DE2430696A1

DE2430696A1 - Elektronenmikroskop

Info

Publication number: DE2430696A1
Application number: DE2430696A
Authority: DE
Inventors: Kenneth Anderson; Kenneth Arthur Brookes
Original assignee: Associated Electrical Industries Ltd
Current assignee: Associated Electrical Industries Ltd
Priority date: 1973-06-28
Filing date: 1974-06-26
Publication date: 1975-01-16
Also published as: JPS5034462A; US3924126A; NL7408601A; GB1420803A

Description

Patentanwälte

Dr.-Ing. Wilhelm Reiche!.

DipL-Ing. Wolfgang Reichel

6 Frankfurt a. M. 1

Parksiraßel3

7948

ASSOCIATED ELECTRICAL INDUSTRIES LIMITED, 1 Stanhope Gate, London WlA IEH

Elektronenmikroskop

Die Erfindung bezieht sich auf ein Elektronenmikroskop mit kombinierter Sammel- und Objektivlinsenvorrichtung/ mit einem ersten und einem zweiten gelochten Polstück, die beide längs einer gemeinsamen Achse ausgerichtet sind und ersten und zweiten, den Polstücken zugeordneten Magnetspulen.

Bei einer der einfachsten Bauweisen eines Transmissioris-Elektronenmikroskops werden die Elektronen eines erhitzten. Wolframglühfadens durch eine Anode beschleunigt und auf die Probe durch eine Kondensorlinse fokussiert- Die Probe ist allgemein im Magnetfeld einer Objektivlinse angeordnet, die mit den durch die Probe übertragenen Elektronen ein vergrößertes Abbild der Probe darstellt. Dieses Bild wird dann durch eine oder mehrere Projektionslinsen auf einen Fluoreszensschirm projiziert. Die Intensität der Beleuchtung der Probe,-d.h. die Elektronenstromdichte, wird durch die Kondensorlinse geregelt, und weist ein Maximum auf, wenn die Kondensorlinse so angeordnet ist, daß ein fokussiertes Bild der Beleuchtungsquelle auf die Probe geworfen wird. Die Stromdichte kann entweder, dadurch reduziert werden, daß die Strahlung der

Elektronenkanone vermindert, die Größe der Kondensoröffnung verkleinert oder die Beleuchtung über eine größere Fläche durch Änderung des Brennpunktes der Kondensorlinse aufgefächert wird, wooei die zuletzt erwähnte Methode üblicherweise für häufige Änderungen angewandt wird. Die minimale Probengröße, das ist die Größe der auf der Probe beleuchteten Fläche, erscheint dann, wenn die Beleuchtungsquelle auf der Probe durch die Kondensorlinse abgebildet wird und unter diesen Bedingungen ist die Probengröße durch das Produkt der ursprünglichen Quellengröße und der Verstärkung der Kondensorlinse gegeben.

Bei dem Bau eines Elektronenmikroskops ist es im allgemeinen üblich, einen ausreichenden Raum zwischen den Kondensor- und Objektivlinsen zu lassen, um eine elektrische Stufe für die Regelung der Lage und Richtung des Elektronenstrahls, eine Probenstufe und einen pneumatischen Mechanismus zum Auswechseln der Probe unterbringen zu können. Daraus ergibt sich, daß die Arbeitsentfernung der Kondensorlinse, das ist die Distanz von der Kondensorlinse bis zur Probe, üblicherweise vergleichbar ist mit der Entfernung von der Kondensorlinse zu der Quelle, so daß die Vergrößerung der Kondensorlinse ungefähr eins beträgt, woraus sich eine Probengröße in der gleichen Ordnung wie die Quellengröße ergibt, d.h. im Bereich von etwa 5o Mikron für eine Thermionik ,-Quelle.

