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Blende für Elektronenstrahlgeräte, insbesondere Objektiv-Aperturblende
für Elektronenübermikroskope Bei Elektronenstrahlgeräten, insbesondere Elektronenmikroskopen,
ist eine starke Begrenzung der Strahlenapertur erforderlich. Man ist daher gezwungen,
außerordentlich kleine Blenden zu verwenden. Die Öffnung der Objektiv-Aperturblende
eines Elektronenmikroskops, die gleichzeitig die Aufgabe hat, die vom Objektiv gestreuten
Elektronen abzufangen und dadurch auch als Kontrastblende wirkt, darf nur einen
Durchmesser von wenigen hundertstel Millimetern haben, wenn größte Abbildungsschärfe
und guter Kontrast erreicht werden sollen. Solche Blenden mit kleinster Öffnung
verschmutzen während des Betriebes sehr leicht, denn an dem von den Elektronen getroffenen
Blendenrand schlägt sich nach kurzerBestrahlungszeit ein meist brauner, nicht leitender
Niederschlag nieder, der aus festen Zersetzungsprodukten organischer Gase oder Dämpfe
besteht. Diese Niederschläge laden sich, da sie praktisch nichtleitend sind, auf
und bewirken dadurch eine erhebliche Verminderung der Abbildungsschärfe. Man ist
dahef gezwungen, die Blende häufiger zu reinigen. Zu diesem Zweck wird sie ausgebaut
und beispielsweise durch Ausglühen gereinigt. Da zum Ausbauen der Blende Luft in
das Elektronenmikroskop eingelassen werdenznuß und zudem an die Genauigkeit der
Zentrierung sehr hohe Anforderungen gestellt werden, macht diese Reinigungsarbeit
stets eine längere Betriebsunterbrechung erforderlich. Diese Schwierigkeiten werden
bei der Blende für Elektronen strahlgeräte gemäß der Erfindung in einfacher Weise
dadurch vermieden, daß die Blende so ausgebildet ist, daß sie betriebsmäßig derart
erwärmt wird, daß sich am Rand der Blendenöffnung keine aus Zersetzungsprodukten
organischer Restgase oder -dämpfe bestehenden Niederschläge
bilden.
Man kann auch zusätzliche Heizvorrichtungen vorsehen, durch die die Blende von Zeit
zu Zeit derart erhitzt wird, daß etwa vorhandene Niederschläge flüchtig werd en
oder sich, gegebenenfalls unter Eingehen von Verbindungen mit Gasen, verflüchtigen.
Bei der Einrichtung gemäß der Erfindung kann also die Blende ohne Ausbauen gereinigt
werden, weil entweder die Bildung eines Niederschlages von vornherein verhindert
oder seine Beseitigung an Ort und Stelle durchgeführt wird.
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Besonders zweckmäßig ist es, die Dicke der Blende und den Abstand:
zwischen der Blendenöffnung und dem wärmeableitenden Teil der Blendenhalterung derart
zu wählen, daß die Blende in ihrer Umgebung betriebsmäßig eine so hohe Temperatur
annimmt, daß sich auf ihr die erwähnten Zersetzungsprodukte nicht als Niederschlag
absetzen. Es wird dazu im allgemeinen nicht einmal erforderlich sein, die Blende
bis zum hellen Glühen betriebsmäßig zu erwärmen.
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Man. kann jedoch auch ein- oder beidseitig in geringem Abstand von
der Blende zusätzliche heizvorrichtungen vorsehen, mit denen die Blende auf die
zum Verhindern der Niederschlagbildung bzw. zu ihrer Beseitigung erforderliche Temperatur
gebracht werden kann. Wenn diese Heizvorrichtungen gleichzeitig mit dem Elektronenstrahl,
aus dem mit Hilfe der Blende ein feiner Strahl ausgeblendet werden soll, zur Einwirkung
gebracht werden sollen, können sie selbstverständlich für eine entsprechend geringere
Leistung ausgelegt werden.
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Die Erhitzung durch die Heizvorrichtungen kann durch Wärmestrahlung
oder Wärmeleitung erfolgen. Unter Umständen ist es jedoch einfacher und wirksamer,
die Heizvorrichtungen als Glühkathoden auszubilden und zwischen ihnen und der Blende
ein elektrisches Feld solcher Richtung anzulegen, daß die Elektronen mit großer
Geschwindigkeit auf die Blende auftreffen.
