DE895355C

DE895355C - Corpuscular beam apparatus

Info

Publication number: DE895355C
Application number: DES10975D
Authority: DE
Inventors: Ernst Dr-Ing Ruska
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1942-12-25
Filing date: 1942-12-25
Publication date: 1953-11-02

Description

Korpuskularstrahlapparat Korpuskularstrahlapparate, (beispielsweise Elektronenmikroskope, die an einer Vakuumpumpe betrieben werden, besitzen in :der Pumpenanschlußleitung einen Absperrhahn, der die Vakuumpumpe vom Inneren des Apparates abzutrennen gestattet, wenn der Apparat beispielsweise zum .Auswechseln von Linsen od. dgl. geöffnet werden muß. Außerdem ist es ,bei- Elektronenmikroskopen, ,bekannt, besondere, mit Absperrhähnen versehene, zum Ein-und Ausbringen von Objekten, Photomaterial od. dgl. dienende Sch:leuseinrichtun!gen anzuordnen. Die Erfindung betrifft einen Korpuskularstrahlapparat mit einem in der Anschlußleitung :der Pumpe angeordneten Absperrhahn und zielt darauf ab, die Vakuumschaltung zu vereinfachen. Erfindungsgemäß wird ein Absperrhahn. verwendet, der in seiner Schließstellung gleichzeitig den Vakuumraum des Gerätes in zwei Teile derartig unterteilt, daß in dieser Stellung 'des Hahnes der eine oder andere Teil zum Ein- oder Ausschleusen von Gegenständen (Objekten, Photomaterial od. dgl.) m,it der Außenluft in Verbindung gebracht werden kann, ohne .das Vakuum im anderen Teil zu beeinträchtigen. Auf diese Weise gelingt es, mit einem einzigen Hahn einen Teil des Vakuumgefäßes von der Pumpe und dem anderen Teil des Gefäßes abzusperren, so daß für die Schleusvorgänge jeweils keine besonderen Schleuseinriehtungen mit zusätzlichen Hähnen od.dgl. mehr erforderlich sind. Es gelingt :somit bei Anwendung der Erfindung, die Herstellungskosten für ein Elektronenmikroskop erheblich herabzusetzen.Corpuscular beam apparatus Corpuscular beam apparatus (for example Electron microscopes that are operated on a vacuum pump have in: the Pump connection line has a stopcock that connects the vacuum pump from inside the apparatus Allowed to be separated if the apparatus is used, for example, for changing lenses or the like. Must be opened. In addition, it is known, in the case of electron microscopes, special, with shut-off cocks, for bringing in and out of objects, photographic material or the like. Serving locks to be arranged. The invention relates to a Corpuscular beam apparatus with one in the connecting line: the pump Stopcock and aims to simplify the vacuum circuit. According to the invention becomes a stopcock. used, which in its closed position at the same time The vacuum chamber of the device is divided into two parts in such a way that in this position 'of the cock one or the other part for the inward or outward transfer of objects (Objects, photographic material or the like) w ith the outside air can without affecting the vacuum in the other part. In this way it succeeds it, with a single tap, part of the vacuum vessel from the pump and the other Shut off part of the vessel, so that there are no special ones for the lock processes Schleuseinriehtungen with additional taps or the like. more are required. It succeeds: thus when using the invention, the manufacturing costs for an electron microscope considerably reduce.

Man kann den Absperrhahn zwischen Objektiv und Projektiv eines Elektronen- oder Ionenmikrosko:ps anordnen. Eine andere Ausführungsmöglichkeit besteht darin, daß man diesen Hahn zwischen Projektiv und Aufnahmekassette legt. Wenn: es sich um mit elektromagnetischen Linsen ausgerüstete Mikroskope handelt kann man den erwähnten Absperrhahn mit Vorteil in einem gemeinsauren Spulenkörper anordnen, der die beiden Wicklungen für das Objektiv und Projektiv enthält. Bei Anwendung von permanentmagnetischen Linsen kann man den Hahn in einem nichtferromagnetischen Ringkörper anordnen, der neben dem ringförmigen Permanentmagneten liegt .und mit einem ferromagnetischen Innenrohr auf dessen ganzem Umfang z. B. durch Verlöten vakuumdicht verbunden ist.You can open the stopcock between the lens and the projection of an electron or ion microscope: ps arrange. Another option is to that you put this cock between the projector and the recording cassette. If: it yourself microscopes equipped with electromagnetic lenses can be the one mentioned Stopcock with advantage in a common Arrange bobbins, which contains the two windings for the lens and the projector. When applying Permanent magnetic lenses can turn the tap into a non-ferromagnetic one Arrange the ring body, which is next to the ring-shaped permanent magnet. And with a ferromagnetic inner tube on its entire circumference z. B. by soldering is connected vacuum-tight.