Ein Elektronenmikroskop mit einer einzelnen Kondensorlinse weist den wesentlichen Nachteil auf, daß für eine entsprechend geeignete Proben-Stromdichte der Gesamtstrom auf die Probe wegen der ausgedehnten Probengröße groß sein muß. Daraus können ernsthafte Aufheizungsprobleme auf der Probe entstehen und eine ausgeprägte Verschlechterung in der Bildqualität. Aus diesem Grund ist bei der Entwicklung von hochauflösenden Elektronenmikroskopen eine zweite Kondensorlinse dem Bsleuchtungssystem zugefügt worden. Bei einem derartigen Zwei-Kondensorsystem wird als erste Kondensorlinse eine starke Linse verwendet, die die Quelle auf eine Bildgröße in der Größenordnung von 2 Mikron abbildet und dieses Bild wird dann auf die Probe durch die zweite Kondensorlinse mit einer Vergrößerung von ungefähr eins fokussiert, um eine Probengröße im Bereich von 2 Mikron zu erhalten.

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Mit der neueren Entwicklung durch die Einführung von Röntgenstrahlen-Analysentechniken beim Transmissions-Elektronenmikroskop, wobei Röntgenstrahlen von der Probe durch den Elektronenstrahl erzeugt, erfaßt und gemessen werden, ist es sehr wünschenswert, wesentlich kleinere Probengrößen zu verwenden, etwa bis zu o_fl Mikron oder weniger, unf die räumliche Auflösung der Röntgenstrahlen-Detektorsy.steme zu verbessern und gleichzeitig ist es erforderlich, den Strom auf die Probe z.u optimalisieren, um die Empfindlichkeit zu erhöhen. Zusätzlich muß entsprechende Aufmerksamkeit dem mechanischen Aufbau gewidmet werden, um zu ermöglichen, daß die Röntgenstrahlen-Detektoren in nächster Nähe zu der Probe angeordnet sind und in einer Richtung eines starken RÖntgenstrahlenfeldes, um keine Verluste bei der Meßempfindlichkeit zu erhalten..

Die Forderung nach hohen Stromproben in einem Bereich von unter einem Mikron kann nicht in der einfachen Weise gelöst werden, daß eine weitere Stufe für die Verkleinerung vor der letzten Kondensorlinse hinzugefügt wird. Dies ergibt nämlich zusätzlich zu dem unerwünschten Anstieg in der Hohe der Anordnung und der daraus folgenden, Verschlechterung der mechanischen Stabilität das wesentlich schwerwiegendere Problem der Festlegung der Aberration der zuletzt angeordneten, die Probe abbildenden Kondensorlinse. Die sphärische Aberration in dieser Linse bewirkt, daß die Elektronen durch ihre Peripherie hindurchgehen, wodurch sich ein unterschiedlicher axialer Brennpunkt gegenüber den Elektronen ergibt, die nahe dem Linsenzentrum hindurchtreten, woraus sich der bekannte sphärische Aberrationskreis ergibt.

Es läßt sich leicht nachweisen, daß für die Reduzierung der Größe der Aberrationsfläche auf einen,mit der erforderlichen Probengröße von o,l Mikron vergleichbaren Wert, der Vergrößerungsfaktoir der letzten Kondensorlinse im Vergleich zu eins klein gehalten werden muß. Es ist daher für geeignete Linsen zum Abbilden der Probe im Sub-Mikronbereich eine geringe Arbeitsdistanz wesentlich.

Eine Weise, in welcher die erforderliche geringe Arbeitsdistanz erreicht werden kann, ist die Anwendung einer eisenfreien Minia-

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türlinse, wobei die geringen Abmessungen einer derartigen Linse es ermöglichen/ diese sehr nahe zu der Objektivlinse ohne Störung des Durchgangs der von der Probe ausgestrahlten Röntgenstrahlen anzuordnen. Die geringe Größe einer derartigen Linse führt jedoch nachteiligerweise zu hohen Stromdichten innerhalb der Windungen und demzufolge zu Problemen mit der Wasserkühlung. Ein noch wesentlich größeres Problem ergibt sich bei einer derartigen Miniaturlinse dadurch/ daß die Feldsymmetrie durch die Symmetrie der Windungen bestimmt wird und nicht wie dies bei einer Eisen-Linse der Fall ist, durch die wesentlich leichter zu erhaltende Symmetrie der Polstücke. Bei einer Miniaturlinse muß daher der Gleichförmigkeit der Windungen große Aufmerksamkeit gewidmet werden, insbesondere in bezug auf die Anschlüsse, die eingehenden und ausgehenden Drähte. Trotz dieses Aufwandes ist die damit erreichbare Arbeitsdistanz nicht so klein wie es wünschenswert wäre.

