DE887389C

DE887389C - Device for introducing and optionally introducing several object cartridges into the beam path of corpuscular beam devices

Info

Publication number: DE887389C
Application number: DES10796D
Authority: DE
Inventors: Hans Schuchmann; Franz Weigend
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1941-03-28
Filing date: 1941-03-28
Publication date: 1953-08-24

Description

Einrichtung zum Einschleusen und wahlweisen Einführen mehrerer Objektpatronen in den Strahlengang von Korpuskularstrahlapparaten Bei der Untersuchung von Objekten in Elektronenmikroskopen werden die Objekte bekanntlich in Objektpatronen eingesetzt, die ihrerseits durch besondere Einschleusvorrichtungen in den Strahlengang des Elektronenmikroskops gebracht werden. Die bekannten Einrichtungen dieser Art sind so durchgebildet, daß jeweils nur ein Objekt in den Vakuumraum des Elektronenmikroskops eingeschleust werden kann. Um ein neues Objekt zu untersuchen, ist es daher bisher erforderlich gewesen, die Objektpatrone, welche das vorher untersuchte Objekt enthält, auszuschleusen und danach die Patrone mit dem neuen Objekt oder auch die alte Patrone mit einem neuen Objekt einzuschleusen. Obwohl die bekannten, z. B. die mit einem drehbaren Schleusenhahn arbeitenden Vorrichtungen so durchgebildet sind, daß der Einschleusvorgang verhältnismäßig wenig Zeit beansprucht, besteht doch das Bedürfnis nach einer Einrichtung, die es gestattet, ohne große Zeitverluste mehrere Objektpatronen wahlweise in den Strahlengang des Elektronenmikroskops von außen her einzuführen.Device for the introduction and optional insertion of several object cartridges into the beam path of corpuscular beam apparatus when examining objects In electron microscopes, the objects are known to be inserted in object cartridges, which in turn by special insertion devices in the beam path of the electron microscope to be brought. The known devices of this type are designed so that only one object is introduced into the vacuum space of the electron microscope at a time can be. In order to examine a new object, it has therefore been necessary up to now been to eject the object cartridge containing the previously examined object and then the cartridge with the new object or the old cartridge with a smuggle in a new object. Although the known, e.g. B. the one with a rotatable Lock valve working devices are designed so that the introduction process takes up relatively little time, as there is a need for a facility which allows several object cartridges to be inserted into the Introduce the beam path of the electron microscope from the outside.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Verwendung eines zur Aufnahme mehrerer Objektpatronen dienenden, relativ zum Strahlengang beweglich angeordneten Halters, dem eine besondere Schleusvorrichtung zugeordnet ist, die es gestattet, einen oder mehrere der die Patronen aufnehmenden Teile des Halters vom Vakuumraum abzutrennen. und mit der Außenluft zu verbinden. Auf diese Weise ist es nunmehr leicht möglich, verschiedene Objekte rasch nacheinander im Elektronenmikroskop zu untersuchen. Man kann vorzugsweise den Halter und die ihm zugeordnete Schleuseinrichtung so ausbilden, daß ein oder gegebenenfalls mehrere der die Patronen aufnehmenden Teile des Halters mit der Außenluft verbunden werden können, während gleichzeitig eine der im Halter befindlichen Patronen sich im Strahlengang in der Betriebsstellung befindet. Hierdurch ist es möglich, gleichzeitig ein Objekt zu untersuchen und ein zweites einzuschleusen.According to the invention, this object is achieved by the use of a to accommodate several specimen cartridges, movable relative to the beam path arranged holder, which is assigned a special lock device, the it allows one or more of the cartridge receiving parts of the holder to be separated from the vacuum space. and to connect with the outside air. In this way It is now easily possible to examine different objects in quick succession in the electron microscope to investigate. One can preferably the holder and the one assigned to him Train lock device so that one or, if necessary, several of the cartridges receiving parts of the holder can be connected to the outside air while at the same time one of the cartridges in the holder is in the beam path in the Operating position is. This makes it possible to add an object at the same time examine and smuggle a second one.

