DE2530844C3 - Durchstrahlungs-Raster-Korpuskularstrahlmikroskop und Verfahren zum Betrieb - Google Patents

Durchstrahlungs-Raster-Korpuskularstrahlmikroskop und Verfahren zum Betrieb

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DE2530844C3 DE19752530844 DE2530844A DE2530844C3 DE 2530844 C3 DE2530844 C3 DE 2530844C3 DE 19752530844 DE19752530844 DE 19752530844 DE 2530844 A DE2530844 A DE 2530844A DE 2530844 C3 DE2530844 C3 DE 2530844C3
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Description

45 Die Erfindung betrifft ein Durchstrahlungs-Raster-Korpuskularstrahlmikroskop mit einer Phasenkontrast einrichtung, bei der die Intensitäten der Bereiche eine; vom abbildenden Strahlenkegel erzeugten elektronen optischen Hologramms, die positive bzw. negative Interferenz aufweisen, durch einen Detektor getrenm gemessen werden und der Meßwert einen Bildröhren monitor steuert.
Ein derartiges Durchstrahlungs-Raster-Elektronen mikroskop (STEM) ist in einer Arbeit von H. Rose »Phase Contrast in Scanning Transmission Electror Microscopy« in der Zeitschrift »Optik«, 39, 1974, S 416—436, beschrieben. Rose geht davon aus, daß be einem STEM auf einer hinter dem Präparat liegender Ebene in jedem Zeitpunkt ein Hologramm de: bestrahlten Präparatelementes entsteht, das sich durcr Interferenz des vom Präparatelement ausgehender Strahlenkegels mit dem Primärstrahlkegel ergibt. Nacl Ro s e ist im abbildenden Strahlkegel eine Detektoran Ordnung vorgesehen, die aus einem aus Ringzoner zusammengesetzten Teildetektor und einem in dessei Schatten liegenden Vollflächen-Detektor besteht. Be entsprechender Bemessung nimmt der eine diese Teildetektoren die positiven (konstruktiven), der anden Teildetektor die negativen (destruktiven) Interferenzbc reiche des Hologramms auf. Die Ausgangssignale de beiden Teildetektoren können nach Bedarf miteinande kombiniert werden.
Bei einem Elektronenmikroskop ist es auch bekann (US-PS 37 48 468), das Objekt durch mechanisch! Verschiebung abzurastern, wobei jeweils Teile de
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Dbjekts elektronenoptisch auf einem Leuchtschirm ibgebildet werden, der das Elektronenbild des jeweiligen Teils des Objekts in ein Lichtbild umwandelt, das durch eine Fiberoptik auf eine außernalb des evakuierten Mikroskopgehäuses angeordneter Fernseh-Kamera übertragen wird.
Die Erfindung befaßt sich mit der Aufgabe, bei einem STEM der eingangs genannten Art die Bedienung zu erleichtern und seine Anwendungsmöglichkeiten, insbesondere im Hinblick auf Auflösungsvermögen und Mustererkennung (pattern recognition), zu erweitern.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Detektor ein Bildwandler ist, der das auf ihm entworfene vollständige elektronenoptische Hologramm in ein Lichtbild umwandelt, und durch wenigstens einen Übertragungskanal, der das Lichtbild mit unveränderter relativer Intensitätaverteilung auf wenigstens eine außerhalb des evakuierten Mikroskopgehäuses angeordnete Maske überträgt, deren offene und geschlossene Flächen den Bereichen positiver bzw. negativer Interferenz entsprechen, daß wenigstens ein Fotometer vorgesehen ist, das die Gesamtintensität des von den offenen Flächen der Maske durchgelassenen Lichtes mißt, und daß Mittel vorgesehen sind, die die von dem Fotometer abgegebene Ausgangsgröße dem Monitor zuführen. Dadurch, daß die Maske außerhalb des Vakuums in einem lichtoptischen Strahlengang liegt, besteht die Möglichkeit, sie in einfachster Weise zu bewegen, auszuwechseln und sowohl den Abbildungsbedingungen des Mikroskops als auch den Strukturen etwa gesuchter Präparatelemente anzupassen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist dem Bildwandler ein Bildteiler nachgeordnet, der das Lichtbild durch zwei verschiedene Kanäle mit gleichen Intensitäten und unveränderter relativer Intensitätsverteilung auf je eine außerhalb des evakuierten Mikroskopgehäuses angeordnete Maske überträgt, wobei offene und geschlossene Flächen der beiden Masken zueinander komplementär sind. An den Ausgängen der beiden Strahlengänge sind Fotometer angeordnet, die die Gesamtintensität des durch die offenen Flächen der jeweiligen Maske hindurchtretenden Lichtes messen; ferner sind Mittel vorgesehen, die die von den Fotometern abgegebenen Ausgangsgrößen voneinander subtrahieren und die Differenzgröße dem Monitor zuführen. Diese Ausführungsform ermöglicht es, den Informationsinhalt des Hologramms voll auszuschöpfen. Der Gedanke, die den Intensitäten der beiden Interferenzbereiche entsprechenden Signale voneinander zu subtrahieren, ist bereits bei Rose angegeben.
