Anordnung zum justieren von Objektträgern, Blenden u. dgl. in Elektronenmikroskopen
Bei Elektronenmikroskopen sind zur Justierung von einzelnen Teilen, wie Blenden
und Objektträgern, sehr kleine Verschiebungen erforderlich. Die bisher bekannten
justiervorrichtungen arbeiten mit rein mechanischen Mitteln, um die Verschiebung
zu bewirken. Diese bekannten Ausführungsformen sind verhältnismäßig umständlich
und außerdem sehr ungenau.Arrangement for adjusting slides, diaphragms and the like in electron microscopes
Electron microscopes are used to adjust individual parts, such as apertures
and microscope slides, very small displacements required. The ones known so far
adjusting devices work with purely mechanical means to adjust the displacement
to effect. These known embodiments are relatively cumbersome
and also very imprecise.
Es ist bekannt, daß piezoelektrische Kristalle, welche einem .elektrischen
Feld ausgesetzt sind, mechanisch deformiert werden. Wenn beispielsweise eine Platte
aus Seignettesalz oder einem anderen piezoelektrischen Kristall an einem Ende festgelegt
und mit einem Elektrodenpaar versehen wird, bewegt sich das freie Ende der Kristallplatte
beim Anlegen einer Spannung an die Elektroden. Die Erfindung bezieht sich auf eine
Anordnung zum Justieren von Objektträgern, Blenden u. dgl. in Elektronenmikroskopen.
Erfindungsgemäß dient zur Justierung ein piezoelektrischer Kristall bzw. ein piezoelektrisches
System, der bzw. das unter Einwirkung eines stetig veränderbaren Potentials steht.
Durch diese Anordnung lassen sich äußerst geringe Verschiebungen ermöglichen. Beispielsweise
beträgt bei einem Quarzkristall von etwa io mm Länge die Längenänderung beim Anlegen
einer Spannung von etwä ioo Volt einige Tausendstel Millimeter. Will man die Längenänderungen
vergrößern, so können gegebenenfalls mehrere Platten eines piezoelektrischen Kristalls
hintereinander angeordnet werden. In manchen Fällen hat es sich auch als zweckmäßig
erwiesen, zur Vergrößerung der Biege- oder Torsionsamplituden Hebel zu benutzen.
Die piezoelektrischen Kristalle weisen den Vorteil gegenüber den rein mechanischen
Anordnungen auf, daß besondere federnde Rohre (Tombakrohre) zur Übertragung der
Vorschubbewegungen ins Innere des Vakuumgefäßes nicht erforderlich sind, da die
Kristalle innerhalb des Vakuums angeordnet werden können. Es bat sich dann in manchen
Fällen als zweckmäßig erwiesen, die Kristalle mit einer Schutzschicht zu bedecken.
In
der Fig. i ist eine Gesamtanordnung in zum Teil schematischer Weise dargestellt,
während die Fig.2 bis .4 Ausführungsbeispiele der Ausbildung der piezoelektrischen
Anordnung in schematischer Ansicht zeigen.It is known that piezoelectric crystals, which are an .electric
Field exposed to be mechanically deformed. For example, if a plate
made of seignette salt or other piezoelectric crystal set at one end
and is provided with a pair of electrodes, the free end of the crystal plate moves
when applying voltage to the electrodes. The invention relates to a
Arrangement for adjusting slides, diaphragms and the like in electron microscopes.
According to the invention, a piezoelectric crystal or a piezoelectric crystal is used for adjustment
System that is under the influence of a continuously changeable potential.
This arrangement enables extremely small displacements. For example
for a quartz crystal of about 10 mm in length is the change in length when it is placed
a voltage of about 100 volts a few thousandths of a millimeter. Do you want the changes in length
If necessary, several plates of a piezoelectric crystal can enlarge
be arranged one behind the other. In some cases it has also been found to be useful
proven to use levers to increase bending or torsion amplitudes.
The piezoelectric crystals have the advantage over the purely mechanical ones
Arrangements on that special resilient tubes (Tombakrohre) for the transmission of the
Feed movements into the interior of the vacuum vessel are not required because the
Crystals can be placed inside the vacuum. Then it begged in some
In some cases it has been found useful to cover the crystals with a protective layer.
