DE3842757A1 - PORTABLE GRID ELECTRON MICROSCOPE - Google Patents
PORTABLE GRID ELECTRON MICROSCOPEInfo
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- H01J37/26—Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes
- H01J37/28—Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes with scanning beams
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein tragbares Raster-Elektronen mikroskop.The invention relates to a portable scanning electron microscope.
In jüngster Zeit fanden Raster-Elektronenmikroskope auf zahlreichen Gebieten wachsenden Einsatz, die sich aufgrund ihrer großen Tiefenschärfe besonders in Fertigungsprozes sen und zu Oberflächenuntersuchungen, besonders bei Be lastungsprüfungen, eignen.Scanning electron microscopes have recently been discovered Numerous areas of growing use due to their great depth of field, especially in manufacturing processes and for surface examinations, especially with Be load tests.
Ein Nachteil der herkömmlichen Raster-Elektronenmikroskope liegt jedoch in der beschränkten Größe des untersuchten Objektes, so daß destruktive Untersuchungsmethoden not wendig sind, bei denen eine Untersuchungsprobe mit solchen Abmessungen genommen werden muß, die noch die Einführung in die Präparatkammer gestatten, womit häufig eine Beein trächtigung oder eine irreparable Veränderung bzw. Zer störung der Objekte verbunden ist, von denen die Proben genommen wurden. A disadvantage of conventional scanning electron microscopes lies however in the limited size of the examined Object, so that destructive methods of investigation are not are agile, where a test sample with such Dimensions must be taken, which is still the introduction allow into the specimen chamber, often with a leg pregnancy or an irreparable change or cer disturbance of the objects associated with them, the samples were taken.
Zur Beseitigung dieser Nachteile wurde ein Elektronen mikroskop konstruiert, dessen Vakuumteil vom Umgebungsraum durch eine Blende mit sehr geringem Durchmesser, typischerweise 30 µm, getrennt ist, wobei dieser Vakuum teil von einer leistungsfähigen Vakuumanlage evakuiert und so dauernd diese künstlich eingefügte Vakuum-Undichtigkeit kompensiert wird.To overcome these drawbacks, an electron was used microscope constructed, its vacuum part from the surrounding space through a diaphragm with a very small diameter, typically 30 microns is separated, this vacuum partially evacuated from a powerful vacuum system and so is this artificially inserted vacuum leak is compensated.
Zu den Nachteilen dieser Lösung gehören das durch die mikroskopisch kleinen Abmessungen der Blendenöffnung stark eingeschränkte Bildfeld, die Inhomogenität des Vakuums in der Ebene der optischen Achse und die Diffusion der vom Objekt rückgestreuten Elektronen, wodurch in der Folge Bilder mit nur mittlerer Qualität erhalten werden.The disadvantages of this solution include that microscopic dimensions of the aperture strong restricted field of view, the inhomogeneity of the vacuum in the plane of the optical axis and the diffusion of the Object backscattered electrons, resulting in the consequence Images with only medium quality can be obtained.
Zur Beseitigung dieser Nachteile wurde ein tragbares Raster-Elektronenmikroskop konstruiert, das eine im unteren Teil offene und zum vakuumdichten Aufsetzen auf eine feste Objektoberfläche der untersuchten Stelle ange paßte Kammer aufweist. Der eigentliche Tubus des Raster- Elektronenmikroskops kann zur besseren Wahl der untersuch ten Stelle mit einem kugelförmigen Bett verbunden sein, um das der Tubus geneigt werden kann, um so Lage und Richtung des zentralen Elektronenbündels ändern zu können.To overcome these drawbacks has been a portable Scanning electron microscope constructed, the one in lower part open and for vacuum-tight fitting a solid object surface of the examined area is indicated has a suitable chamber. The actual tube of the grid Electron microscope can be used to better choose the exam to be connected to a spherical bed that the tube can be tilted, so the position and direction to be able to change the central electron beam.