Die F i g. 1 bis 3 zeigen Ausführungsbeispiele der Erfindung; die F i g. 4 bis 18 dienen der Erläuterung der Grundlagen im Zusammenhang mit weiteren Einzelheiten von Ausführungsbeispielen der Erfindung.
Im oberen Teil der F i g. t ist ein übliches STEM schematisch dargestellt. Der Elektronenstrahl 1 geht von einer Elektronenquelle 2, vorzugsweise mit Feldemissionskathode, aus. Nach Beschleunigung durch die Anode 4 tritt er durch ein Ablenksystem 5 und wird dann durch die Objektlinse 6 auf das Präparat 7 fokussiert. Das Ablenksystem 5 besteht aus elektrostatischen oder magnetischen Ablenkelementen, von denen zwei Paare in der Figur dargestellt sind. Zwei weitere Paare sind senkrecht zur Zeichnungsebene angeordnet. Der Elektronenstrahl 1 im abgelenkten Zustand ist in der Figur gestrichelt dargestellt und mit la bezeichnet.
Der Elektronenstrahl 1 durchsetzt das Präparat 7 und trifft in Form eines Kegels 1 b auf einen fluoreszierenden Durchsichtleuchtschirm 8, der von einem Glasfenster S im Gehäuseboden 3 des Mikroskops getragen ist. Er ist so abgelenkt, daß der Kegel \b immer dieselbe Fläche des Durchsichtleuchtschirmes 8 bestrahlt.
Der Durchsichtleuchxschirm 8 soll eine möglichst kleine Nachleuchtzeit haben, die nicht wesentlich größer ist als die Zeit, in der ein Element des Präparats 7 bestrahlt wird; erwünscht ist eine Nachleuchtzeit von 1 \is oder weniger. Statt eines Durchsichtleuchtschirmes kann auch ein Szintillationsschirm verwendet werden.
Unterhalb des Fensters 9 ist ein lichtoptischer Bildteiler angeordnet, der aus den Linsen 10 und einem halbdurchlässigen Spiegel It besteht. Dieser Bildteiler bildet den Leuchtschirm 8 mit je der Hälfte der Intensität auf zwei Masken 12 und 13 ab. Im Ausführungsbeispiel sind die Masken 12 und 13 rotationssymmetrisch ausgebildet, d. h. ihre offenen (lichtdurchlässigen) und geschlossenen (lichtundurchlässigen) Flächen haben die Form von Kreisen oder Kreisringen. Die Masken sind komplementär; wo die Maske 12 lichtdurchlässig ist, ist die Maske 13 undurchlässig, und umgekehrt.
Hinter den Masken liegen Fotometer 14 und 15, z. B. Fotomultiplier, die die Gesamtintensität, d.h. die über die Maskenfläche integrierte Intensität, des durch die Masken 12 bzw. 13 tretenden Lichtes messen. Die Ausgangsspannungen oder -ströme der Fotometer 14 und 15 werden durch ein Subtraktionsglied 16, z. B. einen Operationsverstärker, voneinander subtrahiert, und die Differenzgröße wird einem Monitor 17 zu dessen Helligkeitssteuerung zugeführt. Das Ablenksystem 17a des Monitors ist synchron zu dem Ablenksystem 5 des STEM gesteuert.
