DE2715809A1

DE2715809A1 - Blendenanordnung fuer elektrostatischen zylindrischen spiegel

Info

Publication number: DE2715809A1
Application number: DE19772715809
Authority: DE
Inventors: Walter Dipl Ing Kraus
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1977-04-07
Filing date: 1977-04-07
Publication date: 1978-10-12
Also published as: GB1582521A; DE2715809B2; NL7803687A; JPS53125757A; DE2715809C3

Description

SIEMENS AKTIENGEGELLSCMiT Unser Zeichen

Berlin und München 3 77P 70350ΡΠ

Blendenanordnung für elektrostatischen zylindrischen Spiegel.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Blendenanordnung für elektrostatischen zylindrischen Spiegel, wie sie im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegeben ist.

Elektrostatische zylindrische Spiegel werden für die Elektronen-Spektrometrie verwendet. Ein solcher Spiegel besteht aus zwei koaxialen Zylindern, zwischen denen ein Potentialunterschied aufrechterhalten wird, so daß Elektronen, die von einem Ort der Achse des zylindrischen Spiegels schräg zur Radialrichtung der Zylinderanordnung ausgehen, im Raum zwischen den beiden koaxialen Zylindern in einem Bogen abgelenkt werden, so daß diese Elektronen an einem anderen Ort der Achse der Zylinderanordnung auftreffen. An diesem in einem elektronenoptisch bestimmten Abstand von dem Ausgangsort der Elektronen liegenden Ort befindet sich eine Blende, durch die wenigstens ein Anteil der im Raum zwischen den beiden Zylindern abgelenkten Elektronen hindurchtritt. Dieser hindurchgetretene Anteil wird in einem Kollektor aufgefangen. Die Intensität der aufgefangenen Elektronen bildet das Meßsignal.

Weitere Einzelheiten in bezug auf elektrostatische zylindrische Spiegel lassen sich dem Stand der Technik entnehmen, und zwar insbesondere Zashkvara u.a. in "Sowjet Physics-Tecnn. Physics", Bd.11 (1966), Seiten 96-99 und Risley J.S.

Bts 1 BIa / 6.4.1977

809SA1 /0482

[ΝΑΟ

- ?r- 77 P 7035 BRD

in "Rev. of Scientific Instruments", Bd.34 (1972), Seite 95-103.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, für eine Spektrometer-Anordnung für Elektronen-Energie-Verlust-Spektrometrie eine Blendenanordnung anzugeben, die für die spektrometrischen Untersuchungen hohe Genauigkeit bietet, damit quantitativ einwandfreie Meßergebnisse erzielt werden können.

Diese Aufgabe wird mit einer wie im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Blendenanordnung erfindungsgemäß gelöst, wie dies im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angegeben ist. Weitere Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Die erfindungsgemäße Blendenanordnung soll für eine Spektrometer-Anordnung geeignet sein, wie sie in Fig.1 dargestellt ist. Diese Fig.1 gibt in lediglich schematischer Darstellung mit 1 bezeichnet ein Elektronenmikroskop an, in dem sich am Präparateort das zu untersuchende Präparat befindet. Der durch das Präparat hervorgerufene Energieverlust soll in einem Spektrometer ermittelt werden, das in Fig.1 insgesamt mit 2 bezeichnet ist. Das lediglich schematisch dargestellte Spektrometer 2 hat zwei koaxial zueinander angeordnete Zylinder 3 und 4, in deren Zwischenraum 5 die für elektrostatische zylindrische Spiegel bekannte Strahlumlenkung 6 erfolgt. Mit 7 ist die gemeinsame Achse der Zylinder 3 und 4, d.h. des zylindrischen Spiegels, angedeutet. Kit 8 ist eine bekanntermaßen auf der Zylinderachse 7 angeordnete Blende bezeichnet, durch die der Elektronenstrahl 6 hindurch in den Kollektor 9 gelangt.

Mit 10 ist die erfindungsgemäß vorgesehene weitere Blende bezeichnet, die in Fig.1 ebenfalls nur schematisch angedeutet ist. Diese weitere Blende 10 befindet sich an dem Ort, an dem sich üblicherweise bei elektrostatischen zylindrischen Spiegeln für Elektronen-Spektrometrie das Präparat befindet, von dem der Elektronenstrahl 6 dann ausgeht. Bei der

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in Fig.1 gezeigten Anordnung tritt dagegen ein spektrometrisch zu untersuchender Elektronenstrahl 11 in die Blende 10 ein, der dann weiter als Elektronenstrahl 6 durch die Blende 8 in den Kollektor 9 gelangt. Wie an sich bekannt, liegen die Zylinder 3 und 4 auf entsprechend unterschiedlichen elektrischen Potentialen.

