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Elektronenoptisches Übermikroskop Es sind Elektronenmikroskope bekannt,
und zwar solche mit magnetischen und auch solche mit elektrischen Linsen. Bei Elektronenmikroskopen
mit magnetischen Linsen ist es bereits gelungen, das Auflösungsvermögen des Lichtmikroskops
zu überschreiten. Dagegen sind bisher keine elektrischen Elektronenmikroskope bekanntgeworden,
mit denen Auflösungen erzielt worden sind, welche über diejenige des Lichtmikroskops
hinausgehen. Dieses hat sogar dazu geführt, daß sich in der Fachwelt ein Vorurteil
gebildet hat, daß die Verwirklichung eines elektrischen Elektronenmikroskops mit
übermikroskopischem Auflösungsvermögen, also eines elektrischen Übermikroskops,
unmöglich sei.
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Die Erfindung ermöglicht nun entgegen dem allgemeinen Vorurteil die
Verwirklichung eines elektrischen Übermikroskops. Nach der Erfindung wird dieses
dadurch erreicht, daß zur vergrößernden Abbildung des Objekts ausschließlich elektrische
Linsen hoher Spannungsfestigkeit dienen, bei denen der Isolationsweg zwischen den
aufeinanderfolgenden Linsenelektroden möglichst groß
bemessen ist,
beispielsweise durch Zwischenfügung von Isolierstoffzylindern, vorzugsweise aus
Glas oder Porzellan, und bei denen die beiden Außenelektroden 9, 15 bzw. 17, 22
und die zugehörige Mittelelektrode i i bzw. ig im mittleren, die Blendenlöcher umgebenden
teereich, beispielsweise durch Anbringung von rohrförmigen Ansätzen B. 14 bzw. 16,
21, einander genähert sind.
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Die Erfindung sei an Hand der Figuren an einem Ausführungsbeispiel
näher erläutert. Fig. i -zeigt zunächst ein elektrisches Elektronenmikroskop, dessen
Achse vertikal steht. Von oben anfangend befindet sich in einem Isolierzylinder
i eine Spitzenkathode 2, die von einem Wehneltzylinder 3 umgeben ist. Davor befindet
sich der Anodenzylinder :1 ., der mit einer Blende 5 abgeschlossen ist, die gleichzeitig
als Abschluß des Zylinders i und des folgenden Metallzylinders 6 dient. Zwischen
dem Metallzylinder 6 und der Blende 5 befindet sich eine hier nicht gezeichnete
Gummidichtung, die es gestattet, den bisher beschriebenen oberen Teil von dem unteren
Teil zu lösen und beispielsweise die Kathode auszuwechseln. An dem Zylinder 6, welcher
in noch näher zu beschreibender Weise den zylindrischen Ansatz 8 mit der Elektrodenlilende
g trägt, schließt sich der Isolierzylinder io an, der durch die Elektrode ii abgeschlossen
ist. Diese liegt ihrerseits auf einem Isolierzylinder 12, an den sich ein MetaIIzrlinder
13 anschließt, der in ähnlicher Weise wie der bereits beschriebene Zylinder 6 einen
rohrförmigen Ansatz 1:I mit einer ihrer Kleinheit wegen nicht erkennbaren Blendenöffnung
i 5 trägt. Außer dieser Elektrode ist an dem Zylinder 13 noch ein Ansatz 16 angebracht.
der mit einer Blendenöfnung 17 versehen ist. An den Zylinder 13 schließt sich der
den Ansatz 16 umgebende Isolierzylinder 18 an. der wiederum von einer Elektrode
ig abgeschlossen ist, die auf einem weiteren Isolierzylinder 20 sitzt. Am Rande
des Zylinders 2o ist ein rohrförmiger Ansatz 2i mit einer Blende 2 2 befestigt.
Die ganze bisher beschriebene Anordnung ruht auf einem Metallzylinder 23, der beispielsweise
von einer mit einer Leuchtmasse versehenen Platte 24 abgeschlossen ist. Statt dessen
können natürlich auch Vorrichtungen zur photographischen Aufnahme des in der Ebene
von 2.I entstehenden Elektronenbildes vorgesehen sein, inbesondere zur Aufnahme
im Vakuum (Kontaktpliotograpliie). Mittels eines rohrförmigen Ansatzes 25, der von
einem planen Fenster oder aber einer Lupe abgeschlossen sein kann. ist die unmittelbare
Beobachtung des Leuchtschirmbildes möglich. Die beim Betrieb des 'Mikroskops erforderlichen
Spannungen sind. wenn der Kürze halber die Kathodenspannung mit Null, die Spannung
der Anode 4 mit Hochspannung bezeichnet wird. einfach die folgenden: Die Blende
g, die gleichzeitig als Objektträger dient, liegt auf Hochspannung, so daß die Elektronen
das Objekt mit der für ein hohes Auflösungsvermögen erforderlichen hohen Geschwindigkeit
durchdringen. Zusammen mit der Blende i i und der Blende 15 stellt die Blende g
eine Einzellinse dar, d. h. 15 liegt ebenso wie 9 an Hochspannung, während ii auf
1u11 liegt. Da die Eingangsöffnung der Einzellinse durch das Objekt abgeschlossen
ist. wirkt sie natürlich nicht so wie die bekannte Einzellinse, sondern stellt in
Wirklichkeit eine Immersionslinse mit anfänglich verzögerndem Feld dar. Auf gleichem
Potential wie die letzte Elektrode 15 dieser ersten Einzellinse liegen die erste
(17) und die letzte Elektrode (22) der nun folgenden Einzellinse. deren 'Mittelelektrode
ig wiederum auf Null liegt. Man erkennt, daß das beschriebene Elektronenmikroskop
einen außerordentlich einfachen Betrieb zuläßt, da praktisch, abgesehen von der
Spannung des Wehneltzylinders. nur zwei Spannungen erforderlich sind und daher ein
Spannungsteiler vermieden werden kann. Gegebenenfalls kann man die mit Null bezeichneten
Spannungen der Blenden ii und i9 durch kleine Zusatzspannungen korrigieren.
