DE2711536A1 - Durchstrahlungs-raster-korpuskularstrahlmikroskop - Google Patents

Durchstrahlungs-raster-korpuskularstrahlmikroskop

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DE2711536A1
DE2711536A1 DE19772711536 DE2711536A DE2711536A1 DE 2711536 A1 DE2711536 A1 DE 2711536A1 DE 19772711536 DE19772711536 DE 19772711536 DE 2711536 A DE2711536 A DE 2711536A DE 2711536 A1 DE2711536 A1 DE 2711536A1
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Description

  • Durchstrahlungs-Raster-Kornuskularstrahlmikroskop
  • Die Erfindung betrifft ein Durchstrahlungs-Raster-Korpuskularstrahlmikroskop mit einer Strahlquelle, einer Kondensorlinse zur Fokussierung des Korpuskularstrahles auf ein Objekt, einem wenigstens eine Ablenkstufe enthaltenden Ablenksystem sowie einer Einrichtung zur Registrierung und Darstellung des Bildes des bestrahlten Objektbereiches (DT-AS 14 39 828).
  • Bei derartigen Durchstrahlungs-Raster-Korpuskularstrahlmikroskopen wird durch die Kondensorlinse die Strahlquelle verkleinert auf das Objekt fokussiert; sie bildet eine punktförmige Sonde. Mit Hilfe dieser Sonde wird das Objekt zeilenförmig Punkt für Punkt abgerastert. Dabei bestimmt der Sondendurchmesser das mögliche Auflösungsvermögen des Gerätes. Zur Erzeugung dieser punktförmigen Sonde werden rotationssymmetrische Kondensorlinsen verwendet, deren Fehlerkoeffizienten bei den gegebenen Brennweiten trotz vorhandener Korrekturglieder groß sind, insbesondere jedoch mit steigendem Aperturwinkel sehr rasch ansteigen.
  • Um die Abbildungsfehler einer derartigen Linse in Grenzen zu halten, dürfen nur achsnahe Strahlen zur Abbildung verwendet werden oder anders ausgedrückt darf nur ein kleiner Aperturwinkel ausgenutzt werden. Dieser kleine Aperturwinkel begrenzt den mir.imalen Sondendurchmesser und damit das Auliösungsvermögen des Durchstrahlangs-Raster-Korpuskularstrahlmikroskops.
  • Die Erfindung befaßt sich mit der Aufgabe, bei einem Durchstrahlungs-Raster-Korpuskularstrehlmikroskop der eingangs genannten Art das Auflösungsvermögen zu steigern. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß als Kondensorlinse eine nicht rotationssymmetrische Linse vorgesehen ist, die die Strahlquelle linienförmig in die Objektebene abbildet und deren Auflösungsvermögen senkrecht zu dieser Linse besser ist als parallel dazu, daß das Ablenksystem derart angeordnet ist, daß es den Korpuskularstrahl in der Richtung des besseren Auflösungsvermögens der Kondensorlinse auslenkt und daß eine weitere nicht rotationssymmetrische Linse in Strahlrichtung hinter dem Objekt angeordnet ist, die die Objektebene in eine Bildebene abbildet und deren Auflösungsvermögen senkrecht zur Auslenkung des Korpuskularstrahles besser ist als parallel dazu.
  • Entgegen den bisher verwendeten punktförmigen Sonden wird hier durch die Form der Strahlquelle, besonders aber durch die Art der verwendeten Kcndensorlinse, eine linienförmige Sonde erzeugt, das Objekt also gleichzeitig entlang einer Linie beleuchtet. Bei einer derartigen nicht rotation'ssymmetri schen Linse lassen sich durch Korrekturglieder die Linsenfehler, also der Öffnungsfehler und auch der Farbfehler, in einer Richtung besonders stark herabsetzen. Ist die Kondensorlinse im vorliegenden Falle senkrecht zur Richtung der Sonde besonders gut korrigiert, so bedeutet das, daß eine wesentlich größere Beleuchtungsapertur in dieser Richtung verarbeitet werden kann; eine größere Apertur ist in der Optik gleichzusetzen mit einem besseren Auflösungsvermögen.
  • Die Strichbreite der Sonde läßt sich daher schmaler machen als der Durchmesser der sonst venrendeten punktförmigen Sonden.
