DE2138339A1

DE2138339A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Fertigbearbeiten, Nachbearbeiten oder Reinigen von Spitzen durch Elektronenbeschuß

Info

Publication number: DE2138339A1
Application number: DE19712138339
Authority: DE
Inventors: Michael Marseille; Prulhieres Jean-Paul Clair Vaus les lacs; Drechsler (Frankreich). G2 Ig 3-00
Original assignee: Agence National de Valorisation de la Recherche ANVAR
Current assignee: Bpifrance Financement SA
Priority date: 1970-07-31
Filing date: 1971-07-30
Publication date: 1972-02-03
Also published as: NL167546B; BE770634A; US3763346A; GB1357198A; DE2138339C3; CA946937A; NL7110448A; DE2138339B2; NL167546C; FR2098954A5

Description

Patentanwälte

Dlpl.-Ing. R. EZETZ sen,

Dipl-lnc;. K. L.AMPriECHT

Dr.-Ing. ί'ο. .11 -.:. κ τ 2 Jr.

8Münchsn22, Steinedorfstr, W

96-17O57P(17.358h) 30. 7. 1971

AGENCE NATIONALE DE VALORISATION DE LA RECHERCHE - ANVAR. COÜRBEVOIE (Frankreich)

Verfahren und Vorrichtung zum Fertigbearbeiten, Nachbearbeiten oder Reinigen von Spitzen durch Elektronenbeschuß

Die Erfindung betrifft ein.Verfahren und eine Vorrichtung zum Fertigbearbeiten, Nachbearbeiten oder Reinigen von spitzen Werkstücken (kurz Spitzen genannt) mit sehr kleinem Krümmungsradius, insbesondere von Feldemissions-Elektroden.

Die Erfindung geht aus vom Fertigbearbeiten^ Nachbearbeiten oder Reinigen einer Spitze durch Beschüß mittels eines Elektronenstrahls unter hohem Vakuum. Der Faden oder Draht (im folgenden soll nur von Faden gesprochen werden), an dessen Ende sich die Spitz© befindet, ist ein dichtes Gefäß eingesetzt, in dem ein hohes Vakuum herrschte Der Faden wird auf ein Anodenpotential gebracht. Ein Elektronenstrahl von einer Hilfskathode wird auf das Ende des Drahts gerichtet, um dieses zu erhitzen und so Material abzutragen, damit man schließlich ein scharfes Profil in Form einer Spitze erhält.

96-H5OO71/CAS 3-Hd-r (7)

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Spitzen mit sehr kleinem Krümmungsradius von größenordnungsmäßig 1 ,um und noch kleiner werden in Vakuum zur Emission von elektrischen Teilchen benutzt. Zum Beispiel in den Elektronenstrahlerzeugern von Elektronenmikroskopen oder bestimmten Kathodenstrahlröhren ist die Emissionskathode durch derartige Spitzen gebildet, die bei Beaufschlagung mit Hochspannung unter dem Einfluß des elektrischen Felds einen Elektronenstrahl emittieren.

Eine erste Anwendung der Erfindung besteht daher in der Bearbeitung derartiger Spitzen, und zwar entweder zur Herstellung oder zur Nachbearbeitung nach einer bestimmten Betriebszeit.

Eine andere Anwendung ist das Reinigen dieser Spitzen zur Beseitigung von Verunreinigungen, die sich auf ihrer Oberfläche abgelagert haben, wobei dieses Reinigen an Ort und Stelle vorgenommen wird.-

Es kommt häufig vor, daß eine derartige Emissionsspitze während ihrer Verwendung sich abnutzt. Das Auswechseln der Spitze ist aber ein komplizierter Vorgang, der viel Zeit beansprucht, so daß die Anwendung von Elektronenstrahlerzeugern mit derartigen Spitzen trotz deren sonstiger Vorteile begrenzt ist»

Die Erfindung erlaubt die Überwindung dieser Schwierigkeit durch Nachbearbeiten und Reinigen der abgenutzten Spitzen an Ort und Stelle in Vakuum.

