DE8105611U1

DE8105611U1 - Auswertevorrichtung fuer elektronenoptische bilder

Info

Publication number: DE8105611U1
Application number: DE19818105611U
Authority: DE
Original assignee: Carl Zeiss AG
Current assignee: Carl Zeiss AG
Priority date: 1981-02-27
Filing date: 1981-02-27
Publication date: 1981-11-19
Also published as: US4523094A; JPS5864064U

Description

Auswertevorrichtung für elektronenoptische Bilder

Die Neuerung betrifft eine Vorrichtung zum Auswerten elektronenoptischer Bilder durch gleichzeitige Beobachtung des elektronenoptischen Bildes und eines lichtoptischen Bildes. Die Neuerung bezieht sich insbesondere auf die halbautomatische Auswertung von Bildern während ihrer Erzeugung im Elektronenmikroskop.

Für elektronenoptische Fotografien sind Vorrichtungen zur halb- und vollautomatischen Auswertung bekannt. Auch für die vollautomatische Auswertung von Bildern während ihrer Erzeugung im Elektronenmikroskop sind Vorrichtungen bekannt. Sie arbeiten mit Fernsehaufnahmeröhren und verwenden für die Auswertung umfangreiche elektronische Schaltungen oder Rechner. Sie sind daher aufwendig und teuer. In vielen Fälle·'' ist jedoch eine halbautomatische Vorrichtung vorzuziehen, nämlich immer dann, wenn Entscheidungskriterien mit dem Auge klar erfaßbar sind, von einer Automatik aber nicht erkannt v/erden können. Bekannt sind halbautomatische Vorrichtungen, die von einem Objektbild ausgehen, an dem eine Bildanalyse durchgeführt wird. Da bei Elektronenmikroskopendas sichtbare Bild auf einem Fluoreszenzschirm in der evakuierten Mikroskopsöule entsteht, muß für die bekannten halbautomatischen Vorrichtungen eine fotografische Aufnahme gemacht werden, an der nach weiterer Verarbeitung die Bildanalyse vorgenommen werden kann.

Für eine direkte halbautomatische Auswertung des elektronenoptischen Leuchtschirmbildes ist es zweckmäßig,das elektronenoptische Bild gleich zeitig mit einem lichtoptischen Bild zu beobachten. Das lichtoptische Bild kann dabei z.B. eine verschiebbare und im Durchmesser veränderbare Meß blende zur Teilchengrößenbestimmung enthalten. Es ist möglich, vor dem normolen Sichtfenster für das Leuchtschirmbild einen holbdurchlässigen Spiegel anzuordnen, der eine gleichzeitige Beobachtung des elektronenoptischen und eines lichtoptischen Bildes ermöglicht. Die Nachteile einer dercrtigen Vorrichtung liegen auf der Hand: Die Helligkeit des elektronenoptischen Bildes wird für den Beobachter stark herabgesetzt. Außerdem ist die Vorrichtung aufwendig und nimmt viel Platz in Anspruch, was insbeson-

-A-

dere vor der Mikroskopsöule unangenehm ist, weil es die Zugänglichkeit der Bedienungselemente des frl&ktronenmikroskopes einschränkt.

Die Aufgabe der vorliegenden Neuerung ist es daher, eine einfach aufgebaute und preiswerte Vorrichtung zu schaffen, welche eine direkte Auswer tung des elektronenoptischen Leuchtschirmbildes ermöglicht. Dabei soll das elektronenoptische Bild in seiner Helligkeit nicht oder nur wenig beeinflußt und die Zugänglichkeit des Elektronenmikroskopes nicht oder nur ₍'i geringfügig eingeschränkt werden.

Die gestellte Aufgabe wird entsprechend der Neuerung gelöst durch eine neben dem Elektronenmikroskop angeordnete Bildebene für das lichtoptische Bild und durch ein seitlich an das Elektronenmikroskop angesetztes Gehäuse, in welchem zur Abbildung der Bildebene auf den Endbildleuchtschirm des Elektronenmikroskopes ein Umlenkspiegel innerhalb des Vakuums, ein Objektiv, sowie ein weiterer Umlenkspiegel angeordnet ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist einer der beiden Umlenkspiegel als Dachkantspiegel ausgebildet, so daß die Bildebene seitenrichtig auf den Endbildleuchtschirm abgebildet wird. Innerhalb des Gehäuses ist zwischen Vakuum und Außenraum ein Fenster notwendig. In einer weiteren Ausgestaltung der Neuerung wird dafür das Objektiv bzw. eine Linse des Objektives verwendet.

Zum Markieren oder Nachzeichnen wichtiger Bilddetails wird in der Bildebene eine Zeicheneinrichtung mit einem Leuchtpunkt bewegt. Zur halbautomatischen Bildauswertung wird in der Bildebene eine bekannte beleuchtete, veränderbare Meßblende verschoben. Es ist ferner möglich, in der Bildebene ein magnetisches Tableau anzuordnen und mit Hilfe eines Cursors, der einen Leuchtpunkt hat, Ortskoordinaten an eine Auswerteeinheit zu übertragen.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Neuerung ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 8.