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Besondere Aufmerksamkeit muß beim Elektronenmikroskop der Möglichkeit
einer Justierung der Linsen gewidmet werden. Eine derartige justierungsmöglichkeit
muß überdies für den Objektträger vorgesehen sein. wenn man verschiedene Bereiche
des Gegen-,;taiids einstellen will. Zu diesem Zweck ist der Ansatz S der Blende
g an seinem oberen Ende mit einem Teller 26 versehen, entsprechend der Ansatz 14.
an seinem unteren Ende mit einem Teller 27 (man vergleiche auch die Fig. 2, in der
dieser Teil des :Mikroskops noch einmal in Ansicht dargestellt ist). Die Teller
26 und 27 sind nun mit den Zylindern 6 und 13, welche einen Teil der Gefäßwand bilden,
nicht starr verbunden, sondern ihnen gegenüber verschiebbar oder kippbar angeordnet.
Sie lagern auf zwei oder mehreren gegeneinander versetzten Keilen oder Scheiben,
von denen die ersteren verschiebbar, die letzteren exzentrisch drehbar sind. Für
den Teller 26 sind nach den Figuren zwei Schrauben 28, für den Teller 27 zwei Schrauben
29 vorgesehen. die natürlich nicht. wie es die Fig. i schematisch zeigt, einander
gegenüberstehen, sondern um irgendeinen anderen Winkel gegeneinander versetzt sind.
Nach Fig. 2 und 3 sind die Schrauben um go° gegeneinander versetzt. während ihnen
gegenüber in der Winkelhalbierenden ein Block 34 angebracht ist, der auf einer Scheibe
35 ruht.
Beim Drehen der Schrauben 29 wird durch die exzentrischen
Scheiben 33 der Teller 27 mehr oder weniger gekippt und damit eine Justierung der
Blende -15 vorgenommen. Ähnliches gilt von der Justierung des Tellers 26. Es kann
unter Umständen erwünscht sein, wenn nämlich das Gewicht der Elektroden nicht groß
genug ist, um eine völlig sichere Lagerung zu bewirken, noch besondere Federn 30
(Fig. i) vorzusehen, welche die Teller auf "die Unterlage drücken.
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Den Fig.2 und 3 entnimmt man, daß sowohl die Elektroden als auch Hilfskörper,
wie die Scheibe 35, mit Löchern versehen sind (vgl. auch die Löcher 32 in Fig. i).
Es wird dadurch ermöglicht, das Entladungsgefäß in hinreichendem Maße zu evakuieren,
was allein durch die kleinen Öffnungen der Blenden nicht angängig wäre.
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Nach Fig, i ist die Blende 17 auf der den ankommenden Elektronen zugewendeten
Seite mit einer Leuchtschicht 31 versehen. Es ist auf diese Weise möglich, den durch
die zweite Linse (17, i9, 22) herzustellenden Bildausschnitt vorher einzustellen.
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Die zur Einstellung der Elektroden dienenden Schrauben oder Keile
können in der üblichen Weise ausgebildet sein. Es ist möglich, statt der Schrauben
auch Schliffe zu verwenden; auch können die Schrauben oder Keile in an sich bekannter
Weise für Präzisionseinstellungen geeignet sein. Es versteht sich von selbst, daß
man bei den Elektroden alle die an sich bekannten Vorsichtsmaßnahmen zur Vermeidung
von Überschlägen anwenden, also insbesondere scharfe Kanten oder Spitzen vermeiden
wird. Die Verbindung der isolierenden Gefäßteile mit den metallischen Gefäßteilen
kann in an sich bekannter Weise erfolgen. Während die Verwendung von Glas als Isolierstoff
den Vorteil bietet, daß alle Teile des Gefäßes jederzeit von außen sichtbar sind,
hat die Verwendung von Porzellan andere Vorteile her stellungs- und vakuumtechnischer
Natur. Natürlich können auch andere Isolierstoffe, insbesondere die keramischen
Kunststoffe, verwendet werden. Man erkennt, daß die Verwendung von rohrförmigen
Ansätzen für die Elektroden den Vorteil-hat, daß die Isolationswege zwischen den
gegenseitig an Hochspannung liegenden Elektroden wesentlich vergrößert werden. So
liegt zwischen den an sich benachbarten Elektroden 9 und i i infolge des Zylinders
8 der Isolierzylinder io, der einen beträchtlichen Isolationsweg darstellt (die
Zeichnungen stellen maßstabgetreue Wiedergaben eines Ausführungsbeispiels dar).