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Aus vierLinsen bestehendes Abbildungssystem fürElektronenmikroskope
Es ist bei Elektronenmikroskopen bekannt, drei oder sogar vier Elektronenlinsen
für die Objektabbildung zu benutzen. Bei einer Ausführung mit elektromagnetischen
Linsen hat man in einem solchen Fall die Brechkraftregelung der ersten Linse des
Objektivs dazu benutzt, das Bild scharf zu stellen, während eine mittlere Linse
bei ihrer Brechkraftregelung dazu dient, die Endbildvergrößerung zu verändern. Indem
man in diesem Fall die letzte Linse mit unveränderlicher Brechkraft betreibt, hat
man die Möglichkeit, einen bestimmten Endbilddurchmesser in jeder Betriebsstellung
voll auszuleuchten. Zur Regelung der Brechkraft wird in .dem erwähnten Fall in üblicher
Weise durch elektrische Regler der Strom im Erregerkreis der Linsen verändert.
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Die Erfindung betrifft ein aus vier Linsen bestehendes Abbildungssystem,
das vorzugsweise mit Permanenterregung ausgerüstet sein kann. Erfindungsgemäß ist
den beiden mittleren Linsen ein gemeinsamer, die beiden Linsenspalte bildender Polschuhkörper
zugeordnet, der zur Vergrößerungsregelung in der Achsrichtung verstellbar ist und
dem der Magnetfluß im mittleren Bereich über einen magnetischen Regler, z. B. einen
Drehregler, zugeführt wird, dessen Verstellung zur Scharfstellung dient. Auf diese
Weise kann man die für ein Elektronenmikroskop erforderlichen Einstellungen (Scharfstellung
und Vergrößerungsregelung) bei permanentmagnetischer Linsenausführung mit besonders
einfachen Mitteln durchführen und hat auch hierbei eine Anordnung, bei der ein bestimmter
Endbilddurchmesser in jeder Betriebsstellung voll ausgeleuchtet wird.
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. Eine besonders einfache konstruktive Ausgestaltung der Erfindung
ergibt sich, wenn man gemäß
der weiteren Erfindung- den Pblschuhkörper
der beiden mittleren Linsen in Bohrungen führt, die sich in den- ihm benachbarten
Polschuhen des Objektivs bzw. des letzten Projektivs befinden: Der mittlere Bereich
dieses beweglichen Polschuhkörpers wird dabei durch einen vorzugsweise feststehenden
Ring 'aus magnetischem Material geführt: In- diesem Ring kann dann gleich ein geeigneter
Trieb, beispielsweise ein Zahnrad, für das Axialverstellen der mittleren Linsen
eingebaut sein. Den veränderlichen Fluß kann man dem Außenrand des genannten Ringes
durch den drehbaren Teil eines zur Scharfstellung verwendeten Drehreglers zuführen.
_ Für die Erregung der vier Linsen eines solchen Abbildungssystems können verschiedenartige
Formen gewählt'werden, Eine-besonders einfache Anordnung erhält man, wenn zwei zylinderringförmige,
dem Objektiv bzw. dem letzten Projektiv zugeordnete Permanentmagnete zur Erregung
aller vier Linsen angewendet werden.
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Weitere für die Erfindung wesentliche Merkmale ergeben sich aus den
im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen.
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Fig. i zeigt einen Längsschnitt durch `ein Abbild-xngssystem gemäß
der Erfindung, und Fig. 2 zeigt einen Querschnitt längs der Linie A-A von Fig. i.
