DE895492C

DE895492C - An object sluice for corpuscular beam devices that can be rotated around an axis that is transverse to the beam direction

Info

Publication number: DE895492C
Application number: DES11275D
Authority: DE
Inventors: Bodo Von Dr-Ing Habil Borries
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1943-01-16
Filing date: 1943-01-16
Publication date: 1953-11-02

Description

Um eine quer zur Strahlrichtung liegende Achse drehbare Objektschleuse für Korpuskularstrahlapparate Für Korpuskularstrahlapparate, beispielsweise Elektronenmikroskope, sind schon die verschiedenartigsten Einrichtungen für das Ein- und Ausschleusen von Objekten bekannt. Es, gibt Anordnungen mit einem um eine quer zur Strahlachse liegenden .drehbaren Hahnküken, das eine Bohrung zur Aufnahme der Objektpatrone besitzt. Hierbei erfolgt die Abdichtung des Schleuseninnenraumes nach außen hin und zum Vakuumraum hin durch mit Vakuumfett versehene Diehtungsflächen des Hahrnkükens. Anoir(dnungen dieser Art haben sich praktisch sehr gut bewährt, benötigen jedoch eine verhältnismäßig große Bauhöhe, da es hierbei nicht ohne weiteres möglich ist, das in das Hahnküken eingebrachte, Objekt mit Hilfe des Hahnkükens selbst denn wirksamen Linsenbereich weitgehend zu nähern. Es werden daher bei der bekannten Anordnung besonders, zusätzliche Antriebe verwendet, mit denen die Objektpatrone nach dem Einschleusvorgang in Richtung auf den. wirksamen Linsenbereich hin vorgeschoben werden kann.An object sluice that can be rotated around an axis perpendicular to the direction of the beam for particle beam devices for particle beam devices, e.g. electron microscopes, are already the most diverse facilities for the inward and outward transfer known of objects. There are arrangements with one around one across the beam axis lying .rotatable cock plug, which has a hole for receiving the specimen cartridge owns. The interior of the lock is sealed off from the outside and towards the vacuum space through the sealing surfaces of the cock that are provided with vacuum grease. Anoir (elongations of this type have proven to be very effective in practice, but they require a relatively large overall height, since it is not easily possible here the object brought into the cock plug, then effective with the help of the cock plug itself To approximate the lens area to a large extent. There are therefore in the known arrangement especially, additional drives are used with which the specimen cartridge after the Infiltration process in the direction of the. effective lens area advanced can be.

