Bilderzeugung auszunutzen.

Zur Verbesserung der Abbildungsgüte oder zur Gewinnung von Aufschlüssen über die stoffliche Zusammensetzung des Präparates kann es erwünscht sein, im gestreuten Strahl Elektronen unterschiedlicher Energie, insbesondere elastisch und unelastisch

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gestreute Elektronen, voneinander zu trennen. Eine hierfür geeignete Anordnung zeigt Fig. 5. Hier ist dem Raster-Elektronenmikroskop ein üblicher elektrostatischer oder magnetischer Geechwindigkeitsanalysator 16 nachgeschaltet, der an seiner Vorderwand 17 eintretende Elektronen je nach deren Energie an verschiedenen Stellen der Rückwand 18 fokussiert. Die Blende B₂ liegt hierbei in der Vorderwand 17. An der Rückwand 18 sind mehrere Detektoren 19 bis 22 angeordnet, deren Ausgänge wahlweise an eine Bildwiedergaberöhre angeschlossen werden können. Es ist auf diese Weise möglich, Bilder des Präparates 8 zu erzeugen, zu denen jeweils nur Elektronen einer bestimmten Energie W beigetragen haben.

Auf der linken bzw. rechten Seite der Fig. 6 sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, bei denen die erste Blende B. als phasenkorrigierende Zonenblende ausgebildet ist. Die Figur zeigt schematisch einen Teil des Rastermikroskops, z. B. in der Anordnung nach Fig. 2, mit der Blende B-, der linse 7, dem Präparat 8, der Blende B₂ und dem Detektor 9. «

Die über der Blende B. aufgetragene Kurve φ stellt die Phasen dar, mit denen die Teilstrahlen, die die betreffenden Punkte der Blende B^ durchsetzen, nach Durchtritt durch die mit einem ψ öffnungsfehler behaftete Linse 7 den Brennfleck auf dem Präparat 8 erreichen. Bei der Ausführungsform nach der linken Seite der Fig. 6 sind die geschlossenen Felder F-.j der Blende B- gerade so breit, daß sie sämtliche Teilstrahlen mit negativer Phase abblenden (schraffierte Bereiche der Kurve φ), während sämtliche Teilstrahlen mit positiver Phase durch die offenen Felder F^p durchgelassen werden. Die geschlossenen Felder der komplementär ausgebildeten Blende B„ sind mit Fp-, die offenen Felder mit Fpp bezeichnet.

Bei der Ausführungsform nach der rechten Seite der Fig. 6 sind die geschlossenen Felder F--¹ der Blende B- gegenüber der linke

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dargestellten Ausführungsform verbreitert, so daß sie nicht nur die Teilstrahlen mit negativer Phase, sondern auch !Peilstrahlen mit kleiner positiver Phase abblenden. Die offenen Felder F^p^{1 8}^d entsprechend schmäler, so daß bei gleicher Intensität der Elektronenquelle die Intensität des Brennflecks auf'dem Präparat 8 verringert ist. Dafür sind jedoch gemäß der rechten Seite der Fig. 6 die offenen Felder Fp«¹ der Blende B₂ ebenso verbreitert wie die geschlossenen Flächen F^! der Blende Β.., so daß mehr Streustrahlung vom Präparat 8 durch die Blende Bp zum Detektor 9 gelangen und zu dessen Signal beitragen kann. Die Ausführungsform nach der rechten Seite der Fig. ermöglicht es also, bei verringerter Strahlenbelastung des Präparates 8 ein Detektorsignal gleicher Höhe zu erzielen. Die Abbildungsgute des Systems, d. h. die Schärfe des Brennflecks, wird durch die Verbreiterung der Felder F^₁ ¹ der Blende B₁ nicht verschlechtert.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Beispielsweise kann die Blende B^ auch zwischen dem Strahlerzeuger 1-4 und dem Ablenksystem 5, 5'> 6, 6^f, innerhalb der Kondensorlinse 7 oder zwischen dieser und dem Präparat 8 angeordnet sein.

