DE2043749C3 - Raster-Korpuskularstrahlmikroskop - Google Patents
Raster-KorpuskularstrahlmikroskopInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Raster-Korpuskularstrahlmikroskop
mit einem Strahlerzeuger, einem Ablenksystem für den Strahl, einer Kondensorlinse zur
Fokussierung des Strahls auf ein abzubildendes Präparat einer Blendenanordnung zur Dunkelfeldabbildung
des Präparats, die eine zwischen Strahlerzeuger und Präparat angeordnete Blende enthält sowie mit einer
Detektoranordnung, in der bei Durchstrahlung des Präparats gestreute Teile des Strahls registriert werden.
Sie ist insbesondere für Raster-Elektronenmikroskope
von Bedeutung, kann jedoch auch bei Raster-Korpuskularstrahlmikroskopen
anderer Art, z. B. lonenmikroskopen, 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 Präparats gelenkt: sämtliche Strukturelemente des Präparats 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 Präparats 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 Dunkelfeldabbildung zu verwenden, wie z. B. aus einer Arbeit von v. A r d e η η e aus der »Zeitschrif: für Physik«, 1938, S. 55J bis 572, insbesondere S. 557, Fig. 4, hervorgeht. Hier wird bei einer Durchstrahlungsaufnahme ein unterhalb des Präparats angeordneter ringförmiger Detektor verwendet, der den zentralen, direkten Strahl durchläßt; ein solcher Detektor hat die gleiche Wirkung wie eine zentrale scheibenförmige Blende. Bei einem vorgeschlagenen Raster-Korpuskularstrahlmikroskop der eingangs genannten Art (DTPS I 948 270] kann die zwischen Strahlerzeuger und Präparat angeordnete Blende eine Dunkelfeldblende mit zentralem Auffänger oder eine Dunkelfeldhalbblende sein.
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 Präparats gelenkt: sämtliche Strukturelemente des Präparats 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 Präparats 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 Dunkelfeldabbildung zu verwenden, wie z. B. aus einer Arbeit von v. A r d e η η e aus der »Zeitschrif: für Physik«, 1938, S. 55J bis 572, insbesondere S. 557, Fig. 4, hervorgeht. Hier wird bei einer Durchstrahlungsaufnahme ein unterhalb des Präparats angeordneter ringförmiger Detektor verwendet, der den zentralen, direkten Strahl durchläßt; ein solcher Detektor hat die gleiche Wirkung wie eine zentrale scheibenförmige Blende. Bei einem vorgeschlagenen Raster-Korpuskularstrahlmikroskop der eingangs genannten Art (DTPS I 948 270] kann die zwischen Strahlerzeuger und Präparat angeordnete Blende eine Dunkelfeldblende mit zentralem Auffänger oder eine Dunkelfeldhalbblende sein.
Will man bei einem Raster-Elektronenmikroskop eine hohe Auflösung erzielen, so muß die den Rasterpunkt
erzeugende Linse aus physikalischen Gründer eine entsprechend große Apertur besitzen. Verwendet
man nun bei großer Bestrahlungsapertur eine Dunkelfeldabbildung nach v. A r d e η η e mit einer zentraler
scheibenförmigen Blende, so bedeutet das, daß sehi viele gestreute Elektronen im Detektor nicht registrierl
werden, da sie im Primärstrahlkegel liegen und daher von der Blende abgelängen werden. Bei geringer Auf-
lösung 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 zugn-nde, 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 die zwischen Strahlerzeuger und Präparat angeordnete
erste Blende mehrere offene strahlungsdurchlässige Felder aufweist und daß zwischen Präparat
und Detektorauordnung 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 Blende durchgelassene u.igestreute 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 phasenkorrigierender Zonenblenden ist z. B. in der deutschen Patentschrift
1 222 603 beschrieben.
Aus einer Arbeit von R i e c k e aus der »Zeitschrift für Naturforschung«, 1964,19a, S. 1228 bis 1230, ist die
Verwendung von komplementären Mehrfachblenden zur Dunkelfeld-Abbildung bei konventionellen Elektronenmikroskopen
bekannt R i e c k e hat auch bereits angegeben, daß die Blenden als phasenkorrigierende
Zonenblenden ausgebildet sein können.