Zusätzlich zu den Masken 12 und 13 können noch Abschwächungsfilter 18 und 19 vorgesehen sein, die eine kontinuierliche Schwärzungsverteilung aufweisen. Statt dessen können auch die Masken 12 und 13 unmittelbar in ihren offenen Flächen eine kontinuierliche Schwärzung als Abschwächungsfilter aufweisen. Die Masken 12 und 13 können gemeinsam mit den zugeordneten Abschwächungsfiltern 18 und 19 durch Verstellmittel transversal in ihren Ebenen bewegt werden, wie dies z. B. bei 12 durch die Verstellschraube 20 angedeutet ist, die gegen den Druck einer Feder 21 wirkt.
Die Wirkungsweise der Masken 12, 13 und der Abschwächungsfilter 18,19 wird später erläutert.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 ist mit 3 wieder der Boden des Mikroskopgehäuses bezeichnet. Der Bildteiler besteht hier aus einem Bündel 25 lichtleitender Fasern, das gleichzeitig einen vakuumdichten Abschluß des Mikroskopgehäuses bildet. Das Bündel 25 ist außerhalb des Mikroskopgehäuses in zwei Teilbündel 25a und 25b aufgeteilt. Die Fasern der Teilbündel 25a und 25b sind jeweils gleichmäßig über die Fläche des Durchsichtleuchtschirmes 8 verteilt. Die Teilbündel übertragen das gesamte Lichtbild des Durchsichtleuchtschirmes 8 auf je eine Maske, eir Abschwächungsfilter und ein Fotometer, die mit der gleichen Bezugszeichen versehen sind wie in F i g. 1. Dit weiteren Einrichtungen zur Auswertung des Bildes sine ebenfalls die gleichen wie in F i g. 1.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 3 ist an dei Durchsichtleuchtschirm 8 über ein faseroptische Bündel 26 eine Fernsehkamera 27 angeschlossen. Di Fernsehkamera 27 steuert die Helligkeit zweie Bildwiedergaberöhren 28 und 29 derart, daß auf dere
Bildschirmen zwei intersitätsgleiche Bilder des Leuchtschirmes 8 entstehen. Vor den Bildschirmen sind komplementäre Masken 12 und 13 und Abschwächungsfilter 18 und 19 angeordnet. Mit 14 und 15 sind wieder Fotometer bezeichnet, die die gesamte Intensität des von den Schirmen der Bildwiedergaberöhren 28 und 29 durch die Masken und Abschwächungsfilter durchtretenden Lichtes messen. Die Meßgrößen der Fotometer werden über ein Subtraktionsglied 16 einer Bildwiedergaberöhre 17 zugeführt, deren Ablenksystem 17a synchron mit dem Ablenksystem 5 des Rastermikroskops gesteuert ist.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig.3 muß die Bildzeit der Fernsehkamera 27 und damit auch die Bildzeit der Wiedergaberöhren 28 und 29 wesentlich kleiner sein als die Zeit, in der das Rastermikroskop über das Ablenksystem 5 ein Feld des Präparats 7 einmal abrastert. Die letztgenannte Zeit liegt bei Durchstrahlungs-Rastermikroskopen in der Größenordnung von 10 bis 100 see; für die Fernsehkamera 27 und die dieser zugeordneten Bildröhren 28 und 29 ist daher mindestens eine Frequenz von 2,5 kHz/Bild mit einer Bildzeit von 0,4 ms erforderlich.
Die Wirkungsweise des STEM nach der Erfindung ist folgende:
Gemäß F i g. 4 sei angenommen, daß der Elektronenstrahl 1 etwas oberhalb des Präparats 7 im Punkt F fokussiert ist. Der Primärstrahl 1 durchsetzt das Präparat 7 und trifft mit einer Wellenfront 30 auf dem Detektor 8 ein. Gleichzeitig geht von einem Punkt Pdes Präparats 7, beispielsweise einem einzelnen Atom, ein Streukcgel 31 mit der Wellenfront 32 aus. Wie aus F i g. 4 hervorgeht, treten auf dem Detektor 8 zwischen den Wellen 30 und 32 Phasendifferenzen auf. Da die Welle des Primärstrahls 1 im wesentlichen kohärent ist, entsteht auf dem Detektor 8 ein Hologramm des Punktes P.