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Es -handelt sich um ein aus vier Polschuhlinsen bestehendes, mit Permanenterregung
arbeitendes Abbildungssystem für ein Elektronenmikroskop. Mit i ist der Linsenspalt
des Objektivs, mit 2 und 3 sind die beiden Linsenspalte der beiden mittleren Linsen
und mit 4 ist der Linsenspalt des Projektivs bezeichnet. Der Objektivlinsenspalt
wird gebildet durch die beiden Polschuhe 5 und 6, der Projektivlinsenspalt durch
die beiden Polschuhe 7 und B. Die beiden .äußeren Polschuhe 5 und 8 können Bestandteile
der beiden Abschlußdeckel 9 und io des Linsensystems sein. Es ist aber auch möglich,
daß diese Polschuhe in die genannten Deckel eingesetzt sind. Den äußeren Abschluß
des ganzen Systems bildet zusammen mit den Deckeln 9, und io der zylindrische Außenmantel
ii, der ebenso wie die Deckel aus magnetischem Material besteht. - Mit 12 und 13
sind zwei zur Erregung der Linsen dienende Permanentmagnete bezeichnet, die zylinderringförmig,
ausgebildet sind und in der aus der Fig. i ersichtlichen Weise dazu dienen, die
Polschuhe 6 und 7 gegen die Deckel 9@ bzw. io abzustützen. Die Pole der Magnete
sind so gestellt, daß die ganze Außenkapsel mit gleichen Polen verbunden ist, so
daß die ganze Anordnung nach außen hin feldfrei ist.
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Zwischen den tellerförmigen Teilen der Polschuhe 6 und 7 sind zwei
aus unmaghetischem Material bestehende Ringe 14, 15 angeordnet, die als Halter für
die ebenfalls feststehende Scheibe 16 dienen, die ihrerseits aus magnetischem Material
besteht und die zusammen mit einer drehbaren Scheibe 17 den zur Scharfstellung benutzten
Drehregler der Anordnung bildet. Über die Zähne 1.8, i9., die sich an-den. Reglerteilen
16, 17 befinden, wird den beiden mittleren Linsen---2, -3 ein entsprechend der Einstellung
des Teils i7 veränderbarer Anteil des Magnetflusses zugeführt. Die mechanischen
Verstellmittel für-den Teil 17 sind in den Figuren nicht im einzelnen dargestellt.
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Die Veränderung der Endbildvergrößerung wird dadurch bewirkt, daß
der die beiden Linsenspalte 2 und 3 bildende Polschuhteil 2o in der Richtung der
Strahlachse auf und ab geführt wird. Der Teil 2o ist zu diesem Zweck in entsprechenden
Bohrungen 21, 22 der Polschuhe 6 und 7 und in der In@nenbohrung 2i3; der Scheibe
16, verschiebbar gelagert. Die Verstellung erfolgt mit Hilfe _eines Zahntriebes
24, 25. In der Fig. i sind die beiden Eridstellüngen des Polschuhkörpers 2o auf
der rechten bzw. linken Seite dargestellt. Je weiter nach unten hin der Polschuhkörper
2o liegt, um so kleiner ist die eingestellte Vergrößerung. Beim Ausführungsbeispiel
sind die beiden mittleren Linsen aus einem zusammenhängenden magnetischen Stück
gebildet. Man kann natürlich auch diese Linsen ähnlich wie die Linsen z und 4 aus
v oneinandergetrennten Polschuhen aufbauen; in diesem Fall würden dann jeweils _
zwischen den Polschuhen unmagnetische Abstandhalteringe in an sich bekannter Weise
zur Anwendung kommen können.,. _ .-Unter der Annahme, daß die abgegebene magnetische
Spannung der Magnete praktisch konstant ist, ist die Vergrößerung auf dem Endbildschirm
nur abhängig von der Stellung des verschiebbaren Linsenmittelstückes, während zu
jeder Stellung dieses Mittelstückes eine.bestimmte Stellung. des Drehreglers gehört.
Es läßt sich also an der Verstelleinrichtung des verschiebbaren Mittelstückes eine
Skala für die einzustellende Vergrößerung anbringen, und wegen der eindeutigen Zuordnung
der Stellung des magnetischen Drehreglers bei Scharfstellung zu der Verschiebeeinrichtung
läßt sich auch am magnetischen Drehregler eine Skala für die Vergrößerung anbringen.
