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Anordnung zur Herstellung von Ionenbildern Das Emissionsbild eines
Körpers kann sowohl mit Hilfe der von ihm ausgehenden Elektronen wie auch der ausgesandten
Ionen grundsätzlich auf gleiche Weise durch elektronenoptische :oder ionenoptische
Abbildung des emittierenden Körpers auf !einem Leuchtschirm, einer photographischen
Platte u. dgl. erhalten werden. Die Sichtbarmachungeines Ionenbildes stößt aber
auf besondere Schwiei-igkeiten, da durch Ionenbestrahlung eine sehr schnelle Zerstörung
der Leuchtschirme erfolgt. Abgesehen davon ist es in allen Fällen schwierig; mit
den üblichen elektronen- bzw. ionenoptischen Abbildungseinrichtungen ein auch nur
einigermaßen scharfes Ionenbild zu erzeugen, da bei den notwendigen Strahlenlängen
von mehreren Dezimetern die @elektrostatischen Abstoßungskräfte zwischen. den Ionen
und außerdem die chroimatisch:en Linsenfehler starke Bildverwischungen ergeben.
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Die Erfindung betrifft nun eine Anordnung, bei der diese Schwierigkeiten
vermieden werden. Nach der Erfindung ,enthält _ eine Anordnung zum Abbilden mit
Hilfe von dem abzubildenden Gegenstand ausgehender Ionen eine der abzubildenden
Seite des Gegenstandes gggenüber ,angeordnete homogene Metallplatte (Hilfselektrode),
auf der die vom Gegenstand emittierten Ionen Sekundärelektronen auslösen, die zur
Abbildung,dnenen.
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Auf der homogenen Platte lösen die auftreffenden Ionen entsprechend
ihrer Intensität Sekundärelektronen aus, und erst dieses umgewandelte Ionenbild
wird nun auf einem Leuchtschirm, einer photographischen Platte oder einer sonstigen
Auffangelektrode erzeugt. Im Gegensatz zum Ort des mit Linsen hergestellten lonenbildes
kann die Hilfselektrode an das mit Ionen ,abzubildende Objekt so nahe gebracht werden,
daß sich die obengenannten Bildfehler praktisch nicht auswirken können. Trotzdem
kann das Endbild in ,genügender Größe erhalten werden, da das Sekundärelektronenbild,
gegebenenfalls durch mehrstufige Vergrößerung, auf :elektronenoptischem Wege beliebig
weitervergrößert werden kann. Erfolgt außerdem die Abbildung
:des
Elektronenbildes auf. -einen Leuchtschirm oder eine photographische Platte, so werden
die Mängel vermieden, daß Schirm oder Platte durch die auftretenden Ionen vorzeitig
zerstört werden.
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Es ist zweckmäßig, die zur Umwandlung des Ionenbildes in ein Elektronenbild
dienende Hilfselektrode heizbar zu machen, um das Kondensat, das sich bei Ionenbestrahlitng
auf ihr bildet und Bildfälschungen er,-eben kann, während des Betriebes abzudampfen.
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Zur Führung der Ionen auf die Hilfselektrode wird zweckmäßig ein elektrisches
Feld verwendet, welches :entweder in reiner Projektion (bei kleinen Abständen zwischen
Gegenstand und Hilfselektrode) oder als Linse wirkend die Ionen auf die Elektrode
führt. Das Sekundärelektronenbild .der Hilfselektrode wird dann zweckmäßig mit einer
magnetischen* Elektronenlinse erzeugt, da durch diese Linse das Ionenbild selbst
nur unmerklich beeinflußt wird. Die Erfindung sei näher erläutert an Hand der Abbildungen,
welche :.eine Anordnung zur Abbildung eines Ionen emittierenden Drahtes schematisch
darstellen. Diese Anordnungen sehen ähnlich aus wie die zur Herstellung des eines
Drahtes dienenden Anordnungen. Abb. i zeigt einen sich vorzugsweise geradlinig :erstreckenden
Draht D mit rundem Querschnitt, hinter dem sich die :ebene Hilfselektrode H befindet
und vor dem (nicht eingezeichnet) eine Anode :etwa in Form eines Zylinders, deren
Achse senkrecht zur Erstreckung des Drahtes und zur Ebene der Hilfselektrode verläuft,
angebracht ist. Der Abstand der Anode vom Draht beträgt dabei ein Vielfaches (etwa
das iofache) des Abstandes von Draht und Hilfselektrode. Das Potential von Draht,
Hilfselektrode und Anode ist dabei so gewählt, daß die dem Potential des Drahtes
(Nullpotential) entsprechende Potentialfläche nahezu eben und parallel zur Hilfselektrode
verläuft, wie dies in den Abbildungen durch die strichpunktierte Linie O angedeutet
ist. Hierbei ist angenommen, daß es sich um die Abbildung des Drahtes mit Hilfe
von positiven Ionen handelt, so :daß die Hilfselektrode negativ gegen den Drahtaufgeladen
ist. Die von den Ansatzpunkten der Potentialfläche O an dem Dräht D ausgehenden
Kraftlinien sind ebenfalls mit :eingezeichnet; sie treffen in den Punkten P auf
die Hilfselektrode auf (Abt. i).