In Fig. 5 ist die Intensitätsverteilung dieses Hologramms abzüglich eines Untergrundes, der vom Primarstrahl 1 herrührt, dargestellt. Diese Intensitätsverteilung ergibt sich nicht nur aus der Geometrie von F i g. 4, sondern auch aus den Abbildungsfehlern, insbesondere dem öffnungsfehler des Objektivs 6, die zur Folge haben, daß die Welle 30 von der Kugelform abweicht. Wie aus Fig. 5 hervorgeht, enthält das Hologramm Bereiche gleicher Phase, also positiver Interferenz, und Bereiche entgegengesetzter Phase, also negativer Interferenz, die in der Figur schraffiert sind. Gestaltet man nun den Detektor 8 so, daß die Signale der positiven Bereiche einerseits und der negativen Bereiche andererseits einzeln gemessen werden, und subtrahiert man diese Signale voneinander, so erhält man das Signal einer Intensitätsverteilung, wie sie in Fig. 7 dargestellt ist, die sämtliche Informationen über den Punkt P enthält. Dieses Prinzip ergibt sich bereits aus der zitierten Arbeit von Rose.
Während jedoch Rose ein Signal gemäß Fig.7 dadurch erhält, daß er unmittelbar in den elektronenoptischen Strahlengang eingreift, besteht der Grundgedanke der vorliegenden Erfindung darin, das Hologramm gemäß Fig.5 zunächst über einen Elektronen-Licht-Bildwandler aus dem Vakuum des Mikroskops herauszuführen und die Auswertung durch lichtoptisch wirkende selektierende Elemente vorzunehmen. Zur Erläuterung sind in F i g. 6 nochmals die beiden Masken 12 und 13 dargestellt, von denen die Maske 12 für die positiven Bereiche des äquivalenten Lichtbildes von Fig. 5 und die Maske 13 für dessen negative Bereiche durchlässig ist. Im betrachteten Fall sind Masken vorgesehen, die rotationssymmetrisch zu ihrer Mittelnormale sind; derartige Masken sind der Abbildung eines Punktes angepaßt.
Für das Auflösungsvermögen eines STEM sind bekanntlich die äußeren Teile des Hologramms nach Fig. 5 von besonderer Bedeutung. Man kann den Einfluß dieser Teile dadurch vergrößern, daß man den Masken 12 und 13 Abschwächungsfilter 18 und 19 ίο zuordnet, die eine Schwärzungsverteilung S gemäß F i g. 8 haben. Damit erhält man aus dem Signal nach F i g. 7 ein Signal der Form, wie sie in F i g. 9 dargestellt ist, wobei die Amplitude des Gesamtsignals zum Ausgleich der lichtoptischen Abschwächung durch ■ j einen Meßverstärker wieder erhöht werden kann. Die Abschwächungsfilter 18 und 19 haben in diesem Fall die gleiche Schwärzungsverteilung.
Abschwächungsfilter können ferner dazu dienen, die Täler zwischen den Kuppen der Intensitätsverteilung nach F i g. 7 auszufüllen und dadurch den Kontrast zu erhöhen. In Fig. 11 ist die Schwärzungskurve S'eines Abschwächungsfilters dargestellt, das einer Maske gemäß Fig. 10 angepaßt ist. Die Schwärzungskurve S' kann etwa dieselbe Form haben wie die Kuppen der 2j Intensitätsverteilung nach Fig. 5, die von der Maske durchgelassen werden. Dann ergibt sich eine Intensitätsverteilung gemäß F i g. 12, bei der die Kuppen zu einem gemeinsamen Plateau abgeflacht sind. Zusätzlich kann ein weiteres Abschwächungsfilter gemäß F i g. 8 verwendet werden, wodurch sich eine Intensitätsverteilung gemäß Fig. 13ergibt.
Es ist ersichtlich, daß die Abschwächungsfilter 18 und 19 auch mit den Masken 12 bzw. 13 zu je einem Bauelement vereinigt werden können, indem die lichtdurchlässigen Flächen der Masken unmittelbar entsprechend den Kurven gemäß den F i g. 8 und 11 eingeschwärzt werden. Im Prinzip ist es auch möglich, nur ein einziges Abschwächungsfilter geeigneter Schwärzungsverteilung vorzusehen, das im lichtoptisehen Strahlengang vor dem Bildteiler liegt, und zwar entweder unmittelbar hinter dem Leuchtschirm 8 oder am Ort eines reellen Bildes des Leuchtschirmes, das durch ein weiteres lichtoptisches Linsensystem vor dem Bildteiler entworfen wird. Aus Gründen der besseren Anpassungsfähigkeit ist es jedoch im allgemeinen vorzuziehen, die Abschwächungsfilter 18 und 19 als Einzelelemente den Masken 12 und 13 zuzuordnen.
