DE2238896C3

DE2238896C3 - Korpuskularstrahlgerät, insbesondere Elektronenmikroskop

Info

Publication number: DE2238896C3
Application number: DE19722238896
Authority: DE
Inventors: Wilhelm 7920 Heidenheim; Gutter Ernst Dr. 7923 Königsbronn EgIe
Original assignee: Carl Zeiss AG
Current assignee: Carl Zeiss AG
Filing date: 1972-08-07
Publication date: 1976-11-18

Description

normalen Betriebsbedingungen um den Faktor 1000. Da die Röntgendosisleistung bei gleicher Beschleunigungsspannung proportional der Stromstärke ist, wird sie in diesem möglichen Fall auch um den Faktor 1000 größer. Normalerweise ist die Abschirmung so ausgelegt, daß auch bei solchen Betriebsbedingungen die zulässige Röntgendosbleistung nicht überschritten wird, d. h., die Abschirmung ist an sich überdimensioniert.

Bei dem Gerät nach der Erfindung ist die Abschirmung so gering dimensioniert, daß nur bei normalen Betriebsbedingungen die zulässige Röntgendosisleistung nicht überschritten wird. Bei nicht normalen Betriebsbedingungen, wie sie vorstehend geschildert wurden, tritt bei dem neuen Gerät der Röntgenstr?¹¹.-lendetektor in Funktion und schaltet die Betriebsspannung ab.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung, die ein vereinfachtes Elektronenmikroskop sowie die zugehörige Spannun^squelle darstellt, näher erläutert.

Wesentliche Bestandteile des Elektronenmikroskops sind das Strahlerzeugungssystem 1, das Objektiv 2, das Objekt 3, zwei Projektivlinsen 4 und 5 und der Bildbetrachtungsraum 6 mit dem Einblickfenster 7.

Während bei den Elektronenmikroskopen bekannter Art die Mikroskopsäule durch dickwandige Eisenjoche gegen austretende Röntgenstrahlung sehr stark abgeschirmt ist, ist die Wandstärke bei dem dargestellten Elektronenmikroskop nur so stark bemessen, daß für normale Betriebsbedingungen ein voll ausreichender Schutz gegen Röntgenstrahlen besteht.

In einer vakuumdichten Einstülpung 8 des Bildbetrachtungsraumes 6 ist der an Atmosphäre liegende, auf Röntgenstrahlen ansprechende Detektor 9 angeordnet. Dieser Detektor befindet sich einerseits nahe der Mikroskopachse und ist andererseits genügend weit von der die Röntgenstrahlung aussendenden Innenwandung 10 entfernt, die zur Sichtbarmachung des Elektronenbildes ganz oder teilweise mit Leuchtmasse bedeckt ist.
Mit 11 ist ein Schwellwertschalter bezeichnet, der

ίο mit der Hochspannungsanlage 12 verbunden ist. Die Abschirmwirkung der Gehäuseeinstülpung 8 ist nun so abgestimmt, daß bei normalen Betriebsbedingungen die über den Detektor 9 gemessene Dosisleistung den Schwellwertschalter 11 nicht ansprechen läßt.

x5 Werden jedoch im Innern des Bildbetrachtungsraumes 6 durch erhöhten Elektronenstrom, wie z. B. bei abgeschalteten Linsen, mehr Röntgenquanten als im Normalbetrieb erzeugt, so spricht über den Detektor 9 der Schwellwertschalter 11 an und bewirkt die Abschaltung der Hochspannung.

Die Zeichnung veranschaulicht auch, wie sich die beschriebenen Schutzmaßnahmen auf mehrere Säulenabschnitte erweitern lassen. In der Zeichnung ist gestrichelt die zusätzliche Überwachung des Kathodengehäuses 13 angedeutet. Von dort können mehrere Detektoren 14 und 15 auf einen Schwellwertschalter 16 wirken, der unabhängig vom Schwellwertschalter 11 die Hochspannung abschaltet, wenn die zulässige Röntgendosisleistung in der Umgebung des Kathodengehäuses überschritten ist.

In jedem Falle ist die Schaltung so bemessen, daß ein erneutes bleibendes Einschalten der Hochspannung nur dann möglich ist, wenn Normalbedingungen eingehalten sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

sein müssen und daher in Konstruktion und Material

PatentansDriiche· äußerst aufwendig sind. Die Überdimensionierung ist

Patentansprüche. ^^ ^ _{Fordenjng bedingt>
daß der Schut2 gegen}

unter normalen Betriebsbedingungen die Dosis- xo Elektronenmikroskop zu schaffen bei dem der Ableistung der austretenden Röntgenstrahlen den zu- schirmaufwand gegenüber bekannten Geraten wesentlässigen' Wert nicht überschreitet und daß min- hch verringert ist und das trotzdem die Strahlendestens ein Röntgenstrahlendetektor (9, 14, 15) Schutzbedingungen voll erfüllt,
vorgesehen ist, der bei Überschreiten einer vor- Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten

wählbaren Schwelle der Röntgendosisleistung 15 Korpuskularstrahlgerät erfindungsgemaß dadurch geüber einen Schwellwertschalter (11,16) die Inten- löst, daß die Abschirmung so gering dimensioniert ist, sität des Korpuskularstrahles herabsetzt. daß unter normalen Betriebsbedingungen die Dosis-
2. Korpuskularstrahlgerät nach Anspruch 1, leistung der austretenden Röntgenstrahlen den zuläsdadurch gekennzeichnet, daß mehrere an mehre- sigen Wert nicht überschreitet und daß mindestens ein ren Stellen des evakuierten Geräteteiles angeord- 20 Röntgenstrahlendetektor vorgesehen ist, der bei Übernete Detektoren (9,14, IS) vorgesehen sind. schreiten einer vorwählbaren Schwelle der Röntgen-
3. Korpuskularstrahlgerät nach Anspruch 1 dosisleistung über einen Schwellwertschalter die In- und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Detek- tensitpt des Korpuskularstrahles herabsetzt.

