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An der Pumpe arbeitender Korpuskularstrahlapparat, z. B. Elekronenmikroskop
Bei an der Pumpe arbeitenden Korpuskularstrahlapparaten, beispielsweise Elektronenmikroskopen,
ist es bekanntlich notwendig, den Innenraum des Apparates wahlweise gegenüber der
Hochvakuumpumpe, gegenüber der Vorvakuumpumpe und gegenüber der Außenluft abzuschließen
bzw. ihn wahlweise mit diesen Teilen zu verbinden. Für diese Zwecke ist bereits
eine Ventilanordnung vorgeschlagen worden, deren wesentlicher Bestandteil ein zwischen
der Hochvakuumpumpe und dem Innenraum des Apparates befindliches, aus einer elastischen
Membran bestehendes Ventil ist, dessen Antrieb fernerhin auch noch gleich dazu dient,
ein oder gegebenenfalls mehrere weitere Ventile in der Vorvakuumleitung und auch
ein Luftventil zu verstellen. Die bisher für diesen Zweck vorgeschlagenen Ventilkombinationen
zeichnen sich dadurch aus, @daß der Antriebstempel des in der Hochvakuum liegenden
Membranventils in jeder Betriebslage kraftschlüssig mit dem Antriebstempel des oder
der übrigen Vorvakuumventile verbunden ist.
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Die Erfindung betrifft eine weitere Ausgestaltung von Ventilanordnungen
der eingangs erwähnten Art und zielt darauf ab, die mit einer solchen Ventilanordnung
einzustellenden Vakuumschaltungen zu erleichtern. Zu diesem Zweck ist erfindungsgemäß
der mit der Membran verbundene zentrale Antriebstempel von dem Antriebstempel :des
Vorvakuumventils für einen bestimmten Teil des Ventilweges lösbar angeordnet. Diese
Lösbarkeit der beiden Antriebstempel gibt die Möglichkeit,
nach
Beendigung des Verstellweges der Vorvakuumventile . den Verstellweg des Antriebstempels
für das Hochvakuumventil zu verlängern.
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Die Ventilanordnung nach der Erfindung wird man vorzugsweise so ausbilden,
-daß vom Antriebstempel des Membranventils mehrere Vorvakuumventile gesteuert werden,
von denen eines im Wege zwischen der Vorvakuumpumpe ;und Vorvakuumseite der Hochvakuumpumpe
und mindestens ein . zweites im Wege zwischen der Vörvakuumpumpe und dem Korpuskularstrahlapparat
liegt. Von besonderer Bedeutung für solche Ventilanordnungen ist es, Ventile zu
besitzen, die jeweils in einer Betätigungsrichtung gesteuert nacheinander mehr als
zwei unterschiedliche Betriebslagen einnehmen können. Diese Aufgabe wird bei der
Erfindung gelöst, bei der ein in einer Vorvakuumleitung oder gegebenenfalls sogarbeide
in derVorvakuumleitung liegende Ventile so ausgebildet sind, daß sie in der einen
Betätigungsrichtung nacheinander geöffnet, geschlossen und wieder geöffnet bzw.
umgekehrt geschlossen; geöffnet und wieder geschlossen sind. Dias zwischen Vorvakuumpumpe
und Vorvakuumseite der Diffusionspumpe liegende Ventil wird z. B. auf seinem Weg,in
einer bestimmten Betätigungsrichtung nacheinander geöffnet, geschlossen und wieder
geöffnet, während das zwischen Vorvakuumseite und Mikroskop liegende Ventil auf
seinem Weg in der gleichen Betätigungsrichtung geschlossen, geöffnet und wieder
geschlossen wird. Technische Mittel, um diesen gewünschten Arbeitsrhythmus der Vorvakuumventile
zu erreichen, sind beim Erfindungsgegenstand dadurch gegeben, daß man für die Steuerung
Auf - Zu - Auf beispielsweise einer in der Mitte durchbrochenen abdichtenden Ventilscheibe
zwei unabhäingig voneinander durch .den Antriebstempel steuerbare einander umschließende
Ventilsitze zuordnet. Eine Möglichkeit, den Arbeitsrhythmus Zu - Auf - Zu durchzuführen,
ergibt sich dadurch, daß ein Ventilteller zwischen zwei durch Dichtungsringe gegebene
Endstellungen, in denen dös Ventil geschlossen ist, hin und her verstellbar ist,
wobei das Ventil auf dein Wege zwischen den Endlagen die Öffnungsstellung durchläuft.