Die Nachteile dieser Lösung beruhen darin, daß bei größe ren Ausschwenkwinkeln des Tubus eine Bildverzerrung und aufgrund der größeren Entfernung zwischen der untersuchten Oberfläche und der Ausgangslinse der Optik eine Änderung der Bildvergrößerung auftritt. Ein weiterer Nachteil die ser Lösung ist, daß zur Durchführung der Untersuchung die Umgebung der untersuchten Stelle eine Planfläche mit Ab messungen sein muß, die genau den Abmessungen der Dichtung am Boden der Präparatkammer des Raster-Elektronenmikrosko pes entspricht.The disadvantages of this solution are that in size ren swivel angles of the tube an image distortion and due to the greater distance between the examined Surface and the output lens of the optics a change image enlargement occurs. Another disadvantage is the ser solution is that to carry out the investigation A flat surface with Ab measurements must be exactly the dimensions of the seal at the bottom of the specimen chamber of the scanning electron microscope pes corresponds.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein tragbares Raster-Elektronenmikroskop anzugeben, das die oben erläu terten Nachteile der herkömmlichen tragbaren Raster-Elek tronenmikroskope nicht aufweist und insbesondere an die verschiedensten Größen und Formen von Objektoberflächen anpaßbar ist und bei der Verschiebung des Tubus beim Auf suchen der Untersuchungsstelle keine Bildverzerrungen oder Änderungen der Vergrößerungen ergibt.The invention has for its object a portable Specify scanning electron microscope that the above ter disadvantages of the conventional portable grid elec tron microscopes does not have and especially to the various sizes and shapes of object surfaces is adaptable and when moving the tube when opening do not look for image distortions or Changes in magnifications result.
Die Aufgabe wird anspruchsgemäß gelöst. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindungs konzeption.The task is solved according to the requirements. The subclaims relate to advantageous embodiments of the invention conception.
Das erfindungsgemäße tragbare Raster-Elektronenmikroskop umfaßt als wesentliche Bestandteile einen Tubus und eine den Tubus tragende, mit einer Vakuumanlage verbindbare und auf das zu untersuchende Objekt vakuumdicht aufsetzbare Objektkammer; es ist dadurch gekennzeichnet, daß die Objektkammer im Mittelteil ihres Bodens eine Luke auf weist, deren Abmessungen größer sind als die entsprechende maximale Auslenkung des Raster-Elektronenstrahls in der Ebene der Luke und die vakuumdicht auf einer Grundplatte angeordnet ist, die in ihrem der Luke entsprechenden Mit telteil eine Öffnung sowie an ihrer unteren Fläche um die Öffnung herum eine verlaufende Vakuumdichtung aufweist.The portable scanning electron microscope according to the invention includes a tube and a as essential components the tube carrying, connectable with a vacuum system and can be placed vacuum-tight on the object to be examined Object chamber; it is characterized in that the Object chamber in the middle part of its floor a hatch points, whose dimensions are larger than the corresponding maximum deflection of the scanning electron beam in the Level of the hatch and the vacuum-tight on a base plate is arranged in their corresponding to the hatch with telteil an opening and on its lower surface around the Has a running vacuum seal around the opening.
Die Grundplatte weist vorteilhaft Stellschrauben zum ein stellbaren Aufsetzen der Grundplatte auf das zu unter suchende Objekt und/oder Verschiebungsschrauben zur Ver schiebung der Objektkammer relativ zur Grundplatte auf. Außerdem ist die Ausstattung des Raster-Elektronenmikro skops mit einem ganzen Satz von Grundplatten, deren Unter fläche und Vakuumdichtung der Größe und Form der jeweili gen typischen untersuchten Objektoberfläche angepaßt ist. The base plate advantageously has set screws adjustable placement of the base plate on the bottom Searching object and / or displacement screws for ver slide of the object chamber relative to the base plate. In addition, the equipment of the scanning electron micro skops with a whole set of base plates, their sub area and vacuum seal the size and shape of each adapted to the typical examined object surface.
Die Vorteile des tragbaren Raster-Elektronenmikroskops gemäß der Erfindung beruhen besonders darauf, daß bei Ver schiebung des Mikroskoptubus während der Aufsuchung der Untersuchungsstelle weder eine Bildverzerrung noch eine Veränderung des Vergrößerungsfaktors infolge einer Ände rung der Neigung des Raster-Elektronenbündels auftreten können. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß für un terschiedliche untersuchte Oberflächen geeignete, einfach austauschbare Grundplatten mit zugehöriger Dichtung vor gesehen sind, die in Größe und Form der jeweiligen Umge bung der untersuchten Stelle angepaßt sind.The advantages of the portable scanning electron microscope according to the invention are particularly based on the fact that in Ver Slide the microscope tube while visiting the Examination site neither an image distortion nor a Change in the magnification factor due to a change tion of the inclination of the raster electron beam occur can. Another advantage is that for un Different surfaces examined suitable, simple interchangeable base plates with associated seal are seen in the size and shape of the respective reverse exercise of the investigated body are adjusted.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert, in der eine beispielhafte Ausführung des trag baren Raster-Elektronenmikroskops gemäß der Erfindung dar gestellt ist.The invention will now be described with reference to the drawing explained in which an exemplary version of the trag baren scanning electron microscope according to the invention is posed.
