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Kühlfalle für den Endbildraum eines Elektronenmikroskops Die Erfindung
bezieht sich auf eine Kühlfalle zum Kryopumpen mit einer Kühlmittel-Einlaßleitung,
einer Kühlmittel-Abgasleitung, einer Rohr schlange und einem Flansch zum Einbau
in einem Rezipienten.
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Yryopumpen dieser Art sind bekannt. Sie bestehen im wesentlichen aus
einer Rohrschlange, die als Kondensationsfläche für die zu pumpenden Gase dient.
Die Rohrschlange ist an einem Ende mit der Kühlmittel-Einlaß leitung und an dem
anderem Ende mit der Eühlmittel-Abgasleitung verbunden. Die Einlaßleitung steht
mit einem Kältemittel-Yorratsgefäß in Verbindung.
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Eine Aufgabe der Erfindung ist es, die oben angegebene Eühlfalle zu
verbessern und insbesondereiso auszubilden, daß sie in dem Einbildraum eines Elektronenmikroskops
angeordnet werden kann.
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Diese Aufgabe .wird durch eine wie oben angegebenen Kühlfalle gelöst,
die erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß die Kühlfalle in dem Endbildraum
eines Elektronenmikroskops angeordnet ist, daß die Kühlmittel-Einlaßleitung bzw.
die Kühlmittel-Abgasleitung durch einen schlecht wärmeleitenden Zylinder mit dem
Flansch gasdicht verbunden ist, wobei die Kühlmittel-Einlaßleitung bzw. die Eühlmittel-Abgasleitung
an dem, dem Flansch gegenüberliegenden Ende des Zylinders an diesem befestigt ist,
daß an der Rohrschlange ein Kühlblech wärmeleitend angebracht ist, daß eine Vorrichtung
vorgesehen ist, mit der Aktivkohle am Kühiblech angeordnet werden kann, daß zwischen
der Kühlfalle und der Gehäusewand des Elektronenmirkroskops Isolierstützen zur Wärmeisolierung
vorgesehen sind und daß die gesamte Kühlfalle so geformt und angeordnet ist, daß
ein
im Endbildraum befindlicher Endbildschirm frei beweglich ist.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist die Kühlfalle in dem Endbildraum
eines Elektnmenmikroskops so geformt und so angeordnet, daß sie die Bewegungen im
Endbildraum des Elektronenmikroskops und die Abbildung des Objektes nicht beeinträchtigt.
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Durch die Verwendung einer erfindungsgemäßen Kühlfalle im Endbildraum
eines Elektronenmikröskops kann das Vakuum im Elektronenmikroskop wesentlich verbessert
werden.
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Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die erfidungsgemäße
Kühlfalle lageunabhägig in den Endbildraum eingebaut werden kann.
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Zu der Erfindung führten die folgenden Überlegungen. In Elektronen
m ikroskop /wsrden die elektronenm ik -roskopischen Bilder auf Fotoplatten registriert,
da die Informationskapazität der Fotoplatte größer ist als die anderer bekannter
Registriermittel. Außerdem ist es sehr einfach, die Elektronenverteilung eines elektronenmikroskopischen
Bildes auf einer Fotoplatte zu speichern. Das Fotomaterial muß -dazu aber in den
Vakuumraum des Elektronenmikroskops gebracht werden. Dabei gibt das Fotomaterial
viel Gas, insbesondere Wässerdampf, ab. Durch diese Gase wird das Vakuum im Elektronenmikroskop
empfindlich gestört. Beim Arbeiten mit einem gekühlten Objekt kondensieren diese
Gase infolge der Kryopumpwirkung auf dem Präparat, wodurch die Beobachtung des Präparates
beeinträchtigt wird.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung gehen aus der Beschreibung und
den Figuren bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung und ihrer Weiterbildungen
hervor.
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Die Figuren 1 und 2 zeigen in schematischer Darstellung den Aufbau
einer erfindungsgemäßen Kühlfalle.
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Figur 3 zeigt die- Ansicht der Schnittebene des Schnittes A-B aus
Figur 2.
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In der Figur 1 ist die Rohrschlange mit dem Bezugszeichen 11 versehen.
Die Rohrschlange ist mit dem Kühlblech 7 gut wärmeleitend verbunden, vorzugsweise
verlötet. Die Lötnaht zwischen der Rohrsschlange und dem Kühlblech trägt das Bezugszeichen
12.
