DE659092C

DE659092C - Einschleusvorrichtung fuer an der Pumpe betriebene Korpuskularstrahlapparate

Info

Publication number: DE659092C
Application number: DER92135D
Authority: DE
Original assignee: ERNST RUSKA DR ING
Current assignee: ERNST RUSKA DR ING
Priority date: 1934-12-12
Filing date: 1934-12-12
Publication date: 1938-04-25

Description

Beim Arbeiten mit Korpuskularstrahlapparaten (Oszillographen, Massenspektroskopen), insbesondere dem Elektronenmikroskop, ist es erforderlich, irgendwelche Körper, beispielsweise Untersuchungsobjekte und Blenden ohne Vakuumunterbrechung in das Vakuum zu bringen oder aus ihm zu entfernen, und zwar dieses an einer zwischen Strahlanfang und Strahlende gelegenen Stelle.

«o Es ist nun bekanntgeworden, photographisches Material ohne Störung des Vakuums in Oszillographenräume ein- und auszubringen. Dabei liegt indessen! dieses Material an einem Ende des Oszillographen und setzt sinngemäß und zwangsläufig dem Strahlengang ein Ende. Eine Einschleusung von anderen Körpern an einer zwischen Anfang und Ende des Strahls gelegenen Stelle wäre zudem auch infolge der dort angegebenen grundsätzlichen Anordnung nicht möglich.

Es sind ferner Korpuskularstrahlapparate bekannt, bei denen zwei Vakuumräume durch ein Hahnküken, durch dessen Bohrung beim Betriebe der Apparatur Korpuskularstrahlen hindurchtreten, voneinander getrennt werden. Gemäß der Erfindung ist zur Einschleusung von Gegenständen in einem die Röhre durchsetzenden Hahngehäuse ein Hahn angebracht, dessen Küken mit einer als Schleusenraum dienenden, vom Strahl durchsetzten Bohrung versehen ist, die wechselseitig mit einer nach außen führenden Bohrung des Hahngehäuses und mit den Vakuumräumen verbindbar ist. Der entsprechende Hohlschliff sitzt zweckmäßig in einer quer zur Apparaturachse (optischen Achse) angeordneten Platte, die eine Bohrung in der optischen Achse aufweist. Weitere Bohrungen durchsetzen die Platte senkrecht zur optischen Achse und senkrecht zur Achse des Hahnkükens. Eine durchgehende Bohrung dieser letzten Art dient dazu, Gegenstände, z. B. Objekte oder Strahlblemden für 'das Elektronenmikroskop, aus der Außenluft in das Vakuum oder aus diesem nach außen zu bringen. Eine zweite, aber versetzte Bohrung dient der Vorentlüftung, die entweder stufenweise auf Vor- und Hochvakuum erfolgen kann oder aber auch der Einfachheit halber nur auf Vorvakuum in den Fällen, in denen die Einbringung des auf Vorvakuumdruck gebrachten Volumens der ₍ Kükenbohrung unschädlich ist. Ist auch die Einbringung des auf Außendruck befindlichen Bohrungsvolumens statthaft, so kann die Vorentlüftung fortfallen und unmittelbar in das Hauptvakuum eingeschleust werden. Solche Fälle sind wegen des extrem kleinen Volumens der Schleusenkammer vielfach möglich. Die Vorentlüftung soll doppelseitig sein, um eine vollständige Entlüftung des

Bohrungsvolumens zu. ermöglichen bzw. um keinen einseitigen Druck auf die eingebrachten Gegenstände (z. B. empfindliche Objekte des Elektronenmikroskops) auftreten zu lassen. Die beiden Ausgänge der Vorentlüftung sind dementsprechend durch eine Vakuumleitung zu verbinden, an der ihrerseits die Pumpe liegt.

Die Stellungen des Hahns, bei welchen die ίο Kükenbohrungen nicht in irgendwelche Plattenbohrungen münden, könnenden Strahl'absperren. Es ist zweckmäßig,' in das Küken Sacklöcher derart anzubringen, daß der Strahl, sich hierin totläuft. Er trifft dann nicht die gefettete Schliff fläche, welche so vor Wärmewirkungen verschont bleibt. Die Gegenstände' werden in die als Schleusenkammer dienende Kükenbohrung zweckmäßig in geeigneten zylindrischen Patronen gebracht, die durch geeignete Raste genau in der vorbestimmten axialen bzw. radialen Lage gehalten werden. In vielen Fällen ist es notwendig, -die eingebrachten und im Betriebsfall vom Strahl getroffenen Gegenstände gut zu kühlen -(z. B. durch Wasser, flüssige Luft, Kohlensäureschnee u.a.). Um das Dichtungsmittel des Kükens dabei nicht unnötig zu erhärten, was eine schwierige Hahnbetätigung verursacht, soll der abfließende Wärmestrom nicht über den Fettschliff geleitet werden. Man führtzweckmäßig, den Strom des Kühlungsmittels axial in das. Küken ein -und aus ihm heraus, wobei Ein- und Austritt auf der gleichen Seite des Kükens oder auch auf beiden. Seiten liegen kann. Bei sehr intensiver Kühlung der eingebrachten. Gegenstände im Bestrahlungsfall· kann zur raschen. Erwärmung des Dichtungsmittels zwecks Betätigung des Hahnkükens im Tragkörper des Hohlschliffs eine Wärmeleitung angeordnet sein., die den Schliff im Bedarfsfall rasch voii außen anwärmt.

