DE810887C - Elektronenmikroskop - Google Patents

Description

Bei Elektronenmikroskopen befindet sich der Gegenstand, dessen stark vergrößerte Abbildung durch die Kathodenstrahlen zu bilden ist, im luftleeren Raum des Entladungsgefäßes. Um zu verhindern, daß bei Auswechslung des Objekts das Vakuum aufgehoben wird und das Gefäß erneut zu entlüften ist. wurden verschiedene Schleusvorrichtungen erdacht, durch die hindurch das Objekt in das Gefäß eingeführt werden kann. Obwohl

ίο durch die Anwendung dieser Vorrichtungen vermieden wird, daß sich das Gefäß ganz füllt, fließt bei der Auswechslung des Objekts trotzdem eine erhebliche Luftmenge nach innen; es ist einige Zeit erforderlich, um sie wieder abzupumpen.

Die Erfindung betrifft ein Elektronenmikroskop, bei dem das Eintreten von Luft während der Objektauswechslung auf ein Mindestmaß beschränkt ist, wobei außerdem der Vorteil erhalten wird, daß die Auswechslung schnell und mit einfachen Handgriffen erfolgen kann.

Bei dem Elektronenmikroskop, auf das sich die Erfindung bezieht, dient ein luftdicht durch die Wand des Entladungsgefäßes geführtes Röhrchen mit geschlossenem Boden zum Unterbringen des Objekthalters. Die "Achse dieses Röhrchens schneidet die des Mikroskops. Das Röhrchen kann von außen her um seine Achse gedreht werden. Es ist mittels eines Stöpsels geschlossen, der den Objekthalter trägt. In der Röhrenwand sind zum Durchlassen des Elektronenstrahls diametrale Öffnungen (Strahlöffnungen) vorgesehen. Bei Drehung des Röhrchens werden diese Öffnungen durch einen am Röhrchen anliegenden festen Körper luftdicht abgeschlossen.

Entfernung des Objekthalters, der das als Objekt für das Mikroskop dienende Präparat trägt,

ist erfindungsgemäß nur dann möglich, wenn sich das Röhrchen in der Lage befindet, in der die öffnungen zum Durchlassen des Elektronenbündels geschlossen sind. Es wird auf diese Weise eine Sicherung gegen unbeabsichtigtes Einströmen von Luft erhalten. Der Stöpsel kann dann in der Weise von der Röhre abgenommen werden, daß er in der Richtung der Achse des Röhrchens bewegt wird, und es kann erforderlichenfalls ein anderes Präparat eingebracht werden.

Eine geeignete Ausführungsform wird dadurch erhalten, daß am Stöpsel ein Handgriff befestigt wird, der nicht nur dazu dient, den Stöpsel nebst dem Objekthalter aus dem Röhrchen herauszuheben, sondern auch um das Röhrchen zu drehen; ferner wird ein Bajonettverschluß angebracht, der diesen Handgriff in der offenen Lage, d. h. der Lage, in der die Strahlöffnungen frei liegen, verriegelt, so daß er, falls man ihn vom Röhrchen zu »0 entfernen wünscht, zuerst gedreht werden muß. Infolge dieser Drehung werden die Strahlöffnungen jedoch geschlossen.

Es kann erwünscht sein, das Objekt ein wenig zu verschieben, ohne daß die Strahlöffnungen in^a5 folgedessen unmittelbar außerhalb der Achse des Mikroskops gelangen. Es ist nämlich manchmal erwünscht, den Strahl in verschiedenen Richtungen auf das Objekt fallen zu lassen, z. B. zur Herstellung von stereoskopischen Aufnahmen. Es ist 3» daher vorteilhaft, wenn der Handgriff etwas freies Spiel (beispielsweise 30⁰) in bezug auf das Röhrchen hat.

