DE892351C

DE892351C - Over microscope with electrostatic high-voltage lenses

Info

Publication number: DE892351C
Application number: DEA12009D
Authority: DE
Inventors: Ernst Dr-Ing Brueche
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1941-03-28
Filing date: 1941-03-28
Publication date: 1953-10-05

Description

Übermikroskop mit elektrostatischen Hochspannungslinsen In den elektrostatischen Übermikroskopen werden, zur vergrößernden Abbildung des Objekts elektrostatische Einzellinsen benutzt, die. im allgemeinen aus einer oder mehreren Mittelelektroden, welche mit der Glühkathode verbunden sind, und auf gleichem Potential liegenden Außenelektroden bestehen. Die Außenelektroden sind zweckmäßig mit der Erde verbunden. Das f_Tbermikroskop enthält üblicherweise eine Objektiv- und eine Projektions-1 in e.Over microscope with electrostatic high voltage lenses In the electrostatic Over microscopes are electrostatic to enlarge the image of the object Single lenses used that. generally from one or more central electrodes, which are connected to the hot cathode and are at the same potential External electrodes exist. The outer electrodes are expediently connected to earth. The f_Tber microscope usually contains an objective and a projection 1 in e.

Die Scharfeinstellung bei den elektrostatischen Übermikroskopen erfolgt in der Weise, daß das Objekt gegenüber der dem Strahlerzeugun.gssystem zugewandten Linsenelektrode der Objektivlinse in die geeignete Lage verschoben wird. Bei dieser Verschiebung können infolge der hohen Vergrößerung des Übermikroskops kleine seitliche Bewegungen des Objekts dadurch sehr störend wirken, daß das Bild seitwärts fo.rtwandert und die Scharfeinstellung somit sehr erschwert wird.The electrostatic super microscopes are focused in such a way that the object is opposite to that facing the beam generation system Lens electrode of the objective lens is moved into the appropriate position. At this There can be small lateral displacement as a result of the high magnification of the over microscope Movements of the object are very disturbing because the image moves sideways and the focus is thus very difficult.

Bei der vorliegenden Erfindung ist nun ein anderer Weg zur Scharfeinstellung des Bildes beschritten, indem eine regelbare Hilfsspannung an: die Linsen. gelegt wird.With the present invention, there is now another way of focusing of the image trodden by an adjustable auxiliary voltage: the lenses. placed will.

Johann.s.on und Scherzer (Zeitschrift für Physik, Bd. 8o, S. 183 ff .) änderten, die Brennweite einer Einzellinse bereits dadurch, daß.die Spannung an einer von zwei auf gleichem Potential liegenden Außenelektroden umgebenen Mittelelektrode geändert wurde. Dieses Verfahren. erfordert jedoch für elektrostatische Hochspannungslinsen einen verhältnismäßig, großen Aufwand und bereitet daher Schwierigkeiten.Johann.s.on and Scherzer (Zeitschrift für Physik, vol. 8o, p. 183 ff.) Changed the focal length of a single lens simply by changing the voltage on a center electrode surrounded by two outer electrodes at the same potential. This method. however, requires a relatively large outlay for high-voltage electrostatic lenses and therefore creates difficulties.

Man kann nun daran denken, die Spannungen an den Außenelektroden der Linsen zu verändern. Die dem Leuchtschirm zugewandte Elektrode der Projektionslinse kommt hierfür nicht in Frage, da sie üblicherweise mit dem geerdeten Leuchtschirm verbunden ist. An der der Objektivlinse zugewandten Außenelektrode der Projektionslinse kann die Spannung nicht geändert werden, da dann eine Einwirkung des Feldes dieser Linse auf das Feld der Objektivlinse auftritt.One can now think of the voltages on the external electrodes of the To change lenses. The electrode of the projection lens facing the luminescent screen is out of the question for this, as it is usually connected to the grounded luminescent screen connected is. On the outer electrode of the projection lens facing the objective lens the voltage cannot be changed because the field then acts on it Lens occurs on the field of the objective lens.