Das dargestellte erfindungsgemäße Raster-Elektronenmikro skop weist eine Grundplatte 2 mit einer Vakuumdichtung 3 auf, die mit ihrer unteren Fläche vakuumdicht auf die Oberfläche 1 des zu untersuchenden Objekts aufsetzbar ist. Die Grundplatte 2 weist eine Öffnung 4 auf. Auf der Grund platte 2 liegt die Objektkammer 5, in deren Boden sich die Luke 6 befindet. An der Objektkammer 5 ist der Tubus 7 angeordnet; mit der Objektkammer 5 ist ferner die Vakuum anlage 8 verbunden. Die Grundplatte 2 trägt Stellschrauben 9; die Objektkammer 5 ist mit Verschiebungsschrauben 10 versehen.The scanning electron microscope according to the invention shown has a base plate 2 with a vacuum seal 3 , which can be placed with its lower surface in a vacuum-tight manner on the surface 1 of the object to be examined. The base plate 2 has an opening 4 . On the base plate 2 is the object chamber 5 , in the bottom of which the hatch 6 is located. The tube 7 is arranged on the object chamber 5 ; with the object chamber 5 , the vacuum system 8 is also connected. The base plate 2 carries set screws 9 ; the object chamber 5 is provided with displacement screws 10 .
Zwischen der Objektkammer 5 und der Grundplatte 2 befindet sich eine zweite Vakuumdichtung 11.A second vacuum seal 11 is located between the object chamber 5 and the base plate 2 .
Die beiden Vakuumdichtungen 3 bzw. 11 sind vorzugsweise O- Ring-Dichtungen. The two vacuum seals 3 and 11 are preferably O-ring seals.
Zur Durchführung von Untersuchungen wird das erfindungsge mäße tragbare Raster-Elektronenmikroskop zur zu untersu chenden Stelle gebracht, wobei die Grundplatte 2 so auf die zu untersuchende Oberfläche 1 aufgesetzt wird, daß sich die interessierende Fläche innerhalb der Öffnung 4 befindet und die Vakuumdichtung 3 mit ihrem gesamten Um fang auf der Oberfläche 1, welche die interessierende Fläche umschließt, aufliegt. Dann wird der Tubus 7 mit Hilfe der Vakuumanlage 8 evakuiert; durch Anziehen der Stellschrauben 9, die auf der untersuchten Oberfläche 1 zur Anlage kommen, wird das Elektronenmikroskop, besonders zur Erzielung einer größeren Vibrationsfreiheit, stabili siert. Das Elektronenmikroskop wird dann in Betrieb ge setzt, und der Elektronenstrahl rastert die untersuchte Oberfläche 1 in der Nähe der Achse des Tubus 7 ab. Mit den Verschiebungsschrauben 10 kann, bei Übersichtsvergröße rung, der Tubus 7 mit der Objektkammer 5 über die unter suchte Oberfläche 1 verschoben werden; nach dem Auffinden des gesuchten Details wird zur eigentlichen Untersuchung übergegangen.To carry out investigations, the portable scanning electron microscope according to the invention is brought to the point to be examined, the base plate 2 being placed on the surface to be examined 1 in such a way that the area of interest is located within the opening 4 and the vacuum seal 3 with all of it To begin with lies on the surface 1 , which encloses the area of interest. Then the tube 7 is evacuated with the help of the vacuum system 8 ; by tightening the set screws 9 , which come to rest on the surface 1 under investigation, the electron microscope is stabilized, in particular to achieve greater freedom from vibration. The electron microscope is then put into operation, and the electron beam scans the examined surface 1 in the vicinity of the axis of the tube 7 . With the displacement screws 10 can, with overview enlargement, the tube 7 with the object chamber 5 can be moved over the surface 1 under search; after finding the desired detail, the actual investigation is started.
Das erfindungsgemäße tragbare Raster-Elektronenmikroskop eignet sich besonders vorteilhaft zur zerstörungsfreien Analyse größerer Flächen, z.B. zur Ermittlung von Ermü dungsdeformationen an Flugzeug-Tragflächen, sowie etwa zur Untersuchung von Raketenbauteilen und praktisch beliebi gen, auch größeren Maschinenteilen.The portable scanning electron microscope according to the invention is particularly advantageous for non-destructive Analysis of larger areas, e.g. to determine deformations on aircraft wings, as well as Examination of rocket components and practically any conditions, even larger machine parts.
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8181 | Inventor (new situation) |
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