-
Korpuskularstrahlgerät mit einer Blende zwischen zwei Vakuumräumen
Im Inneren von Korpuskularstrahlgeräten wird im Betrieb ein Vakuum aufrechterhalten,
dessen Güte örtlich verschieden sein kann. In der Regel wird das beste Vakuum im
Bereich der Kathode benötigt. Beispielsweise ist ein Elektronenmikroskop mit einer
Feldemissionskathode bekannt, die in einem Raum mit Ultrahochvakuum (10-9 Torr)
angeordnet ist, während im übrigen Raum des Mikroskops Hochvakuum (10-5 Torr) besteht.
-
Um diesen Druckunterschied aufrechterhalten zu können, ist es bekannt,
die Räume unterschiedlichen Vakuums durch eine Blende zu trennen, die für den Korpuskularstrahl
durchlässig ist. Eine Blende dieser Art kann z.B, durch eine dünne Kohlenstoffschicht
gebildet sein, die zwar für den Korpuskularstrahl, nicht jedoch für Gas durchlässig
ist. Andererseits kann auch eine Lochblende mit einer kleinen Bohrung benutzt werden,
die zwar gasdurchlässig ist, jedoch die Aufrechterhaltung der gewünschten Druckdifferenz
zwischen den Vakuumräumen gestattet.
-
Die Erfindung befaßt sich mit einem Korpuskularstrahlgerät, insbesondere
einem Elektronenmikroskop, das zwei Räume für Vakuum höherer bzw. geringerer Güte
besitzt, die durch eine für den Korpuskularstrahl durchlässige Blende voneinander
getrennt sind. Durch die Erfindung soll die Blende derart in den Gesamtaufbau des
Elektronenmikroskops eingefügt werden, daß der Betrieb des Gerätes erleichtert und
seine Beistungsfähigkeit vergrößert wird.
-
Gemäß der Erfindung sind zwischen den genannten Vakuumräumen zwei
bewegbare Dichtungsstempel angeordnet, von denen der eine die Blende enthält. Dadurch
wird erreicht, daß die Räume unterschiedlichen Vakuums voneinander getrennt werden
können und daß die Blende aus dem Bereich entfernbar ist, in dem beim Evakuieren
oder Belüften eine Strömung stattfinden kann. Dies ist vor allem für gasundurchlässige
Blenden von Vorteil, da diese vor einer Belastung mit einer zu starken Druckdifferenz
geschützt werden können. Perner bringt die Anordnung der Blende in einem bewegbaren
Dichtungsstempel den Vorteil, daß die Blende auswechselbar gestaltet werden kann.
Es können somit wahlweise gasundurchlässige Blenden aus verschiedenem Material oder
Lochblenden mit unterschiedlich großer Bohrung benutzt werden. Eine besonders leichte
Auswechselbarkeit läßt sich dadurch erreichen, daß der die Blende enthaltende Dichtungsstempel
von dem Korpuskularstrahlgerät abnehinbar gestaltet ist.
-
Die Dichtungsstempel können schräg zur Achse des Korpuskularstrahles
bewegbar angeordnet sein. Jan erhält hierdurch eine verhältnismäßig einfache Gestaltung
der Dichtungsflächen und damit ohne besonderen Aufwand eine gute Abdichtung zwischen
den Yakuvaräumen.
-
Die Dichtungsstempel können in je einem Gehäuse geführt sein, das
gegenüber dem zugehörigen Vakuumraum abgedichtet ist, obei zwischen den Gehäusen
und den Dichtungsstempeln jeweils ein Faltenbalg angeordnet ist. Als Auflagefliche
für die Dichtungsstempel kann ein ortsfestes Dichtungsstück mit einer Bohrung dienen.
Dieses Dichtungsstück kann zusammen mit zum Durchtritt des Korpuskularstrahles dienenden
Abschnitten eines Rohres und den erahnten Gehäusen für die bewegbaren Dichtungsstepel
eine Baueinheit bilden.
-
Die Erfindung wird im folgenden anhand des in den Figuren dargestellten
Ausführungsbeispiels näher erläutert.
-
Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung ein nach dem Durchstrahlungsprinzip
arbeitendes Rasterelektronenmikroskop im Schnitt, bei dem Dichtungsstempel gemäß
der Erfindung vorgesehen sind.
-
In Fig. 2 ist eine die Dichtungsstempel enthaltende Baueinheit in
vergrößerter Darstellung ebenfalls geschnitten gezeigt.
-
Ein bei der Einheit gemäß der Fig. 2 vorgesehenes Dichtungsstück ist
in Fig. 3 gesondert dargestellt.
-
Das Durchstrahlungs-Rasterelektronenmikroskop gemäß der Fig. 1 besitzt
einen ersten Vakuumraum 1, in. dem sich eine Spitzenkathode 2 befindet, die durch
einen Isolierkörper 7 gegenüber dem geerdeten Strahlgehäuse 4 isoliert ist. Die
Spitzenkathode 2 ist von einer Anode 5 umgeben. An das Strahlgehäuse 4 schließt
sich eine gemäß der Figur gestaltete Einheit 6 an, die näher in den Figuren 2 und
3 dargestellt ist und später erläutert wird. Das Strahlgehäuse 4 ruht auf einem
Stützmantel 14, der mit Öffnungen 15 und 16 versehen ists durch die Antriebsglieder
für die noch zu beschreibenden Dichtung stempel der Einheit 6 hindurchgeführt sind.
