DE2244441C3

DE2244441C3 - Verfahren zum Betrieb eines Korpuskularstrahlgerätes

Info

Publication number: DE2244441C3
Application number: DE2244441A
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Dipl.-Ing. Dr. Rer.Nat. Mueller; Moritz V. Rauch; Volker Rindfleisch; Dieter Dipl.- Phys. Willasch
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1972-09-07
Filing date: 1972-09-07
Publication date: 1975-10-30
Also published as: NL7312287A; DE2244441B2; US4031390A; GB1454097A; DE2244441A1; JPS4966061A

Description

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Bei Untersuchungen eines Objektes mittels eines Korpuskularstrahlgerätes darf eine gewisse Bestrahlungsdosis (Einheit AS/cm²) nicht überschritten werden, wenn das Untersuchungsobjekt bzw. dessen zu untersuchende Stelle nicht verändert oder zerstört werden soll. Andererseits kann eine gewisse Bestrahlungsdosis nicht unterschritten werden, da sonst Bilder mit unzureichender Qualität entstehen.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Korpuskularstrahlgerätes, insbesondere eines Elektronenmikroskops, das ein im Strahlengang des Korpuskularstrahl angeordnetes Ablenksystem belitzt.

Ein Korpuskularstrahlgerät dieser Art ist beispiels- s5 weise aus der DT-AS 10 73 655 bekannt. Dabei wird das Ablenksystem zur Veränderung der Bestrahlungsdosis des Objekts benutzt. Grundsätzlich ist es auch bekannt, zur Vermeidung von Objektveränderungen die zu untersuchende Stelle des Objekts nur während der Aufnahme zu bestrahlen und die Scharfeinstellung an benachbarten Bereichen des Objekts vorzunehmen, vgl. das Buch von Reimer, »Elektronenmikroskopische Untersuchungs- und Präparalionsmethoden«, Springer-Verlag, 1959, S. 115 bis 121.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine möglichst geringe Bestrahlungsdosis bei möglichst guter Bildqualität zu erreichen.

Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Verfahren gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß eine Steuereinrichtung den Korpuskularstrahl mittels unterschiedlicher Erregung des Ablenksystems für eine wählbare Dauer auf eine zu untersuchend? Stelle richtet und ihn im übrigen Zeitraum seitlich von der zu untersuchenden Stelle durch das Objekt hindurchtreter: läßt. Bei diesem Verfahren beansprucht der Korpuskularstrahl zunächst eine abseits liegende Stelle des Untersuchungsobjektes. Erst zur Gewinnung eines Bildes einer besonders interessierenden Stelle des Objekts wird der Korpuskularstrahl auf diese Stelle gerichtet, an der er nur eine begrenzte Zeit verbleibt, bis er wieder durch das Ablenksystem an die abseits liegende Stelle gelangt. Zur Aufzeichnung oder Registrierung des Bildes können die bei Elektronenmikroskopen gebräuchlichen Einrichtungen benutzt werden. Beispielsweise kann eine fotografische Platte vorgesehen sein. Ferner können elektronische Bildspeicher eingesetzt werden. Beispielsweise kann eine Fernsehkamera mit einem Speichertarget oder ein Monitor mit einem nachleuchtenden Bildschirm benutzt werden.

In Weiterbildung der Erfindung kann der von dem Korpuskularstrahl im Zeitraum zwischen den Aufnahmen bzw. Registrierungen bestrahlte Bereich des Objektes mittels eines weiteren, von der Steuereinrichtung beeinflußbaren Ablenksystems zur Abbildung gebracht werden. Auf diese Weise können Bereiche in der Umgebung der zu untersuchenden Stelle des Objektes betrachtet werden, wobei die erforderliche Fokussierung vorgenommen werden kann. Bei der nachfolgenden Aufnahme erhält man dann eine fokussierte Abbildung einer Stelle des Objektes, die zuvor von dem Korpuskularstrahl noch nicht berührt worden ist.

Die größtmögliche Schonung des Objektes läßt sich dadurch erreichen, daß die zur Aufzeichnung erforderliche Dauer der Durchstrahlung durch die Steuereinrichtung in Abhängigkeit von der Intensität des Bildes selbsttätig bestimmt wird. Dies kann beispielsweise mit Hilfe eines Meßgerätes geschehen, das die Intensität des Bildes erfaßt.

Es empfiehlt sich, die Steuereinrichtung so zu programmieren, daß sie einen Steuerbefehl für den Beginn der Bildaufzeichnung in zeitlichem Abstand zu dem Steuerbefehl für die Durchstrahlung der zu untersuchenden S'elle des Objektes abgibt. Dadurch wird erreicht, daß eine elektrostatische Aufladung des Objektes abgeklungen ist, ehe die Bildaufzeichnung beginnt.

Darüber hinaus kann die Steuereinrichtung so ausgebildet sein, daß sie nacheinander verschiedene zu untersuchende Stellen des Objekts zur Abbildung bringt und deren Registrierung veranlaßt. Dadurch kann man sich einen systematischen Überblick über die Beschaffenheit eines Objektes verschaffen, nachdem zuvor an einer abgelegenen Stelle die Fokussierung vorgenommen wurde. Bei diesen Verfahren erhalten die beiden Ablenksysteme eine solche Erregung, daß das Bild stets von der Registriereinrichtung bzw. der Bildspeichereinrichtung erfaßt werden kann

Die Erfindung wird im folgenden an Hand des in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Die Figur zeigt einen Längsschnitt durch ein Elektronenmikroskop, dessen Gehäuse mit 1 und dessen Kathode mit 2 bezeichnet ist. Eine magnetische Kondensorlinse 3 dient zur Sammlung des Strahles, der ein Objekt 4 durchsetzt. Eine weitere magnetische Objektivlinse 5 vergrößert das Bild, das mittels eines Projekti-

••■es 6 auf eine fotografische Platte 7 abgebildet wird.