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Da die wärmeleitende Kontaktfläche zwischen dem Kühlblech und der
Rohrschlange möglichst groß sein soll, wird die Rohrschlange vorzugsweise mehrmals
über die gesamte Oberfläche des Kühlblechs geführt. Das Kühlblech und die an dem
Kühlblech angebrachte Rohrschlange sind so geformt, daß ihr Abstand von der Wandung
des Endbildraumes möglichst gering ist. Um einen Wärmeübergang zwischen der Wandung
des Endbildraumes und der Rohrschlange zu vermeiden, muß eine Berührung zwischen
der Rohrschlange und der Wandung 14 vermieden werden. Dazu dienen die Isolationsstützen
9, die auf dem Kühlblech angebracht sind. Diese Isolationsstützen bestehen vorzugsweise
aus Teflon. Ein Ende der Rohrschlange 11 ist mit der Kühlmittel-Einlaßleitung, das
andere Fnde der Rohrschlange 11 mit der Kühlmittel-Abgasleitung verbunden. Vorzugsweise
sind die Kühlmittel-Einlaßleitung und die Kühlmittel-Abgasleitung mit den Enden
der Rohrschlange 11 verlötet und bestehen vorzugsweise aus Kupfer. Die erfindungsgemäße
Kühlfalle wird vorzugsweise durch ein im Endbildraum befindliches Fenster in den
Endbildraum eingeführt. Der Flansch 3 wird mit Hilfe der Dichtung 15 vakuumdicht
mit der Wandung 17 des Endbildraumes verbunden. Bei der Dichtung handelt es sich
vorzugsweise um einen O-Ring. Da die Kühlmittel-Einlaßleitung und die Abgele}tung
durch das Kühlmittel- gekühlt werden und Eis ansetsen- können, muß verhindert werden,
daß die Kühlmittel-Einlaßleitung und die Kühlmittel-Abgasleitung mit dem Flansch
möglichst wenig wärmeleitend in Verbindung stehen, da die zwischen dem Flansch 3
und der Gehäusewand 18 des Endbildraumes angeordnete Dichtung 15 bei s ndiger Kühlung
spröde und damit undicht werden würde. Bei der Verwendung einer Metalldichtung würde
von der KUhlmitteleinlaßleitung und der Abgasleitung Wärme an die Gehäusewand des
Endbildraumes
abgegeben, wodurch der Kühlmittelverbrauch steigen
und die das Vakuum verschlechternden Gase an der Gehäusewand ausfrieren würden.
Sowohl die Kühlmittel-Einlaßleitung als auch die Kühlmittel-Abgasleitung sind daher
huber den wärmeisolierenden Zylinder 5 mit dem Flansch 3 verbunden. Vorzugsweise
besteht dieser wärmeisolierende Zylinder 5 aus V2A Stahl und ist den wandig. Der
Zylinder 5 ist vorzugsweise an einem Ende mit dem Flansch 3 und an dem anderen Ende
mit dem Teil 13 verlötet.
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Das Teil 13, das vorzugsweise aus Kupfer besteht ist mit der Kühlmittel-Einlaßleitung
bzw. mit der Kuhlmittel-Abgasleitung verlötet. Die Lötnähte tragen die Bezugszeichen
6.
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Figur 2 zeigt die Anordnung einer erfindungsgemäßen Kühlfalle im Endbildraum
des Elektronenmikroskops. Mit dem Bezugszeichen 14 ist die Gehäusewand des Endbildraumes
bezeichnet. Die Rohrschlange der erfindungsgemäßen Kühlfalle ist vorzugsweise so
àngeordnet, daß sie möglichst nahe an der Gehäusewand 14 liegt, um bei der elektronenmikroskopischen
Abbildung im Endbildraum notwendige Bewegungsvorgänge nicht zu behindern. Vorzugsweise
sind die Kanten des Kühlblechs 7 winkelförmig abgebogen.
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Die Vorrichtung, mit der die Aktivkohle am Kühlblech angeordnet wird,
besteht vorsugsweise aus einem Gitter 8.
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Aus der Figur 3 ist ersichtlich, wie der vorzugsweise aus dem Kühlblech
7 und dem Gitter 8 gebildete Raum (16) zur Aufnahme von granulierter Aktivkohle
aufgebaut ist. Das Gitter 8 ist mit den vier winkelförmig abgebogenen Kanten 77
des Kühlblechs 7 so verbunden, /da8 zwischen dem Gitter 8 und dem Kühlblech 7 der
Raum 16 zur Aufnahme der Aktivkohle entsteht. Vorzugsweise besteht das Gitter 8
aus Kupfer und ist mit den abgewinkelten Kanten 77 des Edhlblechs verlötet. Das
Gitter 8 kann auch auf die Kanten 77 aufgesteckt, oder mit den Kanten 77 verschraubt
sein.
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Bei einer weiteren Ausbildungsform der Erfindung wird ein schichtförmiger,
poröser Körper mit einer großen, inneren Oberfläche zur Aufnahme der störenden Gase
mit der Hilfe von
entsprechend ausgebildeten Vorrichtungen an dem
Kühlblech angebracht, beispielsweise angeklammert.
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Die erfindungsgemäße Kühlfalle wird vorzugsweise mit flüssigem Stickstoff
oder flüssigem Helium betrieben. Dabei wird das flüssige Kühlmittel durch Uberdruck
aus einem Vorratsbehälter in die Kühlfalle gedruckt.-Nach etwa 5 Minuten ist die
Eühlfalle abgekühlt und damit funktionsfähig. Durch die Aktivkohle wird die wirksame
Kühlfläche der Kühlfalle beträchtlich vergrößert, so daß man beispielsweise mehrere
Plattenmagazine mit Fotoplatten in das Elektronenmikroskop einschleusen kann, -ohne
die Kühlfalle regenerieren zu müssen. ZurRegenerierung wird die Kühlfalle auf Zimmertemperatur
erwärmt. Dabei werden die während der Kühlperiöde an den Kondensationsflächen der
Kühlfalle ausgeforenen Gase wieder frei gegeben. Durch eine an der Kühlfalle angebrachte
Heizung 18 kann der Regenerationsprozess beschleunigt werden. Bei der Heizung handelt
es sich vorzugsweise um euEn Koaxialheizer.
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8 Patentansprüche 3 Figuren