Den Patronenhalter kann man in verschiedener Weise ausbilden. So kann man beispielsweise einen quer zur Strahlachse geradlinig verschiebbar angeordneten Patronenhalter verwenden. Eine andere Ausführungsmöglichkeit besteht in der Verwendung einer drehbaren Trommel als -Patronenhalter, deren Achse parallel zum Strahlengang angeordnet ist und die zur Aufnahme der Objektpatronen mit mehreren achsenparallelen Bohrungen versehen ist. Die für die Erfindung wesentliche besondere Schleuseinrichtung kann leicht so durchgebildet werden, daß sich jeweils alle in dem Patronenhalter eingesetzten Objektpatronen zur Untersuchung schon innerhalb des Vakuumraumes des Elektronenmikroskops befinden. Man wird den Patronenhalter in. an sich bekannter Weise mit einem äußeren Äratrieb versehen, der die Verstellkräfte mit Hilfe eines vakuumdichten Verschlusses auf die im Vakuumraum angeordnete Trommel überträgt.The cartridge holder can be designed in various ways. So can one, for example, is arranged to be displaceable in a straight line transversely to the beam axis Use cartridge holder. Another option is to use it a rotating drum as cartridge holder, the axis of which is parallel to the beam path is arranged and for receiving the object cartridges with several parallels Holes is provided. The special lock device essential for the invention can easily be designed so that all are in the cartridge holder used object cartridges for examination within the vacuum space of the Electron microscope are located. The cartridge holder is known per se Way provided with an outer drive, which the adjustment forces with the help of a transfers vacuum-tight closure to the drum arranged in the vacuum space.

Um das Einschleusen der Objektpatronen zu ermöglichen, kann man gemäß der weiteren Erfindung die Vakuumwand des Apparates auf der vom Strahlengang entfernt liegenden Seite des Halters mit einer Einschleusöffnung versehen, die so ausgestattet werden kann, daß die Obj ektpatronen ohne Betriebsunterbrechung in den Halter eingesetzt und entnommen werden können. Eine sehr einfache und leicht zu bedienende Einschleusvorrichtung ergibt sich, wenn man in der Vakuumwand auf der Seite der Einschleusöffnung und auf der in Richtung der die Patrone aufnehmenden Bohrung gegenüberliegenden Seite Dichtungen anordnet, durch welche die mit der Außenluft beim Schleusen in Verbindung zu bringende Bohrung gegen den Vakuumraum vakuumdicht abgeschlossen werden kann. Zur Abdichtung können dabei zwei Gummidichtungen verwendet werden, die mit von außen zu verstellenden Druckstücken beim Schleusv organg gegen den Halter gedrückt werden.In order to enable the insertion of the object cartridges, one can according to the further invention, the vacuum wall of the apparatus on the removed from the beam path lying side of the holder provided with an infeed opening, which is so equipped can be that the Obj ektpatronen inserted into the holder without interrupting operation and can be removed. A very simple and easy to use introduction device arises when one is in the vacuum wall on the side of the inlet opening and on the opposite side in the direction of the bore receiving the cartridge Seals arranged through which the with the outside air in the locks in connection to be brought bore can be closed vacuum-tight against the vacuum space. Two rubber seals can be used for sealing, with those from the outside The pressure pieces to be adjusted are pressed against the holder during the sluicing process.

Weitere für die Ausgestaltung der Erfindung wesentliche Merkmale werden in dem im folgenden behandelten Ausführungsbeispiel beschrieben.Further features which are essential for the embodiment of the invention are to be found described in the exemplary embodiment dealt with below.