Spitzen werden auch als Ionenquelle« in lonen-Feld-Massenspektrometern verwendet, weshalb die Erfindung auch

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bei der Herstellung, Nachbearbeitung oder Reinigung einer derartigen Spitze in demselben Gefäß oder Behälter angewendet werden kann, in der sie sich tanter Vakuum befindet.

In Feld-Elektronen- oder -Xonenmikroskopen benutst man als ein zu beobachtendes Präparat z. B= metallische Spitzen, die in hohem Vakuum auf ein hohes Potential gebracht werden, und man beobachtet das Bild des emittierten Elektronen- oder lonenstrahls scat eisaem

Es ist offensichtlich notwendig, daß eine derartige Spitze eine gleichmäßige geometrische Form hat und ±m allgemeinen frei von jeder Verunreinigung ist.

Eine weitere Anwendung der Erfindung liegt ins-Fertigen, Nachbearbeiten und Reinigen derartiger Spitzen an Ort und Stelle.

Es versteht sich, daß die erfindungsgemäß hergestellten Spitzen auch für andere Zwecke benutzt werden können. Allgemein kann gesagt werden, daß die Erfindung immer dann anwendbar ist, wenn scharfe Spitzen mit kleinem Krümmungsradius benötigt werden. Zum Beispiel kann man so Spitzen für Dioden fertigen.

Bis heute werden die als Feldemissionselektroden oder als Präparat in einen Feldemissionsmikroskop verwendeten Mikrospitzen durch elektrolytische Fertigbearbeitung des Endes eines Drahts oder Fadens unter Atmosphärendruck hergestellt. Man erhält so sehr ungleichmäßige Profile. Schließlich werden diese Spitzen in ein Vakuumgefäß gesetzt, wo sie verwendet werden müssen, und das Profil

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wird durch. Erhitzen auf eine hohe Temperatur unter Vakuum gleichmäßig gemachte

Der Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, daß zur Erhitzung der Spitze der ganze Faden erhitzt werden muß. Die Temperatur, auf die man die Spitze bringen kann, ist aber begrenzt, weil sie niedriger als die des Fadens ist und die Temperatur vermieden werden muß, bei der der Faden bricht.

Es ist bereits erwogen worden, durch Elektronenbeschuß kugelförmige Kathoden für die Glühemission von Elektronen zu schaffen.

derartige Kathoden mit Kugeleside zu erzielen, geht man von einem sehr feinen Draht aus, dessen Ende mit einem Elektronenstrahl beschossen wird. Dieser Beschüß ruft durch einen Schmelzprozeß die Bildung einer Aufstockung oder Verdickung von Kugelform am Drahtende hervor.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß es möglich ist, durch Elektronenbeschuß Spitzen zu erhalten, indem das Drahtende zugespitzt wird.

Diese Zuspitzung vollzieht sich zuerst im wesentlichen durch örtliche Verdampfung dieses Endes, wobei diese Verdampfung begleitet und vor allem abgelöst wird von einer Oberflächen- und möglicherweise Volumen-Diffusion, die unter dem Einfluß des starken elektrischen Felds ein noch spitzeres Profil verleiht, ohne daß das Drahtende auf die Schmelztemperatur gebracht wird.

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ΐ "3 ß ^ ^ Q

Das erfindungsgemäße Verfahren besteht darin _t Elektronenbeschuß das Ende der Spitze zu erhitzen^ um die= ses örtlich auf eine ausreichend hohe Temperatur für eine Materialabtragung durch örtliche Verdampfung und Verschiebung des Materials zum Ende der Spitze durch Oberflächen- und eventuell Volumendiffusion zu bringen, ohne die Schmelztemperatur zu erreichen«

Durch das erfindungsgemäße Verfahren können sehr scharfe Spitzen hergestellt werden, die einem Krümnmagsradius von weniger als 1 /um haben,

Die Feldstärke des elektrischen Felds in der- Nähe des Endes der Spitze spielt eine wichtige Rolle» Wenn diese Feldstärke größer als 2 · 10 V/cm ist, kann man' Krümmungs■=> radien von weniger als 1 yum erhaltene

■ Ein weiterer Vorteil des erfindungsgeraäßen Verfahrens ist der Umstand, daß man verzögerungsfrei die Bearbeitung unterbrechen kann, indem der Elektronenbeschuß eingestellt wird.