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Emittiert der Glühdraht positive Ionen, so können diese nur von derjenigen
Hälfte des Drahtes weggeführt werden, an der eine sie beschleunigende Kraft angreift,
also von der unteren Drahthälfte. Die Punkte P geben also größenordnun,gsmäßig den
Bereich an, innerhalb dessen die Ionen auf .die Hilfselektrode H auftreffen können.
Tatsächlich ist wegen der Steifheit der Ionenstrahlen der Bezirk auf der Hilfselektrode
H größer. Die von dem Draht D ausgehenden Ionen sind in Abb. z mit I bezeichnet.
Die Intensitätsverteilung der auf H auftreffenden Ionen stellt das in gewisser Weise
verzerrte Ionenemissionsbild (Projektionsbild) der einen Hälfte des Drahtes D dar.
Durch diese Ionen werden Elektronen E aus der Hilfsjelektrode ausgelöst (Abb.3),
die an den Seiten des Drahtes vorbei in den Abbildungsraum gelangen können. Außerdem
können auch die etwa von der anderen Drahthälfte ausgehenden Elektronen :ebenfalls
in den Bildraum treten und zur Erzeugung des Elektronenemissionsbilde:s dieser Drahthälfte
dienen.
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Die Bilderzeugung kann in beiden Fällen durch die gleiche magnetische
Linse stattfinden. Je nach der Einstellung dieser Linse wird dabei entweder das
direkte Elektronenbild der Drahtvorderseite oder aber das .auf der Hilfselektrode
in ein Sekundärelektronenbild umgewandelte Ionenemissionsbild der Drahtrückseite
auf einer Auffangelektrode scharf erscheinen. Die Auslösung der Ionen aus dem Draht,
z. B. :einem Röhrchen aus keramischem Werkstoff, kann dabei ebenso wie die der Elektronen
durch Glühen auf gegebenenfalls verschiedene Temperaturen erhalten werden.
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Wie bereits erwähnt, ist die zur ionenoptischen Abbildung des Drahtes
dienende Anordnung ähnlich der zur elektronenoptischen Abbildung dienenden Anordnung.
Die zur Herstellung des Sekundäreliektronenbildes dienende Hilfselektrode ist also
derart angebracht und auf :ein solches Potential geladen, daß die eine Zylinderlinsenwirkung
ausübende Krümmung der vor dem Draht sich ausbildenden Äquipotentialflächen verringert
wird. Es hat sich gezeigt, daß das günstigste Verhältnis der Spannungen zwischen
Draht und Hilfselektrode einerseits , Draht und Anode andererseits in gewissen Grenzen
proportional dem Abstand :d von Drahtmitte zur Hilfselektrode ist, wobei die Versuche
für dieses Spannungsverhältnis einen günstigen Wert von 0,070 # d ergehen
haben, wenn d in Millimeter gemessen wird. Es sei erwähnt, daß bei den beschriebenen
Anordnungen zur Drahtabbildung im Ionenbild des Drahtes ein Schatten entsteht, der
durch :den im Elektronenstrahlengang befindlichen Draht geworfen wird.