  • Zur Anpassung an verschiedene Sondengrößen können zusätzlich neben dieser einen nicht rotationssymmetrischen Kondensorlinse weitere, ebenfalls nicht rotationssymmetrische oder aber auch rotationssymmetrische Kondensorlinson vorgesehen sein. Wesentlich ist nur, daß die gemeinsame Wirkung dieser Linsen zu einer linienförmigen Sonde führt.
  • Mit Hilfe der zweiten, ebenfalls nicht rotationssymmetrischen Linse, die in Strahlrichtung hinter dem Objekt angeordnet ist, wird dieses vergrößert in eine Bildebene abgebildet. Da das Auflösungsvermögen in der einen Richtung bereits durch die Strichbreite der Sonde festgelegt ist, braucht das Auflösungsvermögen dieser zweiten Linse nur in der dazu senkrechten Richtung gut zu sein. Auch bei dieser Linse sind wiederum die Linsenfehler in einer Richtung besonders klein gemacht, wesentlich kleiner jedenfalls, als es bei rotationssymmetrischen Linsen, die in allen Richtungen korrigiert sein müssen, möglich ist.
  • Durch das erfindungsgemäß angeordnete Ablenksystem wird die linienförmige Sonde parallel über das Objekt verschoben, so daß dieses zeilenförmig abgerastert wird. Da durch die linienförmige Sonde jeweils eine Zeile gleichzeitig abgetastet wird, erfolgt die Abrasterung des gesamten zu untersuchenden Objektbereiches in wesentlich kürzerer Zeit, als es bei herkömmlichen Geräten und punktförmiger Abrasterung bei gleicher Bestrahlungsdosis pro Flächeneinheit möglich ist.
  • Die in Durchstrahlungs-Korpuskularstrahlmikroshopen untersuchten Objekte sind überwiegend reine Phasenobjekte. Um daher überhaupt einen Bildkontrast zu erhalten, müssen Eingriffe in den Strahlengang hinter dem Objekt vorgenommen werden. Bei konventionellen Durchstrahlungs-Korpuskularstrahlmikroskopen wird dieser Eingriff Uberwiegend in der Ebene eines Beugungsbilde durchgeführt. Durch Blenden wird entweder der Beugungsreflex nullter Ordnung ausgeblendet, das ergibt Dunkelfeldabbildung, oder die Beugungsreflexe höherer Ordnung, das ergibt Hellfeldabbildung. Bei Durchstrahlungs-R.aster-Korpuskularstrahlmikroskopen hingegen erhält man den Bildkontrast, indem man entweder nur die innerhalb des Primärstrahlkegels hinter dem Objekt liegenden Korpuskeln zur Signalerzeugung heranzieht oder die außerhalb dieses Primärstrahlkegels im streustrahlkegei liegenden Korpuskeln. Der erste Fall stellt wieder'die Hcl lf eidabbildung, der zweite die Dunkelfeldabbildung dar. Das Zlel jedes Mikroskopes ist es, ein kontrastreiches Bild mit hoher Auflösung zu erzeugen. Gerade beim Durchstrahlungs-PWaster-Korpuskularstrahlmliroskop müssen dazu zwei einander teilweise widersprechende Voraussetzungen erfüllt sein. Für ein hohes Auflösungsvermögen ist eine große Beleuchtungsapertiir notwendig. Entsprechend groß wird jedoch auch der Primärstrahlkegel hinter dem Objekt, der darin auch einen großen Anteil der Streukorpuskeln enthält. Für einen guten Kontrast wäre es daher wünschenswert, mit einer kleinen Beleuchtungsapertur zu bestrahlen, da dann der Primärstrahlkegel hinter dem Objekt klein wäre und die meisten gestreuten Korpuskeln außerhalb desselben liegen würden. Die Trennung zwischen ungestreuten und gestreuten Korpuskeln wäre vollständiger. Bei den bekannten Durchstrahlungs-Raster-Korpuskularstrahlmikroskopen muß man zwischen diesen beiden Forderungen einen Kompromiß schließen. Ein erfindungsgemäßes Durchstrahlungs-Raster-Korpuskularstrahlmikroskop hingegen verbindet vorteilhaft hohes Auflösungsvermögen und großen Kontrast.
  • Für das Auflösungsvermögen senkrecht zur linienförmigen Sonde, d. h. die Sondenbreite, ist nur die Beleuchtungsapertur senkrecht zur Richtung der Strahlquelle maßgeblich, in der dazu senkrechten Richtung kann die Apertur klein gehalten werden.