Das erfindungsgemäße Raster-Korpuskularmikroskop unterscheidet sich aber in seinem Aufbau und seiner
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
Blendensystem hat daher höchstens die der Auflösung entsprechende öffnung. Beim Rastermikroskop
aber bestimmt der Öffnungskegel der beleuchteten Strahlung die Auflösung. Das bedeutet aber, daß
das der Abbildung zugeordnete Blendensystem dieser Öffnungsbeschränkung nicht unterliegt. Fig. la zeigt
die Blende des komplementären Blendensystems nach R i e c k e, welche der Abbildungslinse im konventionellen
Mikroskop zugeordnet ist. Ihr maximaler Durchmesser darf Ir — die durch Linsenfehler bedingte maximal
zulässige öffnung der Linse — nicht überschreiten.
F i g. Ib zeigt die Blende, die bei einem Rasterkorpuskularstrahbnikroskop
nach der Erfindung als zweite Blende dem Detektor zugeordnet ist Sie erhält zwei
Blendenbereiche. Der erste Blendenbereich (I) ist eine Blende eines komplementären Blendensystems analog
w;e in F i g. la. Der zweite Blendenbereich (II) besteht
aus einem offenen Feld mit einer radialen Breite {R-i).
die vorzugsweise mindestens so groß sein soll wie r/2.
Die gesamte Blende hat daher den wesentlich größeren
Durchmesser von 2R (gegenüber Fig. la), der nicht
mehr durch die Auflösungsbedingungen einer Linse beschränkt ist. Das Blendensystem nach F i g. Ib kann daher
sehr viel mehr gestreute Elektronen erfassen als eine Blende nach Fig. la. Man erkennt aus Fig. Ib
übrigens auch den Vorteil des erfindungsgemäßen Mikroskops gegenüber dem Rastermikroskop nach v.
A r d e η η e. Nach v. Ardenne 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 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 etwa IA , 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 dei
Zonenblende eine bestimmte Mindestbreite haben Verwendet man im Rahmen der Erfindung eine solch«
phasenkorrigierende Zonenblende als erste Blende, se
ist es von Vorteil, die Breite der geschlossenen Feldei
dieser Blende größer zu wählen als die genannte Min destbreite. Das führt zwar zu einem Intensitätsverlus
des Brennflecks, der jedoch dadurch aasgeglichen wird daß die offenen Felder der vor dem Detektor liegendei
komplementär ausgebildeten zweiten Blende entspre chend größer sind, so daß das Detektorsignal ebenfall
relativ vergrößert ist. Der Gewinn liegt darin, daß dii Strahlungsbelastung des Präparates bei gleichem De
tektorsignal verringert ist. Wenn es darauf nicht an kommt, kann man auch die Intensität der Korpuskular
strahlquelle erhöhen und dadurch zu einem absolut ver größerten Detektorsignal kommen.
Bei einem konventionellen Korpuskularstrahlmikro
skop mit komplementären phasenkorrigierenden Mehrfachringblenden nach R i e c k e 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 bildseitige 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 Blende 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 strahlungsseitige 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 beleuchtete Strahl in der Ebene der ersten Blende stets
die gleiche Lage relativ zu dieser hat Die gleiche Bedingung kann man — bei der genannten Lage des Ablenksystems — auch für die zweite Blende in der Weise
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
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 femer hinter der zweiten Blende ein Geschwindigkeksanaiysator angeordnet sera, der eine Trennung
von etasöK* and anelattisch gestreuten Korpuskeln er
mögficht.wiees betsptet»ra<e*asdef DT-OS1439 828
bekannt nt
missionskathode 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 elektromagnetisches Ablenksystem verwenden^
ίο Im Strahlengang befindet sich ferner als Kondensorlinse 7 eine magnetische Polschuhlinse, die den Überkreuzungspunkt des Elektronenstrahls vor der Kathode
möglichst punktförmig auf das Präparat 8 abbildet. Das Präparat 8 kann in an sich bekannter Weise in einem
is 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
im Strahlengang sind zwei Blenden Bi und Bi an
geordnet. Die Blende Bi umfaßt entsprechend F i g. Ib
zwei Bereiche I und 11. Beide Blenden weisen mehrere ringförmige, konzentrisch angeordnete, offene, strahlungsdurchlässige Felder auf. Die Blenden Si und Bi
sind insofern komplementär zueinander ausgebildet als
jeweils ein offenes Feld der Blende Si einem geschlossenen Feld des ersten Bereiches I der Blende Bi zugeordnet ist so daß also TeUe des beleuchteten Strahls,
die von der Blende Bl durchgelassen werden und das Präparat 8 ungestreut durchsetzen, von den geschlosse
nen Feldern der Blende Ö2 abgefangen werden. Zum
Detektor 9 gelangen demnach nur solche Elektronen, die im Präparat 8 elastisch oder unelastisch gestreut
werden. Wie die Figur zeigt trägt dabei ein großer Teil derjenigen Elektronen zur Bilderzeugung bei, die vom
Präparat 8 innerhalb des Primärstrahlkegels mit dem öffnungswinkel 2« gestreut werden. Dabei ist es ferner
wesentlich, daß auch die außerhalb des Primärstrahlkegels gestreuten Elektronen, die das breite offene Feld
des Blendenbereiches 11 durchsetzen, zur Signalerzeu
gung im Detektor 9 beitragen.