Ein zuverlässiger Abschluß, bei dem das Röhrchen den Kegel eines Hahnes bildet, ist ohne Anwendung eines plastischen Abdichtungsmittels schwer zu verwirklichen (es sei bemerkt, daß eine Schleusvorrichtung in Form eines Kegelhahns, wobei der Objekthalter in einer Bohrung liegt, deren Achse senkrecht zur Kegelachse steht, an sich bekannt ist). Es ist erfindungsgemäß jedoch auch möglich, einen Abschluß mittels Klappen zu erzielen. Zu diesem Zweck können federnd am Röhrchen anliegende Rollen benutzt werden, deren Achsen parallel zu der Röhrenachse verlaufen. Trotz des Federdruckes, der zum Abschließen der Strahlöffnungen erforderlich ist, tritt bei Drehung des Röhrchens nur wenig Reibungswiderstand auf, da die Rollen um ihre Achse drehbar sind. Es wird auf diese Weise ein genauer Abschluß erhalten, wenn die Rollen aus irgendeinem elastischen Stoff, z. B. Gummi, hergestellt sind.. In diesem Falle macht sich mehr oder weniger der Nachteil der Abnutzung geltend, so daß nicht nur die Rollen von Zeit zu Zeit auszuwechseln sind, sondern auch das Präparat durch das von den Rollen abgeschliffene Material verunreinigt werden kann. Dieser Nachteil läßt sich erfindungsgemäß dadurch beseitigen, daß die Rollen auf metallenen Spindeln vorgesehen werden und das Röhrchen derart profiliert wird, daß bei offener Lage (s. oben) diese Spindeln am Röhrchen anliegen und die Rollen von letzterem frei sind, während bei geschlossener Lage (s. oben) die Spindeln frei vom Röhrchen sind und die Rollen gegen die öffnungen gedrückt werden.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert, in der

Fig. ι schematisch ein Ausführungsbeispiel der Schleusvorrichtung bei einem Elektronenmikroskop darstellt, während

Fig. 2 und 3 ^em weiter ausgearbeitetes Ausführungsbeispiel einer solchen Vorrichtung gemäß der Erfindung zeigen.

Fig. ι ist ein Querschnitt durch die Achse des Elektronenmikroskops und zeigt einen kleinen Teil des Entladungsgefäßes, das in der Umgebung der Schleusvorrichtung eine zylindrische Metallwand ι hat. Durch eine öffnung in dieser Wand ragt ein Metallröhrchen 2, das um seine Achse 3 drehbar ist, die die Achse 4 des Entladungsgefäßes rechtwinklig schneidet. Zur Erleichterung dieser Drehung ist das Röhrchen mit einem Handrad 5 versehen.

Das Röhrchen ist mittels eines Stöpsels 6 abgeschlossen, an dem der Objekthalter 7 befestigt ist. Letzterer erstreckt sich so weit in das Röhrchen 2, daß das am Ende des Halters befestigte Präparat 8 im zentral verlaufenden Elektronenstrahl liegt. In der Wand des Röhrchens 2 sind in Höhe der Achse zwei diametrale öffnungen 9 und 10 vorhanden, die zum Durchlassen des Strahls dienen. Der an der Wand 1 befestigte Metallkörper 11, in dem öffnungen 12 und 13 vorgesehen sind, die den öffnungen 9 und 10 entsprechen, und das Röhrchen 2 bilden zusammen einen Kegelhahn. Der luftdichte Abschluß kann dadurch begünstigt werden, daß auf das Röhrchen eine dünne Schicht eines unter dem Namen Hahnfett bekannten Dichtungsmittels aufgebracht wird.

Um das Präparat aus dem Mikroskop zu entfernen, ist das Röhrchen 2 mit Hilfe des Handrades 5 um eine Viertelumdrehung zu drehen. Die öffnungen 9 und 10 sind dann abgeschlossen: der Elektronenstrahl kann nicht weiter in das Entladungsgefäß eindringen; es kann aber auch durch ^l°5 diese öffnungen keine Luft in das Gefäß einströmen. Ohne Bedenken kann also der Stöpsel 6 vom Röhrchen abgenommen und der Objekthalter 7 mit dem Präparat 8 entfernt werden. Nachdem der Stöpsel wiederum auf das Röhrchen 2 aufgesetzt > iu worden ist, kann letzteres wieder in seine vorige Lage zurückgebracht werden, in der die öffnungen 9 und 10 gegenüber den öffnungen 12 und 13 liegen und das Objekt vom Elektronenbündel durchstrahlt wird. Die Luft, mit der sich das Röhrchen 2 nach der Entfernung des Stöpsels 6 gefüllt hat,'kann sich durch die öffnungen 9 und 10 im Entladungsgefäß verbreiten, aber diese Menge ist so gering, daß sie leicht in äußerst kurzer Zeit mit Hilfe der Pumpenvorrichtung entfernt werden kann, an die das Entladungsgefäß dauernd angeschlossen ist.