  • Diese kleine Apertur entspricht aber dem Winkel des Primärstrahles hinter dem Objekt in der Richtung, in der die zweite Linse entscheidend wirksam werden soll.
  • Zur Anpassung an die linienförmige Sonde ist es besonders vorteilhaft, wenn sich die Strahlquelle linienförmig senkrecht zur optischen Achse des Gerätes erstreckt. Eine solche Strahlquelle ist beispielsweise eine Strichkathode, die bei thermischen Kathoden aus einem gespannten Wolframdraht und bei Feldemissionskathoden aus der langgestreckten, keilförmigen Schneide eines so geformten Drahtes besteht. Der Vorteil einer derartigen Strahlquelle ist ihre höhere Korpuskelausbeute sowie eine gleichrnäßigere Ausleuchtung der Sondenfläche.
  • Mit Vorteil können die beiden nicht rotationssymmetrischen Linsen aus Je einer rotationssymmetrischen Linse und einem Stigmator bestehen, wobei dieser jeweils den nicht rotationssymmetrischen Anteil des Linsenfeldes erzeugt. Weiterhin ist es auch möglich, daß die beiden nicht rotationssymmetrischen Linsen Zylinderlinsen sind. Dabei muß die Achse der als Konden- sorlinse dienenden parallel zur Richtung der Sonde und die Achse der anderen senkrecht dazu liegen. Es ist auch hier wieder möglich, anstelle der Zylinderlinse jeweils ein System aus mehreren Zylinderlinsen mit parallelliegenden Achsen zu verwenden. Auch können zur Nachvergrößerung weitere rotationssymmetrische Linsen vorgesehen sein.
  • Es können elektrostatische oder auch magnetische Zylinderlinsen verwendet werden. Eine einfache elektrostatische Zylinderlinse wird beispielsweise durch eine Folge von drei parallelen isolierten Schlitzblenden gebildet, von denen die mittlere gegenüber den beiden geerdeten äußeren auf einem passenden Potential gehalten wird, welches dem System die gewünschte Brennweite erteilt (Zeitschrift "Optilc" Bd. 5, Heft 8/9, 1949, Seiten 490 bis 498).
  • Eine einfache magnetische Zylinderlinse beispielsweise besteht aus zwei Stabmagneten, die quer zum Korpuskularstrahl gestellt sind und diesem die gleichen Pole zukehren (Buch "Geometrische Elektronenoptik" von E. Brüche u. O. Scherzer, Springer-Verlag 1934, Seite 200). Mit Vorteil können jedoch auch als Zylinderlinsen an sich bekannte Quadrupollinsen verwendet werden (Buch "Geometrische Elektronenoptik" von E. Brüche u. O. Scherzer, Springer-Verlag 1934, Seiten 130, 131, 199 und 200; Zeitschrift "Optik" 23, Heft 7, 1965/66, Seiten 596 bis 609).
  • Ein besonders einfaches Linsensystem ergibt sich dadurch, daß die beiden nicht rotationssymmetrischen Linsen aus einer Kondensor-Objektiv-Einfeldlinse und je einem Korrekturglied vor und hinter dieser Linse bestehen. Derartige Kondensor.Objektiv-Einfeldlinsen sind aus der Arbeit von W.D. Riecke und E. Ruska '100 kV Transmission Electron lslicroscope with single-field Condenser Objective' in der Veröffentlichung des 6. internationalen Kongresses für Elektronenmikroskopie 1966, Seiten 19/20, bekannt. Dabei wird das stets vorhandene Vorfeld der Objektivlinse als kurzbrennweitige Kondensorlinse ausgenutzt. Dabei handelt es sich jedoch um Linsen deren Felder Rotati.onssymmetrie-aufweisen. Erst durch die beiden Korrekturglieder vor bzw. hinter dieser Linse entstehen quasi zwei nicht rotationssymmetrische Linsenfelder.
