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Dreistufiges Elektronen- oder Ionenmikroskop Bekanntlich läßt sich
.bei Elektronen- oder Ionenmikroskopen durch eine .dreistufige Anordnung für eine
bestimmte Vergrößerung des IVIikroskops und bei festen Brennweiten der Linse die
Abbildungslänge des Geräts beträchtlich verkürzen. Nur die letzte Abbildungsstufe
ist wegen .der mit dem Bildwinkel wachsenden Verzeichnung vom Bildformat abhängig
und muß ein bestimmtes Vielfaches der Endbildab.messung betragen. Bei der Erfindung
gelingt es, ein verhältnismäßig kurzes Elektronen- odef Ionenmikroskop hoher Vergrößerung
und großen Bildformats bei dreistufiger Anordnung dadurch zu ervielen, d:aß die
letzte Abbildungsstufe so kurz gemacht ist, wie es die Verzeichnung und das Bildformät
zulassen, und daß die beiden ersten Abbildungsstufen zusammen kürzer, und zwar vorzugsweise
merklich kürzer als die letzte Stufe sind. Die erste Abbildungsstufe kann dabei
wiederum kürzer als die zweite sein, beispielsweise so lang, daß bei Abbildung des
Objekts nur ,mit den beiden ersten Linsen das Endbildformat durch die Strahldurchtrittsöffnung
der dritten Abbildungslinse passend zur Plattengröße begrenzt wird. Insgesamt ergibt
sich auf diese Weise eine ansteigende Länge der Abbildungsstufen, z. B. derart,
daß die erste Abbildungsstufe 40 :mm, die zweite 8o mm und die dritte 24o mm lang
ist.
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Man wind die Linsen mit Vorteil so -bemessen, daß bei Herstellung
von Beugungsaufnahmen der
Beügurigslcegel durch die den- Strahlendurchtritt
begrenzenden Linsenöffnungen nicht gestört wird. Zu .diesem Zweck wird man .mit
Vorteil mindestens als dritte Abbildungslinse ein Mehrfachprojektiv anwenden, also
eine Anordnung, .bei der wahlweise unter- Vakuum die inneren Linsenteile, .also
bei--spielsweise die Polschuheinsätze, ohne wesentliche Betriebsunterbrechung ausgewechselt
wenden. können. Zur Herstellung von Beugungsaufnahmen wird bei dem .dreistufigen
Mikroskop in diesem Fall die zweite Abbildungslinse von vornherein so bemessen,
daß der Beugungskegel bei ihr ungehindert hindurchtreten kann. Bei der dritten Linse
läßt sich dann für die Herstellung von Beugungsaufnahmen leicht ein genügend weites
Polschuhsystem mit Hilfe der Wechselvorrichtung in den Strahlengang bringen, so
.daB der Beugung.skegel. auch an dieser Stelle durch,die Optik nichtgestört ist.
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Beugungsaufnahmen genügender Größe können bei derart kurzen Geräten
nur von solchen Objekten .gemacht werden, die in ihrer Mikroskopierlage bleiben.
Die beiden ersten Linsen und gegebenenfalls auch noch die dritte können zur Vereinfachung
des Geräts und der Bedienung .durch einen gemeinsamen Regler geregelt werden, @Wobei
die Wicklungen hintereinandergeschaltet sind. Da die erste Abbildungsstufe verhältnismäßig
kurz ist, kann man bei Elektronenmikroskopen, die mit magnetischen Linsen arbeiten,
das Objektiv und das erste P.roj.ektiv als gemeinsames Linsensystem derart aufbauen,
daß der- gemeinsame Eisenkreis dieses Systems zwei mit je einem Polschuhpaar versehene
Luftspalte besitzt. Weitere für die Erfindung wesentliche Merkmale werden in .dem
folgenden Ausführungsbeispiel behandelt.
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Die Zeichnung zeigt als- Ausführungsbeispiel der Erfindung ein dreistufiges
Elektronenmikroskop. Es handelt sich hierbei um ein mit elektromagnetischen Linsen
arbeitendes Mikroskop. Mit i ist der Strahlerzeuger ,des Mikroskops bezeichnet.
