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Vorrichtung zur Querverstellung des Objektes im Strahlengang von Korpuskularstrahlapparaten
Bei Korpuskularstrahlapparaten, insbesondere Elektronenmikroskopen, muß das bei
der Untersuchung im Vakuumraum befindliche Objekt nach beliebiger Richtung quer
verstellbar sein, um den jeweils zu untersuchenden Objektausschnitt aufsuchen zu
können. Um sicherzustellen, daß während des. Betriebes, und zwar insbesondere bei
der fotografischen Aufnahme, äußere Erschütterungen keine die Bildgüte störenden
Relativbewegungen zwischen Objekt und Objektiv zur Folge haben, hat man bei derartigen
Objektverstellvorrichtungen die Anardnung schon so gewählt, daß der Objektträäer,
also beispielsweise die Objektpatrone, durch Federn auf einen Linsenteil gedrückt
wird. Die an der Objektpatrone bzw. an einem sie aufnehmenden Objekttisch angreifenden
Verstellvorrichtungen hat man bisher so ausgebildet, daß die Verstellstangen mit
Hilfe von Gummidichtungen durch die Vakuumwand nach außen geführt wurden. Bei dieser
Anordnung besteht jedoch immer noch die Möglichkeit, daß äußere Erschütterungen
infolge der nachgiebigen Gummidichtungen sich verhältnismäßig stark auf den Verstefltisch
übertragen, der seinerseits die Schwingungen weiter an die Objektpatrone leitet.
Die Erfindung zielt darauf ab, eine möglichst erschütterungsunempfindliche Objekthalterung
und Objektverschiebung zu ermöglichen, woibei die Objektverschiebung auch weitgehend
ohne toten Gang
arbeitet. Zu dem Zweck werden die Verstellglieder
des Objelttverschiebetisches fester mit dem Mikroskopkörper verbunden, so daß sie
gegen diesen keine Schwingungen ausführen können. Das wird bei einer Vorrichtung
zur Querverstellung des Objektes mit einem die Objektträgerblenden aufnehmenden
Tisch, der durch Federn: auf einem feststehenden, fest mit dem Objektiv verbundenen
Teil des Apparates gedrückt und durch Verstellvorrichtungen quer zur Strahlenachse
bewegt wird, dadurch erreicht, daß die durch die Vakuumwand, nach außen geführten
Verstellantriebe durch Verwendung von Fettdichtungen schwingungssicher in die Vakuumwand
eingesetzt sind. Bei der Erfindung werden also die Verstellgestänge grundsätzlich
nicht mit elastischen Dichtungsmitteln, wie Membran. (Federungskörper oder Gummidichtungen),
durch .die Vakuumwand hindurchgeführt, sondern es werden dafür in der Vakuumwand
festliegende, die Schwingungen nicht übertragende Anlageflächen: verwendet, die
sich beispielsweise durch Verwendung von konischen, mit Fett gedichteten Schliffen
oder durch die Verwendung von mit Fett gedichteten Schraubenbolzen ergeben.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn für die Verstellantriebe Schraubenbolzen
angewendet wurden, die unter Verwendung von Vakuumfett in entsprechende, durch die
Apparatwand führende Gewinde eingesetzt sind. Man kann jede Versstellvorrichtung
beispielsweise mit zwei konzentrischen Schraubenbolzen, die mit verschiedenen Gewindesteigungen
versehen sind, ausrüsten. Dabei wird man den inneren Bolzen am Objekttisch angreifen
lassen und ihn durch geeignete konstruktive Mittel, beispielsweise durch Stift und
Nut, am Mitdrehen behindern. Dieser innere Bolzen kann dann, beispielsweise in einer
nach dem Apparatinnern zu geöffneten Sackloch.gewindebohrung des äußeren zugehörigen
Schraubenbolzens durch dessen Bewegung hin und her geschraubt werden.. Die Steigung
des äußeren und inneren Gewindes bei dem zuletzt genannten Bolzen unterscheidet
sich dabei um einen kleinen Betrag, z. B. um 1/1o oder 1/2o mm. Beim Drehen des
nach außen führenden Gewindebolzens kommt nur die Differenz der beiden Gewindesteigungen
zur Wirkung, da der innere Gewindebolzen sich nicht mitdrehen kann. Man erhält auf
diese Weise eine sehr feinfühlige Objektbewegung. Die Gewindebolzen sitzen relativ
zur Apparatwand sehr fest, so daß äußere Erschütterungen nicht zu einem .störenden
Schwingen der Verstellgestänge führen können. Man wird vorzugsweise zwei derartige
Differentialverstellbolzen anwenden, die beispielsweise um 9o° gegeneinander versetzt
angeordnet sind und die gegen entsprechenden Federdruck arbeiten. Mindestens der
eine dieser Bolzen kann an seinem dem Objektverschiebetisch zugekehrten Ende mit
einem Querstück versehen sein, das an seinen beiden Enden .die Andrückfläche für
den Verschiebetisch enthält, so daß dieser gegen Drehen gesichert ist.
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Die Verstellung des Verschiebetisches in den beiden zueinander senkrechten
Koordinaten kann eine Blattfeder übernehmen, die in der Winkelhalbierenden der beiden
Verstellbolzen angeordnet ist und entweder direkt oder über eine Rolle auf den Verschiebetisch
drückt. Die Drehung der Verstellwandungen kann bei kurzen Mikroskopen unmittelbar,
bei langen Mikroskopen über, senkrechte Drehsäulen erfolgen, die z. B. mittels Kegel
oder Schneckenradübersetzung die Verstellbolzen antreiben.