Bei dem Strahlengang nach F i g. 2 wird der Elektronenstrahl durch das Teil-Ablenksystem 5, 5' zunächst
aus der Achse herausgelenkt und durch das Teil-Ablenksystem 6, 6' wieder zur Achse zurückgelenkt und
zwar derart daß sich der unabgelenkte und der abgelenkte Strahl in der Blende Bi schneiden. Der Elektronenstrahl hat also unabhängig von seiner Ablenkung
eine konstante Lage relativ zur Blende Bi. Ferner liegt
die Blende Bi 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
SS Primarstrahikegel relativ zur Blende & verschiebt. Insbesondere dann, wenn die Stendea 81 aad Bi in ihren
Maßen genau komplementär ausge&ftäet sind, kann es
vorkommen, daß die Kettle 82 ofcttt β»- gestreute,
sondern auch ungestreote Strahlung düFdiföSt Man
>1 il 4fi
Achse des in Fi g. 2 dargestellten Raster-Elek
traflentnikroskops ist mit 1 bezeichnet Als Strahlerzeuger karat eine Qaeüe ubnehen Aufbaues verwendet
sein, *e in diesem A&sfahrangsbeispiel die Spitzenkathode 2. des Wehneltzylinder 3 «ad die Anode 4 enthält Bispsweise kann die in der deutschen Patentschrift 1 031 447 besrieene Konstruktion für den
Strahlerzeuger Anwendung finden: auch eine Feldern
nen Felder des Bereiches I der Bleadeflfe etwas breiter
macht als es den offenen Penem 4er Btende A entspricht βμΒ dom aflerdiags einen Vertust an Streastrahtoig m Kauf nehmen. Mh Vertei kann man je·
doch zwischen dm Präparat 8 und der Blende ftf ein
werteres ABienssyMMti tv, W vorsenen, das syncnroe
mit dem bestrahluagsseit^ea Abienfe^stasa S, ff, β, 6'
betrieben wird and die durch dieses Ablenksystem be-
wirkte Ablenkung derart kompensiert, daß die Lage des Strahls in der Ebene der Blende Bi während der
Abtastung des Präparates nicht verändert wird.
Die Durchmesser und Breiten der offenen bzw. geschlossenen Felder der Blenden ßi und Bi (Bereich I)
können an sich beliebig gewählt werden: die Breiten der Felder können beispielsweise gleich groß sein. Es
ist lediglich darauf zu achten, daß der Bereich 1 der Blende B2 ein — gegebenenfalls vergrößertes oder verkleinertes
— negatives Abbild der Blende Si darstellt, derart, daß beide Blenden gemeinsam für den direkten
Strahlengang undurchlässig sind.
Bevorzugt wird jedoch eine Ausführungsform der Erfindung, bei der die Blende B\ 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 Si — und entsprechend auch des Bereiches 1 ao der Blende Βί — nach dem öffnungsfehler der Kondensorlinse
7. Die Blende ßi kann auch so ausgebildet sein, daß sie einen etwa vorhandenen Astigmatismus
der Kondensorlinse 7 korrigiert; die Felder der Blende Si sind dann nicht mehr kreisförmig. Zur Korrektur »5
eines Astigmatismus der Kondensorlinse 7 kann jedoch auch ein Stigmator in den Strahlengang eingefügt werden.