Geigenstand der Erfindung ist eine Objektschleuse für Korpuskularstrahlapparate, in@sbesondere Elektronen- und Ionenmikroskope, bei der ein Schleusenkörper ebenfalls um eine quer zur Strahlrichtung liegende Achsei dreh bar, ist. Erfindungsgemäß wird eine mit Hilfe eines äußeren Antriebs drehbare Büchse angewendet, in der eine den Objekthalter, alsoi beispielsweise die: Objektpatrone aufnehmende Fassung federnd befestigt ist; dabei sind dieser Fassung im Schleusenkörper des Apparates zwei einander gegenüberliegende Dichtungen aus elastischer Matetnial, beispielsweise Gummi, zugeordnet, die dazu .dienen., den im Innern der Fassung vorgesehenen Aufniahmeraum des Objektes in der Schleusenstellung gegenüber dem Vakuumraum zu verschließen :und vom, denen -die der-Aufnahmeseite des Objekthalters: zugeordnete Dichturig zur Mikroskopwand beweglich angeordnet und mit einer verschließbaren Schleusöfnung versehen ist. Diese drehbare Büchse wird beim Gegenstand der Erfindung obeinhalb des Objektivs angebracht. Da kein Fettschliff bei, der Büchse zur Anwendung kommt, kann: man sie im. unmittelbarer Nähe des wirks@amen, der Sclfeuseinrichtung zugekehrten Linsenbereichs anordnen. Es gelingt daher, die Fassung, welche die Objektpatrone aufnimmt, leicht auf einen Teil des Objektivs aufzudrücken. Hierfür wird vorzugsweise eine in die Büchse eingebaute Spiralfeder- angewendet. -Die mit der Einschleusöffriung versehene Gummidichtung kann man. mit ihrem äußeren Rand durch eine Schraube fest an die äußere Schleusenwand andrücken. Den inneren Rand wird man mit einem Rohr beispielsweise durch Aufvulkariisieren dicht verbinden, das quer zur Strohlachse durch einen Trieb, beispielsweise durch eine Schraube, bewegt werden kann und dessen Öffnung durch ein geeignetes Absperrmittel- nach außen hin -verschließbar ist. Die Querverstellung des Objektes relativ zur Strahlachs.e läß.t sich beim Erfindungsgegenstand unmittelbar mit der die Patrone aufnehmenden Fassung kombinieren. Man gibt zu diesem Zweck der Fassung in der Büchse etwas seitliches Spiel und wendet eine kleine Feder- an, -mit der die Fassung aus ihrer serahlsymmetrischen Lage seitlich etwas herausgedrückt wird. Dieser Feder liegen; dann: zweckmäßig zwei gegeneinander vorzugsweise um g.o oder i2o° versetzte Verstellstangen gegenüber, die zur Querverschiebung des Objektes dienen.The violin stand of the invention is an object lock for corpuscular beam apparatus, in particular electron and ion microscopes, which also have a lock body about a transverse axis to the beam direction rotatable bar is. According to the invention a rotatable sleeve with the help of an external drive applied, in which one the Object holder, soi for example: the object cartridge receiving mount resilient is attached; there are two of each other in this version in the lock body of the apparatus opposite seals made of elastic Matetnial, for example Rubber, assigned, which. Serve., The receiving space provided inside the frame of the object in the lock position opposite the vacuum space: and from, to which -the the-receiving side of the specimen holder: assigned sealing to the microscope wall is movably arranged and provided with a lockable lock opening. These rotatable sleeve is attached in the subject matter of the invention above the lens. Since there is no fat grinding on the bushing, you can: you can use it in the. more immediate Arrange near the effective lens area facing the lens device. It is therefore possible to easily transfer the mount that accommodates the object cartridge onto one To push open part of the lens. For this purpose, one is preferably built into the bushing Coil spring applied. -The rubber seal provided with the inlet opening you can. with its outer edge firmly to the outer lock wall with a screw press on. The inner edge is made with a pipe, for example by vulcanizing it connect tightly, transversely to the straw axis through a shoot, for example through a screw that can be moved and the opening of which is blocked by a suitable is closable to the outside. The transverse adjustment of the object relative to the With the subject of the invention, Strahlachs.e can be used directly with the cartridge combine the receiving socket. For this purpose the socket in the can is given a little play to the side and use a small feather to remove the socket their serahlsymmetrischen position is pushed out laterally. This feather lie; then: expediently two offset from each other, preferably by g.o or i2o ° Adjusting rods opposite, which are used to move the object transversely.

Weitere für die Erfindung wesentliche Merkmale ergeben, sich aus dem im -folgenden behandelten Ausführungsbeispirel. _ F'ig. i zeigt einen Längsschnitt" Fig. 2 einen Querschnitt und Fig.3 einen. zweiten Längsschnitt durch eine Objektschleusvorrichtung für ein Elektronenmikroskop; Fig. 4 zeigt die hierbei zur Anwendungkommende Ob j ektpiatrone.Further features essential to the invention emerge from the exemplary embodiment discussed below. _ Fig. i shows a longitudinal section "Figure 2 is a cross section and Figure 3 shows a second longitudinal section through a Objektschleusvorrichtung for an electron microscope;. Figure 4 shows the case ektpiatrone for use Coming Whether j...

Mit i ist die Kathode, mit :2 der Wehneltzylinder und mit 3 die Anode des Strahlerzeugers l)ezeichn@et. Die Teile i und 2 werden -mit Hilfe,des Iso, lators 4 irr Schleusenkörper 5 gehaltert. Der Schleusenkörper 5 besitzt eine ,Querbohrung 6, welche -die wesentlichen zur Drehschleuse dienenden Teile aufnimmt Eine Büchse 7 ist mit Hilfe des Zapfens 8 und des über die Kupplung 9 mit ihr verbundenen konischen Schliffs io in der Bohrung6 drehbar gelagert. Die Drehung. erfolgt mit Hilfe des an. dem konischen Schliff iö befestigten Handgriffes i i. Mit 12 ist ein- äußerer Abschluß,deckel bezeichnet, 13 ist eine Spiralfeder, die den Dich= tungskomus io fest in das Ans.chlußrohr Wdrückt. Dieses Rohr 14 ist unter Zwischenlegting einer , Gummischeibe 15 auf dem Schleusenkörper 5 feist verschraubt. Eine Raste 16 macht die Schleuslage und die Betriebslage der drehbaren Schleusbüchse am Handgriff i i fühlbar.With i is the cathode, with: 2 the Wehnelt cylinder and with 3 the anode of the beam generator l) ezeichn @ et. The parts i and 2 are -with the help of the isolator 4 irr lock body 5 supported. The lock body 5 has a transverse bore 6 which - accommodates the essential parts used for the rotary lock. The rotation. takes place with the help of the. the conical cut iö attached handle i i. An outer closure, cover, is denoted by 12, and 13 is a spiral spring which presses the sealing joint firmly into the connecting pipe W. This tube 14 is screwed under a rubber washer 15 on the lock body 5 feist. A notch 16 makes the lock position and the operating position of the rotatable lock sleeve on the handle ii tangible.