Der Kathodenhalter ist in an sich bekannter Weise mit Hilfe eines Rippenisolators
2 auf :den Oberteil des Mikroskops aufgesetzt. Beim Ausführungsbeispiel ist der
Strahlerzeuger ohne Verwendung einer besonderen Kondensorspule unmittelbar auf -den
Objektschleusenkörper 3 unter Verwendung einer Gummischeibe 4, eines Druckringes
5 und einer Mutter 6 vakuumdicht aufgesetzt. Als Objektschleuse dient ein an .sich
bekanntes HahnkÜken 7, das mit einer Querbohrung 8 versehen ist. In diese Querbohrung
ist ein Rohr g eingesetzt, -das zur Aufnahme der Objektpatrone beim Schleusvorgang
dient. Dieses Rohr kann mit Hilfe des an sich bekannten von außen drehbaren Triebrades
io auf und ab gedreht werden, so daß man die Objektpatrone nach dem Einschleusvorgang
aus der Querbohrung 8 heraus nach unten hin in Richtung auf das Objektiv verstellen
kann.:In dem Schleusenkörper 3 ist auf der rechten Seite (die Einschleusöffnung
i z und auf der linken Seite ein Evalcuierungskanal 12 sichtbar.
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Das Objektiv und das erste Projektiv des dreistufigen Mikroskops bilden
im Zeichnungsbeispiel ein gemeinsames Lihsensysterri. Natürlich können auch zwei
einzelne Linsenspulen verwendet werden, wobei z. B. -das erste Projektiv als Mehrfachprojektiv
ausgestrahlt sein kann. Hierzu gehört die gemeinsame Erregerwicklung 13 mit der
zugeordneten nach außen geführten Anschlußleitung 14. Die Erregerspule
13 ist allseitig ummantelt. Dieser Mantel besteht aus .den zum Magnetkreis
gehörigen Teilen 15, 163 17 und dem aus unm.agnetischem Material bestehenden
Teil 18. Mit i9 ist der obere Polschuh ,des Objektivs bezeichnet, in .den
in der dargestellten Betriebslage die Objektpatrone 2o, welche in dem Tisch 2i sitzt,
hineinragt. Der obere Polschuh i9 des Objektivs steht mit dem magnetischen Deckelteil
17 in Berührung. Der untere Polschuh 22 des ersten Projektios steht mit dem
unteren Teil 15 der magnetischen Ummantelung in Berührung. Auf dein Polschuh 22
ist .ein Ring 23 aus urmagnetischem Material aufgesetzt und auf diesem -das aus
magnetischem Material bestehende Röhr 24, dessen unteres Ende 25 den oberen Polschuh
des ersten Projektios und dessen oberes Ende 26 den- unteren Polschuh des Objektivs
bilden. Mit 27 ist ein dem Teil 23 entsprechender, .aus urmagnetischem Material
bestehender Ring bezeichnet. Die Teile 23 und 27 bilden so die Abstandhalter für
die Polschuhe beider Linsen. Die Pölschuhteile und diese Abstandhalter haben gleichen
Außendurchmesser und sind von oben her in eine genau passende Bohrung der Teile
i5, 18 und 17 eingesetzt.
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Mit dem Oberteil der beschriebenen Linsenummantelung ist ein Ring
28 verschraubt, dessen oberes Ende ein Innengewinde besitzt. In dieses Innengewinde
ist ein; Druckring 29 ;geschraubt, der unter Verwendung einer Gummidichtung 30 den
Schleusenkörper 3 druckdicht auf dem Linsenkörper befestigt.
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Der Tisch 21, welcher die Objektpatrone 2o in der Betriebslage aufnimmt,
ist mit Hilfe zweier Einstellschrauben quer zur Strahlrichtung verschiebbar. Eine
dieser Einstellschrauben 31 ist in der Figur auf ider rechten Seite eingezeichnet.
Diese Einstellschraube besteht aus zwei Bolzen 32 und 33. Der Bolzen 32 ist mit
seinem Außengewinde in eine entsprechend mit Gewinde versehene Bohrung des Schleusenkörpers
3 eingeschraubt. Der Bolzen 33, dessen Gewinde sich geringfügig von dem Außengewinde
des Bolzens 32 unterscheidet, ist in eine Sacklochbohrung 34 des Bolzens 32 eingeschraubt.
Die Abdichtung dieser Verstel@leinrichtung nach außen erfolgt mit Hilfe von in ,den
Gewindegängen .des Außenbolzens 32 verwendetem Dichtungsfett. Die Verstellschrauben
31 arbeiten gegen,die Wirkung einer ihnen gegenüberliegenden Blattfeder 35.
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Das dritte Pröjektiv ist im Zeichnungsbeispiel als Mehrfachprojektiv
ausgebildet. Mit 36 ist :die Erregerwicklung dieser Linse bezeichnet. Auch diese
Wicklung ist allseitig ummantelt, und zwar gehören zu dieser Ummantelung die Teile
37 und 38 aus magnetischem Material und der ringförmige Teil 39 aus urmagnetischem
Material, Mit 4o
ist die Anschlußleitung der Wicklung 36 bezeichnet.