Ein weiterer wichtiger Vorteil der Erfindltrag XSt₅, daß die Bearbeitungsvorgänge leicht gesteuert utid. aut oma tisch angehalten werden können, sobald der gewünschte Krümmungsradius erreicht ist« Zu diesem Zweck genügt es, periodisch den Elektronenbeschuß zu unterbrechen und die Spits® x-f&h~ rend der Bearbeitung mit'einer hohen negativen Spannung zu beaufschlagen, um sie für Feldemission emittierend su machen.

Der emittierte Strahl kann auf einem Fluoreszenzschirm

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beobachtet werden, tun den Zustand der Spitze zu kontrollieren. Man kann nun die Stromstärke des von der Spitze abgegebenen Feldelektronenstrahls messen. Da die Gesetzmäßigkeit genau bekannt ist, die für den Zusammenhang dieser Stromstärke mit der Spannung und dem Krümmungsradius der Spitze gilt, kann leicht automatisch der Beschüß angehalten werden, sobald die gewünschte Emissionsitensität erreicht ist, sowie automatisch die Nachbearbeitung ausgelöst werden, wenn die Emissionsintensität unter einen Schwellenwert gefallen ist.

Die erfindungsgemäß fertig bearbeiteten oder nachbearbeiteten Spitzen sind genau rotationssymmetrisch, haben ein sehr gleichmäßiges Profil, und ihr Krümmungsradius kann sehr klein sein, sogar kleiner als 0,1 /um.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgesnäßen Vorrichtung zum Fertigbearbeiten von Spitzen;

Fig. 2 maßstabsgerecht eine mit einem Elektronenmikroskop aufgenommene Fotografie einer Spitze, die mit der Einrichtung von Fig. 1 gefertigt wurde;

Fig. 3 schematisch ein anderes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die in einem Feldelektronen- oder Feldionenmikroskop verwende t wird; und

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Fig. h die Kombination eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit dens Elektronenstrahlerzeuger eines Elektronenmikroskops mit einer Spitzenkathode.

In Fig. 1 ist zu sehen ein Faden oder Draht 1, z_a B. aus Wolfram mit einem Durchmesser von 100 Axm_s dessen Ende 2 in Form einer Spitze fertig zu bearbeiten ist. Der Faden ' ist in ein Gefäß 3 eingesetzt, das durch eine Vakuiampumpe k unter Vakuum gesetzt wird, durch die ein Vakuum -von z. B. 10 - 10~¹⁰ Torr erhalten werden kann. Im Sefäß 3 befindet sich eine Elektronenquelle, z. B. eine GiülieiiBissionskathode 5 und elektrostatische Linsen, die durch eisae Lochplatte 6 und einen Ring 7 gebildet sind. Der Faden 1 wird mit einem im Vergleich zur Kathode 5 positiven Potential beaufschlagt. Die Anoden 6 und 7 werden auf ein negatives Potential relativ zur Kathode 5 gebracht und fokussieren den von der Glühemissionskathode 5 emittierten Elektronenstrahl 8 auf das Ende 2 des Fadens 1.

Durch die Einwirkung des Elektronenbeschusses erhitzt sich das Ende 2 und spitzt sich zu. Man bestimmt die Temperatur und die Geschwindigkeit der Fertigbearbeitung durch Einstellung der Intensität des Elektronenstrahls in einer solchen Weise, daß die Temperatur des Endes des Fadens 1 unter der Schmelztemperatur des Metalls bleibt.

Fig. 2 zeigt maßstabsgetreu die Fotografie einer Spitze, die mit der Vorrichtung von Fig. 1 hergestellt wurde. Der Krümmungsradius der Spitze ist kleiner als O,1 /um, und der gesamte Kegelöffnungswinkel beträgt 12°. Die Spitze

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ist vollkommen rotationssymmetrisch, und das Profil ist
sehr gleichmäßig.

Die Vorrichtung von Fig, 1 erlaubt bei Fäden, deren Durchmesser etwa 100 ,um beträgt, die Anfertigung von
Spitzen, deren Krümmungsradius zwischen 0,1 und 100 /tun ausmachen kann.

