Elektronenmikroskop zur Beobachtung von Oberflächen in auffallender
Elektronenstrahlung Beim Arbeiten mit Elektronenmikroskopen kann man das Objekt
4urchstrahlen. Man kann aber auch Objektoberflächen in auffallender Elektronenstrahlung
beobachten. In dem zuletzt genannten Falle handelt es sich bei den abbildenden Elektronen,
.die von Objekt in die Öffnung der Objektivspule gelangen, um rückdiffundierte Elektronen.
Wie Versuche an einem Elektronenmikroskop, das zur Oberflächenbetrachtung eingerichtet
war- und das mit einem magnetischen Objektiv arbeitete, gezeigt haben, ergaben sich
bei diesen Anordnungen bisher starke Bildfelder durch die unter Geschwindigkeitsverlust
gestreuten, Elektronen. Die Bildschärfe ließ bei solchen Anordnungen daher bisher
zu wünschen übrig. Die Erfindung bezieht sich auf eine Linsenanordnung, die diese
Nachteile vermeidet. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß die gestreuten
langsameren Elektronen vom Objektiv ferngehalten werden müssen, um bessere Abbildungen
zu ergeben:. Zu diesem Zweck ist erfindungsgemäß der Objektivlinse eine auf negativem
Potential befindliche Bremsblende zugeordnet, deren Potential so gewählt ist, daß
sie die langsameren Elektronen zurückspiegelt. Die Erfindung kann sowohl bei Elektronenmikroskopen,
als auch bei Ionenmikroskopen, die zur Untersuchung von Oberflächen eingerichtet
sind, angewendet werden. Zur Abbildung tragen bei der Erfindung also nur die schnellen
Elektronen bei, wodurch die eingangs erwähntem Bildfehler vermieden werden können.
Man
wird die Bremsblende bei- Anwendung eines magnetischen Objektivs im Strahlengang
vor oder hinter dem wirksamen Bereich der Linsenpolschuhe anordnen. ;Da auch die
schnellen Elektronen durch die Bremsblende verzögert werden, empfiehlt es sich,
im Strahlengang hinter der Bremsblende eine zweite Blende anzuordnen, durch die
die durch die Bremsblende hindurch gelangten Elektronen wieder beschleunigt werden.
Man kann die Anordnung beispielsweise so wählen, daß die Bremsblende zwischen zwei
auf gleichem Potential, vorzugsweise auf Erdpotential, befindlichen, quer zum Strahlengang
angeordneten Blenden liegt. Die Erfindung ist nicht auf die Anwendung bei magnetischen
Objektiven beschränkt, man. kann vielmehr als Objektivlinse zur Oberflächenbeobachtung
gemäß der weiteren Erfindung auch eine elektrostatische Linsenanordnung anwenden,
bei der die negative Elektrode :dann als Bremsblende dient.Electron microscope for observing surfaces in conspicuous
Electron radiation When working with electron microscopes one can see the object
4 X-ray. But you can also see object surfaces in conspicuous electron beams
watch. In the latter case, the imaging electrons are
.that get from the object into the opening of the lens coil to back-diffused electrons.
Like experiments on an electron microscope set up for surface observation
was - and that worked with a magnetic lens, showed, surrendered
in these arrangements previously strong image fields due to the loss of speed
scattered, electrons. The image sharpness was therefore not so far with such arrangements
to be desired. The invention relates to a lens assembly which this
Avoids disadvantages. The invention is based on the knowledge that the scattered
slower electrons must be kept away from the lens to get better images
to result :. For this purpose, according to the invention, the objective lens is one on negative
Potential associated brake diaphragm, the potential of which is chosen so that
it reflects back the slower electrons. The invention can be used with electron microscopes,
as well as ion microscopes, which are set up to examine surfaces
are to be applied. In the case of the invention, therefore, only the fast ones contribute to the mapping
Electrons, whereby the image errors mentioned at the beginning can be avoided.
Man
If a magnetic lens is used in the beam path, the brake diaphragm is used
Arrange in front of or behind the effective area of the lens pole pieces. ; Since the
fast electrons are decelerated by the brake shield, it is advisable to
to arrange a second diaphragm in the beam path behind the brake diaphragm through which
the electrons that have passed through the brake diaphragm are accelerated again.
