DE2715809B2 - Blendenanordnung für einen elektrostatischen zylindrischen Spiegel und Verwendung hiervon - Google Patents

Description

Blendenpaare (8,10,8', 10') angeordnet sind, daß die Blenden (8, 10; 8', 10') der einzelnen Paare jeweils den elektronenoptisch bestimmten Abstand (L₀) voneinander haben und daß die einzelnen Blendenpaare (8, 10; 8', 10') durch Verschieben des Blendenträgers(21) in ihre Position zu bringen sind.

3. Biendenanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Blenden (8, 10, 8', 10') der einzelnen Paare untereinander jeweils gleiche Blendengrö^e haben und die Blendengrößen der Blenden der einzelnen Paare voneinander verschieden groß sind.

4. Biendenanordnung nach Anspruch I, 2 oder 3. dadurch gekennzeichnet, daß d^r Blendentragcr(2l) am Ort der Blenden (8, 10, 8', 10) Durchbrüche aufweist, in die Dünnschichtblcnden (2.3, 23') justiert eingesetzt sind.

5. Biendenanordnung nach Anspruch 4. dadurch gekennzeichnet, daß die Dünnschichtblcndcn (23, 23') auswechselbar eingesetzt sind.

6. Biendenanordnung nach Anspruch 4 oder ^. dadurch gekennzeichnet, daß die Dünnschichtblenden aus Gold bestehen.

7. Biendenanordnung nach Anspruch 6. dadurch gekennzeichnet, daß der Blcndenträger (21) einen Rücksprung bis zur Achse (7) der Anordnung und eine trichterförmige Querbohrung (31) hat, und daß die Dünnschichtblendc (23) mit ihrer Blendenöffnung (22) am Ort des engsten Querschnittes der trichterförmigen Bohrung (31) auf der Achse (7) angebracht ist (E ig. 3).

8. Biendenanordnung nach einem der Ansprüche I bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Blendenträger (21) in Gleitringen (25, 26) gelagert ist und im Innern des zylindrischen Spiegels (4) drehsicher und axial verschiebbar geführt ist.

9. Verwendung einer Biendenanordnung nach einem der Ansprüche I bis H zusammen mit einem Elektronenmikroskop.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Blcmlenanordniing für einen elektrostatischen zylindrischen Spiegel, wie sie im Oberbegriff des Patentanspruchs I 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 Meßsiignal.

Aus; der US-PS 36 99 331 ist eine Biendenanordnung für einen elektrostatischen zylindrischen Spiegel bekannt., der die im Oberbegriff des Patentanspruchs ! angegebenen Merkmale aufweist. Dieser elektrostatische Sipiegel hat zwei Abschnitte und an dem Ort. von dem die spektrometrisch zu untersuchenden Elektronen in den zweiten Abschnitt des Spiegels hinein ausgehen, ist eine Blende angeordnet, die gleiche Blendengröße wie diejenige hat. u'ie vor dem Detektor auf der Achse vorgesehen ist. In diesem bekannten zylindrischen Spiegel sind die Blenden senkrecht zur Achse im Innern angeordnet und fs dürften sich bei diesem bekannten Spiegel vor allem dann erhebliche Schwierigkeiten einstellen, wenn man nachträglich, z. B. mit Hilfe eines MeßiTiikroskopes. nachprüfen wollte, ob der für die Meßgröße entscheidende Abstand der beiden Blenden voneinander noch exakt eingehalten ist. Weiter dürften Schwierigkeiten bestehen, die Blenden und ihre feinen Bohrungen bei einer solchen wie in der Patentschrift dargestellten Ausführung eines zylindrischen Spiegels auszuwechseln und/oder zu reinigt;;.

Sonstige Einzelheiten in bezug auf elektrostatische zylindrische Spiegel lassen sich dem Stand Jer Technik entnehmen, und zwar insbesondere Zashkvara u. a. in »Sowjet Physics-Techn. Physics». Bd. Il (1966), Seiten 96-99, und Risley, |. S.. in »Rev. of Scientific Instruments«, Bd. 43(1972). Seiten 95- 103.

Aufgabe der vorliegenden Erfir.J„,,g ist es. die Blendiünanordnung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß ihre Blenden leicht zugänglich sind, um diese zu justieren, ihre Lage /u überprüfen, sie /u reinigen und/oder gegen Blenden mil anderem Durchmesser auszutauschen.