Diese Nachteile werden bei dem erfindungsgemäßen Übermikroskop, mit elektrostatischen Hochspannungslinsen dadurch vermieden, daß entweder die dem Strahlerzeugungss#rstem zugewandte Linsenelektrode der Objektivlinse oder die dem Strahlerzeug ungs system abgewandteLins enelektro de der Objektivlinse und die der Objektivlinse zugewandte Linsenelektrode der Projektionslinse zur Regelung der' Scharfeinstellung an eine regelbare Hilfsspannung gelegt werden. Diese Elektroden werden also beispielsweise an eine durch. ein Potentiometer regelbare Spannung oder auch an eine Trockenbatterie mit entsprechendem Abzweigungen gelegt. Auf diese Weise ist es möglich, die Brennweiten der Linsen zu ändern und eine sehr genaue Scharfeinstellung des Bildes, vorzunehmen.These disadvantages are with the super microscope according to the invention Avoided electrostatic high voltage lenses that either the beam generating system facing lens electrode of the objective lens or the beam generating system avertedLins enelektro de the objective lens and those facing the objective lens Lens electrode of the projection lens to regulate the 'focusing on a adjustable auxiliary voltage can be applied. So these electrodes are for example to one through. a potentiometer adjustable voltage or a dry cell battery laid with appropriate branches. In this way it is possible to adjust the focal lengths of the lenses and to focus the image very precisely.

In der Zeichnung sind in zum Teil schematischer Weise Ausführungsbeispiele nach der Erfindung dargestellt. Bei der Anordnung nach Fig. i besteht das Übermikroskop aus einem oberen mit der Außenelektrode 2 der Objektivlinse verbundenen Teil, in den die Kathode i, welche über die Zuleitung 12 mit der Hochspanuungs.leitung i i verbunden ist, hineinragt. Die Mittelelektrode 3 ist über die Zuleitung 13 ebenfalls mit der Hochspannungsleitung verbunden, während der obere Teil des Übermikroskops mit der Linse 2 über die Leitungen 27 und 34 geerdet ist. Das mittlere Rohrstück 5 des Übermikroskops bildet einerseits mit der Außenelektrode _4 der Objektivlinse und andererseits mit der Außenelektrode 6. der Projektionslinse eine Einheit. Die Mittelelektrode 7 der Projektionslinse ist über die Zuleitung 14 mit der Hochspannungsleitung i i verbunden, während der untere Teil 9 des Übermikroskops, welcher mit dem Leuchtschirm io und der Außenelektrode 8 der Projektionslinse leitend verbunden ist, über die Zuleitung 30 geerdet ist.In the drawing, exemplary embodiments according to the invention are shown in a partially schematic manner. In the arrangement according to FIG. I, the super microscope consists of an upper part connected to the outer electrode 2 of the objective lens, into which the cathode i, which is connected to the high voltage line i i via the supply line 12, protrudes. The center electrode 3 is also connected to the high-voltage line via the supply line 13, while the upper part of the microscope with the lens 2 is grounded via the lines 27 and 34. The middle pipe section 5 of the microscope forms a unit on the one hand with the outer electrode _4 of the objective lens and on the other hand with the outer electrode 6 of the projection lens. The center electrode 7 of the projection lens is connected to the high-voltage line ii via the lead 14, while the lower part 9 of the microscope, which is conductively connected to the luminescent screen io and the outer electrode 8 of the projection lens, is grounded via the lead 30.

