DE764812C

DE764812C - Elektronenmikroskop mit Dunkelfeldbeleuchtung

Info

Publication number: DE764812C
Application number: DEH161942D
Authority: DE
Inventors: Heinrich Dr Herbst
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1940-03-30
Filing date: 1940-03-30
Publication date: 1954-10-11

Description

Elektronenmikroskop mit Dunkelfeldbeleucbtung Es sind bereits Elektronenmikroskope mit Dunkelfeldbeleuohtung bekannt, bei denen das Objekt mit Kathodenstrahlen beleuchtet wird, die von einer zentralen Kathode ausgehen und deren mittlerer Teil von einer Blende ausgeblendet wird, so daß ein, im Schnitt ringförmiges Kathodenstrahlbündel entsteht, das so gerichtet ist, daß die primären Strahlen dieses ringförmigen Kathodenstrahlbündels nicht in die Linsen eintreten, sondern da.ß nur die vom Objekt abgebeugten Strahlen in das magnetische Linsenfeld gelängen und auf einen Leuchtschirm fallen.. Diese Anordnung verwendet aber nur Strahlen von relativ kleinem Einfallswinkel zur Dunkelfeldbeleuchtung.
Es ist ferner an sich bekannt, bei Kathodenstrahlröhren Ringkathoden zu verwenden. Im besonderen ist es auch bekannt, mittels einer ringförmigen, eine Zylindermantel-oder Kegelmantelfläche bildende Kathode ein Kathodenstrahlbündel von ringförmigem Querschnitt zu erzeugen und dieses Bündel in Einzelbündel aufzuteilen. Diese Anordnung dient jedoch anderen Zwecken.
Es ist ferner ein Verfahren zur elektronenoptischen Abbildung von Folien mit Sekundärelektronen, insbesondere unter Verwendung elektrischer Linsen bekanntgeworden, bei dem zur Abbildung die aus der Rückseite der Folien, insbesondere Metallfolien, austretenden Sekundärelektronen dienen: und die Voltenergie der Primärelektronen derart gewählt ist, daß für sie die mittlere Dicke der Folien etwa die Grenzdicke darstellt. Auf ein solches Verfahren bezieht sich die vorliegende Erfindung nicht.
Die Erfindung betrifft ein Elektronenmikroskop mit Dunkelfeldbeleuchtung des Objektes durch ein die Mikroskopachse frei lassendes, im Querschnitt ringförmiges Kathodenstrahlbündel, bei dem zur Erzeugung dieses Kathodenstrahlbündels eine die Mikroskopachse frei lassende ringförmige Kathode dient und bei dem weiterhin zur Erzeugung eines mittleren Hellfeldbündels eine zentrale Kathode vorgesehen ist und die elektrische Schaltung so getroffen ist, daß diese beiden Kathoden von außen her durch elektrische Umschaltungen einzeln oder gleichzeitig in Betrieb gesetzt werden können. Das von der ringförmigen Kathode ausgehende Kathodenstrahlbündel von ringförmigem Querschnitt ist dabei so gerichtet, daß es nicht in die elektrischen oder elektromagnetischen Linsen eintritt, sondern daß nur die vom Objekt sekundär ausgesandten oder abgebeugten Strahlen in das elektrische oder magnetische Linsensvstem eintreten und auf einen Leuchtschirm oder eine photographische Platte fallen.
Der die Mikroskopachse frei lassende Kathodenring kann dabei den Mantel eines Kegels, einer Kugel oder eines Rotationsparaboloides bilden. An Stelle des einzigen, von einer ringförmigen Kathode kommenden ringförmigen Kathodenstrahlbündels können auch mehrere einfache Kathodenstrahlbeleuchtungsbündel bzw. Einzelkathoden ringförmig die Mikroskopachse frei lassend angeordnet sein, die in beliebiger Reihenfolge unter Strom gesetzt werden können. Das zentrale und das bzw. die exzentrischen Kathodenstrahlbündel können vorteilhaft verschiedene Elektronengeschwindigkeiten aufweisen. Der Leuchtschirm kann dabei auf die verschiedenen Elektronengeschwindigkeiten mit verschiedener Farbe ansprechen. Das Objekt wird auf dem Bild vorteilhaft durch Farbkontraste vom Hintergrund abgehoben. Im einzelnen wird noch folgendes ausgeführt: Bei diesem Gerät kann je nach der Ein stellung der Schaltung entweder durch die ringförmige Kathode, die den Mantel eines Kegels, einer Kugel oder eines Rotationsparaboloides bilden kann, eine Dunkelfeldbeleuchtung des Objektes mit Kathodenstrahlen schräg von oben, unten oder von der Seite mit einem im Schnitt ringförmigen Kathodenstrahlbündel oder durch die zentrale Kathode eine Hellfeldbeleuchtung des Objektes erzielt werden. Die Ringelektrode ermöglicht es, einen großen Einfallswinkel zu wählen. Wenn man an Stelle des einzigen ringförmigen Kathodenstrahlbündels mehrere einfache Kathodenstrahlbündel bzw. Einzelkathoden in ringförmiger Anordnung zur Beleuchtung des Objektes verwendet, die in beliebiger Reihenfolge unter Strom gesetzt werden können, kann man das Objekt gewissermaßen