-
Unterhalb. der Einheit 6 befindet sich ein Linsensystem 7, das einen
weiteren, zur Aufnahme eines Untersuchungsobjektes dienenden Vakuuniraum 10 enthält.
Ein beliebiges Präparat ist in Fig. 1 mit 11 bezeichnet. An das Linsensystem 7 schließt
sich ein Detektor 12 an, der Bildsignale an einen Verstärker 13 liefert, an den
eine Wiedergabeeinrichtung, beispielsweise ein Pernsehbildschirm, angeschlossen
sein kann.
-
Die Einheit 6 trennt den Vakuumraum 1 des Strahlgehäuses 4 und den
Vakuumraum 10, in dem sich das Präparat 11 befindet.
-
Beide Vakuumräume besitzen Anschlußstutzen 17 bzw. 18 für Vakuumpumpen,
wobei in dem Raum 1 Ultrahochvakuum beispielsweise mittels einer Ionengetterpumpe
und in dem Raum 10 Hochvakuum mittels einer Diffusionspumpe erzeugt und aufrechterhalten
werden kann.
-
In Fig. 2 ist die in das Feldelektronenmikroskop einzufügende Einheit
mit 20 bezeichnet. Ein oberer Rohrabschnitt 21 ist zum Anschluß an den Ultrahochvakuumteil
des Elektronenmikroskops vorgesehen und ist hierzu mit einem Flansch 22 ausgestattet.
-
Hiermit fluchtend besitzt die Einheit 20 einen unteren Rohrabschnitt
23 mit einem Flansch 24. Schräg zur Achse der Rohrabschnitte 21 und 23 sind zwei
Gehäuse 25 und 26 angeordnet und vakuumdicht mit den Rohrabschnitten verbunden.
-
Zwischen den Gehäusen 25 und 26 befindet sich ein Dichtungsstück 27,
das eine mit den Rohrabschnitten 21 und 23 flucht tende Bohrung 30 besitzt (Fig.
3). Mit diesem Dichtungsstück wirkt ein Dichtungsstempel 31 zusammen, der in dem
Gehäuse 25 verschiebbar geführt ist. Zur Bewegung dieses Dichtungsstempels dient
eine Spindel 32, die in einem Dichtungsflansch 33 gelagert ist. Zwischen dem Dichtungsstempel
31 und dem Flansch 33 ist ein Faltenbalg 34 aus Metall angeordnet. Der Dichtungsstempel
31 liegt im Betrieb mit seiner Dichtungsfläche 35 auf einer Dichtungskante 36 des
Dichtungsstückes 27 auf. Der Korpuskularstrahl kann durch eine Bohrung 37 des Dichtungsstempel
31 hindurchtreten, in die ein Blendenkörper 40 eingesetzt ist. Dadurch ist eine
Trennung zwischen dem Ultrahochvakuumteil und dem Hochvakuumteil des Elektronenmikroskops
geschaffen, durch die der Korpuskularstrahl hindurchtreten kann.
-
In dem weiteren Gehäuse 26 ist ein weiterer Dichtungsstempel 41 angeordnet,
der ebenfalls mittels einer Spindel 42 bewegbar ist und durch einen Faltenbalg 43
gegenüber der umgebenden Atmosphäre abgedichtet ist. Ebenso besitzt der Dichtungsstempel
41 eine Dichtungsfläche 44 zur Auflage auf einer Dichtungskante 45 des Dichtungsstückes
27.
-
Im Betrieb des Elektronenmikroskops befindet sich der Dichtungsstempel
31 an der in Fig. 2 gezeigten Stelle, so daß der durch den Rohrabschnitt 21 eintretende
Korpuskularstrahl durch den Blendenkörper 40 hindurchtreten kann. Der Dichtungsstempel
41
ist dagegen mittels der Spindel 42 so weit nach unten bewegt, daß der Korpuskularstrahl
ungehindert durch den Rohrabschnitt 23 hindurchtreten kann. War beispielsweise der
Ultrahochvakuumteil (Rohrabschnitt 21) belüftet und soll nun dieser Teil der Anlage
ausgeheizt werden, so wird der Dichtungsstempel 31 mittels der Spindel 32 von der
Dichtungskante 36 abgehoben, und der Dichtungsstempel 41 wird so weit geschlossen,
daß die Dichtungsfläche 44 vakuumdicht auf der Dichtungskante 45 aufliegt. Hierdurch
ist eine Trennung zwischen dem Ultrahochvakuumteil und dem Hochvakuunteil hergestellt.
Nun kann ohne Gefahr für die Blende 40 der Hochvakuumteil belüftet werden, oder
es kann die Verbindung zwischen dem Rohrabschnitt 23 und dem übrigen Teil der Anlage
gelöst werden. Nach dem Ausheizen und dem Evakuieren der Hochvakuumseite wird zunächst
der Dichtungsstempel 31 geschlossen und dann der Dichtungsstempel 41 geöffnet, womit
der Weg für den Korpuskularstrahl wieder freigemacht ist. Vorteilhaft ist ferner,
daß der durch das Dichtungsstück bedingte Raum ebenfalls evakuiert und ausgeheizt
werden kann.
-
6 Ansprüche 3 Figuren