DE2538521B1 - Korpuskularstrahl-transmissionsmikroskop mit einem hinter dem praeparat liegenden ablenksystem - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Korpuskularstrahl-Transmissionsmikroskop, bei dem die Bildelemente gleichzeitig erzeugt werden, mit einer in zwei Richtungen transversal verstellbaren Präparathalterung, einem aus magnetischen Linsen bestehenden Abbildungssystem und einem in Strahlrichtung hinter dem Präparat liegenden Ablenksystem zur Ablenkung des Bildes des Präparats in wenigstens einer Richtung. Mikroskope dieser Art sind aus der Siemens-Druckschrift Eg 1/204, »Halbleiterdetektoren zur Stromdichtemessung im Elektronenmikroskop«, Januar 1969, und der DT-AS 20 16 753 bekannt.

Die Erfindung befaßt sich mit der Aufgabe, dem Beobachter die Bedienung des genannten Mikroskops zu erleichtern, indem vermieden wird, daß das z. B. auf einem Leuchtschirm beobachtbare Bild des Präparats bei Betätigung der mechanischen Präparatverstellung bzw. des Ablenksystems in verschiedenen Richtungen wandert.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die jeweils einer Steuergröße zugeordneten Ablenkrichtungen des Ablenksystems mit den Verstellrichtungen der Präparathalterung einen Winkel bilden, der mit dem Winkel der Bilddrehung, die von den zwischen dem Präparat und dem Ablenksystem liegenden Linsenfeldern bewirkt wird, übereinstimmt. Durch die Erfindung wird erreicht, daß bei abwechselnder Betätigung der mechanischen Präparatverstellung in einer Richtung und des Ablenksystems durch Änderung einer Steuergröße das z. B. auf einem Leuchtschirm erzeugte Bild in der gleichen Richtung wandert. Dadurch wird für den Beobachter die Orientierung am Präparat und die Feineinstellung des Bildes wesentlich vereinfacht.

In F i g. 1 ist ein Elektronenmikroskop als Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Fig.2 zeigt eine ergänzende Variante.

Das Mikroskop nach F i g. 1, dessen für die Erfindung wesentliche Teile perspektivisch dargestellt sind, besteht aus einer Elektronenstrahlquelle 2, einem Kondensor 3, einer Präparathalterung 4, einer magnetischen Objektivlinse 5, einem Ablenksystem 6, einer Projektivlinse 7 und einem Leuchtschirm 8. Die Achse des Gerätes ist mit 1 bezeichnet.

Die Präparathalterung 4 besteht aus einem Tisch 10, in den eine Objektpatrone 11 eingesetzt ist. Das Präparat 12 befindet sich am unteren Ende der Objektpatrone 11. Der Tisch 10 ist transversal zur Achse 1 in zwei zueinander senkrechten Richtungen verstellbar, und zwar in x-Richtung durch einen Stößel 13 und in y-Richtung durch einen Stößel 14.

Es sei die Abbildung einer Strecke betrachtet, die auf dem Präparat 12 in der Zeichnungsebene in x-Richtung verläuft. Von dieser Strecke wird durch die Objektivlinse 5 ein erstes reelles Bild erzeugt, das in F i g. 1 durch den Pfeil 15 symbolisiert ist. Dieses Zwischenbild wird durch die Projektivlinse 7 nochmals vergrößert und reell auf dem Leuchtschirm 8 abgebildet (Pfeil 16).

Alle magnetischen Linsen haben die Eigenschaft, daß Strahlen, die außerhalb der Symmetrieachse verlaufen, im Magnetfeld schraubenförmig um die Achse herum abgelenkt werden. Daraus ergibt sich die sogenannte Bilddrehung; der Winkel der Bilddrehung ist proportional dem Integral der Feldstärke der vom Strahl durchlaufenen Felder. Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 ist angenommen, daß die Objektivlinse 5 eine Bilddrehung cc verursacht; demzufolge ist das Zwischenbild 15 um den Winkel λ aus der Zeichnungsebene heraus gedreht. Wird nunmehr das Präparat durch Betätigung des Stößels 13 in x-Richtung verschoben, so verschiebt sich das Zwischenbild 15 in seiner eigenen Richtung, also ebenfalls um den Winkel tx gegen die Zeichnungsebene verdreht.

Das Ablenksystem 6 hat in erster Linie die Aufgabe, in Ergänzung des mechanischen Verstellsystems der Präparathalterung 4 eine elektrische Fein-Nachstellung des Bildes zu ermöglichen. Es besteht im Ausführungsbeispiel aus zwei mit ihren Achsen rechtwinklig zueinander angeordneten elektrostatischen Plattenpaaren mit den Ablenkrichtungen x' und y'\ die diesen zugeordneten Steuergrößen sind Spannungen. Statt dessen können auch magnetische Spulenpaare mit Strömen als Steuergrößen verwendet werden.

Das Ablenksystem 6 ist nun so ausgebildet, daß seine Ablenkrichtungen x' und y' gegen die entsprechenden Versteilrichtungen χ und y der Präparathalterung 4 in einer zur Achse 1 senkrechten Ebene ebenfalls um den Winkel α der Bilddrehung verdreht sind. Dadurch wird erreicht, daß eine Erregung des der Richtung x' zugeordneten Plattenpaares eine Verschiebung des Zwischenbildes 15 in der gleichen Richtung zur Folge hat, die eine Verstellung der Präparathalterung 4 in Richtung χ verursacht. Mit anderen Worten: eine Erregung des Ablenksystems 6 in seiner Ablenkrichtung x' führt ebenfalls zu einer Verschiebung des reellen Bildes 15 in seiner eigenen Richtung. Der Beobachter des auf dem Leuchtschirm 8 entworfenen Bildes kann also die mechanische Verstellung in A-Richtung abwechselnd mit der elektrischen Verstellung in der entsprechenden Ablenkrichtung x' des Ablenksystems mit den glefehen Wirkungen betätigen, was die Einstellung des Bildes und das Aufsuchen von Präparateinzelheiten sehr erleichtert.