Hat der Schliff nicht gleichzeitig mit der

Schleusung die Aufgabe, einen vakuumdichten Abschluß zwischen den beiden angrenzenden Räumen zu ermöglichen,· so kann die den Hohlschliff tragende Platte eine oder mehrere Lüftungsbohrungen aufweisen, um beide Räume bequem mit einer Pumpe aussaugen zu können. Es können zui diesem Zweck aber auch eine oder mehrere' weitere zur ersten parallele oder zu ihr. in .einem Winkel liegende Bohrungen im Küken vorhanden sein, die sich ■ bei einer bestimmten Hahnstellüng nach einer oder mehreren entsprechenden Bohrungen in der Hohlschliffplatte (parallel zur optischen

Achse), öffnen. Sind größere Entlüftungsbohrungen erwünscht und muß mit Stellungen des einen Hahnkükens gespart werden, so sollen in die Trägerplatte in der zum Strahl senkrechten Ebene eine oder mehrere, andere konische Sackschliffe eingelassen werden, in ■^=;denen ein quer zu seiner Achse durchbohrter ' Hahn wahlweise einen Luftdurchtritt durch die entsprechende Bohrung in der Platte ermöglicht oder verhindert. Um derartige Küken gut dichtend einsetzen zu können, sollen sie axial, aber seitlich vom Querloch . durchbohrt sein, um-der Luft im unausgefüllten Raum des Hohlschliffs den Weg nach außen zu ermöglichen.

Statt eines einfachen Schliffs kann aber auch ein konischer Doppelschliff verwendet ...werden, -der die Schaltmöglichkeiten erhöht, oder aber Bohrungen in der Hauptplatte spart. ,.Beispielsweise kann das Objekt oder die Objektpatrpne in dem Innenschliff angeordnet sein. Zur Objektauswechslung wird dabei der • ganze Innenschliff bei absperrendem Außenschliff aus diesem entfernt. Eine notwendige Kühlung erfolgt bei einer solchen Anordnung sinngemäß und zweckmäßig im Innern des Innenschliffs. Man kann aber auch einfach den Außenschliff durchbohren und das Objekt durch diese Bohrung an die Stelle der Querbohrung des Hohlkükens bringen. Der oder ■die beiden vakuumdichten Verschlüsse können durch einen abschließenden Hahn (Dreiweghahn) und durch, einen leicht abnehmbaren Vakuumbetätigungskörper gebildet werden, der als beweglicher Objekthalter oder Tisch ausgebildet werden kann.

Sollen vom Objekt stereoskopische Auf- · nahmen erhalten werden, so muß man von diesem, nacheinander zwei Bilder unter voneinander etwas verschiedenen Winkeln aufnehmen. Diese Bilder werden dann, in einem einfachen Stereoskop betrachtet. Solche Aufnahmen können mit der beschriebenen Anordnung leicht gemacht werden, wenn der Gegenstand sich genau in der Mitte der Hahnbohrung befindet. Durch geringe Drehung des Schliffs wird nämlich dann nur die Winkellage des Objekts geändert, ohne daß dieses , dabei seitlich verschoben wird.

Die Abb. ι bis 4 zeigen Ausführungsbeispiele der Erfindung. Abb. ia und ib zeigen die Schleusenplatte . im Schnitt und in der Aufsicht, ι ist' das Hahnküken mit der Schleusenbohrung 2. Bei der gezeichneten Stellung liegt die Schleusenbohrung in der ,Strahlachse und verbindet in dieser Betriebsstellung beide angrenzenden Vakuumräume 7 und 8 über die Bohrung 6 in der Platte 3, dem Träger des Hohlschliffs. In der Platte 3 ist die Bohrung 4 zur Einschleusung sowie eine Bohrung 5 zur Vorentlüftung derart angebracht, daß der in der Schleuse liegende Gegenstand auf beiden Seiten immer ■ die gleichen Druckverhältnisse vorfindet. Die Sackbohrungen 9 fangen den Strahl in der Absperr stellung auf. Durch die Bohrung 10 kann · entweder ein Kühl- oder ein Wärme-

mittel geleitet werden. Aus- und Eintritt der Leitung ist hier auf einer Schliffseite ange- - nommen. Die Bohrungen 11 in der Trägerplatte werden angebracht, wenn keine vakuumdichte Absperrung durch das Schleusenküken möglich sein soll. Das Hähnküken 14 dient dazu, die beiden Vakuumräume unabhängig von der Stellung des Schleusenkükens gegeneinander abzusperren oder miteinander zu verbinden. Außer der Querbohrung 15 sind in diesem Küken noch Bohrungen 16 zur Entlüftung des schädlichen Raums 13 vorhanden. Statt eines , Sacklochkükens können in der Platte 3 aber auch noch zum Schleusenküken parallele Absperrhähne mit durchgehender Bohrung vorgesehen werden.