Das Ausführungsbeispiel nach F i g. 3, in der dieselben Bezugszeichen verwendet sind wie in F i g. 2. zeichnet
sich dadurch aus. daß die Blenden Si und Bi in
koordinierten optischen Ebenen der Kondensorlinse 7 angeordnet sind, so daß der Bereich 1 der Blende Bi das
Negativ eines Bildes verkörpert, das die Kondensorlinse 7 von der Blende ßi entwirft. Da auch hier das Ablenksystem
5. 5'. 6, 6' so ausgelegt ist. daß abgelenkte und unabgelenkte Teilstrahlen sich in der Ebene der
Blende Bi schneiden, werden diese Teilstrahlen in zugeordneten
Punkten der Blende Bi wieder vereinigt. Das bedeutet, daß der bildseitige Primärstrahlkegcl bei
der Strahlablenkung seine Lage in der Ebene der Blende ß2 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 F i g. 3 sind die Blenden Bi und Bi von der Kondensorlinse 7 jeweils
um die doppelte Brennweite entfernt; sie sind daher gleich groß. Man kann jedoch für die Lage der Blenden
Si und Bi jedes andere Paar von Gegenstands- und
Bildebene bezüglich der Kondensorlinse 7 wählen.
In F i g. 4 ist der untere Teil des Strahlengangs nach
F i g. 3 mit einer anderen Ausführung der Blende Bi dargestellt. Die offenen Felder der Blende ß: 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 Bi in F i g. 3; die hier einfallenden
Elektronen werden nicht ausgewertet. Die Detektoren 12 bis 15 bilden gemeinsam den Bereich I, der breite
Detektor 11 den Bereich H der Blende Bi.
Die Detektoren 11 bis 15 sind je für sich mit Ausgän
gen 11a usw. versehen, die nacheinander an eine Bildwiedergaberöhre
oder gleichzeitig 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 Winkel 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 gestreute Elektronen, voneinander zu trennen. Eine hierfür geeignete
Anordnung zeigt F i g. 5. Hier ist dem Raster-Elektronenmikroskop ein üblicher elektrostatischer oder magnetischer
Geschwindigkeitsanalysator 16 nachgeschaltet, der an seiner Vorderwand 17 eintretende Elektronen
je nach deren Energie an verschiedenen Stellen der Rückwand 18 fokussiert. Die Blende Bi 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 beigetragen haben.
Auf der linken bzw. rechten Seite der F i g. 6 sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt,
bei denen die erste Blende ßi als phasenkorrigierende Zonenblende ausgebildet ist. Die Figur zeigt schematisch
einen Teil des Rastermikroskops, z. B. in der Anordnung nach F i g. 2. mit der Blende Bi, der Linse 7,
dem Präparat 8, der Blende Bi und dem Detektor 9.
Die über der Blende ßi aufgetragene Kurve φ stellt
die Phasen dar. mit denen die Teilstrahlen, die die betreffenden Punkte der Blende ßi durchsetzen, nach
Durchtritt durch die mit einem öffnungsfehler behaftete Linse 7 den Brennfleck auf dem Präparat 8 erreichen.
Bei der Ausführungsform nach der linken Seite der F i g. 6 sind die geschlossenen Felder Fi 1 der Blende
Si 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 Fi 2 durchgelassen werden.
Die geschlossenen Felder der komplementär ausgebildeten Blende Bi sind mit F21. die offenen Felder
mit F22 bezeichnet.
Bei der Ausführungsform nach der rechten Seite der F i g.6 sind die geschlossenen Felder FiT der Blende Bt
gegenüber der links dargestellten Ausführungsform verbreitert, so daß sie nicht nur die Teilstrahlen mit
negativer Phase, sondern auch Teilstrahlen mit kleiner positiver Phase abblenden. Die offenen Felder Fi 2' sind
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 F i g. 6 die offenen Felder F22' der
Blende Bi ebenso verbreitert wie die geschlossenen Flächen Ft 1' der Blende Bi. so daß mehr Streustrahlung
vom Präparat 8 durch die Blende Bi zum Detektor 9 gelangen und zu dessen Signal beitragen kann. Die
Ausführungsform nach der rechten Seite der F i g. b er-
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möglicht es also, bei verringerter Strahlenbelastung des Präparates 8 ein Detektorsignal gleicher Höhe zu erzielen.
Die Abhildungsgüte des Systems, d. h. die Schärfe des Brennflecks, wird durch die Verbreiterung der
Felder Fu' der Blende ßi nicht verschlechtert.