Der Vakuumhahn kann in verschiedenster Weise ausgebildet werden. Man 'kann beispielsweise ein konisches Hahnküken verwenden, das senkrecht zur Geräteachse liegt und eine Qüerbohruug für den Durchtritt der Strahlen und eine mit 'dieser Querbohrung kommunizierende, in die Pumpenleitung mündende Längsbohrung besitzt. Dabei wird ,die Längsbohrung vorzugsweise auf der dem Handgriff des Kükens albgewendeten Seite angeordnet und an dieser Seite die Pumpenleitung angeschlossen. Bei einer anderen Ausführungsform des Vakuumschalters wird das eben erwähnte Hahnküken durch eine zylindrische oder konische Gummidichtung ersetzt, die innerhalb einer radialen Bohrung im Mikroskopkörper in die Strohlachse geschoben wird und die durch Andrücken an die Zylinderwandung die beilden Vakuumräume des Mikroskops voneinander und von der Pumpenleitung abtrennt. Die Verschiebung eines derartigen elastischen. Dichtungsbolzens kann von .außen durch eine Schraube erfolgen, die mit Vakuumfett in, die Mikroskopwandung hochvakuumdicht eingesetzt ist. In diesem Gewindebolzen kann dabei der Dichtungsbolzen aus elastischem Material mit Hilfe .einer zweiten Schraube gelagert sein. Die Gewinde der beiden Schrauben werden so ausgeführt, daß sich beim Drehen der äußeren Schraube beide Cewiddesteigungen für den Vorschub des Dichtungsbolzens addieren, wobei dieser Bolzen durch einen besonderen Führungsstift an der Drehung gehindert wird. Die zylindrische oder konische Gummidichtung wird in. der Absperrstellung des Hahnes axial zusammengedrückt, so daß sie sich in radialer Richtung an die Wand .der zylindrischen Bohrung anpreßt. Beim Zurückziehendes Dichtungsbolzens in die geöffnete Stellung ist der axiale Druck auf die zylindrische Gummidichtung und damit auch der radiale Anpreß,druck aufgehoben, so daß der Dichtungsbolzen in seiner Bohrung eicht bewegt werden kann. Weitere für die Erfindung wesentliche Merkmale werden in den folgenden Ausführungsbeispielen behandelt In Fig. i .und 2 ist im Querschnitt und im Längsschnitt als Ausführungsbeispiel der Erfindung ein mit einer elastischen Dichtung arbeitender Absperrhahn dargestellt, der bei einem mit magnetischen A.bbilJungslinsen arbeitenden Elektronenmikroskop angewendet werden kann. Der Hahn ist in diesem Falle zwischen dem Objektiv und dem Projektiv des Gerätes angeordnet. In Fig.2 ist auf der linken Seite eine Ausführung mit elektromagnetischen Linsen und atif der rechten Seite eine solche mit permanentmagnetischen Linsen dargestellt. Mit i äst ein gemeinsamer Eisenkörper bezeichnet, der den beiden Linsenspulen zugeordnet ist. Die Okjektivspule liegt bei diesen stehend angeordneten Elektronenmikroskopen oben, die Projektivspule unten. Mit 2 ist die äußere zylindrische Ummantelung der Linsenspulen bezeichnet. Der Körper i besitzt eine Querbohrung 3, die nach der linken Seite hin mit kleinerem Durchmesser bei q. verlängert ist. An diesem linken Ende ist der Anschlußstutzen5 für die Vakuumpumpe mit Hilfe der Schrauben 6 und der Dichtungsscheibe 7 befestigt. Mit der Quer-Bohrung 3 stehen: die beiden Längsbohrungen 8 und 9 in offener Verbfindung. Diese Längsbohrungen liegen genau