DE2125105A1

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Info

Publication number: DE2125105A1
Application number: DE19712125105
Authority: DE
Original assignee: AEI
Current assignee: AEI
Priority date: 1970-05-22
Filing date: 1971-05-21
Publication date: 1971-12-02
Also published as: US3714423A; NL7106972A; FR2093572A5; GB1320346A

Description

Patentanwälte

Dr.-Ing. Wilhelm Beichel Dipl-Ing. Wolfgang Beichel ,.-

. 6 Frankfurt a. M. 1 ⁶⁶⁷°

Parksiraße 13

ASSOCIATED ELECTRICAL IHDUSSMES LIMSSD, London, ¥ 1, England

Objekttisch für ein Elektronenmikroskop

Die Erfindung bezieht sich auf einen Objekttisch für ein Elektronenmikroskop mit einem ersten Bauteil, das um eine Achse drehbar an einem Stützkörper befestigt ist, mit einem zweiten 3auteil, das eine Probe aufnimmt und um eine gegenüber der Achse des ersten Bauteils winklig versetzten Achse drehbar an dem ersten Bauteil befestigt ist, mit einer ersten ITeigungsvorrichtung, die das erste Bauteil um seine Achse in bezug auf den Stützkörper neigt, und mit einer zweiten ITeigungsvorrichtung, die das zweite Bauteil in bezug auf das erste Bauteil neigt.

Ein derartiger Objekttisch ist bekannt. Er gestattet eine neigung der Probe, so daß sie unter verschiedenen Winkeln betrachtet werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den bekannten Objekttisch derart zu verbessern, daß zwischen der Betätigung der ersten IToigungseinrichtung und der Betätigung der zweiten ITeigungseinrichtung nur ein geringer oder überhaupt kein Zusammenhang besteht, daß also das

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ITeigen des ersten Bauteile praktisch keinen Einfluß auf die Stellung des zweiten Bauteils in "bezug auf dac erste Bauteil ausübt..

Zum lösen dieser Aufgabe ist der eingangs beschriebene Objekttisch dadurch gekennzeichnet, daß die zweite ITeigungsvorriehtung eine auf dem Stützlcörper länge einer Bahn verschiebbar angeordnete Antriebsvorrichtung, zwei flexible Antriebsbauteile, von denen jedes Bit dem einen Ende an der verschiebbaren Antriebsvorrichtung und mit den anderen Ende an den zweiten Bauteil

" befestigt ist, um die zum !Teigen des zweiten Bauteils in entgegengesetzten Richtungen dienende Antriebskraft von der Antriebsvorrichtung auf das zweite Bauteil zu übertragen, eine die Antriebsvorrichtung in der einen Verschiebebahnrichtung vorspannende Vorrichtung, um aus den flexiblen Antriebsbauteilen jegliche Spannungslosigkeit zu entnehmen, und eine die flexiblen Antriebsbauteile um die Achse des ersten Bauteils führende Führungsvorrichtung enthält, v/obei beim Beigen des ersten Bauteils die flexiblen Antriebsbauteile von der Führungsvorrichtung auf- oder abgewickelt werden, wodurch sich die Antriebsvorrichtung längs ihrer Bahn

k auf dem Stutzkörper verschiebt und diejenigen Abschnitte der flexiblen Antriebsbauteile, die mit dem zweiten Bauteil verbunden sind, nahezu keine Bewegung in bezug auf das erste' Bauteil ausführen, so daß sich das zweite Bauteil bezogen auf das erste Bauteil nicht neigt.

Die flexiblen Antriebsbauteile können aus den Abschnitten eines einzigen flexiblen Antriebsbauteils bestehen. Die Antriebsvorrichtung enthält zweckmäßigerweise eine Antriebsrolle, an deren Umfangcrand die einen Enden der flexiblen Antriebsbauteile befestigt sind.

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Die ruhruiigseinrichtr.n^ enthält vorzugsweise zwei Rollen, die ura die Achse des ersten Bauteils drehbar angeordnet sind.