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Weitere für die Erfindung wesentliche Merkmale werden im folgenden.Ausführungsbeispiel
behandelt. Die Fig. i zeigt einen Längsschnitt durch eine Ventilanordnung,- die
beispielsweise dazu bestimmt ist, die Vakuumwege in einem Elektronenmikroskop zu
steuern. Mit i ist das Ventilgehäuse bezeichnet, für ein in der Hochvakuumleitung
zwischen Hochvakuumpumpe und Elektronenmikroskop liegendes Ventil. 2 ist die Anschlußseite
für den Mikroskopraum, 3 die Anschlußseite für die Hochvakuumpumpe. Das Ventil besitzt
den Sitz q., der mit einer beweglichen Gummimembran 5 zusammenarbeitet. DieMembran
ist am äußerenRand mit Hilfe des Deckels 6 festgeklemmt; der innere Rand der Membran
ist zwischen dem Korb 7 und Stiltzring 8 festgeklemmt. Der Boden 9. des Korbes besitzt
ein Innengewinde, mit welchem ein Gewindet bolzen io beim, Drehen der Kurbel ii
zusammenarbeitet. Durch die Kurbeldrehung wird der Korb zusammen mit dem Boden 9
auf und ab bewegt, so daß dabei die Membran 5 aus der dargestellten Öffnungslage
bis in die Schließlage geführt wird, in der sie sich auf den Sitz q. aufpreßt. Mit
12 ist ein Druckring bezeichnet, der sich mit Hilfe von Federn 13 gegen den ,Boden
9. des Korbes abstützt. Dieser Ring 12 hat die Aufgabe, den daran anliegenden befestigten
Teil der Membran in jeder Betriebslage zu führen.
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Der Boden 9 trägt sechs Anzeigestifte 1q., die verschieden lang sind
und durch Bohrungen des oberen Deckels 6 hindurchragen. Diese Anzeigestifte zeigen,
die jeweilige axiale Betriebslage der gesamten Ventilanordnung an, und man hat durch
die Wahl der verschiedenen Länge ,dieser Stifte 14 die Möglichkeit, den Betriebszustand
der. Ventilanordnung, der ja abhängig ist von der axialen Lage der gesamten Antriebsmittel,
nach außen hin sichtbar zu machen. In Fig. z ist eine Draufsicht auf den Deckel
6 dargestellt, aus der die sechs mehr oder weniger durch die Bohrungen hindurchragenden
bzw. darin verschwindenden Stifte 14 sichtbar sind. Die einzelnen Bohrungen sind
mit für die Betriebslage der Ventilanordnung charakteristischen Symbolen bezeichnet,
aus denen der Bedienende entnehmen kann, daß das Ventil beispielsweise in der Luftstellung
L, in der Hoclivakuumstellung H,
in der Prüfungsstellung P, in der
AnfahrstellungA, in der Vorvakuumstelfung V bzw. in der Ruhestellung R steht. Mit
Hilfe eines Fingers 15, der wahlweise auf eines der Stiftlöcher eingestellt werden
kann, ist es möglich, den Betätigungsweg des Ventils auf bestimmte Bereiche zu beschränken,
so daß der Bedienende bei der Benutzung dieser Anordnung keine Fehlschaltungen machen
kann, was insbesondere während des Mikroskopbetriebes im dunklen Raum wichtig ist.