konzentrisch zur Strohlachse und dienen in der dargestellten Stellung der Abschlußvorrichtung dem Durchtritt,der Elektronenstrahlen von oben nach unten hin.The vacuum cock can be designed in the most varied of ways. Man 'For example, use a conical cock plug that is perpendicular to the device axis lies and a cross hole for the passage of the rays and one with 'this Transverse bore communicating longitudinal bore opening into the pump line. The longitudinal bore is preferably on the side of the handle of the chick Side arranged and connected to the pump line on this side. At a Another embodiment of the vacuum switch is the just mentioned cock plug a cylindrical or conical rubber seal replaces the inside of a radial one Hole in the microscope body is pushed into the straw axis and that by pressing on the cylinder wall the two vacuum spaces of the microscope from each other and from the pump line disconnects. The displacement of such an elastic. Sealing bolt can be done from the outside using a screw that is attached to the microscope wall with vacuum grease is used in a highly vacuum-tight manner. The sealing bolt can be in this threaded bolt made of elastic material with the help of a second screw. The threads of the two screws are designed so that when you turn the outer screw add both Cewid slopes for the advance of the sealing bolt, with this Bolt is prevented from rotating by a special guide pin. The cylindrical or conical rubber seal is axially compressed in the shut-off position of the valve, so that it presses against the wall of the cylindrical bore in the radial direction. When the sealing bolt is withdrawn to the open position, there is axial pressure on the cylindrical rubber seal and thus also the radial contact pressure, pressure released, so that the sealing bolt can be moved easily in its bore. More for The invention's essential features are in the following embodiments treated in Fig. i. and 2 is in cross section and in longitudinal section as an embodiment the invention shows a stopcock operating with an elastic seal, that of an electron microscope working with magnetic imaging lenses can be applied. The tap in this case is between the lens and the Projective of the device arranged. In Fig.2 there is an embodiment on the left with electromagnetic lenses and atif the right side one with permanent magnetic Lenses shown. A common iron body is denoted by i, which is shared by the two Lens coils is assigned. The ocjective coil is arranged in an upright position Electron microscopes above, the projection coil below. With 2 the outer is cylindrical Coating of the lens coils called. The body i has a transverse hole 3, those towards the left with a smaller diameter at q. is extended. At This left end is the connection piece 5 for the vacuum pump with the help of the screws 6 and the sealing washer 7 attached. With the transverse hole 3 stand: the two Longitudinal bores 8 and 9 in open connection. These longitudinal holes are exactly concentric to the straw axis and are used in the illustrated position of the locking device the passage of the electron beams from top to bottom.