von verschiedenen Seiten abtasten. Dabei können die primären Kathodenstrahlbündel, ehe sie auf das Objekt treffen, durch eine elektrische oder magnetische Linse gehen. Dies bietet den Vorteil, daß man das Gerät auf die günstigste Beleuchtung der verschiedenen Strukturen des Objektes einstellen kann, denn bei nur einseitiger seitlicher Kathodenstrahlenbeleuchtung sind Strukturen, die in der Richtung des Beleuchtungsbüschels liegen, schlecht oder zum Teil überhaupt nicht sichtbar, während andererseits Strukturen, die senkrecht zum Beleuchtungsbüschel liegen, besonders scharf hervortreten. Die Unterteilung des Kathodenringes in mehrere Einzelelektroden, die nacheinander eingeschaltet werden können, ermöglicht es, das Objekt von allen Seiten abzutasten. Die Anwendung einer zentralen Hellfeldkathode und einer besonderen ringförmigen Dunkelfeldkathode gestattet es ferner, die beiden Kathoden mit verschiedenen Spannungen zu betreiben und ohne Verschieben von Blenden, lediglich durch elektrische Schaltung, also völlig erschütterungsfrei, von Hellfeld- zu Dunkelfeldbeleuchtung überzugehen oder beide Beleuchtungsarten gleichzeitig anzuwenden. Es können. dabei auch mehrere Objekte durch einen Elektromagneten oder Elektromotor verstellbar angeordnet werden.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt: a ist ein Vakuumgefäß, b die Hauptanode, c ist die ringförmige Kathode bzw. zwei Teilkathoden, p ist die Zentralkathode, d ist das primäre Kathodenstrahlbündel, das zur Erzeugung von Dunkelfeldbeleuchtung nicht in die elektrischen oder magnetischen Linsen eintritt, e ist das Objekt, f ist eine Blende, die die primären Kathodenstrahlen auffängt, ä ist das sekundäre Strahlenbündel, das in die elektrischen Linsen eintritt, 1a, i, k sind elektrische oder magnetische Linsen, m ist ein Leuchtschirm oder eine photographische Platte, i1 und o sind Blenden und Zwischenbildleuchtschirme. Die zentrale Kathode p für Hellfeldbeleuchtung kann gleichzeitig oder abwechselnd mit der Ringkathode c unter Strom gesetzt werden. Das zentrale und das bzw. die exzentrischen Kathodenstrahlbündel weisen dabei vorteilhaft verschiedene Elektronengeschwindigkeiten auf. Es kann dabei vorteilhaft ein Leuchtschirm verwendet werden, der auf die verschiedenen Elektronengeschwindiglceiten mit verschiedener Farbe anspricht. Auf diese Weise kann man z. B. das Objekt auf dem Bild durch Farbkontraste vom Hintergrund abheben.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Elektronenmikroskop mit Dunkelfeldbeleuchtung durch ein die Mikroskopachse frei lassendes, im Schnitt ringförmiges Kathodenstrahlbündel, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung des ringförmigen Kathodenstrahlbündels eine die Mikroskopachse frei lassende ringförmige Kathode und daß weiterhin zur Erzeugung eines mittleren, Hellfeldbündels eine zentrale Kathode vorgesehen ist und daß die elektrische Schaltung so getroffen ist, daß diese beiden Kathoden durch elektrische Umschaltung einzeln oder gleichzeitig in Betrieb gesetzt werden können.
2. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß dar die Mikroskopachse frei lassende Kathodenring den Mantel eines Kegels, einer Kugel oder eines Rotationsparaboloides bildet.
3. Abänderung der Vorrichtung nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle des einzigen von einer .die Mikroskopachse frei lassenden ringförmigen -Kathode kommenden ringförmigen Kathodenstrahlbündels mehrere einfache Kathodenstrahlbeleuchtungsbündel bzw. Einzelkathoden ringförmig die Mikroskopachse frei lassend angeordnet sind, die in beliebiger Reihenfolge unter Strom gesetzt werden können.
4. Vorrichtung nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zentrale und das bzw. die exzentrischen Kathodenstrahlbündel verschiedene Wellenlängen besitzen.
5. Vorrichtung nach Anspruch i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Leuchtschirm verwendet wird, der auf die verschiedenen Wellenlängen mit verschiedener Farbe anspricht.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Objekt auf dem Bild durch Farbkontraste vom Hintergrund abgehoben wird. Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren, folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: Deutsche Patentschriften Nr. 656 747, 659 o92; VDI-Zeitschrift, Bd.7g, 1935, 5.5i9 Brüche und Scherzer, Geometrische Elektronenoptik, 1934, S.219 f., S. 197; Annalen der Physik, Bd.12, 1932, S.607ff.; Archiv für Elektrotechnik, Bd. 3 i, 1937 S. 41 ff.