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Man kann eine aus elektrisch leitendem Werkstoff bestehende Blende
auch durch einen sie durchfließenden Strom, gegebenenfalls zusätzlich zum Elektronenbombardement
durch den Strahl, aus dem ein feiner Strahl ausgeblendet werden soll, auf die angegebenen
Temperaturen erhitzen.
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Die Figuren. zeigen in zum Teil schematischer Darstellung zwei Ausführungsbeispiele
für eine Blende für Elektronenstrahlgeräte, insbesondere Elektronenmikroskope, gemäß
der Erfindung.
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In beiden Figuren ist durch denPfeil dieAchsenriöhtung des Elektronenstrahles
angedeutet, aus dem mit Hilfe der Blende gemäß der Erfindung ein feiner Strahl ausgeblendet
werden soll. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. i wird die Blende durch eine
dünne Platinfolie i gebildet, die in ihrer Mitte die Blendenöffnung2 aufweist. Während
man bisher für solche Blenden meist dickere Bleche, beispielsweise von etwa i mm
Dicke, die in möglichst gutem Wärmekontakt mit dem Blendenhalter standen; verwendete,
werden bei diesem Ausführungsbeispiel vorzugsweise Edelmetallfolien von nur etwa
o,oi bis 0,03 mm Dicke benutzt. Diese scheibenförmige Blende von ungefähr
5 mm äußerem Durchmesser wird durch den Blendenhalter 3 gehalten. Wegen des großen
Abstandes und der geringen Dicke der Blende ist die Wärmeableitung zum Blendenhalter
sehr schlecht. Der die Blendenoffnung umgebende Teil der Blende wird daher in einem
Elektronenmikroskop betriebsmäßig bereits so hoch erhitzt, daß er nicht verschmutzt.
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Wenn das Gerät jedoch nur mit sehr geringer Stra@hlintensität oder
geringer Strahlspannung betrieben wird, reicht unter Umständen die der Blende zugeführte
Energie nicht aus, um sie so hoch zu erhitzen, daß keine Verschmutzung eintritt.
Es gelingt jedoch meist durch kurzzeitigen Betrieb mit erheblich verstärkter Strahlintensität,
die Blende so weit aufzuheizen, daß die geschilderten Verunreinigungen wieder verschwinden.
Meist wird diese Wirkung noch verstärkt, wenn man die vorgeschaltete Linse ausschaltet,
so daß ein verhältnismäßig großer Teil des Elektronenstrahles nicht durch die Öffnung
2 hindurchgeht, sondern auf die Blende in der Umgebung der Offnung auftrifft.
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Etwas dickere Blendenschichten kann man benutzen, wenn man, wie bei
dem in Fig.2 dargestellten Ausführungsbeispiel, eine zusätzliche Heizvorrichtung
vorsieht. Isoliert von der Blendenscheibe ist eine kleine Wolf ramdrahtglühschleife
4, getragen durch ihre isolierten Stromzuführungen 5, in geringem Abstand von der
Blendenscheibe i angebracht. Die Aufheizung der Blendenscheibe i erfolgt bei dieser
Anordnung entweder durch Strahlungswärme oder durch Elektronenbombardement. Für
die Durchführung dieses Verfahrens muß zwischen dem Gleichrichter, der bis auf eine
zur Elektronenemission ausreichende, sehr hoheTemperatur erhitzt werden muß, und
der Blende eine Spannung von einigen Tausend Volt angelegt werden, so daß die Elektronen
mit großer Energie auf die Blende auftreffen.
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Als Werkstoff für die Blende und für den Glühdraht kommen selbstverständlich
auch andere, die hohen Temperaturen aushaltende Metalle, beispielsweise Wolfram,
Tantal und Molybdän, in Frage. Die Blende gemäß der Erfindung kann nicht nur als
Objektiv-Aperturblende verwendet werden. Es empfiehlt sich auch, die Anodenblende
mit einer etwa o, i mm großen Bohrung gemäß der Erfindung auszuführen. Da auf diese
Blende wesentlich größere Elektronenintensitäten auftreffen als auf die Objektiv-Aperturblende,kann
die Anodenblende entsprechend dicker ausgeführt werden. Anodenblenden mit etwa o,
i bis 0,2 mm Dicke aus hochschmelzendem Metall, wie Wolfram, Molybdän oder Tantal,
haben sich- bewährt.