In der Querbohrung 3 ist :der aus einem elastischen Material, vorzugsweise Gummi, bestehende Dichtungsring io quer verschiebbar . angeordnet. DerRing ro ist auf as linkeEnde ii ,eines Bolzens aufgeschoben, dessen Mittelstück 12 mit Gleitsitz in der Bohrung 3 hin und her geschoben werden kann. Der Bolzen 12 besitzt an seinem rechten Ehde ein mit Gewinde versehenes Stück 13, das in eine entsprechende innere Bohrung einer Schraube 14 eingeschraubt ist, die ihrerseits mit ihrem Außengewinde 15 in der Gewindebohrung 16 des Körpers feingeschraubt ist. Der mittlere Teil 12 des Bolzens besitzt einen Schliitz 17, .dem ein Stift 18 zugeordnet ist. Beim Drehen der äußeren Schraube 14 addieren sich die beiden Gewindesteigungen des Gewindes 15 und 13 für den Vorschub des Dichtungsbolzens ro, .der durch diesen Führungsstift 18 an der Drehung verhindert iet. Um einen guten vakuumdichten Abschluß zu erzielen, ist das Gewinde 15 und 16 mit Vakuumfett abgedichtet. Beim Drehen des Teiles 14 im Uhrzeigersinn verschiebt seich der Bolzen, 12 und damit der Gummiring io nach links, bis .die Abschlußplatte i9 gegen die Anschlagfläche 2o stößt. Bei weiterem Drehen ,am Teil 14 wird der Dlichtungsring io (axial zusammengedrückt, so daß er sich fest gegen, die entsprechenden Teile der Bohrung anlegt. Hierdurch werden sowohl die Pumpenanschlußleitung 5 als auch die Kanäle. 8 und g, völlig voneinander abgesperrt. Man kann in dieser Lage also nun beispielsweise -eine Bedienungsklappe im oberen Teil des Mikroskops öffnen, um das Objekt auszuwechseln, ohne daß dabei das Vakuum im unteren Teil des Mikroskops -beeinträchtigt wird, oder man kann auch eine Bedienungsklappe im unteren Teil des Mikroskops öffnen und hier das Photomaterial auswechseln, ohne das Vakuum im Oberteil des Mikroskops zu beeinträchtigen. Durch Drehen .des Teiles, 14 entgegen dem Uhrzeigersinn läßt der Dichtungsdruck des Ringes io nach, und dieser Ring wird mit seinem Bolzen wieder ;in die dargestellte Lage zurüchgeschraubt.In the transverse bore 3: the one made of an elastic material, preferably Rubber, existing sealing ring can be moved horizontally. arranged. The ring is ro pushed onto the left end ii of a bolt, the center piece 12 of which is sliding fit can be pushed back and forth in the bore 3. The bolt 12 has on his right Ehde a threaded piece 13, which is in a corresponding inner Bore of a screw 14 is screwed, which in turn with its external thread 15 is finely screwed into the threaded hole 16 of the body. The middle part 12 of the bolt has a slot 17, to which a pin 18 is assigned. When turning of the outer screw 14, the two pitches of the thread add up 15 and 13 for the advance of the sealing bolt ro, .der through this guide pin 18 prevents it from rotating. To achieve a good vacuum-tight seal, the threads 15 and 16 are sealed with vacuum grease. When turning part 14 clockwise the bolt, 12 and with it the rubber ring io move further left, until .the end plate i9 hits against the stop surface 2o. With further Turn, on part 14, the sealing ring is axially compressed so that it firmly against the corresponding parts of the hole. As a result, both the pump connection line 5 and the channels. 8 and g, completely closed off from each other. In this position you can now, for example, -a control flap in the upper Open part of the microscope to change the object without breaking the vacuum in the lower part of the microscope -affected, or you can also use a control flap open in the lower part of the microscope and change the photo material here, without affect the vacuum in the top of the microscope. By turning the part, 14 counterclockwise, the sealing pressure of the ring io decreases, and this The ring is screwed back with its bolt in the position shown.