Ein wesentlicher Vorteil der Neuerung besteht darin, daß die Bildebene in einer sehr günstigen Lage für die Ausführung der für eine halbautomatische Bildanalyse notwendigen Bedienungshandgriffe angeordnet ist und daß zu-

• # β * · I

gleich weiterhin eine gute Zugänglichkeit der Bedienungselemente des Elektronenmik-oskopes gegeben ist. Ein weiterer Vorteil ist, daß das elektronenoptische Bild in seiner Helligkeit nicht beeinflußt wird.

Die Neuerung wird im folgenden anhand der Figuren 1 bis 3 näher erläutert. Dabei zeigen

Fig. Is eine Gesamtansicht der neuen Vorrichtung zusammen mit einem Elektronenmikroskop;

Fig. 2t ein Ausführungsbeispiel für den Aufbau der neuen Vorrichtung und Fig. 3: eine Darstellung der Zeicheneinrichtung in zwei Ansichten.

In Figur 1 ist mit 11 ein Elektronenmikroskop bezeichnet und mit 12 dessen Mikroskopsäule. Durch das Fenster 13 wird der Endbildleuchtschirm beobachtet. Seitlich neben der Mikroskopsäule 12 ist entsprechend der Neuerung die Bildebene 14 angeordnet, welche durch optische Teile in dem Gehäuse 15 auf den Endbildleuchtschirm abgebildet wird.

Figur 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel für den Aufbau der neuen Vorrich tung. Mit 12 ist wieder die Mikroskopsöule bezeichnet. In ihr wird auf dem Endbildleuchtschirm 21 durch die schematisch dargestellte elektronenoptische Linse 22 das elektronenoptische Bild erzeugt. Diesem Bild wird das lichtoptische Bild der Bildebene 14 überlagert, welches über die Spiegel 23 und 25 von dem Objektiv 24 ebenfalls auf den Endbildleuchtschirm abgebildet wird. Auf diese Art läßt sich z.B. in das elektronenoptische Bild •in Strichroster einspiegeln, welches in der Bildebene 14 liegt und dort beleuchtet wird. V/eitere Möglichkeiten der Einspiegelung werden später beschrieben. Für die meisten Anwendungsfälle ist eine Abbildung im Maßstab 1:1 vorteilhaft.

Es ist zweckmäßig, einen der beiden Spiegel 25 oder 23 als Dachkantspiegel (mit einem Winkel von 90°) auszubilden, da dann eine seitenrichtige Abbildung erfolgt. Wenn der Spiegel 25 nicht genau senkrecht über dem Endbildleuchtschirm angeordnet wird (damit duru'fi ihn keine Abschattung des elektronenoptischen Strahlenganges eintritt), trifft auch der Mittenstrahl

nicht senkrecht auf den Endbildleuchtschirm auf. Dadurch tritt bei der Abbildung eine (geringe) Verzerrung auf. Diese kann jedoch dadurch weitgehend kompensiert werden, daß man den Mittenstrahl auf die Bildebene 14 unter einem geeigneten Winkel auftreffen läßt. In einer anderen Ausführungsform wird ein Objektiv mit einem größeren Bildwinkel so verwendet, daß die Objektivachse senkrecht auf den Endbildleuchtschirm und die Bildebene auftrifft und nur ein Teil des Bildfeldes ausgenutzt wird. In diesem fall tritt keine Verzerrung ein; der Aufwand für das Objektiv ist Jedoch größer. In beiden Fällen ist es zweckmäßig, den Strahlengang so auszulegen, H_aß der Spiegel 25 als begrenzende Blende wirkt, und den Spiegel 25 möglichst dicht neben dem elektronenoptischen Strahlengang anzuordnen. In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Neuerung ist der Spiegel (hit einem Loch für den elektronenoptischen Strahlengang versehen und senkrecht über dem Endbildleuchtschirm angeordnet. In diesem Fall treten ebenfalls keine Verzerrungen auf.

Für das Markieren und Nochzeichnen wichtiger Bilddetails dient die in Figur 3 dargestellte Zeicheneinrichtung. Sie besteht aus einem quaderförmigen Körper 31 mit einer planen Standfläche 32, mit der sie in der Bildebene 14 hin- und hergeschoben werden kann. Ein Zeichenstift 33 mit der Zeichenspitze 34 sitzt lösbar in der Zeicheneinrichtung, js kann z.B. ein Kugelschreiber, ein Faserstift oder etwas ähnliches sein. Genau senkrecht über der Zeichenspitze 34 ist ein Leuchtpunkt 35 angeordnet. Dieser besteht aus einer Leuchtdiode oder aus einer Blende, die von einer Glühlampe beleuchtet wird. Die Stromversorgung erfolgt entweder über einen in das Zeichengerät eingebauten, -.viederaufladboren Akku oder übere eine flexible Zuleitung. Wenn sich die Zeicheneinrichtung 31 auf der Bildebene 14 befindet, wird der Leuchtpunkt 35 durch die oben beschriebene und in Figur 2 dargestellte Vorrichtung auf den Endbildleuchtschirm des Elektronenmikroskopes abgebildet und dem elektronenoptischen Bild überlagert. Man kann dadurch den abgebildeten Leuchtpunkt leicht an bestimmte Stellen des elektronenoptischen Bildes bringen bzw. Konturen von Bilddetails nachfahren und diese in der Bildebene 14 markieren bzw. nachzeichnen. Das Nachzeichnen von Bildinhalten bietet gegenüber der fotografischen Aufnahme den Vorteil, daß man sich auf die wesentlichen Bildinhalte beschränken kann.