Die Figur zeigt als Ausführungsbeispiel der Erfindung einen Querschnitt durch denjenigen- Teil des Elektronenmikroskops, der die Objektpatronen aufnimmt. Mit i und :2 sind zwei Teile der Vakuumwand des Elektronenmikroskops bezeichnet. Die Stoßstelle dieser beiden Teile ist durch einen Gummiring 3 vakuumdicht verschlossen. Im Teil 2 sind die Polschuhe q. der Objektivlinse angedeutet. Mit 5 ist eine drehbare Trommel bezeichnet, deren Achse parallel zum Strahlengang 6 der Elektronen angeordnet ist. Diese Trommel ist zur .Aufnahme der Objektpatronen 7 mit einer Mehrzahl von achsenparallelen Bohrungen .8 versehen. Die Trommel besitzt einen äußeren Antrieb, der die Verstellkraft mit Hilfe eines konischen Schliffes über einen Kegelradantrieb 9, io auf die Trommel überträgt. Das untere Ende i i der Trommel ist als Spurlager ausgebildet. Es stützt sich mit einer Kugel 12 auf eine im Teil 2 angeordnete Platte 13 ab. .As an embodiment of the invention, the figure shows a cross section through that part of the electron microscope that receives the object cartridges. With i and: 2 two parts of the vacuum wall of the electron microscope are designated. The joint between these two parts is closed in a vacuum-tight manner by a rubber ring 3. In part 2 the pole pieces q. the objective lens indicated. With 5 is a rotatable Drum referred to, the axis of which is arranged parallel to the beam path 6 of the electrons is. This drum is for. Aufaufnahme the object cartridges 7 with a plurality of drill holes parallel to the axis .8. The drum has an external drive, which adjusts the adjustment force with the help of a conical cut via a bevel gear drive 9, io transfers to the drum. The lower end i i of the drum is used as a thrust bearing educated. It is supported by a ball 12 on a plate arranged in part 2 13 from. .

Um einzelne Patronen eirar und ausschleusen zu können, besitzt die Vakuumwand 2 auf der vom Strahlengang 6 entfernt liegenden Seite eine Bohrung r4., die als Einschleusöffnung dient. Diese Öffnung ist mit Hilfe des Druckstückes 15, der :Gummischeibe 16 und der zylindrischen Gummidichtung 17 verschlossen. Die Gummischeibe 16 ist nämlich mit ihrem äußeren Rand unter Zwischenlegung eines Druckstückes 18 und der mit einem äußeren Gewinde versehenen Scheibe i9 an den entsprechenden Teil der Vakuumwand 2 angepreßt, während der innere Rand der Scheibe 16 mit Hilfe eines Druckstückes 2o und der mit einem Innengewinde versehenen Scheibe 21 auf dem Teil 15 festgeschraubt ist. Der Teil 15. besitzt eine innere Bohrung 22, welche durch die hohlzylindrische Gummidichtung 17 verschlossen werden kann. Der Verschluß wird bewirkt durch eine durch den Hohlzylinder gesteckte Spindel 23. Diese Spindel drückt unter Vermittlung der äußeren Platte 26 die äußere Mantelfläche der Gummidichtung 17 mit Hilfe des an der Spindel befestigten Kopfes 24 gegen die zylindrische Bohrung des Teiles 15, so daß bei angezogener Mutter 25 ein völlig dichter Abschluß gewährleistet ist.In order to be able to eirar and eject individual cartridges, the Vacuum wall 2 on the side remote from the beam path 6 a hole r4., which serves as an infeed opening. This opening is with the help of the pressure piece 15, the: rubber washer 16 and the cylindrical rubber seal 17 closed. The rubber washer 16 is namely with its outer edge with the interposition of a pressure piece 18 and the externally threaded washer i9 to the corresponding part the vacuum wall 2 pressed, while the inner edge of the disc 16 with the help of a Pressure piece 2o and the disc 21 provided with an internal thread on the part 15 is screwed tight. The part 15 has an inner bore 22 which through the hollow cylindrical rubber seal 17 can be closed. The shutter will caused by a spindle 23 inserted through the hollow cylinder. This spindle pushes with the mediation of the outer plate 26, the outer surface of the rubber seal 17 with the help of the head 24 attached to the spindle against the cylindrical bore of part 15, so that when the nut 25 is tightened, a completely tight seal is guaranteed is.

Die Scheibe2r' trägt einen Gummidichtungsring 27, der durch die später beschriebene Andrückvorrichtung fest gegen den gegenüberliegenden Rand der dort befindlichen Trommelbohrung gedrückt werden kann. In den Teil i der Mikroskopwand ist auf der gegenüberliegenden Seite eine Gummidichtung 28 mit Hilfe eines Druckringes 29 verschraubt. Dieser Dichtung z8 ist ein Druckstück 30 zugeordnet, das von oben nach unten gegen die Dichtung 28 gedrückt werden kann,, so daß sich diese mit ihrem unteren Rand gegen die obere Öffnung der an dieser Stelle befindlichen Trommelbohrung dicht anlegt.The disc 2r 'carries a rubber sealing ring 27, which later described pressing device firmly against the opposite edge of there located drum bore can be pressed. In part i of the microscope wall is on the opposite side a rubber seal 28 with the help of a pressure ring 29 screwed. This seal z8 is assigned a pressure piece 30, which from above can be pressed down against the seal 28, so that this with her lower edge against the upper opening of the drum bore located at this point tightly attached.