You can choose the arrangement, for example, that the brake screen between two
at the same potential, preferably at ground potential, located across the beam path
arranged apertures lies. The invention is not to be applied to magnetic
Lenses limited, man. can rather be used as an objective lens for surface observation
according to the further invention also use an electrostatic lens arrangement,
in which the negative electrode: then serves as a brake diaphragm.
Bei den zur Oberflächenbeobachtung eingerichteten Elektronenmikroskopen
läßt man den Elektronenstrahl zweckmäßig von der Seite her auf das Objekt auftreffen.
Um bei diesen Anordnungen einen möglichst :kleinen Abstand zwischen dem Objekt und
dem wirksamen Linsenbereich des Objektivs zu erhalten, wird man. die dem Objekt
zugewendeten. Teile des Objektivs so ausgestalten, daß diese Teile den von :der
Seite !her einfallenden Elektronenstrahl nicht behindern. Bei- einer elektrostatischen
Linsenanordnung kann man zu diesem Zweck die :dem Objektiv zugewendete Blende als
ebene Scheibe ausbilden. Eine andereAusführungsmöglichkeit besteht darin, daß man
die dem Objektiv zugewendete Blende als Kegelmantel ausbildet, wobei .die an der
Kegelspitze befindliche B.lendenbohrung dem Objekt zugewendet ist. Bei -diesen Formen
kann der primäre Elektronenstrahl völlig ungehindert auf das Objekt fallen, das
seinerseits sehr nahe an :den wirksamen Linsenbereich herangerückt werden kann.
Um bei einer elektrostatischen, mit mehreren Blenden arbeitenden Objektivlinse :den:
wirksamen Linsenbereich möglichst nahe an das Objekt heranzukommen, empfiehlt es
sich, .die mnit der Blendenöffnung versehenen wirksamen Mittelbereiche der Einzelblenden.
einander und dem Objektiv zu nähern. Das läßt sich wie die folgenden Ausführungsbeispiele
zeigen, durch entsprechende Formgebung der Blenden leicht erreichen.With the electron microscopes set up for surface observation
the electron beam is expediently allowed to strike the object from the side.
In order to minimize the distance between the object and the
to get the effective lens area of the objective one becomes. the object
facing. Design parts of the lens so that these parts of: the
Do not obstruct the incident electron beam. One is electrostatic
Lens arrangement can be used for this purpose: the aperture facing the lens as
form a flat disc. Another embodiment is that one
forms the aperture facing the lens as a cone shell, where .the on the
The conical tip is facing the object. With these forms
the primary electron beam can fall completely unhindered on the object that
in turn very close to: the effective lens area can be moved closer.
In the case of an electrostatic multi-aperture objective lens:
It recommends getting as close as possible to the object in the effective lens area
the effective central areas of the individual diaphragms provided with the diaphragm opening.
to approach each other and the lens. This can be done like the following exemplary embodiments
show, easily achieved by appropriately shaping the panels.
Die Figuren zergen schematisch Ausführungsbeispiele der Erfindung.
In Fig. i ist ein Elektronenmikroskop dargestellt, bei dem ein elektromagnetisches
:Objektiv verwendet ist. Mit i ist die iKathode, mit 2 die Steuerblende des Strahlerzeugers
bezeichnet. Der Elektronenstrahl 3 wird durch eine Kondensorspule q. gesammelt und
fällt von der Seite her auf das Objekt 5. Das Objekt ist so geneigt, daß der in
Pfeilrichtung vom Strahlerzeugerherkommende Elektronenstrahl die Oberfläche trifft.
Die an der Objektoberfläche reflektierenden Strahlen ;gelangen in den wirksamen
Linsenbereich der Objektspule6, die in an sich bekannter Weise als Polschuhlinse
ausgebildet ist. Die Polschuhe 7 und -9 dieser Linse sind einander und dem Objekt
genähert, so däß man eine sehr kleine Entfernung zwischen Objekt und wirksamem Linsenbereich
erhält. Um die langsamen Elektronen nicht bei der Figur mitzubenutzen, ist hinter
der Objektivlinse eine auf negativem. Potential befindliche Bremsblende 9 angeordnet,
hinter der im Strahlengang noch eine weitere mit der Vakuumwand ii leitend verbundene
Blende ro liegt. Diese Blende io befindet sich ebenso wie die Vakuumwand auf Erdpotential,-
sie wirkt daher im Sinne einer Wiederbeschleunigung der :durch die Blendenbohrung
.der Bremsblende 9 hindurchgetretenen schnellen Elektronen. Bei i2 ist die Ebene
des Zwischenbildes angedeutet. Die- Projektionsspule und die sonstigen Einzelteile
des Elektronenmikroskops sind in der Figur nicht gezeichnet.The figures show schematically exemplary embodiments of the invention.