Für die beschriebene Spektrometrie ist es wichtig, daß die Eintrittsblende 10 und die Austrittsblende 8 sehr genauen, bekannten Abstand (in Axialrichtung 7) voneinander haben. Die Blenden 10 und 8 haben im Regelfall einen nur sehr kleinen Durchmesser von z.B. zwischen 0,1 und 0,5 mm, insbesondere von 0,2 mm. Im Regelfall sind der Durchmesser der Eintrittsblende 10 und der Austriirtsblende 8 gleich groß. Kleinerer Blendendurchmesser führt zu höherem energetischen Auflösungsvermögen der Energie-Yerlust-Spektrometrie, wobei jedoch geringe Intensität im Kollektor 9 in Kauf zu nehmen ist. Mit größeren Blendendurchmessern erreicht man größeres Kollektorsignal bzw. höhere Empfindlichkeit der Spektrometer-Anordnung, jedoch ist das Auflösungsvermögen entsprechend geringer. Das Auflösungsvermögen ist dabei auf die Energie- bzw. Geschwindigkeitsverteilung der Elektronen, die jeweils in den Kollektor 9 gelangen, bezogen.

Gegenüber der Allgemeindarstellung der Fig.1 zeigt die Fig.2 deutlicher, wie der erfindungsgemäß mit zwei Blenden 8, 10 versehene, als Schieber ausgebildete Blendenträger 21 aufgebaut und in dem elektrostatischen zylindrischen Spiegel verschiebbar angeordnet ist.

Vorzugsweise ist der Blendenträger 21 ein Stab aus insbesondere Elvedur. Der Stabdurchmesser beträgt z.B. 30 mm bei einem Innendurchmesser von z.B.50 mm für den inneren Zylinder 4. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, daß die Darstellung der Fig.2 der Übersichtlichkeit halber nicht streng maßstäblich ist. Dort wo die Blenden 8 und 10 anzubringen sind, hat der stabförmige Blendenträger 21 Rücksprünge, an cU-mim eier Stnb his auf --.ine F!¹?.-'- -.!^p'efr'ir:!. ■;. s ~. d.i.ο din Achse

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7 der Anordnung enthält. Fig.3 zeigt hierzu zur besseren Verdeutlichung ein Querschnittsbild in vergrößertem Maßstab, aus dem zu ersehen ist, wie die eine Hälfte des Querschnittes des Stabes des Blendenträgers 21 abgetragen ist. Damit der Elektronenstrahl 11 durch die Blende hindurchtreten kann, hat der Stab außerdem — dies gilt sowohl für den Ort der Blende 10 als auch für dejenigen der Blende 8 — zusätzlich einen trichterförmigen Durchbruch 31. Der engste Querschnitt dieses Durchbruches 31 hat genau am Ort der Achse 7 der ganzen Anordnung die eigentliche Blendenöffnung 22. Diese Öffnung 22 befindet sich in einer Dünnschichtblende 23, die z.B. aus Gold besteht.

Der Stab des Blendenträgers 21 wird vorzugsweise von zwei Gleitringen aus insbesondere Tetrafluoräthylen gehalten. Der Stab des Blendenträgers 21 ist damit im Innern des gut justierten Zylinders 4 sowohl axial exakt justiert als auch in axialer Richtung — angedeutet durch den Doppelpfeil 27 - verschiebbar gehalten. Der 31endenträger 21.wird über die stabförmige Fortsetzung 23 von außen mittels Feingewinde (nicht dargestellt) in Axialrichtung genau justiert und drehsicher gehaltert.

Die Blenden 23 können außerhalb der Anordnung auf dem Blendenträger 21 äußerst genau justiert angebracht werden, so daß der Abstand der Blendenöffnungen 22 genau exakt L_Q beträgt. Auf die exakte Einhaltung dieses Abstandes kommt es vor allen Dingen an, denn Abweichungen von diesem Maß, die bei z.B. voneinander getrennt eingesetzten und justierten Blenden 8 und 10 unbemerkt auftreten können, würden zu unerkannten Falschergebnissen der spektrometrischen Auswertung der Verlustenergie führen.

Aus Fig.2 ist schematisch zu ersehen, wie ein zweites Blendenpaar mit den Blenden S¹ und 10' auf ein und demselben Blendenträger 21 angebracht sein kann. Die Dünnschichtblenden 23' der Blenden 8' und 10' haben z,3, größeren Durchmesser ihrer --!-. Hoffnungen, jedoch wieder len Ab; :■ ΐ a r.d L^. L^ beträgt

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bekanntermaßen das 6,12-fache des für die mit 6 angedeutete Umlenkung des Elektronenstrahles elektrooptisch wirksamen Radius des Innenzylinders 4. Durch Verschiebung der Blenden 8¹ und 10' an die Orte, an denen sich in der Darstellung der Fig.2 die Blenden 8 und 10 befinden, kann in einfacher Weise die dargestellte Anordnung mit beispielsweise größeren Blendenöffnungen der Blenden 23' betrieben werden. Dadurch wird zwar — wie oben schon erwähnt — d?s Auflösungsvermögen etwas vergert. Andererseits ist aber die Empfindlichkeit der ganzen Anordnung vergrößert, so daß im Kollektor 9 noch Signale festgestellt werden können, die bei Verwendung der Blenden 8 und 10 nicht mehr festzustellen sind.