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Die Erfindung kann bei allen Korpuskularstrahlapparaten angewendet
werden, bei denen es sich darum handelt, im Innern des Vakuumraumes -befindliche
Einzelteile, wie Objekte, Blenden od. dgl., um genau einstellbare kleine Beträge
quer zur Strahlenachse zu verschieben:; insbesondere wird man die Erfindung mit
Vorteil anwenden können zur Objektquerverstellung bei Ionen- oder Elektronenmikroskopen.
Ein besonderer Vorteil der neuen Anordnung besteht auch noch darin, daß durch die
erwähnten Gewindebolzen eine sehr genaue Einstellmöglichkeit gegeben ist, da die
Anordnung leicht so ausgebildet werden kann, daß sie ohne toten Gang arbeitet.
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Weitere für die Erfindung wesentliche Merkmale werden in den folgenden
Ausführungsbeispielen behandelt.
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In Fig. i und 2 ist im Längsschnitt und im Querschnitt eine Objektverstellvorrichtung
für ein Elektronenmikroslcop dargestellt. Der Teil i des Mikroskops umschließt die
Aufnahmekammer 2 für das Objekt. Mit 3 ist die Objektivspule bezeichnet. Sie ist
durch die rohrförmigen Eisenteile q. und 5 nach innen und- außen hin gekapselt.
An den Teil 5 schließt sich der untere Polschuh 6 direkt an, während der obere Polschuh
;7 mit dem Teil q. über das untere Ende der Mikroskopwand i magnetisch verbunden
ist. Mit 8 ist ein, ringförmiger Deckel aus urimagnetischem Material bezeichnet,
der dem eisenfreien Spalt zwischen den beiden Polschuhen zugeordnet ist. Zur Querverschiebung
des Objektes wird die Objektpatrone 9 in einen Tisch io eingesetzt, der mit Hilfe
der Federn i 1, 12 gegen die Anlagefläche 13 des Objektivs gedrückt wird. Mit 1¢
ist die Einschleusöffnung für die Objektpatrone bezeichnet. Wie Fig. ä erkennen
läßt, besitzt der Tisch io nach der Seite dieser Einschleusöffnung 1q. hin einen
Einführungsschlitz 15 für die Patrone. Die Querbewegung des Tisches io wird mit
Hilfe der beiden Einstellschrauben 16, 17 durchgeführt. Die Einstellschraube 17
besteht aus einem äußeren Gewindebolzen 18, dessen. äußeres. Gewinde 19 in eine
entsprechend mit Gewinde versehene Bohrung der Vakuumwand i eingeschraubt ist. Die
Gewindeflächen werden mit Vakuumfett abgedichtet. Der Bolzen 18 besitzt eine innere
Sacklochbohrung 2o, in die ein zweiter Bolzen 21 eingeschraubt werden kann. Die
Steigung des Außen- und Innengewindes beim Bolzen 18 unterscheidet sich um einen
kleinen Betrag, etwa 1/io oder 1/2o mm. Der Bolzen 21 besitzt am linken Ende einen
Kopf 22 (Fi.g. 3), dessen oberes abgeflachtes Ende 23 sich in eine Rille 24 des
Tisches io derart legt, daß der Bolzen 21 beim Drehen der Schraube 17 am Mirdrehen
gehindert ist. In entsprechender Weise ist auch der Bolzen 16
aufgebaut.
Durch Drehen an den Einstellschrauben 16 und 17 kann die Lage des Objektes relativ
zum Stralilengang um kleine Beträge sehr exakt eingestellt werden.
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Eine andere Ausführungsform der Erfindung ist in den Fig. 4 und 5
in der Draufsicht und im Längsschnitt dargestellt.
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An die bekannte Kükenobjektschleuse 3 i, die auf den oberen Teil des
nicht dargestellten Objektivs fest aufgeschraubt wird, ist der Träger 32 für, den
Objektverschiebetisch 33 befestigt. In diesem Tisch 33 kann von oben her die Patrone
34 eingeführt werden. Zur Querverstellung des. Tisches 33 dienen. zwei um 9o° gegeneinander
versetzte Verstellstangen 35 und 36. Diese Stangen besitzen an ihrem nach außen
zugekehrten Ende ein Gewinde 37, das in ein entsprechendes Gewinde 38 einer SaCklochbohrung
im Bolzen 39 hin und her geschraubt werden kann.. Am Bolzen 39 ist der äußere Handgriff
40 für die Verstelleinrichtung befestigt. Der Bolzen 39 wird mit seinem Außengewinde
in das äußere Ende einer Muffe 41 eingeschraubt, die ihrerseits unter Verwendung
des Gummiringes 42 fest in den Mikroskopteil 31 eingeschraubt ist. Am inneren Ende
sind an den Bolzen 36 und 35 Druckstücke 43 und 44 mit Stiften befestigt. Diese
Druckstücke legen sich mit den Nasen 45 gegen ihnen zugeordnete Anlageflächen 46
des Tisches 43. Durch diese Zweipunktanlage der Druckstücke 43 und 44 am Tisch 33
wird sichergestellt, daß der Tisch nur reine Verschiebebewegungen in definierter
Richtung (also keine zusätzliche Drehbewegung) machen kann. Mit 47 ist eine von
zwei hintereinanderliegenden Justierschrauben für das Druckstück 44 bezeichnet.
Die beiden- Vers.tellstangen 35 und 36 arbeiten gegen eine ihnen gegenüberliegende,
um r35° versetzte Gegenfeder 48. Auch bei dieser Anordnung, die sich durch besonders
geringen Platzbedarf in Richtung der Mikroskopachse auszeichnet, lassen sich die
gewünschten Querverschiebungen des Objektes relativ zum Strahl sehr genau einstellen,
ohne daß beim Betrieb durch die Verstellstangen sich Erschütterungen auf den Objekttisch
übertragen.