Um an das mittlere Rohrstück des Übermikroskops eine regelbare Hilfsspannung anlegen zu können, steht dieser Teil des Übermikroskops über die Zuleitung 15 mit dem Potentiometer 17, welches= an der Batterie 16 liegt, in. Verbindung. Der eine Pol der Batterie ist über die Leitung 29 geerdet. Zur Scharfeinstellung ist es somit bei der dargestellten Anordnung lediglich erforderlich, die Spannung an dem mittleren Rohrstück durch Ändern der Potentiometereinstellung zu regeln.In order to have an adjustable auxiliary voltage on the middle section of the tube of the microscope To be able to apply, this part of the microscope is via the lead 15 with the potentiometer 17, which is connected to the battery 16. Connection. The one The battery pole is grounded via line 29. So it is for focusing in the arrangement shown only required the voltage on the middle To regulate the pipe section by changing the potentiometer setting.

Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, nicht das ganze mittlere Rohrstück des Übermikroskops aufzuladen, sondern man kann gegebenenfalls auch einen Einsatz vorsehen, der rohrförmig den Strahlengang umgibt und mit den isoliert in der Linse befestigten äußeren Lochbdendenelektroden in Verbindung steht.It has been found to be useful, not the entire middle section of pipe of the hyper microscope, but you can also use it if necessary provide, the tubular surrounds the beam path and with the isolated in the lens attached outer perforated bottom electrodes.

Gegebenenfalls kann man bei der Anordnung nach der Erfindung auch den Abschirmzylinder, welcher den Strahlengang gegen äußere Störfelder abschirmt, für die Zwecke der vorliegenden Erfindung ausnutzen und diesen Teil des Über"mikroskops aufladen. Ein Ausführungsbeispiel, bei dem der magnetische Abschirmzylinder zu diesem Zweck ausgenutzt ist, ist in der Fig.2 dargestellt. Das Übermikroskop i9 ist lediglich mit der der Kathode i zugewandten Linsenelektrode :2 der Objektivlinse und der dem Leuchtschirm io zugewandten äußeren Linsenelektrode 8 der Projektionslinse leitend. verbunden. Diese Teile sind über die Zuleitung 31 geerdet. Durch die metallische Wandung des Übermikroskops 9 sind die Zuleitungen 13 und 14 zu den. Hochspannungselektroden 3 und 7 isoliert hindurchgeführt. Innerhalb dies Übermikroskops befindet sich der magnetische Abschirmzylinder 18, welcher eine Einheit mit den äußeren Linsenelektroden 4 und 6 der beiden Linsen bildet. Dieser Abschirmzylinder steht über eine Zuleitung 15, welche isoliert durch die Wandung i9 hindurchgeführt ist, mit einem Spannungsteiler 17 und der Batterie 16 in Verbindung. Zweckmäßig ist in die Leitung 15 eine Vorspannung 27 eingeschaltet, damit im normalen Zustand der Abschirmzylinder 18 nicht auf Nullpotential liegt. Zur Regelung der Spannung an dem Abschirmzylinder und damit an den äußeren Linsenelektroden 4 und 6 ist lediglich ein. Verschieben des Potentiometerabgriffs auf dem Potentiometer 17 erforderlich. Der Potemtiometerkreis ist über die Zuleitung 34 mit der Erde verbunden.If necessary, one can also use the arrangement according to the invention the shielding cylinder, which shields the beam path from external interference fields, for the purposes of the present invention and utilize this part of the "via" microscope charge. An embodiment in which the magnetic shielding cylinder to this Purpose is exploited, is shown in Fig.2. The hyper microscope i9 is merely with the lens electrode facing the cathode i: 2 of the objective lens and that of the Luminous screen io facing outer lens electrode 8 of the projection lens conductive. tied together. These parts are earthed via the lead 31. Through the metallic Wall of the microscope 9 are the leads 13 and 14 to the. High voltage electrodes 3 and 7 passed through in isolation. Inside this super microscope is the magnetic shielding cylinder 18, which is a unit with the outer lens electrodes 4 and 6 of the two lenses. This shielding cylinder stands over a supply line 15, which is passed through the wall i9 in an isolated manner, with a voltage divider 17 and the battery 16 in connection. Appropriately, a bias is in the line 15 27 switched on so that in the normal state the shielding cylinder 18 is not at zero potential lies. To regulate the voltage on the shielding cylinder and thus on the outer one Lens electrodes 4 and 6 is only one. Moving the potentiometer tap required on potentiometer 17. The potentiometer circuit is on the lead 34 connected to the earth.