In
FIG. i shows an overall arrangement in a partly schematic manner,
while the Fig.2 to .4 embodiments of the design of the piezoelectric
Show arrangement in schematic view.
Bei der Anordnung nach Fig. i ist die mit einer Öffnung 2 versehene
Objektblende i zwischen den piezoelektrischen Anordnungen 3,, .4 und den Lagern
5, 6 angeordnet. Die Lager 5, 6 sind durch Federn 8, io in den Körpern 7, 9 verschiebbar
angeordnet. Die Verschiebung der Blende i wird einerseits durch die piezoelektrischeAnordnung
3 und anderseits durch die piezoelektrische Anordnung4 erzielt. Dem Piezokristall3
wird durch die Belegungen i9, 2o. eine elektrische Spannung zugeführt, die mit Hilfe
des Schleifers 18 an dem Spannungsteiler 17 eingestellt werden kann. Der Piezokristall3
ist zwischen den Führungen 12, 13 und dem Körper i i gelagert. Um eine Verschiebung
in der senkrechten Richtung zu der durch den Piezokristall 3 bewirkten Verschiebung
zu erreichen, wird dem Piezokristall 4 über die Belegungen 23, 2.4 eine Spannung
zugeführt, die mit Hilfe des Schleifers 22 an dem Spannungsteiler 2i abgegriffen
wird. Der piezoelektrische Kristall 4. ist zwischen den Lagern 14, 15, 16 angeordnet.In the arrangement according to FIG. I, which is provided with an opening 2
Object diaphragm i between the piezoelectric assemblies 3 ,, .4 and the bearings
5, 6 arranged. The bearings 5, 6 are displaceable in the bodies 7, 9 by springs 8, 10
arranged. The displacement of the diaphragm i is on the one hand due to the piezoelectric arrangement
3 and, on the other hand, achieved by the piezoelectric arrangement4. The piezo crystal 3
is determined by the assignments i9, 2o. an electrical voltage is supplied with the help
of the wiper 18 on the voltage divider 17 can be adjusted. The piezo crystal 3
is mounted between the guides 12, 13 and the body i i. A shift
in the direction perpendicular to the displacement caused by the piezo crystal 3
to achieve, the piezo crystal 4 is a voltage via the assignments 23, 2.4
which are tapped with the aid of the wiper 22 at the voltage divider 2i
will. The piezoelectric crystal 4 is arranged between the bearings 14, 15, 16.
Vorzugsweise besteht der piezoelektrische Kristall aus zwei mit aufgedampften
Elektroden versehenen Kristallstreifen, die in an sich bekannter Weise miteinander
verklebt sind. An dem Ende der Kristallstreifen ist ein als Hebel wirkender Arm
befestigt, der die beim Anlegen einer Spannung auftretende Winkelverdrehung des
Kristallstreifens mitmacht. Da diese Winkelverdrehung mit der Länge der Streifen
zunimmt und von deren Breite unabhängig ist, ist es für empfindliche und große Vorschubbewegungen
erforderlich, recht lange und schmale Kristallstreifen zu verwenden. Um die größte
Kristallfestigkeit hierbei zu erreichen, werden künstlich gewachsene Stäbe verwendet,
deren cAchse senkrecht zur Längsrichtung der Streifen liegt. Zur Steigerung der
Empfindlichkeit bzw. Vergrößerung des Drehwinkels ist es nötig, mehrere Kristallstäbe
durch geschmolzenes Seignettesalz aneinanderzusetzen. An einem Ende ist der Kristallstab
unverrückbar fest gehaltert, während am anderen Ende senkrecht zu dem Doppelstreifen
ein starrer Hebelarm befestigt ist. Bei dein in der Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel
sind die beiden mit aufgedampften Silberelektroden bedeckten Kristallstreifen 25
in bekannter Weise so zusammengeklebt, daß beim Anlegen einer Spannung eine Winkelverdrehung
des Doppelkristallstreifens auftritt. An einem Ende sind die Streifen fest durch
den 1Ietallträger 26 gehaltert. Am entgegengesetzten Ende, welches an der Stelle
31 abgestützt ist, ist ein Hebelarm 27 senkrecht zu dem Kristallstreifen derart
befestigt, daß er die Drehbewegung des Streifenendes mitmacht und mit seinem äußersten
Ende 28 Vorschubbewegungen bewirkt. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist
die feste Halterung des Doppelstreifens durch eine biegsame Befestigung mit den
beiden dünnen Stahlnadeln 32, 33 ersetzt. Der starre Hebelarm ist in diesem Fall
durch zwei Doppelkristallstreifen 29, 30 mit aufgedampften Elektroden ersetzt.