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Der Korb 7 ist durchbohrt, so daß durch ihn hindurch eine ,Antriebsstange
16 ragt, deren oberer im Korb befindlicher Teil als Teller 17 ausgebildet ist, der
unter Wirkung der Feder 18 steht. Der Teller 17 legt sich in der dargestellten Betriebslage
gegen die Gummidichtung i9; wenn die Hauptmembran 5 so weit nach unten gefahren
ist, daß die Antriebsstange 16. nicht weiter kann, der Korb 7 aber noch etwas gesenkt
wird, hebt sich. der Teller 17 von der Dichtung ig ab, so daß auf diese Weise ein
Ventil gebildet ist, welches bei dieser Anordnung dazu dient, Luft in das Mikroskop
einzulassen.
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Im unteren Teil der Ventilanordnung sind eine Aeihe von den Vorvakuunfeitungen
zugeordneten Ventilen vorgesehen, und zwar ein oberes Ventil mit einem aus den beiden
Teilen 2o und 21 bestehendenVentilteller, dem zweiDichtungsscheiben 22 und 23 in
den Endlagen zugeordnet sind. Das hierdurch gebildete Ventil liegt in der Vakuumleitung
26, die von der Vorvakuumpumpe zum Mikroskop führt. Diese Ventilanordnung 2o bis
23 ist so aufgebaut, daß diese erwähnte Vakuumleitung in den beiden Endlagen geschlossen
ist, während sich auf dem Ventilwege zwischen den beiden Endligen eine Ventilstellung
ergibt, in der dieser erwähnte
Vorvakuumweg geöffnet ist. Die Betätigungsstange
16, die der Membran 5 zugeordnet ist, arbeitet zur Verstellung der Vorvakuumventi.lanordnung
2o bis 23 mit deren Verstellstempel 2;4 zusammen. Die Anordnung ist beim Erfindungsgegenstand
so gebildet, daß die kraftschlüssige Verbindung zwischen den beiden Stempeln 16
und 24 nicht auf dem gesamten Verstellweg gegeben ist. Wie die Figur erkennen läßt,
kann der Stempel 16 nach Schließen des Ventils 21, 22 nach oben weiter hochgezogen
werden, so daß der Stempel 16 nicht mehr mit dem Stempel 24 im Eingriff steht. Die
Verstellbewegungen des Ventiltellers 20, 21 erfolgen gegen den Druck der Verstellfeder
25.
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Im Wege der Vakuumleitungen 26, 27, die zwischen Vorvakuumpumpen und
Vorvakuumseite der Diffusionspumpe angeordnet sind, liegt das untere Vorvakuumventil
mit seinem Sitz 28 und dem zugeordneten Dichtungsring 29. Das Öffnen und Schließen
dieses Ventils geschieht in der Weise, daß der Dichtungsring zusammen mit seiner
Hülse 30 über den Ring 31 und die Feder 32 vom Ventilteller 2o her bei dessen
Bewegungen nach unten hin mitgenommen wird. Auf diese Weise wird die Dichtung 29
auf den Ventilsitz 28 geführt und die erwähnte Vorvakuumleitung zwischen 26 und
27 geschlossen. Für den Betrieb des Ventils ist es wesentlich, daß im weiteren Verfolg
derselben Betätigungsrichtung nach unten hin eine nochmalige Öffnung dieser Leitung
zwischen 26 und 27 erfolgt. Um das durchzuführen, ist dem Dichtungsring 29 ein zweiter
beweglicher Ventilsitz 33 zugeordnet, der an der Betätigungsstange 34 befestigt
ist. Diese Stange ist in der Membran 35 gehaltert, die zwischen den beiden Ventiltellerteilen
20 und 21 eingespannt ist. Bei der Abwärtsbewegung des Stempels 16 fährt dessen
unterer Teil 36 gegen den Antriebstempel 34 des Ventilsitzes 33, so daß dieser Ventilsitz
bei Erreichen der Ansprechlage von der Gummidichtung 29 abgehoben wird und sich
eine Öffnung der Vorvakuumleitung zwischen 26 und 27 ergibt. Diese Öffnung ist in
der Endlage der Gesamtventilanordnung notwendig, um die Verbindung der Diffusionspumpe
mit der Vorvakuurnpumpe sicherzustellen, auch in den Fällen, wenn das Mikroskop
sich lange Zeit in der Luftstellung befindet.