Diese Aufgabe wird mit einer wie im Oberbegriff des Patentanspruchs I angegebenen Blendonanordnung erfindungsgcmiil) gelöst, wie dies im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegeben ist. Weitere Ausgestaltungen und Weilerbilduiigi.'n der Erfindung gehen aus den I Jnicransprüchen hervor

Ein Aüsführiingsbeispiel eier Erfindung wird anhand der Eiguren naher erläutert. Es zeigt

E i g. I ein Elektronenmikroskop mit einem elektrostatischen zylindrischen Spiegel und einer Biendenanordnung,

E i g. 2 und i Einzelheiten des elektrostatischen zylindrischen Spiegels und der llleiulen;inordnung von E i g. I

Die Ei g. I gibt in lediglich schemalischer Darstellung mit I bezeichnet ein Elektronenmikroskop an. in dem sich .im PtaMaraleoi t Jas zu untersuchende PriiDiir.it

befindet Der durch das Präparat hervorgerufene Energieverlust soll in einem Spektrometer ermittelt werden, das in F i g. 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 i.ylindrischen Spiegels, angedeutet. Mit 8 ist eine bekanntermaßen auf der Zylinderachse 7 to angeordnete Blende bezeichnet, durch die der Elektro nenstrahl 6 hindurch in den Kollektor 9 gelangt. Mit 10 ist eine gleichfalls bekanntermaßen vorgesehene weitere Blende bezeichnet die in Fig. 1 ebenfalls nur schematisch angedeutet ist Diese weitere Blende 10 ts 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 in Fig. I gezeigten tritt dagegen ein spoktromeirisch zu :o uniersuchender Elektronenstrahl i i in die Blende iö ein. der dann weiter als Elektronenstrahl 6 durch ciie Blende 8 in den Kollektor 9 gelangt. Wie an sich bekam.!, liegen die Zylinder 3 und 4 auf entsprechend unterschiedlichen elektrischen Potentialen. :ϊ

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 hüben im Regelfall einen nur sehr kleinen Durchmesser von z. B. jo zwischen 0,1 und 0,5 mm, insbesondere von 0.2 mm. Im Regelfall sind der Durchmesser der Eintrittsblende 10 und der Austrittsblende 8 gleich groß. Kleinerer Blendendurchmesser führt zu höherem energetischen Auflösungsvermögen der Energie-Verlust-Spektrome- ti trie, wobei jedoch geringe Intensität im Kollektor 9 in Kauf nehmen ist. Mit größeren Blendendurchmessern erreicht man größeres Kollektorsignal bzw. höhere Empfindlichkeit der Spektronietcr-Anordnung, jedoch ist das Auflosungsvermögen entsprechend geringer. Das Auflösungsvermögen ist dabei auf die Energie- bzw. Geschwindigkeitsverteilung der Elektronen, die jeweils in den Kollektor9gelangen,bezogen.

Gegenüber der Allgemeindarstellung der F i g. I zeigt dit: Fig. 2 deutlicher, wie der mit zwei Blenden 8, 10 j, versehene, als Schieber ausgebildete lllendenträger 21 aufgebaut und in dem elektrostatischen zylindrischen Spiegel verschiebbar angeordnet ist.

Vorzugsweise ist der Blendenträger 21 ein Stab aus insbesondere Elvedur Der Stabdurchmesser beiragt -,o z.B. 10 mm bei einem Innendurchmesser von ζ. Β 50 mm für den inneren Zylinder 4. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, daß die Darstellung der F i g. 2 der Übersichtlichkeit halber nicht streng maßstäblich ist. Dort wo die Blenden 8 und γ, 10 anzubringen sind, hat der stabförmige Blendentrager 21 Rücksprünge, an denen der Stab bis auf eine Ebene aiisgefräst ist. die die Achse 7 der Anordnung enthüll. Cig. 3 zeigt hierzu zur besseren Verdeutlichung ein längs lll-lll verlaufendes Quersi hniltsbild in vergrößer- ho lern Maßslab, aus dem zu ersehen ist, wie die eine Hälfte des Querschnittes des Stabes des Blendenlrägers 21 abgetragen ist. Damit dor Elektronenstrahl 11 durch die Blende hindurchtreten kann, hat der Stab außerdem — dies gilt sowohl füi den Ort der Blende 10 als auch für _h-, diejenigen der Blende 8 ■- zusätzlich einen trichterförmigen Durchbruch Jl. ! icr engste Querschnitt dieses Diirchhruchcs Jl hai fu-η,ιΐι ;·m Ort dir -Miso 7 der ganzen Anordnung die eigentliche Blendenöffnung 22. Diese öffnung 22 befindet sich in einer Dünnschicht· blende 23, die z. B. aus Gold besteht