Dabei sind die Doppelkristallstreifen so angeschnitten, daß ihre c -Achse unter
einem Winkel von 45° zu ihrer Längsachse verläuft. Die Kristallstreifen sind beide
am Ende der Kristallstreifen 25 mit geschmolzenem Seignettesalz angeschweißt. Das
untere Ende ist in einem feststehenden Spitzenlager 31 gelagert. Beim Anlegen einer
Spannung wird sich nun der Doppelstreifen 25 verdrehen und die senkrecht dazu liegenden
Doppelstreifen -29, 30 unter derselben Spannung in demselben Sinn verbiegen.
Die Bewegung des ebenen Endes 28 wird dadurch vergrößert.The piezoelectric crystal preferably consists of two crystal strips provided with vapor-deposited electrodes, which are glued to one another in a manner known per se. An arm acting as a lever is attached to the end of the crystal strips and takes part in the angular rotation of the crystal strip that occurs when a voltage is applied. Since this angular rotation increases with the length of the strips and is independent of their width, it is necessary to use very long and narrow crystal strips for sensitive and large feed movements. In order to achieve the greatest crystal strength, artificially grown rods are used, the c-axis of which is perpendicular to the longitudinal direction of the strips. To increase the sensitivity or increase the angle of rotation, it is necessary to put several crystal rods together using molten Seignette salt. The crystal rod is held immovably firmly at one end, while a rigid lever arm is fastened perpendicular to the double strip at the other end. In the embodiment shown in FIG. 2, the two crystal strips 25 covered with vapor-deposited silver electrodes are glued together in a known manner so that an angular rotation of the double crystal strip occurs when a voltage is applied. At one end, the strips are firmly held by the metal support 26. At the opposite end, which is supported at the point 31, a lever arm 27 is attached perpendicular to the crystal strip in such a way that it joins the rotary movement of the end of the strip and with its outermost end 28 causes feed movements. In the embodiment according to FIG. 3, the fixed mounting of the double strip is replaced by a flexible fastening with the two thin steel needles 32, 33. The rigid lever arm is replaced in this case by two double crystal strips 29, 30 with vapor-deposited electrodes. The double crystal strips are cut so that their c axis runs at an angle of 45 ° to their longitudinal axis. The crystal strips are both welded to the end of the crystal strips 25 with molten Seignette salt. The lower end is mounted in a fixed toe bearing 31. When a voltage is applied, the double strip 25 will now twist and the double strips -29, 30 lying perpendicular to it will bend in the same direction under the same tension. The movement of the flat end 28 is thereby increased.
Gegebenenfalls kann auch die in den Fig. 4 dargestellte Anordnung
Verwendung finden, bei der die Doppelstreifen 34, 39 nebeneinander auf den drehbar
gelagerten Spitzen 35, 36, 38 angeordnet sind. Das eine Ende des Doppelstreifens
34 ist unverrückbar festgehalten. Beim Anlegen einer Spannnung wird der Ausschlag
des beweglichen Endes des Doppelstreifens 34 durch die biegsame, jedoch knickfeste
Verbindung 37 auf den Doppelstreifen 39 übertragen. Dieser Streifen dreht sich aber
infolge der angelegten Spannung ebenfalls von sich aus in der gleichen Richtung.
Der Ausschlag des Hebelarmes 4o ist auf diese Weise über das Doppelte gesteigert.If necessary, the arrangement shown in FIG. 4 can also be used
Find use in which the double strips 34, 39 side by side on the rotatable
mounted tips 35, 36, 38 are arranged. One end of the double stripe
34 is held immovably. When a voltage is applied, the deflection becomes
of the movable end of the double strip 34 by the flexible, but kink-resistant
Transfer connection 37 to the double strip 39. But this strip rotates
due to the applied voltage also in the same direction by itself.
The deflection of the lever arm 4o is increased more than twice in this way.