10 Ansprüche
6 Figuren

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Claims (9)

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   Patentansprüche

   taster-Korpuskularstrahlmikroskop mit einem Strahlerzeuger, einem Ablenksystem für den Strahl, einer Kondensorlinse zur Fokussierung des Strahles auf ein abzubildendes Präparat, einer Blendenanordnung zur Dunkelfeldabbildung des Präparates sowie mit einer Detektoranordnung, in der bei Durchstrahlung des Präparates gestreute Teile des Strahles registriert werden, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Strahlerzeuger (1-4) und Präparat (8) eine erste Blende (B₁) mit mehreren offenen ψ (strahlungsdurchlässigen) Feldern und zwischen Präparat und Detektoranordnung (9) eine zweite Blende (B₂) mit einem zentralen ersten Bereich und einem diesen umschließenden zweiten Bereich angeordnet ist, wobei der erste Bereich (I) komplementär zur ersten Blende derart ausgebildet ist, daß seine geschlossenen (strahlungsundurchlässigen) Felder die von den offenen Feldern der ersten Blende durchgelassene ungestreute Strahlung abfangen, während der zweite Bereich (II) aus einem offenen (strahlungsdurchlässigen) Feld besteht, dessen Fläche groß ist gegenüber den Flächen der einzelnen offenen Felder des ersten Bereiches.
2. 2. Raster-Korpuskularstrahlmikroskop nach Anspruch 1, dadurch ) gekennzeichnet, daß die Felder der ersten Blende (B₁) und die komplementären Felder des ersten Bereiches (I) der zweiten Blende (B₂) ringförmig und konzentrisch sind.
3. 3. Raster-Korpuskularstrahlmikroskop nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Blende (B₁) als phasenkorrigierende Zonenblende ausgebildet ist, die nur solche Teilstrahlen zum Präparat (8) gelangen laß, die nach Durchtritt durch die Kondensorlinse (7) Phasen gleichen Vorzeichens haben.

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4. 4. Raster-Korpuskularstrahlmikroskop nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die geschlossenen Felder der ersten Blende (B.j) eine Breite haben, die größer ist als die zur Abblendung aller Teilstrahlen mit PhaBen des einen Vorzeichens erforderliche Mindestbreite.
5. 5. Raster-Korpuskularstrahlmikroskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Präparat (8) und zweiter Blende (B«) ein weiteres Ablenksystem (10, 10') angeordnet ist, das die Strahlablenkung durch das erste Ablenksystem (5, 5¹ » 6» 6') kompensiert.
6. 6. Raster-Korpuskularstrahlmikroskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ablenksystem aus zwei in Strahlrichtung aufeinanderfolgenden Teilsystemen (5» 5¹ l*zw. 6, 6¹) besteht, von denen das erste (5, 5¹) den Strahl aus der optischen Achse (1) des Mikroskops auslenkt und das zweite (6, 6¹) den ausgelenkten Strahl derart zurücklenkt, daß die Achse des zurückgelenkten Strahles die optische Achse zumindest ungefähr in der Ebene der ersten Blende (B..) schneidet.
7. 7. Raster-Korpuskularstrahlmikroskop nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die erste (B..) und die zweite (Bp) Blende in koordinierten optischen Ebenen der KondensorlinBe (7) liegen.
8. 8. Raster-Korpuskularstrahlmikroskop nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Blende (B₁) in der Brennebene der Kondensorlinse (7) liegt.
9. 9. Raster-Korpuskularstrahlmikroekop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die offenen Felder der zweiten Blende (B₂) als Eintrittsflächen konzentrischer ringförmiger Strahlungsdetektoren (11 - 15) ausgebildet sind.

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   1O_f Raster-Korpuskularstrahlmikroskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß hinter der zweiten Blende (Bp) ein Geschwindigkeitsanalysator (16) angeordnet ist.

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