Bei der Vorrichtung nach den Fig. 2 und 3 ist die Luftmenge, die bei Auswechslung des Objektes eindringen kann, noch geringer. Der Objekthalter hat hier einen Durchmesser, der dem Innendurch-

messer des Röhrchens nahezu entspricht, so daß er den inneren Raum des Röhrchens größtenteils füllt und nur wenig Raum für eindringende Luft übrigbleibt.

Die Schleusvorrichtung ist bei diesem Ausführungsbeispiel an einer Zwischenwand in einem metallenen Teil der Wand des Entladungsgefäßes vorgesehen. Fig. 2 ist ein Querschnitt des Gefäßes durch einen dickeren Teil dieser Zwischenwand,

ίο und Fig. 3 ist ein Querschnitt in einer Ebene durch ! die Achse, senkrecht zum Objekthalter.

Das Röhrchen 13, das erfindungsgemäß zum Unterbringen des Objekthalters dient, ist in einer in der Metallwand 15 vorgesehenen Stopfbuchse 14

!5 drehbar. Das Röhrchen selbst ist mittels einer Stopfbuchse 16 abgeschlossen, in die das Ende 17 des Objekthalters 18 hineinragt. Dies bildet den Stöpsel, durch den das Röhrchen 13 geschlossen ist. Λ11 dem linde 17 des Objekthalters 18 ist ein

so Knopf 19 befestigt, der als Handgriff dient. Der Objekthalter 18 kann mit Hilfe dieses Knopfes aus dem Röhrchen 13 herausgezogen werden. In der in Fig. 2 dargestellten Lage ist dies jedoch nicht möglich, da eine Verriegelung in Form von hinter einen Rand 22 des Knopfes 19 greifenden Haken 20 und 21 vorhanden ist. Wird der Knopf 19 gedreht, so wird ein am Röhrchen 13 befestigter, durch den Knopf 19 hindurchragender Stift 23 mitgenommen und infolgedessen das Röhrchen 13 um seine Achse gedreht. Die öffnung im Knopf, durch die der Stift 23 hindurchragt, ist langgestreckt, so daß der Stift eine gewisse Bewegungsfreiheit hat und der Objekthalter im Röhrchen 13 über einen Winkel gedreht werden kann.

Dies ist erwünscht im Hinblick auf die Herstellung von stereoskopischen Aufnahmen oder, falls es aus anderen Gründen notwendig ist, den Elektronenstrahl in verschiedenen Richtungen auf das Objekt fallen zu lassen.

Wird der Knopf 19 nach dem Anstoßen des Stiftes 23 weitergedreht, so schieben sich die Haken 20 und 21 über den Rand" 22 und gelangen nach einer Drehung über einen Winkel von 90⁰ hinter Ausnehmungen im Rande 22. Die Haken verhindern jetzt nicht mehr das Herausheben des Objekthalters 18. Das Röhrchen selbst bleibt dabei an Ort und Stelle, da es von Schrauben 24 | aufgehalten wird, deren Enden in einer umlaufenden Nut in der Außenwand des Röhrchens liegen.

Infolge der Drehung des Röhrchens ist jedoch die direkte Verbindung zwischen dem inneren Raum des Röhrchens und dem Entladungsgefäß gesperrt.