Figo 3 zeigt die Kombination eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem Feldelektronen- oder Feldionenmikroskop. In einem derartigen Mikroskop wird das beobachtete Präparat durch das Ende
eines zugespitzten Fadens 9 gebildet» Diese Spitze, die
sich in einem Vakuumgefäß 10 befindet, wird zur Emission angeregt, indem sie auf ein im Vergleich zu einem Schirm 12 hohes Potential gebracht wird. Der emittierte Elektronen- oder Ionenstrahl 11 wird vom Fluoreszenzschirm 12
empfangen, wo er ein sichtbares Bild der Spitze erzeugt. Diese Technik wird beispielsweise für metallografische
Untersuchungen verwendet. Sie kann insbesondere die Sichtbarmachung einzelner Atome oder die Untersuchung von einatomigen Absorptionsschichten erlauben.

Gegenwärtig werden die verwendeten Spitzen elektrolytisch unter atmosphärischem Druck hergestellt. Die Beobachtung ist sehr erschwert wegen der Verunreinigungen, die sich auf der Präparatoberfläche niederschlagen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ordnet um die Spitze 9 eine Elektronenquelle an, die durch einen erhitzten Faden gebildet wird, der durch eine Stromquelle 2h erhitzt wird. Zwei zylindrische elektrostatische Bleche lh und

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befinden sich um die Spitze 9 herum, um den Elektronen« strahl 16 abzulenken und ihn in der Nähe des spitzen Endes zu konzentrieren.

Die Vorrichtung hat ferner eine Hochgleichspannungsquelle 25, wobei die Hochspannung z_o B, 3 - 10 kV betragen kann.

Umschalter 26 erlauben eine Variation der Potentiale, die an der Spitze 9, der Hilfskathode 13 und den Zylinderblechen 14 und 15 durch die Hochgleichspanniangsqia©!!©· 25 angelegt werden, deren Spannung zwischen 3 und 10 k¥ durch Potentiometer 27 und 28 variiert werden kanu.

¥ährend der Beobachtung befinden sich die Umschalter 26 in der in Vollinie gezeigten Stellungo Die Spitze 9 liegt auf einem negativen Potential, während die Zylinderbleche 15 und 14 und die Kathoden und die Hilfskatliod© 13 auf einem positiven Potential liegen* Die Spitse 9 esait«= tiert normalerweise einen Elektronenstrahl 11»

Wenn das Ende der Spitze 9 gereinigt oder dies© ±n der Form nachbearbeitet werden soll, ιν@τά®η die ter 26 in die in Strichlinie abgebildete Stellung legt. Die Spitze 9 wird auf ein positives Potential relativ zum Zylinder 15, zur Hilfskathode 13 und zum Zylinder 14 gebracht, die auf immer negativer werdendem Potential liegen. Die Hilfskathode 13 emittiert einen Elektronenstrahl 16, der in der Nähe des Endes des Fadens 9 konzentriert wird.

Die Potentiometer 27 und 28 ermöglichen während das

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Betriebs eine Verringerung der Intensität des Elektronenstrahls, um ein Schmelzen der Spitze zu vermeiden. Die Reinigung unter Vakuum von Verunreinigungen vollzieht sich

_3 sehr schnell in einer Zeit von größenordnungsmäßig 10 bis 10 s.

Bei physikalischen oder chemischen Untersuchungen mit Emissionsspitzen muß man manchmal mit konstanter Temperatur arbeiten, damit ein Vorgang sich entwickeln kann. Gewöhnlicherweise wird die Spitze durch ohm'sche Wärme mittels eines elektrischen Stroms erhitzt, der durch einen Bügel fließt. Der Nachteil eines derartigen Vorgehens ist bedingt durch den Temperaturgradienten, der durch die Strahlung der Spitze hervorgerufen wird; und der zu untersuchende Kristall, der sich am Ende der Spitze befindet, hat eine relativ niedrige Temperatur. Da bei den Verunreinigungen die Tendenz besteht, sich nach den relativ kalten Zonen der Oberfläche zu verschieben, findet eine Kontamination des untersuchten Kristalls statt. Wenn man jedoch die Spitze erfindungsgemäß durch Elektronenbeschuß aufheizt, wird der Temperaturgradient teilweise umgekehrt, so daß der eben erwähnte Nachteil vermieden wird.