Die übrigen Bezugszeichen entsprechen den in der Fig. i' gewählten Bezugszeichen. Der Abschirmzylinder i8 besteht zweckmäßig aus zwei Teilen 2o und 21, wie es in der Fig. 3 dargestellt ist, von denen der Teil 2o mit der Elektrode 4 und der Teil 21 mit der Elektrode 6 eine Einheit bilden. Die beiden Rohre sind dann ineinandergeschoben, um einen einfachen Zusammenbau und eine gute Justierung der Linsen zu erzielen.The remaining reference symbols correspond to those selected in FIG. I ' Reference number. The shielding cylinder i8 expediently consists of two parts 2o and 21, as shown in FIG. 3, of which the part 2o with the electrode 4 and the part 21 with the electrode 6 form a unit. The two pipes are then nested for easy assembly and adjustment of the lenses.

In manchen Fällen ist es auch zweckmäßig, statt des Aufladens des mittleren zylinderförmigen Teils des Übermikroskops eine Brenuweitenänderung dadurch vorzunehmen, daß man die Anode mit der ersten Linsenelektrode von den übrigen geerdeten Teilen isoliert und an diesen Teil eine gegen Erde veränderliche Spannung legt. Die Anordnung hat den besonderen Vorteil, daß man den Emissionsstrom in sehr einfacher Weise messen kann. Ein Ausführungsbeispiel für eine derartige Anordnung ist in der Fig. 4 gezeigt. Die Linsenelektrode 2 mit dem metallischen Ansatz 22 ist von dem mittleren Zwischenrohr 5 des Übermikroskops durch einen Isolierring 23 getrennt, so daß der obere Teil 22 mit der Linsenelektrode 2 über die Zuleitung 24 aufgeladen werden kann. Zu diesem Zweck ist ein Potentiometer 25 vorgesehen, welches mit der Batterie 26 verbunden: ist. Der Potentiometerkreis ist über die Leitung 32 geerdet.In some cases, instead of charging the middle cylindrical part of the microscope a focal length change thereby make sure that the anode is grounded to the first lens electrode from the rest Parts isolated and applied to this part with a voltage that can be changed with respect to earth. The arrangement has the particular advantage that the emission current is very simple Way can measure. An embodiment of such an arrangement is in Fig. 4 shown. The lens electrode 2 with the metallic extension 22 is of the middle intermediate tube 5 of the microscope separated by an insulating ring 23, so that the upper part 22 with the lens electrode 2 is charged via the lead 24 can be. To this end is a Potentiometer 25 provided, which is connected to the battery 26: is. The potentiometer circuit is about the Line 32 grounded.

Claims

.PATENT CLAIMS: e.g. Over microscope with electrostatic high voltage lenses, characterized in that either the one facing the beam generation system Lens electrode of the objective lens or the one facing away from the beam generation system Lens electrode of the objective lens and the Linsernelektro @ de facing the objective lens the projection lens to regulate the focusing to an adjustable auxiliary voltage are laid.

2. Super microscope according to claim r, characterized in that the dem The lens electrode of the objective lens facing away from the beam generation system and that of the Objective lens facing lens electrode of the projection lens with the middle metallic pipe section of the vessel wall are connected, which of the rest Parts of the vessel wall is isolated.

3. Super microscope according to claim z, characterized characterized in that the lens electrode facing away from the beam generating system Objective lens and the lens electrode of the projection lens facing the objective lens are connected to a controllable auxiliary voltage to regulate the focusing and form a unit with the shielding cylinder. q .. super microscope according to claim s, characterized in that the lens electrode facing the St.rahilgenerun: g system of the objective lens from the. , earthed parts of the discharge vessel arranged in an insulated manner is.