Eine weitere Möglichkeit/ um sehr kleine Proben zu erhalten, ist die Verwendung eines sogenannten Einzelfeld-Kondensorobjektivs wie es von Riecke und Ruska, Proc. 6th Int.Cong, for Electron Microscopy, Kyoto, 1966 beschrieben wird. Es handelt sich dabei um eine Linse, bei der die Probe im oder sehr nahe zu dem Linsenzentrum angeordnet ist, so daß nur ungefähr die Hälfte des Feldes für die Abbildung der die Probe verlassenden Elektronen benutzt wird. Die Linsenerregung ist dabei im allgemeinen höher als bei herkömmlichen Objektivlinsen. Die andere Hälfte des Linsenfeldes, auf der Quellenseite der Probe wirkt auf. die Elektronen ein und fokussiert sie auf die Probe. Daher ist die letzte, die Probe abbildende Linse, Teil der Objektivlinse selbst und weist daher eine sehr kurze Arbeitsdistanz mit optimaler Verkleinerung und reduzierter sphärischer Aberration auf.

Ein wesentlicher Nachteil bei der Anwendung einer derartigen Linse besteht in ihrer fehlenden Flexibilität, da das gleiche magnetische Feld sowohl zum Fokussieren der Probe als auch des Bildes verwendet wird und daher diese beiden wichtigen, unterschiedlichen Vorgänge nicht unabhängig voneinander ausgeführt werden können.

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— D —

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Elektronenmikroskop der eingangs beschriebenen Art derart zu verbessern, daß eine kurze Arbeitsdistanz für die, die Probe abbildende Kondensorlinse erhalten wird, ohne daß die Nachteile der voranstehend beschriebenen, bekannten Systeme in Kauf genommen werden müssen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Lochplatte zwischen dem ersten und zweiten gelochten Polstück mit ihrer Blendenöffnung zur gemeinsamen Achse derart ausgerichtet ist, daß sie mit dem ersten und zweiten Polstück einen ersten und einen zweiten Spalt bildet, die im Betrieb der Sammel- und Objektivlinsenvorrichtung als Kondensor- und Objektivlinsenspalt vorgesehen sind, daß ein Magnetjoch das erste und zweite gelochte Polstück und die Lochplatte miteinander verbindet, daß in den Magnetspulen im Betriebszustand'der Linsenvorrichtung magnetische Flüsse durch das Magnetjoch hindurch und über den ersten und zweiten Spalt hinweg erregbar sind, und daß ein Probenhalter im zweiten Spalt angeordnet ist.

Das eine Vakuum-Pumpeneinrichtung, eine Elektronenkanone, eine Sammel- und eine Objektivlinse, einen Probenhalter und eine Einrichtung für den Empfang des Bildes der in dem Probenhalter befindlichen Probe aufweisende Elektronenmikroskop zeichnet sich in weiterer Ausgestaltung der Erfindung dadurch aus, daß die Sammel- und die Objektivlinse in einer Baueinheit zusammengefaßt sind, die ein erstes und ein zweites gelochtes Polstück aufweist, zwischen denen eine Lochplatte mit ihrer Blendenöffnung zur gemeinsamen Achse ausgerichtet angeordnet ist und mit den gelochten Polstücken einen ersten und einen zweiten" Spalt bildet, die im Betriebszustand des Elektronenmikroskops als Kondensor- und Objektivlinsenspalt vorgesehen sind, daß ein Magnetjoch das erste sowie das zweite Polstück und die Lochplatte miteinander verbindet, daß durch die erste und die zweite Magnetspule bei eingeschaltetem Elektronenmikroskop magnetische Flüsse durch das Magnetjoch hindurch und über den ersten und zweiten Spalt hinweg erregbar sind, und daß der Probenhalter im zweiten Spalt angeordnet ist.