Der nach der Erfindung ausgebildete Objekttisch hat den v/eiteren Vorteil, daß sehr große ITeigungswinkel eingestellt werden können.

Un dies su. erreichen, sind die flexiblen Antriebsbau— teile vorzugsweise als Drähte ausgebildet, die nit Ihrem einen Ende an der betreffenden Antriebsvorrichtung und nit ihrem anderen Sude an den ersten bzw. zweiten Bauteil befestigt sind.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung v/Ird anhand von Piguren "beschrieben.

Die Pig· 1 zeigt scheiaatlsch ein Elektronenmikroskop.

Die Pig. 2 stellt die "bewegbaren Teile der Anordnung dar.

Die Pig. 3 ist eine Zusamnenbauzeichnung der Anordnung.

Die Pig. 4 ist eine perspektivische Ansicht der Anordnung.

Die Pig. 5 Ist eine Ansicht der in den Objekttisch

des Elektronenmikroskops eingebauten Anordnung·

Die Pig. 6 und 7 veranschaulichen die Arbeitsweise der Anordnung.

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BAD ORIGINAL

Das in der J?ig. 1 dargestellte Elektronenmikroskop enthält ein evakuier bar e;j Gehäuse 101, in dem mehrere elektronenoptische Linsen untergebracht sind, "beispielsweise zwei Kondensorlinsen 102, 103, eine Objektivlinse 104 und drei Projektorlinsen 105, 106, 107. Diese linsen sind in der Figur lediglich schematisch dargestellt. Inabesondere sind die !Formen der Polschuhe und der linsenspalte nicht gezeigt.

Ein Objekt- oder Probenträgertisch 108 ist innerhalb des Gehäuses 101 zwischen den Kondensorlinsen 102, 103 und der Objektivlinse 104 angeordnet. Der Objekttisch ist derart ausgebildet, daß er eine Probe in dem linsenspalt der Objektivlinse 104 haltert. Der genaue Aufbau des Objekttisches 108 wird noch im einzelnen beschrieben.

Eine Elektronenkanone 109 liefert einen Elektronenstrahl, der längs des Pfades 110 durch die linsen 102 bis 107 läuft, um auf einem Schirm 101 ein vergrößertes Bild des Objekts oder der Probe abzubilden. Vor dem Objekttisch ist in dem Strahlengang eine Einstellvorrichtung angeordnet, die zum seitlichen Einstellen des Elektronenstrahls dient.

Wie es in den Fig. 2 und 3 gezeigt ist, enthält der Objekttisch des Elektronenmikroskops eine kardanische Auf— hängungsanordnung mit einem rohrförmigen Stützkörper 1, in dessen einem Ende der äußere Kardanring 2 drehbar angeordnet ist, der bezüglich des Stützkörpers um eine Achse 3 gekippt oder geneigt werden kann. Innerhalb des äußeren Kardanrings 2 ist ein innerer Kardanring 4 drehbar gelagert, der bezogen auf den äußeren Kardanring 2 gekippt oder geneigt werden kann, und zwar um eine Achse 5, die auf der Achse 3 senkrecht steht.

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Ein 211α Haltern einoc Probengitters geeigneter Probenhalter (nicht gezeigt) kann mit einem Sprengring an dem inneren Kardanring 4 befestigt werden.

Eine Antriebsrolle 6 ist an einer Stütze 7 drehbar befestigt, die von demjenigen Ende des Stützkörpers 1 wegstrebt, das dem die Kardanringe 2 und 4 enthaltenden Ende gegenüber liegt. Die Drehachse der Rolle 6 verläuft parallel zur Achse 3 des äußeren Kardanringes. Eine zweite Antriebsrolle 8 ist an einem Schlitten 9 drehbar befestigt, der in einem Schlitz 10 in einer Stütze 11 gleitet, die an demselben Ende des Stützkörpers 1 wie die Stütze 7 angeordnet ist. Der Schlitten ist mit einer Feder .12 in einer von den Kardanringen und 4 wegführenden Richtung vorgespannt. Die Drehachse der Rolle 8 verläuft senkrecht zur Drehachse der Rolle

Die Antriebsrollen 6 und 8 dienen zum Ausführen der lleigungs- oder Kippbewegungen des äußeren und inneren Kardanringes.