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Dadurch, daß der Antriebstempel 34 des unteren Ventiltellers 33 in
der Gummimembran 35 gehaltert ist, ist dieses Ventil zusätzlich auch noch vom Druckunterschied
zwischen dem Mikroskopinnenraum und der Vorvakuumseite abhängig. Wenn also in einer
Betriebsstellung ein Lufteinbruch im Mikroskop erfolgt, ist durch diese Art der
Aufhängung des Antriebstempels eine Sicherung dafür gegeben, daß auch in solchen
Fällen das einwandfreie Weiterarbeiten der Hochvakuumpumpe nicht gestört wird, da
sich dann das Ventil 33, 29 zwangsläufig öffnet.
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Der die Vorvakuumlei@tungen unid das untere Vorvakuumventil umschließende
Ventilkörper 37 ist als zylindrischer Körper ausgebildet, der mit Hilfe der Mutter
38 auf ein unteres Gewinde des mittleren Ventilkörpers i aufgeschraubt werden kann.
Der Körper 37 kann somit in jeder beliebigen Drehwinkellage zum Ventilkörper i eingestellt
werden, was den Anschluß der notwendigen. Vakuumleitungen je nach den räumlichen
Gegebenheiten der Anordnungen sehr erleichtert. Der Ventilkörper i ist ebenfalls
als ein Rotationskörper mit der Achse ausgebildet, die mit denAntriebstempeln des
Ventils zusammenfällt. Hierdurch ist es auch leicht möglich, sich ändernden äußeren
Anordnungsbedingungen hinsichtlich der Anschlußleitungen. für die Hochvakuumpumpe
und das Mikroskop anzupassen, da man die zugeordneten Bohrungen für diese Anschlußleitungen
den jeweiligen. Bedingungen entsprechend in dem Rotationskörper wählen kann. Besondere
Anschlußfiansche, die sonst bei derartigen Ventilkörpern vielfach üblich sind, benötigt
der Ventilkörper i bei der Erfindung nicht.
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Abweichend. von der in der Fig. i dargestellten Anordnung kann man
die Vakuumventile auch so anordnen, daß sie nicht von der Vorvakuumseite des Hahnes
her, sondern vorn seiner Antriebsseite her montiert werden können.
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Da die beschriebene Ventilanordnung sowohl mit der Hochvakuumseite
des Mikroskops (Mikroskopinnenraum) als auch mit den Vorvakuumleitungen in Verbindung
steht, hat man dabei auch leicht die Möglichkeit, Einrichtungen zur Vakuummessung
oder Überprüfung am Ventilkörper selbst anzubringen. Zu diesem Zweck ist im Ausführungsbeispiel
die Bohrung 39. im Ventilkörper i und die Bohrung 40 im Ventilkörper 37 vorgesehen.
Bei 39 kann eine Vaküummeßeinrichtung zur Überprüfung des Vakuums im Mikroskopraum,
bei 4o eine Vakuummeßeinrichtung zur Überprüfung des Vakuums von der Vorvakuumsei.te
der Diffusionspumpe angeschlossen werden. Wenn man für die Vakuumüberprüfung die
üblichen Prüfröhrchen anwendet, kann man eine solche Einrichtung für die Vakuumüberwachung
auch noch weiter vereinfachen, indem man den beiden bei 39 und 4o anschließenden
Prüfröhrchen einen Umschalter zuordnet, durch den die Prüfröhrchen wahlweise wirksam
gemacht werden können:.