In Fig. I an electron microscope is shown in which an electromagnetic
: Lens is used. With i the i-cathode, with 2 the control panel of the beam generator
designated. The electron beam 3 is through a condenser coil q. collected and
falls onto object 5 from the side. The object is inclined so that the in
Direction of the arrow from the beam generator, the electron beam hits the surface.
The rays reflecting on the object surface get into the effective
Lens area of the object coil6, which is known as a pole piece lens
is trained. The pole pieces 7 and -9 of this lens are each other and the object
approximated, so that there is a very small distance between the object and the effective lens area
receives. In order not to use the slow electrons in the figure, is behind
the objective lens one on negative. Brake panel 9 located at potential is arranged,
behind the in the beam path another one that is conductively connected to the vacuum wall ii
Aperture ro lies. This aperture io is just like the vacuum wall on earth potential,
it therefore acts in the sense of a re-acceleration of the: through the aperture bore
.the brake diaphragm 9 passed through fast electrons. At i2 is the plane
of the intermediate image indicated. The projection coil and the other items
of the electron microscope are not shown in the figure.
Fig. 2 zeigt ein anderes Ausfiührungsheispiel der Erfindung. Soweit
die Einzelteile mit denen in Fig. i übereinstimmen, sind dieselben Bezugszeichen
verwendet. In :diesem Fälle `dient als Objektiv für die Oberflächenbetrachtung eine
aus drei Elektroden 21, 22, 23 bestehende elektrostatische Linse. Die Elektroden
2i und: 23 befirndien sich auf Erdpotential, die mittlere Elektrode 22 ist an ein
negatives Potential angeschlossen, sie dient gleichzeitig im Sinne der vorliegenden
Erfindung als Bremsblende. Um bei diesem Ausführungsbeispiel den seitlichen: Einfall
des Elektronenstrahls 3 nicht zu behindern, ist die dem Objekt zugewendete Elektrode
2i als ebene Blendenscheibe ausgebildet. Man kann, diese Elektrode auch in, Form
eines Kegelmantels ausbilden; wobei die an der Mantelspitze befindliche Blendenbohrung
dem Objekt zugewendet ist. Dadurch, daß beim Ausführungsbeispiel die Elektroden
22 und 23 kegelförmige Teile besitzen, deren Spitze dem Objekt 5 zugewendet ist,
gelingt es, den wirksamen Linsenbereich und das Objektiv sehr nahe an das Objekt
heranzurücken..Fig. 2 shows another embodiment of the invention. So far
the individual parts with those in Fig. i correspond to the same reference numerals
used. In: these cases `one serves as a lens for surface observation
electrostatic lens consisting of three electrodes 21, 22, 23. The electrodes
2i and: 23 are at ground potential, the middle electrode 22 is on
connected negative potential, it serves at the same time in the sense of the present
Invention as a brake cover. To the side in this exemplary embodiment: incidence
of the electron beam 3 is not to be obstructed, is the electrode facing the object
2i designed as a flat orifice plate. One can, this electrode also in, form
form a cone shell; where the diaphragm bore located at the tip of the jacket
facing the object. Because in the embodiment, the electrodes
22 and 23 have conical parts, the tip of which faces the object 5,
succeeds in getting the effective lens area and the objective very close to the object
move closer ..
Fig. 3 zeigt eine andere Ausführungsform der einzelnen Elektroden
34 32 und 3;g- eines elektrostatischen Objektivs. Auch hier ist wieder durch die
Form der Elektroden dafür gesorgt, daß die einzelnen Blendeau mitihren die Blendenbohrung
enthaltenden Mittelstücken einander und dem Objekt 5 möglichst weit genähert sind.3 shows another embodiment of the individual electrodes
34 32 and 3; g- an electrostatic lens. Again, through that
The shape of the electrodes ensured that the individual diaphragms match the diaphragm bore
containing center pieces are approximated to each other and the object 5 as closely as possible.