Wie es die lig. 3 und 4 zeigen, ist der Stützkörper in eine Bohrung 13 eines äußeren Stützkörpers 14 eingepaßt. Zwei Schubstangen 15 und 16 sind in Hüten 17 und 18 angeordnet, die unter einem rechten Winkel zueinander in dem äußeren Stützkörper 14 verlaufen. Die Schubstange 15 ist der Antriebsrolle 6 und die Schubstange der Antriebsrolle 8 zugeordnet. Jede Schubstange weist einen Schlitz 19 auf, in den jeweils ein Stift 20 ragt, der an der zugeordneten Rolle befestigt ist. Wenn die Schubstangen 15 und 16 in ihren Nuten 17 und 18 in Längsrichtung verschoben v/erden, führen die Antriebsrollen 6 und 8 eine Drehbewegung aus. Ein Halterungsbügel 41, der mit Schrauben auf der Oberseite des äußeren

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Stützkörpers 14 befestigt ist, hält die Schubstangen 15 uud 16 in ihren Ifutcn.

Wie es die Pig« 5 zeigt, bilden der Stützkörpcr 1 und der äußere Stützkörper 14 zusammen einen Probenbehälter, der iait einer in den Bügel 41 eingreifenden Ilalterungsvorrichtung (nicht gezeigt) an dem Objekttisch 21 befestigt werden kann. Die Schubstangen 15 und 16 v/erden jeweils über ein Schneckengetriebe 22 bzw. 23 angetrieben. Die Schneckengetriebe sind jeweils über ein teleskopartig aufgebautes Universalgelenk 42 mit Antriebswellen 24 bzw« 25 verbunden. Die Antriebswellen bind über Universalgelenke sum Einstellen nach außen geführt. Die teleskopartigen Gelenke 42 gestatten, daß der £isch 21 angetrieben, durch eine Steuereinrichtung (nicht gezeigt) eine transversale Linearbewegung ausführen kann.

Wie es die Pig. 6 zeigt, wird der Antrieb zwischen der Antriebsrolle 6 und den äußeren Kardanring 2 mit einem Antriebsdräht 26 vorgenommen. Das eine Ende dieses Drahtes ist an einer Stelle 27 an dem Uxafangsrand der Rolle 6 befestigt. Das andere Drahtende ist an einer Stelle 23 auf dem Umfangsrand einer Rolle 29 befestigt, die mit dem äußeren Kardanring 2 längs der Achse 3 fest verbunden ist. Auf diese Weise wird die Bewegung der Antriebswelle 24 in einer etwa linearen Weise über die Schubstange 15, die Antriebsrolle 6, den Antriebsdraht 26 und die Rolle 29 auf den äußeren Kardanring 2 übertragen.. Das bedeutet, daß der Neigungswinkel des äußeren Kardanringes 2 um seine Achse 3 dem Drehwinkel der Antriebswelle 24 etwa proportional is

t.

Aus der 3Mg. 7 geht hervor, daß der Antrieb zwischen der Antriebsrolle 8 und dem inneren Kardanring 4 über