Aus der bisherigen Beschreibung ergibt sich, daß es
bei dem STEM nach der Erfindung außerordentlich einfach ist, die Masken auszuwechseln und sowohl der elektronenoptischen Abbildungseigenschaften de; STEM als auch den abzubildenden Objekten anzupas sen. Das gleiche gilt für die Abschwächungsfilter. Da du Masken und Filter außerhalb des Mikroskops ir lichtoptischen Strahlengängen liegen, ist hierzu keir Eingriff in das evakuierte Mikroskop erforderlich. Dii Verwendung von Abschwächungsfiltern im elektronen optischen Strahlengang ist überhaupt nicht möglich. D; die Masken nur für Licht durchlässig sein müssen können sie auch dann, wenn sie isolierte Flächer enthalten, durch lichtdurchlässige Auflagen auf GIa; ohne weiteres hergestellt werden.
Die vorstehenden Ausführungen gelten auch dann
wenn der Fokus F(vgl. F i g. 4) nicht über dem Präpara 7, sondern unter oder auf ihm liegt. Im lctztgcnanntci Fall gehen in das Hologramm nach Fig. 5 nur dii Abbildungseigenschaften des Objektivs 6 ein.
Bei den Ausf'ührungsbeispielen nach den Fig. 1 bis:
kann man sich auch darauf beschränken, nur das Ausgangssignal eines Kanals, beispielsweise des Fotometers 14, zur Helligkeitssteuerung des Monitors 17 zu verwenden, bzw. überhaupt auf den Bildteiler zu verzichten und nur ein einkanaliges System zur Abbildung des Leuchtschirmes 8 auf eine Maske 12 (vgl. Fig. 1) vorzusehen. Man verwertet dann natürlich nur den halben Informationsgehalt des Hologramms; der Vorteil der Erfindung, daß das Hologramm durch außerhalb des Mikroskops angeordnete Elemente (Masken und Abschwächungsfilter) ausgewertet wird, bleibt jedoch erhalten.
Ferner ist es bei den genannten Ausführungsbeispielen möglich, die Ausgangsgrößen der beiden Kanäle nicht nur voneinander zu subtrahieren, sondern in beliebiger Weise zu kombinieren oder ihnen durch den Fotometern 14 und 15 nachgeschaltete elektronische Verstärker ein unterschiedliches Gewicht zu erteilen.
In den Fig. 14, 15 und 16 sind komplementäre Maskenpaare dargestellt, wie sie zur Erhöhung des Auflösungsvermögens und zur Erkennung bestimmter Präparatstrukturen (pattern recognition) verwendet werden können. Dabei sind die Masken nach Fig. 14 der Abbildung eines Punktes angepaßt, während die Masken nach Fig. 15 zur Abbildung eines Punktpaares und die Masken nach F i g. 16 zur Abbildung einer etwa stabförmigen Präparatstruktur dienen. Man kann diese Masken herstellen, indem man ein makroskopisches Modell der gesuchten Struktur anfertigt und von diesem auf lichtoptischem Wege fotografisch ein 1 lologramm aufnimmt. Als Modell dient beispielsweise bei Fig. 14 ein Kreisscheibchen auf einer Glasplatte, bei F i g. 15 ein Scheibchenpaar und bei Fig. 16 ein balkenförmiges Gebilde. Diese fotografischen Hologramme werden jeweils kontrastreich entwickelt, eventuell mit mehrfaehern Umkopieren; von jedem Hologramm wird ein Positiv und ein Negativ hergestellt.
Man kann auch auf eine Hervorhebung des Kontrastes bei der Entwicklung verzichten und erhält dann Masken mit kontinuierlicher Schwärzungsverteilung, die unmittelbar eine Kombination von Maske 12 und Abschwächungsfilter 18(vgl. Fig. l)darstellen.
Bei nicht-rotationssymmetrischen Masken ist es von Vorteil, Justierungsvorrichtungen für transversale Bewegungen und Rotation vorzusehen. Eine derartige Vorrichtung ist in Fig. 17 schematisch dargestellt. Die Maske 12 ist hierbei in einem Rahmen 40 angeordnet, in dem sie mit Hilfe von Trieben 41 und 42 gegen den Druck von Federn 43, 44 transversal verschiebbar ist. Der Rahmen 40 ist zusammen mit der Maske 12 um eine zentrale Achse A drehbar; hierfür ist ein Schneckentrieb 45 vorgesehen.