Fig. 4 zeigt eine Kombination des Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit dem Elektronenstrahlerzeuger eines Elektronenmikroskops, das mit einer Spitzenkathode 18 ausgerüstet ist. Ferner sind in Fig. k zu sehen ein Vakuumgefäß 17, ein Wehnelt-Zylinder 19 und eine Beschleunigungsanode 20 des Mikroskops. Die Spitzenkathode 18 ist auf einem Heizbügel 21 montiert, der die Verwendung des Elektronenstrahlerzeugers bei hoher Temperatur ermöglicht.

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Erfindungsgeraäß wird für ständig eine Hilfselektronenquelle vorgesehen, die z. B. durch einen Glüheini ss ions faden 22 gebildet ist.

Wenn die Spitzenkathode 18 regeneriert oder gereinigt werden soll, genügt es, sie auf ein Anodenpotential su bringen, die Hilfskathode 22 einzuschalten und das Potential des Wehnelt-Zylinders 19 und der Elektrode 20 so einzustellen, daß ein Elektronenstrahl 23 zum Ende der Spitze der Kathode 18 abgelenkt wird. Dieses Beispiel zeigt die Einfachheit der Durchführung der Erfindung, die ±m letzteren Fall die Hinzufügung zum Elektronenstrahl er setiger der Hilfskathode 22, von Einrichtungen zur Ändermag der Speisespannung der Spitzenkathode und von elektrostatischen Linsen benötigt. Diese Vorrichtung erlaubt₉ ständig über eine Elektronenquelle hoher Qualität und relativ laager Lebensdauer zu verfügen.

Andererseits gestattet die Vorrichtung, Feldenäxssions-

kathoden in einem weniger hohen Vakuum zu verwenden, z. B,

-k -8
von 10 - 10 Torr.

In den beschriebenen Ausführungsbeispielen werden die Elektronen durch elektrostatische Linsen oder Bleche bzw. Schirme abgelenkt und fokussiert. Es versteht sich, daß dafür auch magnetische Linsen vorgesehen sein können.

In manchen Fällen kann die Nachbearbeitung der Spitze durch eine gleichzeitige chemische Reaktion vervollständigt werden. Man führt in das Vakuumgefäß ein Gas unter vorbestimmtem Partialdruck ein, z. B. Sauerstoff. Bei der erreichten hohen Temperatur reagieren das Material der

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e und das Gas, z. B₀ der Sauerstoff, miteinander, und die Reaktionsprodukte werden verdampft.

Für manche Änwendungsfälle ist es notig, Spitzen mit einem .gut bestimmten Krümmungsradius zu erhalten. Die Erfindung· ermöglicht eine sehr einfache Kontroll© des Werts des Krümmungsradius an Ort und Stelle und das automatische Abschalten des Elektronenbeschusses, sobald der gewünschte Radius erzielt 1st»

Zu diesem Zweck werden elektronische Schaltungen für die Versorgung der Spitze und der Hilfskathode vorgesehen, die eine periodische Unterbrechung des Beschüsses der Spitze und des Versetzans in den Emissions zustand ermöglicht. Diese Schaltungen können irgendeinen an sich bekannten Aufbau haben, Sie werden z. B. durch einen zyklischen Programmgeber oder durch ein Impulse empfangendes Kippglied gesteuert. Die Spitze wird in den Zustand der Feldemission -versetzt, indem sie mit einer negativen Hochspannung an sich bekannten Betrags beaufschlagt wird. Man mißt den emittierten Strom und vergleicht ihn mit einem Bezugswert, der dem gewünschten Krümmungsradius entspricht. Sobald dieser Wert erreicht ist., wird die Bearbeitung automatisch beendet«

Eine erfindungsgemäße Einrichtung, die für die Aufarbeitung von in Vakuum abgenutzten .Spitzen verwendet wird, kann sich automatisch einschaltende Schaltungen aufweisen· Venn eine Spitze als Feldemissions-Teilchenquelle verwendet wird, wie in den Beispielen von Fig. 3 und %, unterbricht eine elektrische Zusatzschaltung periodisch die Speisespannungen -und setzt in Betrieb die Einrichtung zur Xontrolle der Feldemission.