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Die Erfindung wird im folgenden anhand von zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben. · Es zeigen:

Figur 1 - eine schematische Schnittansicht des Elektronenmikroskops mit einer kombinierten Kondensor- und Objektivlinse, die vereinfacht dargestellt sind,

Figur 2 - eine Schnittansicht der kombinierten Kondensor- und Objektivlinse im Detail, und

Figur 3 - eine Schnittansicht einer abgewandelten Form der kombinierten Linsen nach Figur 2.

Das in Figur 1 schematisch dargestellte Mikroskop weist eine verlängerte, evakuierbare Säule Io auf, die aus· einer Anzahl von Linsenelementen 11, 12 und 13 und einer Anzahl von Abstandselementen 14 besteht, die durch geeignete Vorrichtungen zusammengehalten werden. Die Achse der Säule ist in der Zeichnung mit der Bezugszahl 15 belegt.

Eine Elektronenkanone 16 ist an einem Ende der Säule angeordnet und besteht aus einem V-förmigen Wolframglühfaden 17, der durch eine schalenform!ge Anode 18 umgeben ist. Im Betrieb werden Elektronen thermionisch von dem Glühfaden 17 abgestrahlt und längs der Richtung der Achse 15 infolge einer an die Anode in bezug auf den Glühfaden angelegten positiven Spannung beschleunigt.

Die Elektronen der Elektronenkanone 16 werden mit Hilfe des Linsenelements 11 fokussiert, welches im weiteren als die erste Kondensorlinse bezeichnet wird. Bei dieser Linse 11 handelt es sich um eine elektromagnetische, elektronisch-optische Linse, und da derartige Linsen gut^bekannt sind, wird sie nicht näher beschrieben. Es sei nur noch erwähnt, daß diese Linse einen magnetischen Eisenaufbau 19 mit einem definierten Spalt 2o umfaßt und des weiteren eine Magnetspule 21 enthält. Wenn die Spule 21 erregt ist, wird ein Magnetfluß in dem Eisenkern 19 und über den Spalt 2o hinweg erzeugt. Das im Spalt 2o bestehende Magnetfeld übt die fokussierende Wirkung auf die Elektronen aus. Im Betrieb arbeitet die

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Linse II derart, daß sie ein verkleinertes elektronisches Abbild der Emissionsspitze des Wolframglühfadens 17 abbildet, wobei in der Zeichnung die Position dieses Bildes durch die Bezugszahl 22 gekennzeichnet ist.

Die Elektronen der ersten Kondensorlipse 11 treten in das Linsenelement 12 ein, das eine kombinierte zweite Kondensorlinse und eine Objektivlinse für das Elektronenmikroskop bildet. Die kombinierte Linse 12 besteht aus zwei zylinderförmigen Eisen-Polstükken 23 und 24, die Bohrungen aufweisen, deren Mittellinien mit der Achse 15 fluchten. Zwischen diesen Polstücken ist eine Eisenplatte 25 angeordnet, die eine Blendenöffnung 26 aufweist, die gleichfalls mit der Achse 15 fluchtet. Die beiden Polstücke 23 und 24 und die gelochte Platte 25 definieren zwei Spalte , die als zweiter Kondensorlinsenspalt. 27 bzw. als Objektivlinsenspalt 28 vorgesehen sind. Die Polstücke 23, ,24 und die Platte 25 sind mittels zylinderförmigen Eisenteilen 29, 3o magnetisch gekoppelt, die zusammen mit den entsprechenden Polstücken ein Magnetjoch für die kombinierten Linsen bilden. Getrennte Magnetspulen 31 und 32 sind in den Teilen 29, 3o angeordnet und es ist ersichtlich, daß die Erregung dieser Spulen 31 und 32 Magnetfelder in dem zweiten Kondensorlinsenspalt 27 und in dem Objektivlinsenspalt 28 erzeugt. Ein Probenhalter 33 für die Aufnahme einer Probe, die mit dem Mikroskop untersucht werden soll, ist in dem Objektivlinsenspalt 28 vorgesehen.