Indem man beide passend zueinander koppelt, kann man also die Vergrößerung bei Erhaltung
der Scharfstellung verändern.
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In einfacherer Ausführung des Gedankens stellt man beide Antriebseinrichtungen
auf die gleiche Vergrößerung und erhält dann das scharfe Bild. Es ist auch möglich,
da die Funktionen der Vergrößerungsänderung abhängig vom Verschieben des Mittelstückes
und die Scharfstellung abhängig von der Stellung des magnetischen Drehreglers im
allgemeinen nicht übereinstimmen, durch eine I,opplung beider Bewegungen bei einer
Vergrößerungsänderung eine ungefähre Scharfstellung herbeizuführen und durch eine
besondere Scharf-Feineinstellung die endgültige Bildschärfe einzustellen.
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Aus vier Linsen bestehende, mit Permanentmagneten erregte Abbildungssysteme
für Elektronenmikroskope, bei denen ein magnetischer Regelkörper eine Brücke zwischen
der Außenkapsel der Linsenanordnung und einem Polschuhkörper bildef,-der den zweiten
Polschuh der zweiten Linse urid den ersten Polschuh der dritten Linse trägt, sind
schon vorgeschlagen -worden.
In Fig. 3 ist ein anderes Ausführungsbeispiel
der Erfindung dargestellt. Soweit die Einzelteile mit denen in Fig. i übereinstimmen,
sind die gleichen Bezugszeichen verwendet. An Stelle des in Fig. i verwendeten Drehreglers
ist in diesem Fall ein quer zur Strählachse verschiebbarer Regelkörper 31 verwendet.
Ferner sind hierbei, auch dem mittleren Linsenbereich zwei zylindrische Permanentmagnete
3', 33 zugeordnet. Der Fluß, welcher von den einander zugekehrten Nordpolen der
Magnete 32, 33 den Linsen a und 3 über den magnetischen Ring zugeführt wird, kann
durch die hin und her gehenden Regelbewegungen des Reglers 31 kontinuierlich verändert
werden, wodurch in diesem Fall die Vergrößerung des Endbildes geändert wird.
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Ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem quer zur Strahlrichtung
liegende Permanentmagnete zur Anwendung kommen, ist in Fig. q. schematisch dargestellt.
Das die Vierlinsenoptik enthaltende System ist durch den magnetischen zylindrischen
Außenmantel 41, ein unteres Deckelstück 42 und ein in der Figur nicht dargestelltes
oberes Deckelstück nach außen hin feldfrei abgeschlossen. Der obere Polschuh des
Objektivs ist ebenfalls fortgelassen, um die darunterliegenden Teile sichtbar zu
machen. Mit 4.3 ist der untere Polschuh des Objektivs und mit :1:1., 45 sind die
beiden Polschuhe des Projektivs bezeichnet. Mit 47 ist der den beiden Mittellinsen
zugeordnete in Richtung des Pfeiles 46 auf und ab verstellbare Polschuhkörper bezeichnet.
Diese Bewegungen in der Richtung der optischen Achse dienen zur Scharfstellung;
für die Vergrößerungsregelung ist der um die Achse 4.9 schwenkbare Drehregler 48
vorgesehen.
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Zur Erregung der vier Linsen sind vier parallel zueinander liegende
Permanentmagnete 5o vorgesehen, die den Fluß den Linsen über einen Jochkörper 51
zuführen.
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Die beiden aus magnetischem Material bestehenden Regelkörper 5.4,
55 sind um die Drehachsen 53, 52 schwenkbar. Sie dienen dazu, die Magnete So beim
Aus- und Einbau in das System kurzzuschließen, und können darüber hinaus dazu verwendet
werden, das Elektronenmikroskop an veränderliche Strahlspannungen anzupassen. Beim
Ausbau werden die Magnete 5o also zusammen mit den Kurzschließern 54, 55 durch die
Öffnung des Außenmantels .41 herausgezogen.