In die Büchse 7 ist unter Verwendung einer Spiralfeder 17 eine Fassung 18 eingesetzt, die bei Fig. i auf ihrer Unterseite die Objektpatrone ig aufnimmt. Die Fassung 18 besitzt' eine durchgehende Bfl@hriung 2o, so daß die Elektronenstrahlen in :der dmgestellten Betriebslage durch die Fassung hindurchtrund das Objekt durchstrahlen. Durch die Spiralfeder 17 wird die Fassung 18 und damit die Objektpatrone ig fest gegen den oberen Polschuh 21 der Objektivlinse-22 gedrückt, so daß Erschütterungenkeine störenden Bewegungen zwischen Objekt urnd Objektiv zur Folge haben; können. Mit 23 ist der untere Polschuh des Objektivs bezeichnet. Der obere Deckel 24 des Objektivs, an welchem; sich .der Polschuh 21 anlegt, ist mit dem Schleusenkörper 5 aus- einem Stück hergestellt.In the sleeve 7 is a socket using a spiral spring 17 18 used, which in Fig. I receives the object cartridge ig on its underside. The holder 18 has a continuous guide 2o so that the electron beams in: the operating position shown through the socket and shine through the object. The holder 18 and thus the object cartridge ig is fixed by the spiral spring 17 pressed against the upper pole piece 21 of the objective lens-22 so that no vibrations cause disruptive movements between the object and the lens; can. With 23 is the lower pole piece of the lens. The top cover 24 of the lens, at which; .the pole piece 21 is applied, is with the lock body 5 from one Piece made.

In der Bohrung 6 sind zwei einander :gegenüberlie@gende Dichtungen 25 und 26 aus elastischem Material angewendet. Diese Dichtungsscheiben sind so bemessen, daß sie-das. Dxehen :der Büchse 7 und der darin eingesetzten Fassung i8 nicht behindern. Die Dichtung 26 besitzt eine innere Durchtr ittsöffnung 27;- durch welche die Obj-ektpatrome eingeschleust werden kann.. Der äußere Rand der Scheibe 26 ist mit Hilfe der Mutter 28 dicht gegen den Schleusenkörper 5 angedrückt. Mit dem inneren Rand,der Scheibe 26 ist ein Rohr 29 vorzugsweise durch Aufvulkanisieren dicht verbunden, das mit Hilfe der Innenmutter 3o nach rechts .bzw. links hin und her geschraubt werden- kann. Zum Schleusvo@rgang wird die Büchse 7 mit Hilfe des Handgriffes i1 entgegen dem Uhrzeigerslinne um go° gedreht. Bei diesem Drehen wird die Fassung 18 durch die Feder 17, gegebenenfalls bis zu einem Anschlage der Fassung 18 an die Büchse 7 jeweils nach- außen gedrückt. Nach dem Drehen wird also .die Fassung mit dem die Patrone aufnehmenden Ende gegen die Dichtungsscheiibe 26 g'ed'rückt. Zum Ausschleusen wird nun das Rohr 29 durch Drehen der Innenmutter 3.o nach links verstellt, wobei die Fassung mit ihrem,der Objektpatrone abgewendeten Ende dicht gegen die Dichtungsscheibe 25 gepreßt wird, während der innere Rand der Dichtungsschebe 26 sich gegen den Fassungskopf anlegt. Auf diese Weise ist der durch die Durchbohrung der Fässung gebildete Schleusenraum nunmehr dicht gegenüber dem- Vakuumraum des Mikroskops abgeschlossen. Nach Entfernen des Verschlusses vom Rohr 2g kann: man daher nunmehr die Patrone ig mit Hilfe des in Fi,g. 4 dargestellten Schlüssels 31 aus der Fassung 18 herausschrauben und -eine neue, Patrone einsetzen.In the bore 6 there are two: opposite seals 25 and 26 of elastic material applied. These sealing washers are dimensioned so that she-that. Dxehen: do not interfere with the sleeve 7 and the socket i8 inserted in it. The seal 26 has an inner through-opening 27; - through which the obj-ektpatrome can be introduced .. The outer edge of the disc 26 is with the help of the nut 28 pressed tightly against the lock body 5. With the inner edge, the disc 26, a pipe 29 is preferably tightly connected by vulcanization, which is connected to Help of the inner nut 3o to the right. Or. to be screwed back and forth on the left- can. For the lock process, the sleeve 7 is countered with the help of the handle i1 turned clockwise by go °. During this rotation, the socket 18 is through the spring 17, if necessary up to a stop of the socket 18 on the sleeve 7 each pressed outwards. So after turning, the version with the Cartridge receiving end pressed against the sealing washer 26. For discharge the tube 29 is now adjusted by turning the inner nut 3.o to the left, whereby the socket with its end facing away from the specimen cartridge tightly against the sealing washer 25 is pressed while the inner edge of the sealing washer 26 against the socket head applies. The lock space formed by the bore hole in the barrel is in this way now sealed against the vacuum space of the microscope. After removal of the closure of the tube 2g: you can now open the cartridge ig with the help of the in Fi, g. 4 unscrew the key 31 shown from the socket 18 and -ein insert a new cartridge.