Im Betrieb des Elektronenmikroskops wird der Erregungsstrom in der zweiten Kondensorlinsenspule 31 auf einen Wert derart eingestellt, daß das Magnetfeld in dem zweiten Kondensorlinsenspalt 27 die Elektronen der ersten Kondensorlinse 11 fokussiert, so daß ein weitgehend verkleinertes Elektronenabbild des Bildes 22 auf der Oberfläche der Probe in dem Probenhalter 33 erhalten wird. Die stärke Verkleinerung der zweiten Kondensorlinse ist möglich, da diese Linse eine sehr kurze Arbeitsdistanz aufweist, die ihrerseits darauf zurückzuführen ist, daß die zweite Kondensorlinse und die Objektivlinse ein gemeinsames Polstück besitzen, das ist die Platte 25, und daher nur durch die Dicke dieser Platte von-

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ρ _

einander getrennt sind. Zusätzlich wird noch der Vorteil erzielt, wie schon erwähnt, daß die kurze Arbeitsdistanz die sphärische Aberration der zweiten Kondensorlinse herabsetzt.

Wie ersichtlich, bildet die zweite Kondensorlinse ein sehr feines Prüfstück für die Beleuchtung der Probe. Ein charakteristischer Wert für die Größe dieser Probe liegt im Bereich von o,l Mikron.

Der Erregungsstrom in der Objektivlinsenspule 32 wird derart auf einen Wert eingestellt, daß das Magnetfeld in dem Objektivlinsenspalt 28 diejenigen Elektronen fokussiert, die durch die Probe hindurchgehen, um ein verstärktes Zwischenbild 34 der Fläche der Probe zu erhalten, die durch das Prüfstück beleuchtet wird. Die Linse 13 wirkt als eine Projektionslinse für die weitere Verstärkung dieses Bildes 34, um das endgültige Bild auf einem fluoreszierenden Schirm 35 am unteren Ende der Säule des Elektronenmikroskops zu erhalten. Die Projektionslinse 13 wird, da derartige Linsen zum Stand der Technik zählen, nicht im Detail beschrieben. Hier soll nur festgehalten werden, daß bei weiteren Ausführungsformen der Erfindung eine Anzahl von Projektionslinsen verwendet werden kann, anstelle der einzelnen, in der Zeichnung gezeigten Linse.

Wie voranstehend erwähnt, ist der Aufbau der kombinierten Kondensor- und Objektivlinse 12 in Figur 1 vereinfacht dargestellt. In Figur 2 ist der Aufbau der kombinierten Linse 12 mehr im Detail und im vergrößerten Maßstab gezeigt.

Wie ersichtlich, ist die Platte 25 nicht eben ausgebildet, wie dies in Figur 1 dargestellt ist, sondern gewölbt, um mehr Platz für einen Mechanismiis 36 zum Positionieren des Probenhalters 33 zu schaffen.

Die Dicke der Platte 25 muß ausreichend gewählt werden, um den in diese Platte von den übrigen Teilen des Magnetkreises, gebildet aus den Polstücken 23, 24 und dem Magnetjoch 29, 3o übertretenden magnetischen Fluß aufzunehmen, ohne daß das Material der Platte