Der Stab des Blendenträgers 21 wird vorzugsweise von zwei Gleitringen 25, 26 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 Blendenträger 21 wird über die stabförmige Fortsetzung 28 von außen mittels Feingewinde (nicht dargestellt) in Axialrichtung genau justiert und drehsicher gehaltert

Die Blenden 23 können außerhalb .jer Anordnung auf dem Blendenträger 21 äußerst genau justiert angebracht werden, so daß der Abstand der Blendenöffnun gen 22 genau exakt L₀ beträgt. Auf die exakte Einhaltung dieses Abstandes kommt es vor allen Dingen an, denn Abweichungen von diesem Maß, die bei ζ Β. voneinander getrennt eingesetzte ; und justierten Blenden 8 und 10 unbemerkt auftreten Können, wurden zu unerkannten Falschergebnissen der spekrrometrischen Auswertung der Verlustenergie führen.

Aus F i g. 2 ist schematisch zu ersehen, wie ein zweites Blende, paar mit den Blenden 8' und 10' auf ein und demselben Blendentrager 21 angebracht sein kann. Die Dünnschichtblenden 23' der Blenden 8' und 10' haben z. B. größeren Durchmesser ihrer Blendenöffnungen, jedoch wieder den Abstand L₀. L₀ beträgt bekannterma-Ben das 6,12fache des für die mit 6 angedeutete Umlenkung des Elektronenstrahls elektrooptisch wirksamen Radius des Innenzylinders 4. Durch Verschiebung der Blenden 8' und 10' an die Orte, an denen sich in der Darstellung der F i g. 2 die Blenden 8 und (O befinden, kann in einfacher Weise die dargestellte Anordnung mit beispielsweise größeren Blendenöffnungen der Blenden 23' betrieben werden. Dadurch wird zwar — wie oben schon erwähnt — das Auilösur.-jsvermögen etwas verringert. 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 /. B. wenigstens drei Blendcnpaare 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 Blendenanordnung läßt sich außerdem sehr einfach eine axiale Ausrichtung der Blenden in bezug auf die Eintrittslage des Elektronenstrahls Il am Ort der Achse 7 der Anordnung justieren.

Wi ius den Figuren ersichtlich, hat der Zylinder 4 für das Hindurchtreten des Elektronenstrahls öffnungen 29. die in axialer Richtung beispielsweise 2 cm lang sind und dabei eine Breite von ca. I cm haben.

Mil einer der cfindungsgemäßcn Blendenanordnung wird insbesondere erreicht daß sich die Blenden in sehr einfacher Weise reinigen oder gar ersetzen lassen. Die ohnehin erschwerte Justierung des Abstandes d<;r Blenden voneinander ist in der erfindungsgemäßen Blendenanordnung nicht mehr erforderlich. Der Blendenabstand ist stets exakt eingehalten. Dabei besteht außerdem aber auch die sehr vereinfachte Möglichkeit, durch bloßes Verschieben eines Blendenträgers mil mehreren l'lendenpaaren unterschiedlicher Bemessung eine veränderte Einstellung der Auflösung bzw. der Empfindlichkeil zu erreichen.

I lic!/n .' UIaII /ocliniiniien

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Biendenanordnung für einen elektrostatischen zylindrischen Spiegel mit zwei koaxialen Zylinderelektroden 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 und bei der sich an diesem Ort eine weitere Blende befindet, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Blenden (8,10) in einem auswechselbaren Blendenträger (21) in zueinander fixer Position angeordnet sind und daß der Blendenträger (21) mit den Blenden (8, 10) in Axialrichtung auf der Achse des Spiegels verschiebbar und justierbar ist.

2. Blencenanordnung nach Anspruch I, dadurch