Der Verschluß des Rohres 29 wird durch einen GammilrIing 32 gebildet, der mit Hilfe des -Bolzens 33 und der Mutter 34 unter Verwendung des Zwischenrohres 35 sei zusammengepreßt worden kann, ,däß ein dichten= Abschluß .der Rohröffnung entsteht. Der heschriebene Verschluß zeichnet sich insbesondere dadurch aus, daß ein sehr kleines Schleusvolumen vorhanden ist. Mit 36 und 37 sind zwei außen auf das Rohr 29 aufgeschraubte Muttern bezeichnet; diese bilden einen Anschlag, gegen den die Mutter 30 wirkt, wenn sie nach links gedreht wird, um die Membran 26 vom. der in der Einschleuss,tellung befindlichen Fassung 18 zu lösen. Nach dieser Lösung tritt Druckausgleich zwischen dem Schleusvolumen und dem Gerät auf, so daß diie Fassung wieder mit Hilfe der Büchse 7 in .die Betriebslage gedreht werden kann.The closure of the tube 29 is formed by a GammilrIing 32, which can be pressed together with the help of the bolt 33 and the nut 34 using the intermediate tube 35, so that a tight = closure of the tube opening is created. The lock described here is characterized in particular by the fact that there is a very small lock volume. With 36 and 37 two nuts screwed onto the outside of the tube 29 are designated; these form a stop against which the nut 30 acts when it is rotated to the left to the membrane 26 from. the version 18 located in the infeed position to be released. After this solution, pressure equalization occurs between the lock volume and the device, so that the version can be rotated again with the aid of the sleeve 7 in the operating position.

Die Querverstellung des Objekts gegenüber der Strahlachse erfolgt beim Ausführungsbeispiel dadurch, daß die Fassung 18, in welcher die Objektpatrone festsitzt, durch zwei vorzugsweise um 9o oder- i2o° gegeneinander versetzte Antriebsstangen quer verstellt wird. Die Fassung 18 hat zu dinesem Zweck in der Büchse 7 etwas seitliches Spiel und wird durch eine kleine Spiralfeder 38 seitlich aus ihrer strahlsymmetrischen Lage entsprechend herausgedrückt. Der Wirkung dieser Feider arbeiten die beiden erwähnten Antriebsstangen entgegen. Fig. 3 zeigt die Ausgestaltung des äußerenAntriebs dieser Antriebsstangen 39. Dieser Antrieb zeichnet sich insbesondere durch sehr feinfühligeVerstellung und geringen axialen Raumbedarf aus. Die Antriebsstange ist mit einer zylindrischen Bohrung 4o des Schleusenkörpers 5 dicht aber längs verschieblieh eingesetzt. Das äußere, aus dem Mikroskop herausragende Ende 41 der Antriebsstange trägt ein kleines Rädchen 42, das am äußeren Umfang gut abgerundet ist. Durch die Spiralfeder 43 wird die Stange 44 welche mit Hilfe des Stiftes 44 am Drehen gehindert ist, gegen -einen konischen Teil 45 eines Bolzens 46 geidrückt, der ein Gewinde 47 besitzt. Mit Hilfe dieses Gewindes kann der Steuerkonus 45 auf- und abgeschraubt werden und überträgt dabei sehr feine Steuerbewegungen auf die Steuerstange 39.The transverse adjustment of the object in relation to the beam axis takes place in the embodiment in that the socket 18, in which the object cartridge by two drive rods, preferably offset by 9o or -i2o ° is adjusted transversely. The socket 18 has something to the side in the sleeve 7 for this purpose Game and is laterally out of its radial symmetry by a small spiral spring 38 Position pressed out accordingly. The two work to the effect of these enemies mentioned drive rods against. Fig. 3 shows the configuration of the outer drive this drive rods 39. This drive is particularly characterized by very sensitive adjustment and low axial space requirement. The drive rod is with a cylindrical bore 4o of the lock body 5 tightly but longitudinally displaceable used. The outer end 41 of the drive rod protruding from the microscope carries a small wheel 42, which is well rounded on the outer circumference. Through the The coil spring 43 prevents the rod 44 from rotating with the aid of the pin 44 is pressed against a conical part 45 of a bolt 46 which has a thread 47 owns. With the help of this thread, the control cone 45 can be screwed on and off and thereby transmits very fine control movements to the control rod 39.