toren (9, 14, 15) möglichst nahe an der Geräte- Vorzugsweise wird der Röntgenstrahlendetektor in

achse angeordnet sind. »5 einer Gehäuseeinstülpung des Bildbehachtungsrau-
4. Korpuskularstrahlgerät nach Anspruch 3, mes angebracht, so daß er sich an Atmosphäre bedadurch gekennzeichnet, daß die Detektoren an findet. Traten vom Normalbetrieb abweichende BeAtmosphäre liegen und in Gehäuseeinstülpun- triebsbedingungen auf, die zur Erzeugung vermehrter gen (8) angeordnet sind. Röntgenstrahlung Anlaß geben, so wird bei einer vor-
5. Korpuskularstrahlgerät nach Anspruch 1, 30 wählbaren Schwelle der Dosisleistung über den Röntdadurch gekennzeichnet, daß der Schwellwert- genstrahlendetektor der Schwellwertschalter betätigt schalter (11, .16) mit der Ancrdr.ung (12) zur Er- und setzt die Betriebsspannung des Gerätes herab zeugung der zum Betrieb des Gerätes erforder- oder schaltet sie vollständig ab. Die Anordnung ist liehen Hochspannung verbunden ist. dabei so getroffen, daß die Betriebsspannung erst

35 nach Wiederherstellung normaler Betriebsbedingungen eingeschaltet werden kann.

In vielen Fällen ist es vorteilhaft, an Stelle eines

einzigen Detektors mehrere Detektoren an verschiedenen Stellen des evakuierten Geräteteiles anzubrin-

Die vorliegende: Erfindung betrifft ein Korpuskular- 40 gen, die auf den gleichen oder weitere Schwellwert- »trahlgerät, insbesondere ein Elektronenmikroskop schalter in dem beschriebenen Sinne einwirken, mit einer zur Begrenzung der im Gerät ausgelösten Zweckmäßigerweise werden die Detektoren möglichst Röntgenstrahlung auf eine zulässige Dosisleistung nahe an der Geräteachse und zugleich möglichst weit dienenden Abschirmung. von der Rötgenstrahlenentstehungsfläche angeordnet,

Bei Korpuskularstrahlgeräten, die mit Spannungen 45 um für alle möglichen Röntgenquanten aussendenden von mehreren kV betrieben werden, wird beim Ab- Orte etwa gleiche Meßbedingungen zu schaffen,
bremsen der durch die Spannung beschleunigten Kor- Ein Beispiel aus der Praxis soll die Betriebsbedin-

puskeln in Materie eine Röntgenstrahlung ausgelöst, gungen bei einem Elektronenmikroskop verdeutiie Probleme des Strahlenschutzes aufwirft. Nach den liehen. Betrachtet werden die Verhältnisse im BiId-Von Euratom empfohlenen Richtwerten soll die maxi- 5° erzeugungsraum, der sich auf den Raum zwischen der male Röntgendosisleistung in 10 cm Abstand von der letzten Elektronenlinse und dem Leuchtschirm er-Oberfläche des Gerätes den Wert 0,1 mR/h nicht streckt,
überschreiten. Bei einer Betriebsspannung von 60 kV genügt unter

Bekannt ist es, zur Herabsetzung der nach außen normalen Betriebsbedingungen eine Stromdichte von dringenden Röntgenstrahlung auf eine zulässige Do- 55 etwa 10-⁹A/cm², um bei den üblichen Fluoreszenzeisleistung Bleiabschirmungen zu verwenden (vgl. stoffen ein für die Beobachtung und Scharfstellung ium Beispiel R. Uyeda: »Electron Microscopy«, ausreichend helles Bild zu erhalten. Bei einer End-Tokyo, 1966, Bd. I, S. 99 bis 102). Um das Gewicht bildfläche von 100 cm* beträgt daher die Stärke des dieser Abschirmung herabzusetzen, ist es weiter be- Elektronenstroms 10~⁷ A.

kannt, die Geräteinnenwandung mit Material zu ver- 60 Durch Abschalten der Elektronenlinsen oder bei kleiden, dessen charakteristische Röntgenstrahlung sehr kleinen Vergrößerungen ist es dem Benutzer möglichst langwellig ist, wie z. B. Aluminium. Man möglich, bedeutend höhere Ströme auf den Leuchtkommt dann mit einer Abschirmung durch dünnere schirm auftreffen zu lassen, wobei dieser Zustand Schichten schwereir Materialien, wie z. B. von Eisen, allerdings von normalen Betriebsbedingungen abKupfer oder Blei aus. 65 weicht. Bei einem durchaus üblichen maximalen

Diese aufgeführten Maßnahmen haben den Nach- Emissionsstrom der Glühkathode von 10~⁴ A erhöht teil, daß die Abschirmungen, bezogen auf den Nor- sich bei abgeschalteten Linsen der auf den Leuchtmalbetrieb des Gerätes, weitaus überdimensioniert schirm auftreffende Elektronenstrom gegenüber den