Den beiden Druckstücken 15 und 30 ist je ein Schwenkhebel 31 und 32 zugeordnet; die bei 33 drehbar gelagert sind. Diesen beiden Schwenkhebeln ist eine gemeinsame Antriebsspindel 34 zugeordnet, die mit Hilfe des Handrades 35 gedreht werden kann. -Wenn man die Spindel 34 im Uhrzeigersinn dreht, werden die Druckstücke 15 und 30 aufeinander zu bewegt. Sie schließen mit Hilfe der Dichtungsteile 27 und 28 die Trommelbohrung 8, welche sich an dieser Stelle befindet, druckdicht gegenüber dem Vakuumraum 36 des Elektronenmikroskops ab.. In dieser Einstellung kann man nach Lösen der Mutter 25 die Spindel 23 zusammen mit dem Dichtungszylinder 17 aus der Bohrung 22 des Druckstückes 15 herausziehen, so daß die in der hier befindlichen Bohrung B eingesetzte Patrone 7 entfernt und gegebenenfalls durch eine neue ersetzt werden kann.. Die Patrone 7 wird mit ihrem oberen Teil 37 in einen mit Innengewinde versehenen Ring 38 eingeschraubt. Dieser Ring ist mit Hilfe einer Feder 39 in der Bohrung 8 abgestützt.The two pressure pieces 15 and 30 are each assigned a pivot lever 31 and 32; which are rotatably mounted at 33. A common drive spindle 34, which can be rotated with the aid of the handwheel 35, is assigned to these two pivot levers. -If you turn the spindle 34 clockwise, the pressure pieces 15 and 30 are moved towards each other. With the help of the sealing parts 27 and 28, you close the drum bore 8, which is located at this point, pressure-tight against the vacuum space 36 of the electron microscope Pull out the bore 22 of the pressure piece 15 so that the cartridge 7 inserted in the bore B located here can be removed and, if necessary, replaced by a new one. The upper part 37 of the cartridge 7 is screwed into an internally threaded ring 38. This ring is supported in the bore 8 with the aid of a spring 39.

Zum Einschleusen der neu eingesetzten Patrone wird -zunächst die Dichtung 17 wieder eingefügt und festgeschraubt, danach werden die Druckstücke 15 und 3o durch Drehen am Handrad 35 in Richtung voneinander weg bewegt, so daß der Innenraum der Bohrung 8 durch Lösen der Dichtungen 27 und 28 wieder in direkte Verbindung mit dem Vakuumraum 36 tritt.The seal is first used to insert the newly inserted cartridge 17 reinserted and screwed tight, then the pressure pieces 15 and 3o by turning the handwheel 35 in the direction away from each other, so that the interior the bore 8 by loosening the seals 27 and 28 again in direct connection occurs with the vacuum space 36.