  • Verwendet man als nicht rotationssymmetrische Linsen Zylinderlinsen, so entsteht von jedem Punkt in der Objektebene entlang der jeweils mit der Sonde gerade bestrahlten Linie in der Bildebene <ler zweiten Zylinderlinse ein parallel zür Achse dieser Linse liegendes streifenförmiges Bild. Dabei ist die Breite dieses Streifens senkrecht zur Zylinderlinsenachse durch den Vergrößerungsmaßstab dieser Linse gegeben, während die Ausdehnung in der dazu senkrechten Richtung durch die Divergenz des in dieser Richtung durch die Linse nicht abgelenkten Strahlbündels gegeben ist. Eine direkte Bildbetrachtung in dieser Ebene, beispielsweise auf einem nachleuchtenden Leuchtschirm, ist daher nicht möglich. Besonders bei kleiner Strahldivergenz in Richtung der Zylinderlinsenachse bleibt die Längsausdehnung der Streifen klein gegen die Gesamtbreite aller Streifen. Aus der bestrahlten Linie in der Objektebene wird dadurch in der Bildebene der zweiten Zylinderlinse wieder eine Art Linie. Wird diese Linie synchron zur Abrasterung des Objektes verschoben, so kann das Bild des Objektes auf einen Leuchtschirm beobachtet oder auf einer Fotoplatte festgehalten werden. Auch kann man durch eine weitere zur Abbildungslinse gekreuzte Zylinderlinse die in der Bildebene der ersten entstandene Fläche wieder zu einem Strich zusammenziehen, der dann ein Bild der beleuchteten Linie auf dem Objekt darstellt.
  • Die Bildbetrachtung kann vorzugsweise dadurch ermöglicht werden, daß zur P:egistrierung der Bildsignale in der Bildebene der abbildenden nicht rotationssymmetrischen Linse oder in einer anderen Bildebene eine Fernsehaufnahmeröhre angeordnet ist, deren Zeilen parallel zur Auslenkrichtung des Korpuskularstrahles liegen und die die entlang einer Zeile empfangenen Signale zu einem Ausgangssignal integriert, und daß diese Ausgangssignale zur Hell steuerung eines Fernsehmonitors dienen, dessen Zeilenauslenkung synchron mit der Ablenkung des abtastenden Korpuskularstrahles läuft. Jede Zeile der Fernsehaufnahmeröhre entspricht dabei einem Punkt auf dem Fernsehmonitor. Die Gesamtzahl der Zeilen der Fernsehaufnahmeröhre entsprechen den Bildpunkten einer Zeile des Fernsehmonitors.
  • Eine Aufzeichnung des Bildes auf einem Fernsehmonitor kann vorteilhaft auch dadurch verwirklicht werden, daß zur Registrierung der Bildsignale in der Bildebene der abbildenden nicht rotationssymmetrischen Linse ein System aus parallelarbeitenden zeilenförmigen Detektoren vorgesehen ist, die senkrecht zur Richtung des besseren Auflösungsvermögens der abbildenden Linse liegen, und deren Ausgangssignale zur Hell steuerung eines Fernsehmonitors dienen, dessen Zeilenauslenkung synchron mit der Ablenkung des abtastenden Korpuskularstrahles läuft. Handelt es sich bei den nicht rotationssymmetrischen Linsen um reine Zylinderlinsen, so müssen die zeilenförmigen Detektoren parallel zur Zylinderachse der abbildenden Zylinderlinse liegen.
  • Zur Energieverlustspektroskopie wird bevorzugt ein 900 Analysator verwendet, der vom Prinzip her in der Lage ist, eine linienförmige Punktschar gleichzeitig zu analysieren. In Kombination mit dem erfindungsgemäßen Durchstrahlungs-Raster-Korpuskularstrahlmikroskop kann diese Möglichkeit besonders vorteilhaft ausgenutzt werden, indem die vergroßerte Linie des bestrahlten Objektberei ches in die Eintrittsebene des Analysators abgebildet wird. Dieser entwirft dann in seiner Austrittsebene ein Spektrum getrennt für alle Punkte der Linie, das beispielsweise über eine Fernsehaufnahmeröhre aufgenommen werden kann. Mit Elektronen einer Energie kann dann über einen langsam arbeitenden Fernsehmonitor wiederum das Bild des bestrahlten Objektbereiches dargestellt werden.
  • Anhand der Fig. 1 und 2 werden im folgenden Ausführungsbeispiele nach der Erfindung beschrieben. Dabei zeigt die Fig. 1 in perspektivischer Darstellung den Strahlengang bei Verwendung zweier gekreuzter Zylinderlinsen und Fig. 2 ein Durchstrahlungs-Raster-Korpuskularstrahlmikroskop nach der Erfindung mit zusätzlichen Kondensorlinsen, lGachvergrößerungslinsen und einem Energieanalysator.