Die Blende B\ kann auch zwischen dem Strahlerzeuger 1 bis 4 und dem Ablenksystem 5,5', 6,6', innerhalb
der Kondensorlinse 7 oder zwischen dieser und dem Präparat 8 angeordnet sein.
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen
Claims (10)
1. Raster-Korpuskularstrahlmikroskop mit einem
Strahlerzeuger, einem Ablenksystem für den Strahl, «iner Kondensorlinse zur Fokussierung des Strahls
auf ein abzubildendes Präparat einer Blendenanordnung zur Dunkelfeldabbildung des Präparats, die
eine zwischen Strahlerzeuger und Präparat angeordnete Blende enthält sowie mit einer Detektoranordnung,
in der bei Durchstrahlung des Präparats gestreute Teile des Strahls registriert werden,
dadurch gekennzeichnet, (faß die zwischen Strahlerzeuger (1 bis 4) und Präparat (8) angeordnete
erste Blende (Bi) mehrere offene strahlungsdurchlässige Felder aufweist und daß zwischen
Präparat und Detektoranordnung (9) eine zweite Blende (Bt) mit einem zentralen ersten Bereich und
einem diesen umschließenden zweiten Bereich angeordnet ist wobei der erste Bereich (I) komplementär
zur ersten Blende (Βι)άετΆτ\ ausgebildet ist
daß seine geschlossenen strahlungsundurchlässigen Felder die von den offenen Feldern der ersten Blende
(Bi) durchgelassene ungestreute Strahlung abfangen, während der zweite Bereich (II) aus einem
offenen strahlungsdurchlässigen Feld besteht dessen Fläche groß ist gegenüber den Flächer der einzelnen
offenen Felder des ersten Bereichs (I).
2. Raster-Korpuskularstrahlmikroskop nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet daß die Felder
der ersten Blende (Bi)und die komplementären Felder
des ersten Bereichs (I) der zweiten Blende (Bi) ringförmig und konzentrisch sind.
3. Raster-Korpuskularstrahlmikroskop nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet daß die erste
Blende (Bi) als phasenkorrigierende Zonenblende ausgebildet ist die nur solche Teilstrahlen zum Präparat
(8) gelangen läßt, die nach Durchtritt durch die Kondensorlinse (7) Phasen gleichen Vorzeichens
haben.
4. Raster-Korpuskularstrahlmikroskop nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet daß die geschlossenen
Felder der ersten Blende (Bi) eine Breite haben, die größer ist als die zur Abblendung aller Teilstrahlen
mit Phasen des einen Vorzeichens erforderliche Mindestbreite.
5. Raster-Korpuskularstrahlmikroskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen
Präparat (8) und zweiter Blende (Bi) ein weiteres Ablenksystem (10, 10') angeordnet ist, das die
Strahlablenkung durch das erste Ablenksystem (5, 5', 6,6') kompensiert.
6. Raster-Korpuskularstrahlmikroskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß das Ablenksystem
aus zwei in Strahlrichtung aufeinanderfolgenden Teilsystemen (5, 5' bzw. 6, 6') besteht, von
denen das erste (5, 5') den Strahl aus der optischen Ar-hse (1) des Mikroskops auslenkt und das zweite
(6, 6') den ausgelenkten Strahl derart zurücklenkt, daß die Achse des zurückgelenkten Strahls die optische
Achse zumindest ungefähr in der Ebene der ersten Blende (Bi) schneidet.
7. Raster-Korpuskularstrahlmikroskop nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die erste (Bi)
und die zweite (Bi) Blende in koordinierten optischen Ebenen der Kondensorlinse (7) liegen.
8. Raster-Korpuskularstrahlmikroskop nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die erste
Blende (Bi) in der Brennebene der Kondensorlinse
(7) Hegt
9. Raster-Korpuskularstrahlmikroskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die offenen
Felder der zweiten Blende (Bi) als Eintrittsflächen konzentrischer ringförmiger Strahlungsdetektoren
(11 bis 15) ausgebildet sind
10. Raster-Korpuskularstrahlmikroskop nach Anspruch
1, dadurch gekennzeichnet daß hinter der zweiten Blende (Bi) ein Geschwindigkeitsanalysator
(16) angeordnet ist
Priority Applications (6)
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