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Antriebsdrähte 30 und 51 vorgenommen wird. Das eine Undo des Antriebsdrahtes 30 ist an einer Stelle 32 auf den Unfangcrand der Antriebsrolle 8 befestigt, von dort läuft der Draht 30 um eine Führungsrolle 33, die drehbar lunge der Achse 5 an dem äußeren Kardanring 2 befestigt ist, und führt um die äußere Oberfläche des äußeren Kardanringes herum zu einer !Teigungsrolle 35, auf dessen äußerem Umfangsrand der Draht an einer Stelle 34 befestigt ist. In ähnlicher Weise ist der Antriebsdraht 31 an einer Stolle 36 auf dem Umfangsr-and der Antriebsrolle 8 befestigt und führt von dort um eine Führungsrolle 37 herum, die längs der Achse 3 drehbar an dem äußeren Kardanring 2 angeordnet ist, und läuft schließlich um die Außenoberfläche des äußeren Kardanringes zu der Rolle 35, an der der Draht ebenfalls an der Stelle 34 befestigt ist. Die Drähte 30 und 31 laufen jeweils um eine Walze 43 an einer Führungslatte 33, die unter der Antriebsrolle S angeordnet ist und dasu dient, die Drähte auf dem Rand der R.olle 3 zu führen.

Da die beiden Drähte 30 und 31 an demselben Punkt 34 der ileigungsrolle 35 befestigt sind, können sie an dieser Stelle miteinander verbunden werden, so daß sie ein einziges Drahtstück bilden.

Die ITeigunsrolle 35 ist mit dem inneren Kardanring 4 starr verbunden. ¥enn daher die Antriebsrolle 8 in einer ersten Richtung gedreht wird, die durch einen Pfeil 39 angedeutet ist, wird diese Drehbewegung über den Draht 31 auf die ITeigungsrolle 35 übertragen und der innere Kardanring 4 bezüglich des äußeren Kardanringes um die Achse 5 in einem ersten Richtungsinn geneigt, wie es in der 3?ig. dargestellt ist. Vienn die Antriebsrolle 8 in der entgegengesetzten Richtung gedreht wird, wird diese Drehbewegung über den Draht 30 zur ITeigungsrolle 55 übertragen,

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so daß der innere Kardanring 4 jetzt in den entgegenge-. setzten Richtungssinn geneigt wird.

Auf diese l.^reise v/ird die Drehbewegung der Antriebswelle 25 in einer etwa linearen l/eise über die Schubstange 2G, die Antriebsrolle 8, die Drähte 30 bzw. 31 und die R.0II0 35 auf den inneren Kardanring 4 übertragen. Das bedeutet, daß der ITeigungswinkel des inneren Eardanringes um seine Achse in bezug auf den äußeren Kardanring dora Drohwinkel der Antriebswelle 25 etwa porportional ist.

Wenn der äußere Kardanring 2 um seine Achse 3 gedreht . wird, werden die Drähte 30, 31 auf die Pührungsrollen 30, ™ 57 auf- oder abgewickelt, so daß sich die Antriebsrolle auf die Kardanringe 2, 4 zubewegt'oder davon wegbewegt. Die zwischen den Pührungsrollen 33, 37 und der ITeigungsrolle 35 liegenden Abschnitte der Drähte 30, 31 führen jedoch bezüglich des äußeren Kardanringes 4 keine Bewegung aus, so daß der innere Kardanring 4 bezüglich des äußeren Kardanringes 2 ebenfalls keine Drehbewegung vornimmt.

Die ITeigungsbewegungen des inneren und des äußeren Kardanringes üben daher aufeinander keinen Einfluß aus.

^ Pur die Schubstange 16 ist eine Rückholfeder 40 vorgesehen. Pur die Schubstange 15 übernimmt die Peder 12 die Rückholbewegung. Abweichend davon kann jedoch auch eine getrennte Rückholfeder für die Schubstange 15 vorgesehen sein.

Das als Ausführungsbeispiel der Erfindung beschriebene Antriebssystem hat außer dem Vorteil, daß es sich näa- lich um ein entkoppeltes ITeigungssystem und um ein

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lineares System handelt, den weiteren Vorteil, daß· in ■beiden Richtungen große ITeigiingswinkel erzeugt v/erden !rönnen, "beispielsweise in der Größenordnung von 60°.

Der maximale ITeigungswinkel wird durch die dem eigene Schattenwirkung des Probenhalters begrenzt, der das Probengitter trägt.

Anstelle der Antriebsdrähte kann man auch andere flexible Antriebseinrichtungen benutzen, um die Kardanringe zu neigen, beispielsweise Nylonfäden, Metallbänder oder Ketten.