Aus den Ausführungen /.u F i g. 4 ergibt sich, daß die Iniensitätsverteilung des Hologramms gemäß F i g. 5 von der sogenannten Defokussierung, d. h. dem Abstand ss D des Fokus F vom Punkt P, abhängt. Die Masken 12 und 13 können daher dem Hologramm des Punktes P nur bei einer bestimmten Defokussierung D' angepaßt sein. Liegt diese Defokussierung nicht vor, so kommt es nicht zu einer Deckung der positiven und negativen Interferenzbereiche der F i g. 5 mit den entsprechenden offenen Flächen der Masken 12 und 13 (F i g. 6); das vom Monitor 17 wiedergegebene Bild wird dann kontrastarm. Man kann diese Erscheinung gemäß einer Weiterbildung der Erfindung für ein Verfahren zur Defokussierungskorrektor nutzen. Hierzu wird gemäß Fig. 1 der Wechselstromanteil der dem Monitor 17 zugeführten Ausgangsgröße durch einen Wechselstrommesser 22 gemessen. Bei hohem Kontrast des Endbildes ist dieser Wechselstromanteil ebenfalls groß. Stellt man daher die Erregung der Objektivlinse 6 mit Hilfe eines Regelwiderstandes beispielsweise von Hand so ein, daß der bei 22 gemessene Wechselstrom ein Maximum erreicht, so ist eine optimale Anpassung der Defokussierung Dan die vorgesehenen Masken 12 und 13 erreicht.
in ähnlicher Weise kann man zur Korrektur eines etwa vorhandenen Astigmatismus vorgehen; auch dieser führt zu einer Verminderung des Kontrastes. Zur Beseitigung des Astigmatismus wird der in F i g. 1 bei 23 angedeutete Stigmator ebenfalls so eingestellt, daß der bei 22 gemessene Wechselstrom ein Maximum erreicht.
Defokussierungs- und Astigmatismuskorrektur können auch selbsttätig vorgenommen werden, wie es in Fig. I durch Wirkungslinien schematisch angedeutet ist. Der Meßwert des Wechselstrommessers 22 wird einem Servogerät 24 eingegeben, das so programmiert ist, daß es abwechselnd die Erregung des Objektivs 6 und des Stigmators 23 derart ändert, daß durch sukzessive Annäherung der Bestzustand beider Erregungen erreicht wird.
Bei astigmatischer Fokussierung des Strahles 1 ist die Abweichung der Inlensitätsverieilung des I lologramms von der vorgesehenen Maske von dem Azimut in der Ebene des Hologramms auf dem Durchsichtleuchtschirtn 8 abhängig. Die Astigmatismuskorrektur kann daher durch Verwendungg nicht-rotationssymmetrischer Masken verbessert werden. Hierfür geeignete Masken erhält man beispielsweise dadurch, daß man rotationssymmetrische Masken gemäß Fig. 14 mit je einer Schlitzblende überdeckt; es ergeben sich dann Masken, wie sie in Fig. 18 dargestellt sind. Durch gleichzeitige und gleichsinnige Drehung der Masken nach Fig. 18 läßt sich das Maximum der astigmatischen Abweichung, d. li. ein Minimum des bei 22 gemessenen Wechselstromanteiles, aufsuchen. In dieser Stellung der Masken wird nun der Stigmator 23 so eingestellt, dal! der Wechselstrom bei 22 ein Maximum erreicht.
Die Erfindung isi grundsätzlich auch bei Durehstruh· lungs-Raster-lonenmikroskopen anwendbar.