  • In Fig. 1 ist mit 1 die Strahlquelle eines Elektronenmikroskops bezeichnet, die beispielsweise eine Feldemissionskathode enthalten kann. Es kann sich dabei um eine punktförmige Strahlquelle handeln oder aber auch um eine Strichkathode. Zur rasterförmigen Auslenkung des Elektronenstrahls 2 über das Objekt 6 dient ein Ablenksystem 3 mit den in einer Ebene in Strahlrichtung hintereinander liegenden Stufen 3a und 3b. Im vorliegenden Falle handelt es sich dabei um magnetische Ablenksysteme. Die Stufe 3a lenkt den Strahl 2 aus dieser Ebene heraus, während die Stufe 3b den Strahl wieder in diese Ebene zurücklenkt. Zur Strahlformung wird hier zusätzlich als Beleuchtungsblende eine Rechteckblende 4 eingesetzt. Durch die Zylinderlinse 5 als Kondensor wird der Elektronenstrahl 2 als Strich auf das Objekt 6 fokussiert. Dieser linienförmige Elektronenstrahl in der Ebene des Objektes 6 stellt die Sonde 7 dar, mit der das Objekt 6 abgerastert wird. Dargestellt ist hier der Fall, daß das Ablenksystem 3 nicht in Betrieb ist, so daß die Sonde 7 die optische Achse 8 des Durchstrahlungs-Raster-Elektronenmikroskops kreuzt. Wie bereits ausgeführt, ist das Auflösungsvermögen dieser Zylinderlinse wesentlich besser als das einer rotationssymmetrischen Linse vergleichbarer Bremlweite, wodurch die Strichbreite der Sonde 7 kleiner gemacht werden kann als der Durchmesser sonst üblicher punktförmiger Sonden. Durch die Strichbreite ist das Auflösungsvermögen des Gerätes in dieser Richtung festgelegt. Wird nun das Ablenksystem 3 in Betrieb genommen und derart erregt, daß der Strahl 2 um einen Punkt gekippt wird, der am vorderen Brennpunkt der Zylinderlinse 5 angeordnet ist, so bestrahlt der durch diese Linse auf das Objekt 6 fokusslerte Elektronenstrahl 2 dieses in senkrechter Richtung.
  • Die Strichsonde 7 wird dabei'senkrecht zu ihrer Längsausdehnung über das Objekt 6 geführt. Bei rotationssymmetrischen Linsen können wegen der größeren Linsenfehler nur'achsnahe Strahlen relativ fehlerfrei verarbeitet werden. Dadurch kann auch nur ein relativ kleiner Objektbereich abgerastert :erden. Für di Der suchung benachbarter Obiektbereiche muß durch eine Verstellung des Objekttisches das Objekt verschoben werden. Im vorliegenden Falle kann ein wesentlich größerer Objektbereich ohne Verschiebung dieses Objektes 6 abgerastert werden. Selbstverständlich ist es ebenfalls möglich, das Ablenksystem'3 derart zu erregen, daß der Elektronenstrahl 2 das Objekt 6 nicht genau senkrecht, sondern unter einem kleinen Winkel dazu bestrahlt derart, daß dadurch das Bild des bestrahlten Objektbereiches in der Bildebene immer an crr gleichen Stelle liegt.
  • Durch eine Zylinderlinse 9 wird der entlang der Elektronensonde 7 bestrahlte Objektbereich in eine Bildebene 10 abgebildet. Bei dieser Abbildung braucht jedoch die Auflösung nur noch in Linienrichtung der Sonde gut zu sein. Die Zylinderlinse 9 ist daher so angeordnet, daß ihre Achse senkrecht zur Sonde 7 liegt. In der Bildebene 10 bildet jeder Punkt des durchstrahlten Objektbereiches einen parallel zur Achse der Zylinderlinse 9 liegenden Streifen. Beispielsweise entspricht dem mit der Geräteachse 8 zusammenfallenden Objektpunkt der Streifen 11. Dabei ist die Breite dieses Streifens senkrecht zur Achse der Zylinderlinse 9 durch den Vergrößerungsmaßstab dieser Linse gegeben, während die Ausdehnung in der dazu senkrechten Richtung durch die Divergenz des in dieser Richtung durch die Linse nicht abgelenkten Strahlbündels 2 gegeben ist. Eine schlitzförmige Aperturblende 12 in der hinteren Brennebene der Zylinderlinse 9 dient in der bereits beschriebenen Weise zur Kontrasterzeugung.