Auf .den äußeren magnetischen Mantel 37 ist das ebenfalls aus magnetischem
Material bestehende Ringstück 41 aufgeschraubt, in welches von oben her die Scheibe
42 aus unmagnetischem Material und unmittelbar darauf die Scheibe 43 aus magnetischem
Material aufgesetzt sind. In den durch,die Teile 39, 41 und 42 umschlossenen Raum
44 ist ein Drehtisch 45 eingebaut, der mit einem Zahnkranz 46 versehen ist. Hiermit
arbeitet das Zahnrad 47 zusammen, welches mit Hilfe des Handgriffes 48 von außen
verdreht werden kann. Mit 49 ist der drehbare Dichtungsschliff des Zahnrades 47
bezeichnet, der dicht in das Stück 41 eingesetzt ist. Mit Hilfe des Drehtisches
45 können verschiedene rings um !die Strahlach.se liegende Polschuheinsätze wahlweise
zur Wirkung gebracht werden. In :der Figur sind drei solcher Polschuheinsätze dargestellt.
Jeder Polschuheinsatz besteht aus zwei Polschuhen So, 5i, die durch ein unmagnetisches
Stück 52 zu einem einheitlichen Körper zusammengefaßt sind. Der aus unmagnetischem
Material bestehende Ring 52 besitzt eine schwalbenschwanzförmige Nut 53, in die
das entsprechend ausgebildete Ende 54 eines Verstellbolzens 55 eingeführt werden
kann. Mit 56 ist der Handgriff des Verstellbolzens bezeichnet. Durch Drehen des
Handgriffes 56 um go° und Verschieben des Bolzens nach links kann der Bolzen an
den auf der rechten Seite dargestellten Polschuheinsatzkörper herangedrückt werden,
und ,man kann,dann den gesamten Polschuheinsatzkörper in den Strahlengang einschieben.
Zum Herausführen des Einsatzkörpers aus dem Strahlengang wird der Bolzen 55 so gedreht,
daß sein Ende 54 in die schwalbenschwanzförmige Nut 53 eingreift. Man kann dann
durch Ziehen des Bolzens 55 nach rechts den Polschuheinsatzkörper wieder
in die dargestellte Lage bringen. Mit Hilfe dieser Wechselvorrichtung kann man also
durch Drehen am Handgriff 48 den jeweils gewünschten, in Betrieb zu nehmenden Polschuheinsatzkörper
zunächst auf die Seite bringen, wo sich der Bolzen 55 befindet, und dann kann man
mit ,diesem Bolzen den Polschuheinsatz in die Betriebslage verstellen. Mindestens
einer der Polschuheinsätze dieser dritten Abbildungslinse erhält mit Vorteil eine
so große Durchtrittsöffnung, daß bei der Herstellung von Beugungsaufnahmen der Beugungskegel
durch den in der Betriebslage befindlichen Polschuheinsatzkörper nicht gestört wird.
Ebenso wird man .auch die unveränderliche Durchtrittsöffnung bei den Polschuhen
22 und 25 des ersten Projektivs vorteilhaft so wählen, daß auch hier der Beugungskegel
57 ungehindert hindurchreten kann. Bei dem dargestellten Mehrfachprojektiv
der dritten Stufe lassen sich Beugungsaufnahmen auch leicht dadurch -herstellen,
daß sämtliche Polschuheinsatzkörper aus dem Strahlengang entfernt werden. Die Innenbohrung
des magnetischen Stücks 38 ist in der aus der Figur ersichtlichen Weise dem größten
Strahlquerschnit t angepaßt und erhält deshalb eine konische Form.
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Die Ummantelung der Linsenspule i3 ist mit Hilfe des Ringes 58 und
unter Verwendung einer Gummidichtung 59 auf das Stück 41 des Mehrfachprojektivs
aufgeschraubt. Das Mantelstück 38 ist seinerseits mit dem oberen Ende des Mikroskopunterteils
6o unter Verwendung einer Gummidichtung 61 -dicht aufgeschraubt. Bei 62 ist die
Endbildebene angedeutet. In dem darüber befindlichen Teil 63 des Mikroskops
befinden sich die in der Figur nicht dargestellten Schauöffnungen, mit denen :der
Endbildleuchtschirm betrachtet werden kann.
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Die Erfindung kann abweichend vom dargestellten Ausführungsbeispiel
auch bei Elektronenmikroskopen angewandt werden, die mit magnetostatischen Linsen
arbeiten. Ferner ist es auch .möglich, die Erfindung auch bei solchen Elektronenmikroskopen
und bei Ionenmikroskopen anzuwenden, die mit elektrischen Linsen arbeiten. Auch
in diesen Fällen kann man durch :die eingangs beschriebene besondere Bemessung des
dreistufigen Mikroskops bei ,großem Bildformat und verhältnismäßig kurzer Baulänge
eine hohe Vergrößerung erzielen.