Zum Abschließen der Strahlöffnungen 25 und

26 dienen Klappen, die als auf Spindeln 29 und 30 befestigte Rollen 27 und 28 ausgestaltet sind. Diese Spindeln werden mittels Federn 31 und 32 in Richtung des Röhrchens 13 gedrückt. Wenn, wie in den Fig. 2 und 3 dargestellt ist, das Röhrchen 13 derart gedreht ist, daß die Strahlöffnungen in der Achse des Entladungsgefäßes liegen, sind die Rollen 27 und 28 frei, da das Röhrchen im Querschnitt durch die Strahlöffnungen einen geringeren Außendurchmesser hat, so daß lediglich !

die Spindeln am Röhrchen anliegen. Im Längsschnitt durch die Strahlöffnungen weist die Außenfläche des Röhrchens an den Stellungen, an denen nach der Drehung die Enden der Spindeln 29 und 30 liegen, Einsenkungen 33 und 34 auf. Wird also das Röhrchen gedreht, so sinken die Spindeln 29 und 30, und die Rollen 2"j und 28 legen sich an das Röhrchen, wobei sie die öffnungen 25 und 26 luftdicht abschließen. Die Spindeln 29 und 30 bestehen aus Metall, aber die Rollen 27 und 28 sind zwecks Erzielung einer vollkommenen Abdichtung aus Gummi oder einem ähnlichen elastischen Stoff hergestellt. Da die Rollen vom Röhrchen abgehoben und nur dann auf das Röhrchen gedruckt werden, wenn letzteres die Schließlage erreicht hat, findet nahezu keine Abnutzung der Rollen statt und bleibt das am Halter 18 befestigte Präparat 35 frei von Unreinigkeiten, die sonst infolge Abnutzung entstehen können. Anstatt die Spindeln 29 und 30 in eine Ausnehmung des Röhrchens 13 zu versenken, kann die gleiche Wirkung dadurch erhalten werden, daß das Röhrchen 13 in der Umgebung der öffnungen 25 und 26 mit Wülsten versehen wird, die so hoch sind, daß sie mit den Rollen in Berührung gelangen und ■ die Spindeln aufheben.

Um auch im Dunkeln leicht feststellen zu können, in welcher Lage sich der Knopf 19 befindet, ist letzterer mit einer Rippe 36 versehen, die derart angebracht ist, daß sie in der Mittellage des Objekthalters in bezug auf das Röhrchen in einer Linie mit dem durch den Knopf ragenden Stift 23 liegt, so daß es auch möglich ist, nach dem Gefühl zu ermitteln, wie das Präparat im Röhrchen angebracht ist.

Claims (5)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Elektronenmikroskop mit auswechselbarem Objekthalter, der in einem luftdicht durch die Wand des Entladungsgefäßes geführten Röhrchen mit geschlossenem Boden angeordnet ist, das um seine die Achse des Mikroskops schneidende Achse von außen her gedreht werden kann und mittels eines Stöpsels geschlossen ist, der den Objekthalter trägt, wobei das Röhrchen in seiner Wand diametrale öffnungen zum Durchlassen des Elektronenstrahls aufweist, die bei Drehung des Röhrchens mittels eines am Röhrchen anliegenden festen Körpers luftdicht abgeschlossen werden, dadurch gekennzeichnet, daß eine Entfernung des Objekthalters nur dann möglich ist, wenn sich das Röhrchen in der Schließlage befindet,

d. h. in der Lage, in der die öffnungen zum Durchlassen des Elektronenstrahls geschlossen sind.

2. Elektronenmikroskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein zum Drehen des Röhrchens und außerdem zum Herausheben des Stöpsels aus dem Röhrchen dienender, am Stöpsel befestigter Handgriff in der Offenlage, d. h. in der Lage, in der die Strahlöffnungen

frei liegen, durch einen Bajonettverschluß verriegelt ist.

3. Elektronenmikroskop nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Handgriff eine geringe freie Bewegung, z. B. 36°, in bezug auf das Röhrchen hat, so daß das Objekt unter verschiedenem Winkel in bezug auf den Elektronenstrahl gebracht werden kann.

4. Elektronenmikroskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Abschließen der öffnungen Klappen vorgesehen sind, die als federnd am Röhrchen anliegende Rollen ausgebildet sind, deren Achsen parallel zu der Achse des Röhrchens verlaufen.

5. Elektronenmikroskop nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappen aus Rollen aus elastischem Stoff, wie Gummi, bestehen, die auf metallenen Spindeln vorgesehen sind, und daß das Röhrchen derart profiliert ist, daß in der Offenlage die Spindeln am Röhrchen anliegen und die Rollen frei vom Röhrchen sind, aber in der geschlossenen Lage die Spindeln frei vom Röhrchen liegen und die Rollen gegen die öffnungen gedrückt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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