  • In diesem Ausführungsbespiel ist eine direkte Bildbetrachtung, beispielsweise auf einem Leuchtschirm, in der Bildebene 10 nicht möglich. Jedoch kann'diese Bildebene 10 über ein Bündel lichtleitender Fasern 13 auf den Eingang einer Fernsehaufnahmeröhre 14 übertragen werden. Durch die Anordnung lichtleitender Fasern ist die Möglichkeit einer vakuumdichten Durchführung gegeben, so daß sich die eigentliche Fernsehaufnahmeröhre 14 außerhalb des Vakuumteiles des Durchstrahlungs-Raster-Ælektronenmikroskops befinden kann. Die Fernsehaufnahmeröhre 14 muß dabei so angeordnet und so geschaltet sein, daß ihre Zeilen parallel zu dem Streifen 11 in der Bildebene 10 liegen und daß sie die empfangenen Signale entlang jeder Zeile aufintegriert und am Ende der Zeile als ein Signal auf den nachfolgenden Fernsehmonitor 15 zu dessen Hellsteuerung weiterleitet. Dabei sollte die Zahl der Zeilen der Fernsehaufnahmeröhre 14 der Punktzahl einer Zeile des Fernsehmonitors 15 entsprechen. Ist auf diese Art und Weise die Bildebene 10 einmal durch die Fernsehaufnahmeröhre 14 abgerastert worden, so ist gleichzeitig auf dem Fernsehmonitor 15 eine Zeile geschrieben worden. Schon daraus wird ersichtlich, daß die Zeilenablenkfrequenz des Fernsehmonitors 15 synchron mit der Ablenkfreouenz der abtastenden Elektronensonde 7 verlaufen muß.
  • In der schematischen Darstellung der Fig. 2 sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 bezeichnet. Die in diesem Beispiel linienförmige Elektronenquelle 1 wird über eine erste rotationssymmetrische Kondensorlinse 20 in die Ebene einer schlitzförmigen Beleuchtungsblende 21 abgebildet. Die zur Erzeugung der linienförmigen Sonde maßgebliche Elektronenquelle ist dann der Schlitz in der Blende 21, den man quase mit einer Strichkathode gleichsetzen kann. Das somit linienförmige Bild der Strahlquelle 1 wird durch die nicht rotationssymmetrische Linse 22 in die Objektebene 6 abgebildet. Die nicht rotationssymmetrische Linse 22 ist hierbei gewissermaßen als eine Kombination zweier gekreuzter Zylinderlinsen mit unterschiedlichen Krümmungsradien dargestellt. Dabei soll diese Linse 22 wiederum senkrecht zur Strahlquelle bzw. in diesem Falle zu ihrem linienförmigen Bild eine bessere Auflösung als parallel dazu besitzen.
  • Mit Hilfe des Ablenksystems 3 kann die Strichsonde 7 aliederwa über das Objekt geführt werden. Durch die zweite nicht rotationssymmetrische Linse 23 wird das linienförmig beleuchtete Objekt vergrößert in die Bildebene 10 abgebildet. Wiederum braucht bei dieser Abbildung die Auflösung nur in Linienrichtung gut zu sein.
  • In der Darstellung der Fig. 2 entspricht die Linse 23 der um 900 um die optische Achsie gedrehten Linse 22. Würde sich bei diesem Ausführungsbeispiel/der Bildebene 10 ein nachleuchtender Leuchtschirm befinden, so könnte in der Tat ein Bild des abgerasterten Objektbereiches direkt beobachtet werden. In diesem Ausführungsbeispiel jedoch ist die vergrößerte Linie der Bildebene 10 durch eine nachfolgende rotationssymmetrische Linse 24 in die Eintrittsebene eines Energieanalysators 25 abgebildet worden. Wenn man annimmt, daß die Objektebene die xy-Ebene eines rechtwinkligen Koordinatensystes darstellt, dessen z-Achse durch die cptische Achse des Gerätes gebildet wird, und daß die Strichsonde parallel zur x-Achse in diesem Koordinatensystem liegt, so müßte der Energieanalysator in der yz-Ebene angeordnet sein. In diesem Falle entwirft er in seiner Austrittsebene ein Spektrum 26 getrennt für alle Punkte der Linie.