Die erfindungsgemäße Lehre ist sowohl für abtastende als auch nichtabtastende Elektronenmikroskope anwendbar. Obwohl es sich bei dem dargestellten Objekttisch um einen von oben zugänglichen Typ handelt, kann man die Erfindung auch auf Objekttische anwenden, die von der Seite zugänglich sind.

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Claims

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6670 Patentansprüche

Objekttisch für ^Elektronenmikroskop mit einen ersten Bauteil, das um eine Achse drehbar an einen Stützkörper befestigt ist, mit einen zweiten Bauteil, das eine Probe aufnimmt und um eine gegenüber der Achse den ersten Bauteils winklig versetsten Achse drehbar an dem ersten Bauteil befestigt ist, nit einer ersten ITeigungsvorrichtung, die das erste Bauteil un seine Achse in bezug auf den

* Stützkörper neigt, und mit einer zweiten ITeigungsvorrichtung, die das zweite Bauteil um seine Achse in bezug auf das erste Bauteil neigt, dadurch gekennzeichnet 5 daß die zweite ITeigungsvorrichtung eine auf dem Stütskörper (1) längs einer Bahn verschiebbar angeordnete Antriebsvorrichtung (8), zwei flexible Antriebsbauteile (30, 31), von denen jedes nit den einen Ende an der verschiebbaren Antriebsvorrichtung und mit dem anderen Ende an dem zweiten Bauteil (4) befestigt ist, um die zum !Teigen des zweiten Bauteils in entgegengesetzten Richtungen dienende Antriebskraft von der Antriebsvorrichtung auf das zweite Bauteil zu übertragen,

fc eine die Antriebsvorrichtung in der Verschieberichtung vorspannende Torrichtung (12), um aus den flexiblen Antriebsbauteilen jegliche Spannungslosigkeit zu entnehmen, und eine die flexiblen Antriebsbauteile um die Achse (3) des ersten Bauteils (2) führende Pührungsvorrichtung (33, 37) enthält, wobei beim Feigen des ersten Bauteils die flexiblen Antriebsbauteile von der Pührungsvorrichtung auf~ oder abgewickelt v/erden, wodurch sich die Antriebsvorrichtung längs ihrer Bahn auf dem Stütskörper verschiebt und diejenigen Abschnitte der flexiblen Antriebsbauteile,

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die mit dem zweiten Bauteil verbunden sind, nahezu keine Bewegung in bezug auf das erste Bauteil ausführen, so daß sich das zweite Bauteil bezogen auf das erste Bauteil nicht neigt.
2. Objekttisch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß jedes flexible Antriebsbauteil ein Draht ist,
3. Objekttisch nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge-. kennzeichnet, daß die Führungseinrichtung zwei Rollen (33, 37) enthält, und zwar jeweils eine für jedes Antriebsbauteil, und daß die Rollen drehbar um die Achse (3) des ersten Bauteils (2) angeordnet sind.
4. Objekttisch nach einen der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die verschiebbare Antriebsvorrichtung eine Antriebsrolle (8) enthält und daß jedes flexible Antriebsbauteil (30, 31) mit dem einen Ende an einer Stelle (32, 36)' auf dem Umfangsrand der Antriebsrolle befestigt ist.
5. Objekttisch nach'Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Antriebsrolle (8) von einer verschiebbaren Schubstange (16) angetrieben wird, die auf dem Stützkörper (1) angeordnet ist.
6. Objekttisch nach einem der vorangeganenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste ITeigungsvorrichtung zum lleigen des ersten Bauteils (2) um seine Achse ebenfalls ein flexibles Antriebsbauteil (26) enthält, das mit seinem einen Ende an einer weiteren Antriebsvorrichtung (6), die auf dem Stützkörper (1) angeordnet ist, und mit seinem anderen Ende an dem ersten Bauteil (2) befestigt ist.

Re/Li/Ho 1 O 9 8 A 9 / 1 3 2 1