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die magnetische Sättigung erreicht. Die magnetischen Flußlinien von den Polstücken 23, 24 zu der Platte 25 treten in die Platte über die gesamte Oberfläche ein, so daß der Fluß in der Platte in radialer Richtung nach auswärts mit steigendem Abstand von der Achse 15 anwächst. Daher hängt die Minimaldicke der Platte von dem Abstand von der Linsenachse ab. Üblicherweise wird eine gleichförmige Dicke verwendet. Eine Herabsetzung der Dicke der Platte 25 und somit der Arbeitsdistanz der zweiten Kondensorlinse wird erreicht durch die Anordnung der Erregungsströme in der zweiten Kondensor- und in der Objektivspule 29 bzw. 3o in e.iner Weise, daß die Magnetflüsse in den Spalten 27 und 28 die gleiche Richtung aufweisen. In diesem Zustand besitzen die Flüsse in der Platte 25 infolge der Flüsse in den beiden Spulen entgegengesetzte Richtungen und haben daher die Tendenz, sich gegenseitig aufzuheben bzw. auszulöschen, wodurch ein sehr kleiner resultierender Fluß in der Platte erhalten wird. Bei geeigneter Wahl der Geometrie der Spalten 27 und 28 ist es möglich, diese Flüsse sehr genau auszubalancieren, so daß der resultierende Fluß nahezu null ist. Es ist nicht möglich, einen exakt genauen Ausgleich unter allen Arbeitsbedingungen zu- erhalten, da hierfür erforderlich wäre, daß die Ströme in den.beiden Spulen unabhängig voneinander einstellbar sind. Auf diese Weise wird eine wesentliche Herabsetzung der Größe des magnetischen Flusses und ebenso eine Verminderung der Dicke der Platte 25 erreicht.

Bei der Ausführungsform nach Figur 2 werden vier Paare von Strahlablenkungsspulen 37 eingesetzt, von denen nur zwei Paare in der Zeichnung abgebildet sind, die innerhalb der Bohrung des Polstükkes 23 angeordnet sind. Diese Spülen ermöglichen die Ablenkung des Elektronenstrahls, so daß eine Einstellung der seitlichen Position des Strahles und die Ausrichtung auf der Probe möglich ist. Die Elektronenstrahl-Ablenkspulen können auch zum Abtasten des Prüfstückes über die Probe in einer Rasteranordnung verwendet werden, so daß das Elektronenmikroskop im Abtastbetrieb eingesetzt werden kann.

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- Io -

Die kombinierten Linsen umfassen auch einen Röntgenstrahlen-Detektor 38, der zwischen der Platte 25 und der Kondensorspule 31 angeordnet ist, um die von dem beleuchteten Punkt der Probe ausgesandten Röntgenstrahlen festzustellen, wodurch eine Röntgen-Strahlenanalyse der untersuchten Probe durchgeführt werden kann. Die Anordnung des Röntgenstrahlen-Detektors in dieser Position stellt sicher, daß er nahe zu der Probe angebracht ist, was für eine hohe Empfindlichkeit bei der Erfassung der Röntgenstrahlen erforderlich ist und den weiteren Vorteil hat, daß das Magnetfeld im Spalt 27, durch den die Röntgenstrahlen zu dem Detektor 38 hindurchgehen, als ein Filter gegen Sekundärelektronen wirkt, die von der Probe ausgesandt werden, wodurch verhindert wird, daß diese Elektronen den Detektor erreichen und Rausch- bzw. Störsignale herbeiführen.

Bei der in Figur 2 dargestellten Ausführungsform treten die Röntgenstrahlen durch die Öffnung 26 in der Platte 25 hindurch und daher muß diese Öffnung groß genug gemacht werden, um eine direkte Sichtverbindung von der Probe zu dem Detektor 38 zu ergeben. Dies kann insofern jedoch nachteilig sein, als es dadurch zu einer Überlappung der Felder in den Spalten 27 und 28 in einiger Entfernung kommen kann, wodurch die Unabhängigkeit der Fokussierung der zweiten Kondensor- und der Objektivlinsen gestört werden kann. Um diese Nachteile zu vermeiden, ist vorteilhafterweise vorgesehen, daß der Kondensoranteil des Feldes den Spalt 28 nicht wesentlich über die Probe hinaus durchdringt, wobei diese Maßnahme ohne grossen Einfluß bleibt, da im Betriebszustand der Strom in der Spule 3 2 zunächst derart eingestellt wird, daß das Bild fokussiert wird, somit die Fokussierung der Probe nur geringfügig beeinflußbar ist, und daß anschließend der Strom in der Spule 31 derart geregelt wird, daß die Probe fokussiert wird, wobei diese spätere Einstellung geringen Einfluß auf die Fokussierung des Bildes hat.