  • Durchstrahlungs~Raster-Elektronenmikroskope gemäß der Erfindung bieten neben d?n bisher genannten noch weitere wesentliche Vor- teile. So können beispielsweise wegen der Möglichkeit, große Aperturwinkel bei kleinen Linsenfehlern zu verarbeiten, Stereoabbildungen ohne Objektkippung durchgeführt werden. Darüber hinaus ergeben sich bei der Verwendung reiner Zylinderlinsen günstige Anwendungsformen für Höchstspannungs-Nikroskope, da bei diesen Zylinderlinsen Brennweiten mit wesentlich kleinerer magnetischer Erregung realisiert werden können, als das bei rotationssymmetrischen Linsen möglich wäre. Das führt bei gleicher Brennweite zu kleineren und damit natürlich auch kostengünstigeren Linsen.
  • Da andererseits die Linsenfehler klein sind und daher große Aperturen verarbeitet werden können, ist auch für sehr kleine Hochspannungen, d. h. also für größere Wellenlängen, noch mit einem ser guten Auflösungsvermögen zu rechnen.
  • Die Erfindung ist nicht nur bei wie in den Ausführungsbeispielen beschriebenen Durchstrahlungs-Raster-Elektronenmikroskopen, sondern auch bei Ionenmikroskopen dieser Art anwendbar.
  • 7 Ansprüche 2 Figuren

Claims (7)

  1. Patentansprüche 1. Durchstrahlungs-Raster-Korpuskularstrahlmikroskop mit einer Strahiquelle, einer Sondensorlinse zur Fokussierung des Korpuskularstrahles auf ein Objekt, einem wenigstens eine Ablenkstufe enthaltenden Abienksystem sowie einer Einrichtung zur Registrierung und Darstellung des Bildes des bestrahlten Objektbereiches, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß als Kondensorlinse eine nicht rotationssymmetrische Linse (22) vorgesehen ist, die die Strahlquelle (1) linienförmig in die Objektebene abbildet und deren Auflösungsvermögen senkrecht zu dieser Linie besser ist als parallel dazu, daß das Ablenksystem (3) derart angeordnet ist, daß es den Korpuskularstrahl (2) in der Richtung des besser ren Auflösungsvermögens der Kondensorlinse (22) auslenkt und dae eine weitere nicht rotationssymmetrische Linse (23) in Strahlrichtung hinter dem Objekt (6) angeordnet ist, die die Objektebene in eine Bildebene (10) abbildet und deren Auflösungsvermögen senkrecht zur Auslenkung des Korpuskularstrahles (2) besser ist als parallel dazu.
  2. 2. Durchstrahlungs-Raster-Korpuskularstrahlmikroskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Strahlquelle (1) linienförmig senkrecht zur optischen Achse des Gerätes erstreckt.
  3. 3. Durchstrahlungs-Raster-Korpuskularstrahlrnikroskop nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden nicht rotat-onssynmetrischen Linsen (22, 23) aus je einer rotations-.svmmetrischer Linse und einem Sti,m.ator bestehen, wobei der Stigr.la+or jeweils der nicht rotationssymmetrischen Anteil des Linsenfeides erzeugt.
  4. 4. Durchstrahlungs-Raster-Korpuskularstrahlmikroskop nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden nicht rotationssymmetrischen Linsen Zylinderlinsen (5, 9) sind.
  5. 5. Durchstrahlungs-Raster-Korpuskularstrahlmikroskop nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinderlinsen (5, 9) Ouadrupollinsen sind.
  6. 6. Durchstrahlungs-Raster-Korpuskularstrahlmilmroskop nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden nicht rotationssymmetrischen Linsen (5, 9 bzw. 22, 23) aus einer Kondensor-Objektiv-Einfeldlinse und je einem Korrekturglied vor und hinter dieser Linse bestehen.
  7. 7. Durchstrahlungs-R2ster-Korpuskularstrahlmilcroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Registrierung der Bildsignale in der Bildebene (10) der abbildenden nicht rotationssymmetrischen Linse (9, 23) oder in einer anderen Bildebene eine Fernsehaufnahmeröhre (14) angeordet ist, deren Zeilen parallel zur Auslenkrichtung des Korpuskularstrahles (2) liegen und die die entlang einer Zeile empfangenen Signale zu einem Ausgangssignal integriert, und daß diese Ausgangssignale zur Hellsteuerung eines Fernsehmonitors (15) dienen, dessen Zeilenauslenkung synchron mit der Ablenkung des abtastenden Korpuskularstrahles (2) läuft.
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