Eine andere Anwendungstnöglichkeit der beschriebenen Vorrichtung besteht in

der bekonnten Teilchengrößenanalyse nach Endter. Hierfür wird in der Bildebene 14 eine veränderbare, beleuchtete Meßblende so verschoben, daß ihre Abbildung im elektronenoptischen Bild die auszuwertenden Teilchen bzw. Strukturen überlagert. Bei der Flächenmessung wird der Durchmesser der Blende durch Drehen eines Rändelringes so verändert, daß die Fläche des Lichtfleckes der Teilchenfläche angenähert wird. Rei der Längenmessung wird der Durchmesser der Blende an die Länge des Teilchens angepaßt. Auf Knopfdruck wird der Blendendurchmesser on eine Auswerteeinheit übergeben und dort weiterverarbeitet. Das ausgewertete Teilchen kann zusätzlich in der Bildebene 14 markiert werden.

Die beschriebene Vorrichtung läßt sich außerdem zur direkten Messung von Koordinaten, Längen und Flächen, sowie zur Punktzählung verwenden. Dazu wird in die Bildebene 14 das Tableau eines Digitalisierers gelegt, der z.B. in bekannter Weise eine Koordinotenbestimmung durch Laufzeitmessung magnetisch induzierter Wellen durchführt. Der zur Einrichtung gehörende Cursor ist an Stelle des sonst üblichen Fadenkreuzes mit einer Leuchtdiode ausgerüstet, welche über die oben beschrieben« und in Figur 2 dargestellte Vorrichtung auf den Endbildleuchtschirm des Elektronenmikroskopes abgebildet wird. Während der Beobachtung des elektronenoptischen Bildes kann der Lichtpunkt der Leuchtdiode an jede Stelle des Bildes bewegt werden. Bei Tastendruck am Cursor werden die Koordinaten dieser Stelle an eine Auswerteeinheit übergeben und dort weiter verarbeitet. Außer dem Cursor läßt sich auch ein Markierstift mit eingebauter Leuchtdiode verwenden.

Zusammenfassung

Auswertevorrichtung für elektronenoptische Bilder

Für die halbautomatische Auswertung wird dem elektronenoptischen Bild ein lichtoptisches Bild überlagert. Dazu wird eine neben der Mikroskopiersäule angeordnete Bildebene (14) über zwei Umlenkspiegel (23,25) durch ein Objektiv (24) auf den Endbildleuchtschirm abgebildet. In der Bildebene (\ 1) kann eine Zeicheneinrichtung mit einem Leuchtpunkt, eine beleuchtete Meßblende oder der mit einem Leuchtpunkt ausgerüstete Cursor eines Digitalisierers bewegt werden.

Claims

Schutzansprüche

1. Vorrichtung zum Auswerten elektronenoptischer Bilder durch gleichzeitige Beobachtung des elektronenoptischen Rildes und eines lichtoptischen Bildes, gekennzeichnet durch eine neben dem Elektronenmikroskop angeordnete Bildebene (14) für das lichtoptische Bild und durch ein seitlich an das Elektronenmikroskop angesetztes Gehäuse (15), in welchem zur Abbildung der Bildebene (14) auf den Endbildleuchtschirm (21) des Flektronenmikroskopes -sin Umlenkspiegel (25) innerhalb des Vakuums, ein Objektiv (24), sowie ein weiterer Umlenkspiegel (23) angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einer der beiden Umlenkspiegel (23,25) ein Dachkantspiegel ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronenoptische *bbildung durch den Umlenkspiegel (25) erfolgt und dieser hierfür «it e'ner Bohrung versehen ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des Gehäuses ( 15) vakuumdicht ausgeführt ist und ;bß innerhalb des Gehäuses (15) ein vakuumdichtes Fenster angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß dos Objektiv (24) oder eine Linse des Objektives (24) mit ihrer Fassung als vakuumdichtes Fenster ausgebildet ist.

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennreichnet, daß auf der Bildebene ( 14) eine Zeicheneinrichtung (31) mit einem Zeichenstift (33) verschiebbar ist, die eine plane Auflagefläche (32) hot und bei der ein Leuchtpunkt (35) in Bezug auf die Auflagefläche (32) senkrecht über der Zeichenspitvte (34) des Zeichenstiftes (33) angeordnet ist.

«III · t · ·

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Bildebene (14) eine in ihrem Durchmesser veränderbare, beleuchtete Meßblende verschiebbar ist.

8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der Bildebene (14) ein Digitalisierer angeordnet ist, auf dessen Tableau ein mit einem Leuchtpunkt versehener Cursor verschiebbar ist.