Bei der permanentmagnetischen Linsenanordnung ist mit 25 ein ringförmiger Permanentmagnet bezeichnet; .dieser liegt auf einem nichtferromagnetisehen Ringkörper 26 auf, der mit dem ferromagnetischen Innenrohr 27 auf dessen ganzem Umfang z. B. durch Löten vakuumdicht verbunden ist.In the case of the permanent magnetic lens arrangement, 25 is an annular one Permanent magnet referred to; .this lies on a non-ferromagnetic view Ring body 26, which with the ferromagnetic inner tube 27 on its entire circumference z. B. is connected vacuum-tight by soldering.

Die Übertragung des axialen Druckes in .dem radialen Dichtungsdruck kann auch mit Hilfe eines Konus erfolgen, wie dies beispiels.weiise in Fig. 3 dargestellt ist. Am Bolzen 12 ist hier ein Dichtungsring 21 befestigt, der eine innere komische Bohrung besitzt. In diese konische Bohrung hinein ragt ein konischer Teil 22 -des Bolzens 12. Zwischen diesem Konus 22 und dem Ring 21 ist eine dünne Büchse. 23 angeordnet, die einen Schlitz 24 besitzt. Durch Verschieben des Bolzens 12 nach links wird auch bei dieser Konstruktion der Ring 21 in der Schließstellung fest gegen die entsprechenden Dichtungsflächen der 3 gedrückt. Bei geeignetem, genügend festem Dichtungsgummi kann der Konus 22 auch ohne Verwendung einer besonderen. Büchse, 23 den Dichtungsring 2:1 unmittelbar aufdrücken.. An Stelle der in den Fig. i und 2 dargestellten äußeren Antriebsschraube 14 kann auch ein in die Vakuumwand mit einem Dichtungskonus eingesetzter drehbarer Bolzen dienen, in dem der Bolzen 13 hin und her geschraubt werden kann.The transmission of the axial pressure in the radial sealing pressure can also take place with the aid of a cone, as shown for example in FIG. 3. A sealing ring 21 is attached to the bolt 12 here, which has an inner strange bore. A conical part 22 of the bolt 12 protrudes into this conical bore. Between this cone 22 and the ring 21 is a thin sleeve. 23 arranged, which has a slot 24. By shifting the bolt 12 to the left, the ring 21 in the closed position is pressed firmly against the corresponding sealing surfaces in FIG. 3 in this construction as well. With a suitable, sufficiently strong sealing rubber, the cone 22 can also without the use of a special one. Bush, 23 press the sealing ring 2: 1 directly. Instead of the outer drive screw 14 shown in FIGS can.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Korpuskularstr.ahlapparat, in particular electron microscope, with a stop cock arranged in the connection line of the pump, characterized in that the stop cock in its closed position divides the vacuum chamber of the device into two parts in such a way that in this position of the cock either one or the other can be part (-jekten O b, ad photosensitive material. like.) of objects for one-discharging or riding the outside air to be associated., without breaking the vacuum in the other part to affect.

2. Electron or ion microscope according to claim i, characterized in that the shut-off valve is arranged between the lens and the projective is.

3. electron or Ionenavikroskop according to claim i, characterized @gekennzeichnet that the shut-off valve between the projection lens, and is receptive cassette is arranged.

4. Arrangement according to claim i or .2 with electromagnetic lenses, thereby characterized in that the tap is arranged in a common bobbin which contains the two windings for the lens and the projector.

5. Arrangement according to Claim i or 2 with permanent magnetic lenses, characterized in that the cock is housed in a nonferromaignetic ring body, which is next to the ring-shaped permanent magnet, and with the ferromagnetic inner tube on its entire extent z. B. is connected vacuum-tight by soldering.

6. Arrangement according to claim i or one of the following, characterized in that the shut-off valve designed as a conical Hahnlciiken eats, which is perpendicular to the axis of the device and one cross hole for the rays to pass through and one with this cross hole communicating longitudinal bore opening into the pump line, the longitudinal bore preferably on or the handle of the chick facing away from the side.

7. Arrangement according to claim i, 2; 3: or 4., characterized in that within a transverse bore of the device body with the one penetrated by the beam path; Parts and one to The duct leading to the pump is connected, a rotationally symmetrical (cylindrical or conical) seal made of elastic material, e.g. B. rubber, arranged so displaceable is that the mentioned connection openings to the device parts and to the pump in the closed position is completed by compressing the elastic sealing material are. B. Arrangement according to claim 7, characterized in that the transverse displacement of the sealing piece is carried out by an externally operated screw drive. G. Arrangement according to claim 8, characterized in that the sealing piece with a Screw is connected, which is in a threaded hole of a through the vacuum wall pushed back and forth tightly to the outside of the rotatable drive part can be. ok Arrangement according to claim 9, characterized in that the rotatable outer drive part outside has a thread that is in a corresponding, with Threaded hole in the device wall can be screwed back and forth and which is sealed by vacuum grease applied in the threads. i i. arrangement according to claim 9, characterized in that the rotatable outer drive part with an outer conical fat joint rotatably and tightly inserted into the vacuum wall is. 12. Arrangement according to claim io or one of the following, characterized in that that the screw carrying the sealing piece has a guide slot which finitely cooperating with a connected to the device body, pin. 13. Arrangement according to claim 7 or one of the following '@diameter', characterized in that the elastic Seal is axially compressed in the shut-off position so that they are on all sides lays against the wall of the associated hole. 14. Arrangement according to claim 8 thereby marked that! the elastic seal has a conical inner bore, which cooperates with a conical part of the screw carrying the seal.