Hier/u 6 Blatt Zeichnungen

Claims (13)

UL. Patentansprüche:
1. Durchstrahlungs-Raster-Korpuskularstrahlmikroskop mit einer Phasenkontrasleinrichtung, bei der die Intensitäten der Bereiche eines vom abbildenden Strahlenkegel erzeugten elektronenoptischen Hologramms, die positive bzw. negative Interferenz aufweisen, durch einen Detektor getrennt gemessen werden und der Meßwert einen Bildröhrenmonitor steuert, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor ein Bildwandler (8) ist. der das auf ihm entworfene vollständige e!ek:ronenoptische Hologramm in ein Lichtbild umwandelt, und durch wenigstens einen Ühertragungskanal (10, 11, 25, 27, 28, 29), der das Lichtbild mit unveränderter relativer Intensitätsverteiiung auf wenigstens eine außerhaib des evakuieren Mikroskopgehäuses angeordnete Maske (12,13) überträgt, deren offene und geschlossene Flächen den Bereichen positiver bzw. negativer Interferenz entsprechen, daß wenigstens ein Fotometer (14, 15) vorgesehen ist, das die Gesamtintensität des von den offenen Flächen der Maske durchgelassenen Lichtes mißt, und daß Mittel vorgesehen sind, die die von dem Fotometer abgegebene Ausgangsgröße dem Monitor(17) zuführen.
2. Durchstrahlungs-Raster-Korpuskularstrahlmikroskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Bildwandler ein Bildteiler (10,11,25,27,28, 29) nachgeordnet ist, der das Lichtbild durch zwei verschiedene Kanäle mit gleichen Intensitäten und unveränderter relativer Intensitätsverteilung auf je eine außerhalb des evakuierten Mikroskopgehäuses angeordnete Maske (12, 13) überträgt, wobei offene und geschlossene Flächen der beiden Masken zueinander komplementär sind, daß Fotometer (14, 15) an den Ausgängen der beiden Strahlengänge angeordnet sind, die die Gesamtintensität des durch die offenen Flächen der jeweiligen Maske hindurchtretenden Lichtes messen, und daß Mittel (16) vorgesehen sind, die die von den Fotometern abgegebenen Ausgangsgrößen voneinander subtrahieren und die Differenzgröße dem Monitor (17) zuführen.
3. Durchstrahlungs-Rasiier-Korpuskularstrahlmikroskop nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen lichtoptisch wirkenden Bildteiler (10, 11, 25, F i g. 1 und 2).
4. Durchstrahlungs-Rasäer-Korpuskularstrahlmikroskop nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Bildteiler als linsenoptisches System (10,11) mit einem halbdurchlässigen Spiegel ausgebildet ist (Fig. 1).
5. Durchstrahlungs-Raster-Korpuskularstrahlmikroskop nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Bildteiler als faseroptisches System (25) ausgebildet ist (F i g. 2).
6. Durchstrahlungs-Raster-Korpuskularstrahlmikroskop nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bildteiler aus einer Fernsehkamera (27) mit zwei angeschlossenen Bildröhren (28, 29) besteht (F ig. 3).
7. Durchstrahlungs-Ρ-T^iRr-Korpuskularstrahlmikroskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bildwandler als Durchsichtleuchtschirm (8) ausgebildet ist.
8. Durchstrahlungs-Raster-Korpuskularstrahlmi-
kroskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bildwandler als Sziniillationsschirm ausgebildet ist.
9. Durchstrahlungs-Raster· Korpuskularstrahlmikroskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Maske ein kontinuierlich geschwärztes Abschwächungsfilter (18, 19) zugeordnet ist, das die relative Intensitätsverteilung des durchtretenden Lichtes jeweils innerhalb der offenen Flächen der Maske und/oder das Verhältnis der durch verschiedene offene Flächen durchtretenden Lichtintensiläten ändert und ebenfalls außerhalb des evakuierten Mikroskopgehäuses angeordnet ist.
10. Durchstrahlungs-Raster-Korpuskularstrahlmikroskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Maske als rotationssymmetrische Zonenblendc(Fig. 14)ausgebildet ist.
] 1. Durchstrahlungs-Raster-Korpuskularstrahlmikroskop nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Verstellmittel (41,42,45), durch die Maske senkrech! zu ihrer Fläche und/oder um eine Flächennormale rotierend justierbar ist.
12. Verfahren zur Astigmatismus- und/oder Defokussierungskorrektur bei einem Durchstrah-Iungs-Raster-Korpuskularstrahlmikroskop nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wechselstromanteil der Ausgangsgröße gemessen und durch Verstellung eines Stigmators (23) und/oder durch Änderung der Fokuslage auf ein Maximum gebracht wird.
13. Verfahren zur Astigmatismuskorrektur nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch Verwendung nicht-rotationssymmctrischer Masken (Fig. 18).
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