Vorzugsweise werden z.B. wenigstens drei Blendenpaare 8,10;8·,10· auf einem Blendenträger 21 in wie beschriebener und dargestellter Weise angebracht, z.B. mit Blendenöffnungen von je 0,1 mm, 0,2 mm und 0,5 mm Durchmesser.

Mit dieser erfindungsgemäßen Anordnung läßt sich außerdem sehr einfach eine axiale Ausrichtung der Blenden in bezug auf die Eintrittslage des Elektronenstrahles 11 am Ort der Achse 7 der Anordnung justieren.

Wie aus den Figuren ersichtlich, hat der Zylinder 4 für das Hindurchtreten des Elektronenstrahles Öffnungen 29, die in axialer Richtung beispielsweise 2 cm lang sind und dabei eine Breite von ca. 1 cm haben.

Mit einer wie erfindungsgemäßen Anordnung wird insbesondere erreicht, daß sich die Blenden in sehr einfacher Weise reinigen oder gar ersetzen lassen. Ohnehin erschwerte Justierung des Abstandes der Blenden voneinander ist in der erfindungsgemäßen Anordnung nicht mehr erforderlich. Der Blendenabstand ist stets exakt eingehalten. Dabei besteht außerdem aber auch die sehr vereinfachte Möglichkeit, durch bloßes Verschieben eines Blendenträgers mit mehreren Blendenpaaren unterschiedlicher Bemessung eine veränderte Einstellung der Auflösung bzw. der Empfindlichkeit zu erreichen.

f Patentansprüche 809641 /0482 Figuren

Claims

JnACHQEREICHtJ

- & ■ 77 P 7035 BRD

Patentansprüche

/i.} Blendenanordnung für elektrostatischen zylindrischen Spiegel für Elektronen-Energie-Verlust-Spektrometrie, bei der auf der Achse des zylindrischen Spiegels eine Blende angeordnet und ein Ort vorhanden ist, von dem die spektrometrisch zu untersuchenden Elektronen ausgehen und der von der Blende einen elektronenoptisch bestimmten Abstand hat, gekennzeichnet dadurch, daß sich an diesem Ort eine weitere Blende (10) befindet und daß die beiden Blenden in einem auswechselbaren Blendenträger (21) in zueinander fixer Position angeordnet sind, wobei der Blendenträger in Axialrichtung mit den Blenden auf der Achse des Spiegels verschiebbar und justierbar ist.
2. Blendenanordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß am Blendenträger (21) mehrere Blendenpaare (8, 10) angeordnet sind, wobei die Blenden der einzelnen Paare jeweils den vorgegebenen Abstand Lq voneinander haben und die einzelnen Blendenpaare durch Verschieben des Blendenträgers (21) in ihre Position zu bringen sind.
3. Blendenanordnung nach Anspruch 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Blenden der einzelnen Paare untereinander jeweils gleiche Blendengröße haben und die Blendengrößen der Blenden der einzelnen Paare voneinander verschieden groß sind.
4. Blendenanordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, gekennzeichnet dadurch, daß der Blendenträger (21) am Ort der Blenden Durchbrüche aufweist, in die Dünnschichtblenden justiert eingesetzt sind.
5. Blendenanordnung nach Anspruch 4, gekennzeichnet dadurch, daß die Dünnschichtblenden auswechselbar eingesetzt sind.

ORIGINAL INSPECT
6. Blendenanordnung nach Anspruch 4 oder 5, gekennzeichnet dadurch, daß die Dünnschichtblenden aus Gold bestehen.
7. Blendenanordnung nach Anspruch 6, gekennzeichnet dadurch, daß der Blendenträger (21) einen Rücksprung bis zur Achse (7) der Anordnung und eine trichterförmige Querbohrung (31) hat, und daß die Dünnschichtblende (23) mit ihrer Blendenöffnung (22) am Ort des engsten Querschnittes der trichterförmigen Bohrung (31) und der Achse (7) angebracht ist (Fig.3).
8. Blendenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, g e kennzeichnet dadurch, daß der Blendenträger (21) in Gleitringen (25, 26) gelagert ist und im Innern des zylin- · drischen Spiegels (4) drehsicher und axial verschiebbar geführt ist.
9. Verwendung einer Blendenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 zusammen mit einem Elektronenmikroskop.