In Figur 3 ist eine weitere Ausführungsform der kombinierten Linsen nach Figur 2 dargestellt, bei der die Blendenöffnung 26 in der Platte 25 auf die kleinste Größe reduziert ist, so daß die Überlappung der Felder in den Spalten 27, 28 minimal ist. Aus prakti-

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sehen Gründen wird diese Öffnung ausreichend rund ausgestaltet, um die Einführung eines astigmatischen Fehlers zu verhindern, wobei die kleinste Öffnung üblicherweise in der Größenordnung von einem Millimeter liegt. Eine geeignete Dicke für die Platte 25 im Bereich der Öffnung 26 beträgt dann ungefähr zwei Millimeter.

Bei dieser Ausführüngsform ist die Öffnung 26 zu klein, um den Durchtritt von Röntgenstrahlen .von der Probe zu dem Detektor 38 zu ermöglichen. Aus diesem Grunde ist eine weitere Öffnung 39 in der Platte 25 in einer Linie zwischen der Probe und dem Röntgenstrahlen-Detektor 38 vorgesehen. Es ist wichtig, daß die Kreissymmetrie im Bereich der Öffnung 26 beibehalten wird, um die Einführung eines Astigmatismus oder einer ähnlichen Aberration zu verhindern, und aus diesem Grunde sind mindestens drei ähnliche Öffnungen 39 ausgebildet, die winkelmäßig im gleichen Abstand um die Achse 15 angeordnet sind. Bei der in Figur 3 dargestellten, bevorzugten Ausführungsform sind vier derartige Zusatzöffnungen vorgesehen, eine für den Austritt der Röntgenstrahlen und die anderen drei zur Wahrung der Symmetrie.

Bei einer anderen Ausführungsform können mehrere Röntgenstrahlen-Detektoren verwendet werden, von denen jeder Röntgenstrahlen durch eine oder mehrere der Austrittsöffnungen empfängt. Wahlweise ist auch der Einsatz eines kreisringförmigen Röntgenstrahlen-Detektors in Verbindung mit einer Anzahl von Austrittsöffnungen oder Schlitzen möglich, wobei nur berücksichtigt werden muß, daß die Anzahl der Löcher oder Schlitze nicht derart groß gewählt wird, daß der Eisenquerschnitt so stark herabgesetzt wird, daß das Eisen die magnetische Sättigung erreicht. -"

Das Elektronenmikroskop nach Figur 1 kann auch für eine flächenbegrenzte Elektronendiffraktionsbetriebsart verwendet werden. Diese Betriebsweise setzt die Bildung eines Elektronen-Beugungsgitters einer kleinen Fläche auf der Probe voraus, wobei diese Fläche ausgewählt wird, indem zuerst die Proben in der üblichen Abbildungsart betrachtet werden. Die Fläche kann auch durch die Anwendung einer Öffnung in der Ebene des Zwischenbildes 34 der

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ausgewählt werden, und zwar für Flächen bis etwa ein Mikron im Durchmesser, wobei jedoch die Aberration der Objektivlinse im allgemeinen eine Anwendung dieser Methode für Flächen kleiner als ein Mikron nicht mehr zuläßt. Wahlweise kann für kleine Flächen eine derartige Fläche durch Herabsetzung der durch das Prüfstück beleuchteten Fläche ausgewählt werden. Wie schon voranstehend beschrieben ermöglicht die kombinierte Kondensor-Objektivlinse 12 eine Herabsetzung der Probenfläche bis auf einige hundert Angstrom im Durchmesser.