.An der Stelle des Strahlenganges 6 ist ein rohrförmiger Stempel 4o angeordnet, der axial verschiebbar in einer Buchse 41 befestigt ist. Zum Antrieb des Stempels 4o dient ein Zahnstangentrieb 42, dessen Antriebswelle 43 in an sich bekannter Weise mit Hilfe eines Dichtungskonus von außen her verdreht `-erden kann. Der Stempel 40 kann derart nach abwärts verstellt werden, daß er die in der Bohrung 8 in dieser 'Stelle befindliche Patrone nach unten hin mitnimmt, so daß die Patrone aus der Bohrung 8 heraus in Richtung auf den w irksainen Bereich der Objektivlinse hin verstellt wird. Um eine andere Objektpatrone in den Strahlengang einzufügen, wird die Patrone 7 durch Zurückdrehen des Stempels 40 in die dargestellte Lage gebracht, wonach die Trommel 5 mit Hilfe des Antriebes g, io weitergedreht wird, bis die nächste Bohrung der Trommel und damit die darin befindliche Objektpatrone sich gerade im Strahlengang des Mikroskops befindet. Es ist vorteilhaft, in der Figur nichtdargestellte Anordnungen zu verwenden, die die Einstellung der Trommel 5 von außen her eindeutig zu beurteilen gestatten. Man kann z. B. mit der die Trommel verdrehenden äußeren Antriebsvorrichtung einen Zeiger verbinden, der die jeweilige Lage der Trommel außen sichtbar macht. .Man kann das Einrücken der Patrone in den Strahlengang auch beispielsweise an der äußeren Bandbedienten Antriebsvorrichtung der Trommel durch eine Rastenscheibe od. dgl. fühlbar machen.At the point of the beam path 6 is a tubular punch 4o arranged, which is axially slidably mounted in a bushing 41. To the drive of the ram 4o is a rack and pinion drive 42, the drive shaft 43 of which is in itself as is known, twisted from the outside with the help of a sealing cone. The punch 40 can be adjusted downward so that it is in the bore 8 in this' place located cartridge downwards so that the cartridge out of the bore 8 in the direction of the w irksainen area of the objective lens is adjusted. To insert another specimen cartridge into the beam path, the cartridge 7 is brought into the position shown by turning back the plunger 40, after which the drum 5 is rotated further with the aid of the drive g, io until the next Bore of the drum and thus the object cartridge located in it is just in the Beam path of the microscope is located. It is advantageous not shown in the figure To use arrangements that clearly define the setting of the drum 5 from the outside allow to judge. You can z. B. with the outer rotating the drum Drive device connect a pointer, which shows the respective position of the drum outside makes visible. . You can also, for example, the insertion of the cartridge into the beam path on the outer belt-operated drive device of the drum by a detent disc or the like. Make tangible.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Device for smuggling in and optional introduction multiple object cartridges. in the beam path of corpuscular beam apparatus, in particular Electron microscopes, characterized in that one for receiving several object cartridges a serving holder that is movably arranged relative to the beam path is used, who is assigned a special lock device that allows one or to separate several of the cartridge receiving parts of the holder from the vacuum space and to connect with the outside air. Device according to claim i, characterized by such a design of the holder and the associated lock device, that one or more of the cartridge receiving parts of the holder can be connected to the outside air, while at the same time one of the in the holder cartridges located in the beam path is in the operating position. 3. Device according to Claim 1 or 2, characterized by a device transverse to the beam axis linearly displaceable cartridge holder. 4. Device according to claim i or 2, characterized by a rotatable drum, the axis of which is parallel to the beam path is arranged and for receiving the object cartridges with several parallels Holes is provided. 5. Device according to claim i, characterized in that that the cartridge holder has an external drive that controls the adjusting force Using a vacuum-tight closure, preferably a conical cut, transfers to the holder arranged in the vacuum space. 6. Device according to claim 4, characterized in that the drum a lower thrust bearing mixes a ball and that a bevel gear engages at its upper end. 7. Establishment according to claim i or one of the following, characterized in that the vacuum wall of the device on the side of the cartridge holder that is remote from the beam path has an infeed opening through which the object cartridges without interrupting operation can be inserted and removed from the holder. B. Device according to claim 7, characterized in that in the vacuum wall on the side of the inlet opening and on the opposite one in the direction of the bore receiving the cartridge Side seals are provided through which the air locks with the outside air The hole to be brought into connection is sealed off in a vacuum-tight manner from the vacuum space can be. G. Device according to Claim 8, characterized by the use of two rubber seals, which are counteracted with pressure pieces that can be adjusted from the outside the drum can be pushed. ok Device according to claim 7 or one of the following, characterized in that the one located on the side of the inlet opening The pressure piece has a bore serving as a transfer channel that faces outwards can be closed by a special seal. i i. Device according to claim io, characterized in that the forming the outer closure of the inlet channel Seal by an elastic material, e.g. B. rubber, existing hollow cylinder is formed, the outer circumferential surface when closing with the help of a pressure spindle pressed against a corresponding cylindrical bore of the associated pressure piece will. i2. Device according to Claim 8 or one of the following, characterized in that that each of the two pressure pieces is assigned a pivot lever is and that the two pivot levers are adjusted by a common drive spindle can be. 13. Device according to claim z or one of the following, characterized characterized in that the object cartridges are resiliently supported in the bores of the holder are and that they are operated by an externally operated drive after their engagement are axially displaceable in the beam path.