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Die Intensität des emittierten Elektronenstrahls wird mit einer zweiten Bezugsintensität verglichen, die einem gegebenen Krümmungsradius entspricht, unter den die Spitze nachbearbeitet werden muß. Sobald dieser Bezugswert erreicht ist, wird das Bearbeitungsverfahren automatisch ausgelöst und automatisch wie vorher angehalten.

In manchen Fällen, wenn aufeinanderfolgende Nachbearbeitungen einer Spitze vorgesehen sind, ist es zweckmäßig, von außerhalb des Vakuumgefäßes eine Relativverschiebung der Spitze und der Elektronenlinsen steuern zu können, um das Ende der Spitze in die Nähe des Brennpunkts des Elektronenstrahls verschieben zu können. Man verwendet dazu an sich bekannte Einrichtungen, z. B. deformierbare Netallmembranen oder gewellte Rohre.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, daß nicht nur eine Reinigung von auf der Oberfläche sich befindenden Verunreinigungen erzielt werden kann, sondern auch von absorbierten Verunreinigungen, die zur Oberfläche diffundieren. Die Reinigung, die in einigen Sekunden unter Vakuum vorgenommen wird, ist beträchtlich besser als die durch andere Verfahren vorgenommene.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird in der Hauptsache für die Nachbearbeitung von Metallspitzen verwendet. Sie kann aber auch zum Verjüngen von Spitzen aus anderen Werkstoffen wie Halbleitern oder Oxyden dienen.

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Claims

Patentansprüche

\1.Ifevfahren zum Fertigbearbeiten, Nachbearbeiten oder Reinigen einer scharfen Spitze, die sich am Ende eines Fadens oder Drahts befindet, wobei das Ende in ein dichtes Gefäß gesetzt wird, in dem ein hohes Vakuum erzeugt wird, und wobei das Ende einem Elektronenstrahlbeschuß ausgesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende des Fadens auf eine unterhalb der Schmelztemperatur liegende Temperatur gebracht wird, die zur Abtragung von Material durch Verdampfen und dessen Verschieben zum Ende durch Diffusion ausreicht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß periodisch der Elektronenbeschuß unterbrochen wird, daß die Spitze in den Zustand der Feldelektronenemission durch Beaufschlagung mit einem hohen negativen Potential gebracht wird, daß die von der Spitze emittierten Elektronen von einem vor ihr angeordneten Fluoreszenzschirm aufgefangen werden, und daß das durch die Elektronen auf dem Schirm erzeugte vergrößerte Bild der Spitze zur Kontrolle des Zustande der Spitze beobachtet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 zum Fertigbearbeiten, Nachbearbeiten oder Reinigen einer scharfen Spitze, deren Krümmungsradius kleiner als ein vorgegebener Wert sein soll, dadurch gekennzeichnet , daß periodisch der Elektronenbeschuß unterbrochen wird, daß die Spitze in den Zustand der Feldemission durch Beaufschla-

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gung mit einem hohen negativen Potential gebracht wird, daß die Stärke des von der Spitze emittierten Stroms mit einem Bezugsstrom verglichen wird, der eine Stärke entsprechend einem Strom bat, der unter denselben Bedingungen durch eine Spitze mit dem gewählten Krümmungsradius emittiert wird, und daß der Elektronenbeschuß angehalten ,wird, wenn die emittierte Stromstärke die des Bezugsstroms erreicht,

h-. Verfahren nach Anspruch ί zum Nachbearbeiten oder Reinigen einer Spitzenkathode, damit deren Emissionseigenschaften über einem vorgegebenen Grenzwert bleiben, dadurch ge kennzeichne t , daß periodisch die Kathode in den Zustand der Feldemission gebracht wird, indem sie mit einem hohen negativen Potential beaufschlagt wird; daß die Stärke des emittierten Stroms mit der Stärke eines ersten Bezugsstroms verglichen wird, die dem Grenzwert entspricht, daß bei dessen Unterschreiten automatisch ein Elektronenbeschuß der Spitzenkathode ausgelöst wirdj daß periodisch der Elektronenbeschuß unterbrochen wird} daß nach jeder Unterbrechung die Spitzenkathode in den Zustand der Feldemission gebracht wird; daß die Stärke des emittierten Stroms mit der Stärke eines zweiten Bezugsstroms verglichen wird, die größer als die des ersten Bezugsstroms ist; und daß bei Erreichen der zweiten Stromstärke automatisch der Elektronenbeschuß unterbrochen wird.

5· Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 3, mit einem Gefäß, in dem ein hohes Vakuum herrscht, wobei das Gefäß das Ende eines Fadens oder Drahtes und eine Hilfskathode enthält, mit einer Hochspannungsquelle und mit Umschaltern, um die Kathode auf ein negative» Potential und den Faden auf ein Anodenpotential zn

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bringen, gekennzeichne t durch eine Einrichtung zur Potentialumschaltung, um periodisch den Faden auf eine Kathodenspannung zu bringen, durch eine Einrichtung zur Verstellung der Kathodenspannung und durch eine Einrichtung zur Messung der Stärke des Elektronenstroms, der durch Feldemission vom Ende des Fadens abgegeben wird.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5» gekennzeichnet durch eine Stromquelle für einen Bezugsstrom konstanter Stärke und durch elektronische Schaltungen zum Vergleich der Stärke des durch Feldemission von der Spitze emittierten Stroms mit der Stärke des Bezugsstroms, um automatisch den Elektronenbeschuß auszulösen, wenn die Stärke des emittierten Stroms kleiner als die Stärke des Bezugsstroms ist, und um automatisch den Elektronenbeschuß zu unterbrechen, wenn die Stärke des emittierten Stroms größer als die Stärke des Bezugsstroms ist.

7· Feldemissionsmikroskop zur Beobachtung von Objekten, die durch das Ende eines Fadens oder Drahts in Form einer Spitze gebildet sind, der sich in einem Gefäß mit hohem Vakuum befindet, gekennzeichnet durch mindestens eine Hilfskathode (13; 22), die sich im Innern des Gefäßes (1O) befindet, und durch eine Umsehalteinrichtung (26), durch die der Faden (9; 18) auf ein Anodenpotential bringbar und der Beschüß des Endes des Fadens mittels von der Hilfskathode emittierter Elektronen (16; 23) auslösbar ist.

8. Emissionseinrichtung für elektrische Teilchen, mit einer als Elektronen- oder Ionenquelle benutzten Spitze,

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die sich, in einem Vakuumgefäß befindet, gekennzeichnet durch mindestens eine Hilfskathode (13> 22), die im Innern des Vakuumgefäßes (1O) angeordnet ist, und durch eine Umschalteinrichtung (26), durch die der Faden (9; 18) auf ein Anodenpotential bringbar und der Beschüß des Endes des Fadens mittels von der Hilfskathode emittierter Elektronen (16; 23) auslösbar ist.

9. Emissionseinrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine Bezugsstromquelle, wobei die Stromstärke des Bezugsstroms einem Grenzwert entspricht, unterhalb dem die Spitze nachbeärbeitet oder gereinigt werden muß, und durch elektronische Schaltungen, die die Stärke des von der Spitzenkathode (9? 18) emittierten Elektronenstrahls (11) mit der Stärke des Bezugsstroms vergleichen und bei Unterschreiten der Stärke des Bezugsstroms durch diese Stromstärke automatisch auf Umschalter (26) einwirken, um die Spitze auf ein Anodenpotential und die Hilfskathode auf ein Kathodenpotential zu bringen, um einen Elektronenbeschuß (16; 23) des Endes der Spitzenkathode auszulösen.

10. Verfahrensprodukt, gebildet durch eine Spitze, die sich am Ende eines Fadens oder Drahts befindet und durch das Fertigbearbeitungs- oder Nachbearbeitungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 hergestellt wird, dadurch gekennzeichnet , daß die Spitze einen sehr kleinen Krümmungsradius hat, genau rotationssymmetrisch zur Fadenachse ist und einen sehr kleinen Öffnungswinkel aufweist.

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