Damit die kleine Spiralfeder 38 gespannt bleibt und die Büchse 7 nicht aus der Mittellage rückt, muß die Büchse von außen in, genau senkrechter Stellung eingerastet werden. Hierfür sorgt die schon erwähnte, am Handgriff i i befestigte Raste 16. Der Schleusenkörper 5 kann, so ausgebildet sein, d:aß er drei zueinander senkrechte Ausd'rehungen aufweist, er ist daher sehr einfach herzustellen.So that the small spiral spring 38 remains tensioned and the sleeve 7 does not moves out of the central position, the sleeve must be in an exactly vertical position from the outside be locked. This is ensured by the one already mentioned, attached to the handle i i Notch 16. The lock body 5 can be designed so that it ate three to each other has vertical turns, it is therefore very easy to manufacture.

Das Ausführungsbeispiel zeigt eine Konstruktion, bei der der obere Polschuh 21 auf der Oberfläche flach gehalten ist. Es ist aber auch möglich, das Objekt in den oberen Polschuh eintauchen, zu lassen. In diesem Falle wird man geeignete Gleitbahnen anordnen, die dafür sorgen, daß dieFassung beim Beginn der Drehung genügend in die Büchse zurückgezogen wird. Man kann auch eine Betätigung von außen, z. B. einen Doppelschliff, anbringen und dann die Fassung mit dieser willkürlich in der Büchse beweglich anordnen.The embodiment shows a construction in which the upper Pole piece 21 is held flat on the surface. But it is also possible that Immerse the object in the upper pole piece. In this case one becomes suitable Arrange slideways that ensure that the socket is sufficient at the start of rotation is withdrawn into the rifle. You can also operate from the outside, z. B. a double cut, attach and then the socket with this arbitrarily in the Arrange the bushing so that it can move.

Durch weitere Verstellglieder, ähnlich den Schubstangen 39" kann man eine Kippung des Objektes für Stereoaufnahmen oder eine Objektabschattsonde anbringen.With further adjusting elements, similar to the push rods 39 ", you can a tilting of the object for stereo recordings or an object shadowing probe can be attached.

Die beschriebene Schleuse kann auch unterhalb des Projektivs eingebaut werden, um wahlweise auch dort das Objekt für die Aufnahme von Beugungsaulnah:m@en anzuordnen.The lock described can also be installed below the projection lens to optionally also there the object for the recording of diffraction eyes: m @ en to arrange.

Claims

PATEN TANSPP C CIIE: i. An object sluice that is rotatable transversely to the beam direction and can be rotated around an axis for corpuscu, lar-ray apparatus, in particular electron and ion microscopes, characterized by a sleeve which can be rotated with an external drive and in which a holder for the object holder (cartridge) is resiliently fastened, this holder being in the sluice body of the Apparatus two opposing seals made of elastic material (rubber) are assigned, which serve to accommodate the receiving space of the object provided in the interior of the mount in; to close the lock position with respect to the vacuum space and of which the seal assigned to the receiving side of the object holder is movably arranged to the microscope wall and is provided with a lockable lock opening.

2. Arrangement according to claim i, characterized in that the socket in the operating position through a into the sleeve built-in coil spring is pressed against the adjacent part of the lens.

3. Arrangement according to claim i or z, characterized in that the operating position and the lock position of the sleeve on its outer, preferably with a conical one. Fat grinding working. Drive through grids or stops perceptible odec / and through a scale is made visible.

4. Arrangement according to claim i or one of the following, characterized in that the rubber seal provided with the inlet opening with its outer edge fixed by a screw. pressed against the outer lock wall will and. that you! inner edge with a tube, for example by vulcanization is connected dike, which can be moved transversely to the beam axis by a screw can and whose opening can be closed.

5. Arrangement according to claim i or one the following, characterized in that the socket in the sleeve is on the side Has play and a small spring laterally out of its radially symmetrical position is pushed out and that this spring two against each other preferentially by 9o ° Verseitz.te adjustment rods are opposite, which are used for the transverse displacement of the object to serve.