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Claims

Patentansprüche

1., Elektronenmikroskop, mit kombinierter Sammel- und Objektivlinsenvorrichtung, mit einem ersten und einem zweiten gelochten Polstück, die beide längs einer gemeinsamen Achse ausgerichtet sind und ersten und zweiten, den Polstücken zugeordneten Magnetspulen,

d a d u rc h g e k e η η ζ e ic h net, daß eine Lochplatte (25) zwischen dem ersten und zweiten gelochten Polstück (23 bzw. 24) mit ihrer Blendenöffnung zur gemeinsamen Achse derart ausgerichtet ist, daß sie mit dem ersten und zweiten Polstück einen ersten und einen zweiten Spalt (27 bzw. 28) bildet, die im Betrieb der Sammel- und Objektivlinsenvorrichtung als Kondensor- und Objektivlinsenspalt vorgesehen sind, daß ein Magnetjoch (29, 3o) das erste und zweite gelochte Polstück (23 bzw. 24) und die Lochplatte (25) miteinander verbindet, daß in den Magnetspulen (31, 32) im Betriebszustand der Linsenvorrichtung magnetische FLüsse durch das Magnetjoch (29,3o) hindurch und über den ersten und zweiten Spalt (27 bzw. 2-8) hinweg erregbar sind, und daß ein Probenhalter (33) im zweiten Spalt (28) angeordnet ist.

2. Elektronenmikroskop nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß Elemente für die Erregung der ersten und zweiten Magnetspule (31 bzw. 32) vorgesehen sind, und daß die durch die Magnetspulen (31, 32) induzierten, gerichteten magnetischen Flüsse in der Lochplatte (25) sich gegenseitig schwächen bzw. auslöschen. - - "

3. Elektronenmikroskop nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Röntgenstrahlen-Detektor (3 8) auf der- näher der ersten Magnetspule (31) liegenden Seite der Lochplatte (25) zur Auf- . nähme der von eine Probe im Probenhalter (33) ausgesandten Röntgenstrahlen angeordnet ist.

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4. Elektronenmikroskop nach den Ansprüchen 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lochplatte (25) mit einer Anzahl weiterer, symmetrisch um die gemeinsame Achse angeordneter Öffnungen (3 9) versehen . ist, und daß der Röntgenstrahlen-Detektor (38) während des Betriebes der Vorrichtung von der im Probenbehälter (33) befindlichen Probe durch eine oder mehrere dieser Öffnungen (39) Röntgenstrahlung empfängt.

5. Elektronenmikroskop nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4,

dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere, weitere Magnetspulen (37) dem ersten Polstück (23) zur Erzeugung von seitlich abgelenkten magnetischen Flüssen zugeordnet sind.

6. Elektronenmikroskop nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5,

dadurch gekennzeichnet, daß die Lochplatte (25) in der Mitte schalenförmig ausgebildet

7. Elektronenmikroskop mit einer Vakuum-Pumpeneinrichtung,einer Elektronenkanone, einer Sammel- und einer Objektivlinse, einem Probenhalter und einer Einrichtung für den Empfang des Bildes der in dem Probenhalter befindlichen Probe, dadurch gekennze ic h η e t, daß die Sammel- und die Objektivlinse in einer, Baueinheit zusammengefaßt sind, die ein erstes und ein zweites gelochtes Polstück (23 bzw. 24) aufweist, zwischen denen eine Lochplatte (25) mit ihrer Blendenöffnung zur gemeinsamen Achse ausgerichtet angeordnet ist und mit den gelochten Polstücken einen ersten und einen zweiten Spalt (27 bzw. 28) bildet, die im Betriebszustand des Elektronenmikroskops als Kondensor- und Objektivlinsenspalt vorgesehen sind, daß ein Magnetjoch (29, 3o) das erste sowie das zweite Polstück und die Lochplatte (25) mit-

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einander verbindet, daß durch die erste und die zweite Magnetspule (31 bzw. 32) bei eingeschaltetem Elektronenmikroskop magnetische Flüsse durch das Magnetjoch (29, 3o) hindurch und über den ersten und zweiten Spalt (27 bzw. 28) hinweg erregbar sind, und daß der Probenhalter (33) im zweiten Spalt (28) angeordnet ist.

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