Das oben Gesagte gilt in gleicher Weise für die Richtungen jund y'.

Die weitere Bilddrehung durch die Projektivlinse 7 ist für das vorliegende Problem ohne Bedeutung, da sie sich bei einer Verstellung der Präparathalterung 4 oder des Ablenksystems 6 in gleicher Weise auswirkt.

Für die Bilddrehung sind die zwischen dem Präparat 12 und der Mittelebene des Ablenksystems 6 liegenden Linsenfelder bestimmend. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist dies das gesamte Feld der Objektivlinse

5, da das Präparat 12 oberhalb dieser Linse liegt. Es sind jedoch auch Objektivlinsen bekannt, bei denen das Präparat innerhalb des Feldes liegt, z. B. sogenannte Einfeld-Kondensorlinsen. In diesem Fall ist für die Größe des Winkels tx, nur derjenige Teil des Objektivlinsenfeldes maßgebend, der unter dem Präparat liegt.

Das Elektronenmikroskop kann ferner eine sogenannte Zwischenlinse aufweisen, die in F i g. 1 nur schematisch angedeutet und mit 17 bezeichnet ist. Sie hat z. B. die Aufgabe, bei der Aufnahme von Beugungsbildern die untere Brennebene der Objektivlinse 5 in die Gegenstandsebene der Projektivlinse 7 abzubilden. In der oben zitierten Siemens-Druckschrift ist angegeben, daß das Ablenksystem 6 innerhalb der Zwischenlinse liegen kann; in diesem Fall ist für die Größe des Winkels « zusätzlich dasjenige Feld der Zwischenlinse 17 maßgebend, das oberhalb der Mittelebene des Ablenksystems 6 liegt.

Im Ausführungsbeispiel ist das Ablenksystem 6 zur besseren Erläuterung so dargestellt, daß seine Plattenpaare körperlich gegen die Richtungen χ und y der Präparathalterung verdreht sind. Der Winkel α ist aber von der Erregung der Objektivlinse 5 abhängig; man kann dem dadurch Rechnung tragen, daß man das Ablenksystem 6 um die Achse 1 drehbar gestaltet und hierzu einen von außen in das Mikroskop führenden Antrieb vorsieht.

Eine Anpassung der Ablenkrichtungen x'und y'an die Erregung der Objektivlinse 5 kann jedoch auch auf elektrischem Wege vorgenommen werden. Eine hierfür geeignete Schaltung zeigt F i g. 2. An den Klemmen χ und y werden als Steuergrößen Gleichspannungen zugeführt und an den Klemmen x* und y* Gleichspannungen zur Erregung der Plattenpaare des Ablenksystems 6 abgenommen. Zwischen den Klemmen χ und x* bzw. y und y* sind Operationsverstärker 20 und 21 vorgesehen, deren Eingänge untereinander durch Potentiometer 22 bzw. 23 verkoppelt sind. Je nach Einstellung der Potentiometer weisen die bei x* und y* abgenommenen Spannungen definierte Winkelverdrehungen gegenüber den bei χ und y eingespeisten Spannungen auf. Für kleinere Abgleichwinkel (bis zu ca. 5°) sind lineare Potentiometer ausreichend; für größere Winkel sind Sinus- und Cosinus-Potentiometer erforderlich.

Es kann von Vorteil sein, die Verstellorgane der Potentiometer 22 und 23 derart mit der Stromversorgung der Objektivlinse 5 zu koppeln, daß bei Erregungsoder Polaritätsänderung der Objektivlinse der Winkel <x selbsttätig der durch das Linsenfeld bewirkten Bilddrehung angepaßt wird.

Das Ablenksystem 6 kann außer zur statischen Verstellung des auf dem Leuchtschirm 8 entworfenen Bildes auch gemäß einem in der zitierten Siemens-Druckschrift beschriebenen Verfahren dazu dienen, die Stromdichteverteilung des Bildes zu messen, indem das Bild rasterförmig über einen in der Ebene des Leuchtschirmes 8 angebrachten Detektor geführt wird.

Die Erfindung wurde im Zusammenhang mit einem Elektronen-Transmissionsmikroskop erläutert; sie ist jedoch grundsätzlich auch bei Korpuskularstrahl-Transmissionsmikroskopen anderer Art, z. B. Ionenmikroskopen, anwendbar.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Korpuskularstrahl-Transmissionsmikroskop, bei dem die Bildelemente gleichzeitig erzeugt werden, mit einer in zwei Richtungen transversal verstellbaren Präparathalterung, einem aus magnetischen Linsen bestehenden Abbildungssystem und einem in Strahlrichtung hinter dem Präparat liegenden Ablenksystem zur Ablenkung des Bildes des Präparats in wenigstens einer Richtung, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils einer Steuergröße zugeordneten Ablenkrichtungen (x", y') des Ablenksystems (6) mit den Verstellrichtungen (x, y) der Präparathalterung (4) einen Winkel («) bilden, der mit dem Winkel der Bilddrehung, die von den zwischen dem Präparat (12) und dem Ablenksystem liegenden Linsenfeldern bewirkt wird, übereinstimmt.

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