Bei nicht vorhandener fotografischer Platte 7 gelangt das Endbild zur Eintritisfläche einer Fernsehkamera 10, die eine Faseroptik 11 und einen Bildverstärker 12 aufweist. Der Fernsehkamera 10 ist ein Bildspeicher 13 zugeordnet, an den ein Monitor 14 angeschlossen ist.

In den Strahlengang des Korpuskularstnhles sind zwei Ablenksysteme 15 und 16 eingefügt, die — in Richtung des Strahles gesehen — der magnetischen Kondensorlinse 3 und der Objektivlinse 5 nachgeordnet sind. Beide Ablenksysteme sind an eine Steuereinrichtung 17 angeschlossen (Wirkungslinien 20 bzw. 21), die auch den Beginn der Aufzeichnung mittels der Fernsehkamera 10 und der Speichereinrichtung 13 bestimmt (Wirkungslinie 22). I=,

Die Steuereinrichtung 17 enthält Schaltungsteile für die Stromversorgung der Ablenksysteme 15 und 16 sowie weitere Schaltungsteile für die zeitlich gestaffelte Abgabe von Schaltbefehlen zu und von der Fernsehkamera und der Speichereinrichtung. Im Ruhezustand ?<> wird das Ablenksystem 15 mit einem Strom solcher Größe gespeist, daß der Korpuskularstrahl nicht durch die zu untersuchende Stelle des Objektes, sondern durch eine hiervon entfernte Stelle des Objektes hindurchtritt. Mittels des weiteren Ablenksystems 16 wird dafür gesorgt, daß der Korpuskularstrahl dennoch auf einen Endbildschirm oder auf die Eintritisfläche der Fernsehkamera 10 fällt. Damit kann die Güte der Abbildung an sich beurteilt werden. Ferner kann das Elektronenmikroskop fokussiert werden. Zur Gewinnung einer hochwertigen Aufnahme der zu untersuchenden Stelle des Objektes 4 wird durch einen Steuerbefehl mittels der Steuereinrichtung 17 der Speisestrom der Ablenksysteme 15 und 16 derart geänderi, daß der Korpuskularstrahl nun durch die zu untersuchende Stelle des Objektes hindurchtritt. Die Bestrahlung dauert so lange, wie es zur Erreichung eines ausreichenden Bildkontrastes erforderlich ist. Die Dauer der Durchstrahlung kann in Abhängigkeit von der Intensität des Bildes durch die Steuereinrichtung 17 selbsttätig vorgegeben werden. Hierzu ist ein Meßgerät 8 ober halb der Fernsehkamera 10 vorgesehen, das über eine Wirkverbindung 23 ein der erforderlichen Durchstrahlungsdauer entsprechendes Signal übermittelt. Damit ist die bestmögliche Bildwiedergabe bei geringster Dosisbelastung des Objektes sichergestellt. Es empfiehlt sich, die Steuereinrichtung 17 derart zu programmieren, daß anschließend an die Auslenkung des Korpuskularstrahl auf die zu untersuchende Stelle eine gewisse Zeit verstreicht, ehe die Fernsehkamera !0 und die Speichereinrichtung 13 /u arbeiten beginnen. Dadurch werden Bildfehler vermieden, die durch Aufladungseffekte des Objektes entstehen können.

Wie bereits erwähnt, kann die Registrierung des Bildes mittels einer fotografischen Platte oder mittels einer Fernsehkamera mit nachgeschaltetem Bildspeicher erfolgen. Das Bild kann aber auch in der Fernsehkamera selbst gespeichert werden, wenn diese mit einem Speichertarget ausgerichtet ist. Eine weitere Möglichkeit zur Bildspeicherung besteht darin, dali ein Monitor mit einem Nachleuchtbildschirm benutzt wird. In allen Fällen kann die erforderliche Durchstrahlungsdauer des Objektes durch das Meßgerät 8 bestimmt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Betrieb eines Korpuskularstrahlgerätes, insbesondere eines Elektronenmikroskops, das ein im Strahlengang des Korpuskularstrahles angeordnetes Ablenksystem besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuereinrichtung (17) den Korpuskularstrahl mittels unterschiedlicher Erregung des Ablenksystems (15) für eine wählbare Dauer auf die zu untersuchende Stelle des Objekts (4) richtet und ihn im übrigen Zeitraum seitlich von der zu untersuchenden Stelle durch das Objekt hindurchtreten läßt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der von dem Korpuskularstrahl im übrigen Zeitraum bestrahlte Bereich des Objektes (4) mittels eines weiteren, von der Steuereinrichtung (17) beeinflußbaren Ablenksystems (16) zur Abbildung gebracht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Aufzeichnung der Bilder der zu untersuchenden Stelle des Objektes (4) erforderliche Dauer der Durchstrahlung durch die Steuereinrichtung (17) in Abhängigkeit von der Bildintensität selbsttätig bestimmt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (17) einen Steuerbefehl für den Beginn der Bildaufzeichnung in zeitlichem Abstand zu dem Steuerbefehl für die Durchstrahlung der zu untersuchenden Stelle des Objektes (4) abgibt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (17) nacheinander verschiedene zu untersuchende Stellen des Objektes (4) zur Abbildung bringt und die Registrierung der Bilder dieser Stellen veranlalit.