Abb. 2 zeigt eine nach Art eines Doppelschliffs ausgebildete Schleuse. Die eigentliche Schleuse befindet sich hier im Innenschliff 1" des Mantelschliffs i'. In der Abb. 3 ist der Innenschliff ersetzt durch den beweglichen Objektträger 20 in der Längsbohrung des Schleusenkükens 1. Die Verbindung des Objektträgers mit dem Schleusenschliff kann auf sehr verschiedene Arten erfolgen. Um eine Objekteinstellung unter'Vakuum zu ermöglichen, kann beispielsweise der Objektträger an einem federnden Rohr (dünnwandiges oder gewelltes Rohr) befestigt sein, dessen anderes Ende leicht abnehmbar, aber vakuumdicht auf den Hohlschliff aufgesetzt werden kann. Es kann aber auch, der Objektträger in einer axialen Führung im Hohlschliff befestigt sein, so daß er in axialer Richtung, d. h. quer zum Strahl, bewegt werden kann. Diese Bewegung erfolgt etwa durch einen zum Hohlschliff koaxialen Schliff, an dessen innerem Ende ein Gewinde aufgebracht ist, das in ein Gegengewinde im Objekthalter greift. Durch Drehen des Innenschliffs gegen den Hohlschliff wird das Objekt bewegt. Es lassen sich aber noch verschiedene andere Bewegungsmechanismen angeben, etwa unter Zuhilfenahme von Hebelübertragungen, insbesondere auch solche, bei denen das Objekt in- der Schleuse auch in der zum Hohlschliff senkrechten Ebene bewegt werden kann.

Abb. 4 zeigt eine Objektpatrone, die im

wesentlichen aus einer Hülse mit einer Einschnappvorrichtung besteht und in die das Objekt zwischen zwei durchbohrten Blenden liegend eingebracht und' verschraubt wird.

Claims

Patentansprüche:

i. Einschleusvorrichtung für an der Pumpe betriebene Korpuskularstrahlapparate, insbesondere Elektronenmikroskope, bei denen zwischen zwei Teilen des Vakuumraumes ein mit Bohrungen versehener Hahn angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Strahl durchsetzte Bohrung des Hahnkükens als Schleusenraum für einzubringende Gegenstände ausgebildet ist, die wechselseitig mit einer nach außen führenden Bohrung des Hahngehäuses und mit den Vakuumräumen verbindbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der das Küken 70" enthaltende Träger senkrecht zur Strahlachse und senkrecht zur Kükenachse verlaufende Bohrungen auf einer oder beiden Seiten des Kükens erhält, die bei der Drehung des Kükens wahlweise mit der Kükenbohrung verbindbar sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Küken als Sacklöcher ausgebildete Bohrungen vorhanden sind.
4. Verfahren zum Betrieb der Einschießvorrichtung nach Anspruch 1 oder einem · der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die in einer Patrone untergebrachten einzuschleusenden Gegenstände mit dieser Patrone in die Schleusenbohrung -eingesetzt werden.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Patrone durch mechanische Festhaltungen in definierterLage zum Hahnküken gehalten ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Einschleusvorrichtung mit Kanälen zur Kühlung oder Beheizung

- versehen ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer bestimmten Kükenstellung die beiden angrenzenden Vakuumräume durch eine oder mehrere zur Strahlachse parallele, längs der Kükenachse angeordnete Bohrungen miteinander kommunizieren.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schleusenküken als Innenschliff eines koaxialen Doppelschliffs ausgebildet ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Schleusenraum nach Art no eines Hohlkükens erweitert ist_v
io.^c Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der eingeschleuste Gegenstand in dem nach Art ■ eines Hohlkükens erweiterte Schleusenraum in der Kükenachse beweglich ist und ■ von außen, z. B. über ein elastisches Zwischenglied, in Form einer Membran oder eines federnden Rohres verstellbar ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Objekthalter im Innern des Bohrungsvolumens

mittels eines Schliffs in der Längsrichtung des Hahnkükens, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung einer Hebelanordnung, bewegbar ist. .
12. Vorrichtung nach Anspruch io und ii, dadurch gekennzeichnet, daß der Objekthalter mit dem Bewegungsmechanimus als Einheit leicht auswechselbar mit dem Hahnküken vakuumdicht verbunden ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Küken in einer gegen die Betriebsstellung gedrehten Lage die beiden angrenzenden Räume vakuumdicht voneinander abschließt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen