DE897891C - Verfahren zur Untersuchung von Stoffen mittels Kathodenstrahlen - Google Patents

Verfahren zur Untersuchung von Stoffen mittels Kathodenstrahlen

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DE897891C
DE897891C DES7264D DES0007264D DE897891C DE 897891 C DE897891 C DE 897891C DE S7264 D DES7264 D DE S7264D DE S0007264 D DES0007264 D DE S0007264D DE 897891 C DE897891 C DE 897891C
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DES7264D
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Herbert O Dr-Ing Daniel
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Siemens AG
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Siemens AG
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/26Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes
    • H01J37/295Electron or ion diffraction tubes
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G01N23/20Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by using diffraction of the radiation by the materials, e.g. for investigating crystal structure; by using scattering of the radiation by the materials, e.g. for investigating non-crystalline materials; by using reflection of the radiation by the materials
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Description

  • Verfahren zur Untersuchung von Stoffen mittels Kathodenstrahlen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Untersuchung von Stoffen auf Gestalt, Aufbau und Feinbau mittels Kathodenstrahlen.
  • Zur Erzeugung vergrößerter visueller Bilder, die die Gestalt eines Stoffes &rstellen, dienen bekanntlich Idas Lichtmikroskop, das eine Auflösung bis etwa 0,3,u (bei einer nutzbaren optischen Vergrößerun.g bis. etwa i5oofach) erreicht, das UV-Mikroskop, das Auflösungen bis herab zu etwa o,i5 u:(bei einer nutzbaren optischenVergrößerung bis etwa 2-5oofach) gestattet, und schließlich das Elektronennlilzroskop, bei dem man mit Kathodenstrahlen arbeitet und #d-as in jüngster Zeit-so weit durchgebildet worden ist, #daß Auflösungen bis herab zu etwa o,oo-3- u (3 mlt) bei einer nutzbaren elektronenoptischen Vergrößerung bis etwa 4,o ooofach möglich sind. Bilder mit einer solchen Auflösung zeigen über die Gestalt der betrachteten Objekte hinaus noch weitergehende Einzelheiten ihres Aufbaues.
  • Zur Aufklärung des atomaren Feinbaues e-ines Stoffes dienen Interferenzbilder (Beugungsbilder), die unter Verwendung von Röntgenstrahlen und Elektronenstrahlen(Kathodenstrahlen) erhalten werden können. Röntgenstrahlen, deren gebräuchliche Wellenlängen oß bis 0,07 my betragen, geben unter anderem Strukturhilder von Objekten einer Größe bis herab zu etwa o,oli u. Elektronenstrahlen, init gebräuchlichen Wellenlängen von 0,01 bis 0,004 mit, lassen auswertbare Strukturbilder noch von Objekten einer Größe bis herab zu etwa o,ooi y gewinnen, sie haben außerdem gegenüber den Röntgenstrahlen den besonderen Vorzug hoher primärer Monochromasie und wesentlich höherer sekundärer Intensität; nur mit ihnen kann man dünne Oberflächenschichten und schließlich Atomdeformationen untersuchen.
  • Aus dieser Darstellung ergibt sich, daß bezüglich derErzeugung visueller Bilder dieElektronenmikroskopie gegenüber der Licht- und UV-Mikroskopie den Vorteil einer außerordentlich gesteigerten Auflösung bietet. Interferenzbilder andererseits, die mittels Kathodenstrahlen hergestellt werden, sind Röntgenaufnahmen unter anderem dort bei weitem überlegen oder ermöglichen überhaupt erst eine Untersuchung, wo es sich um Präparate handelt, die in sehr geringen Mengen oder in besonders feiner Dispergierung vorliegen, z. B. um Kriställchen mit einer Masse von weniger al-s ic#-12 y , bei welchen Dimensionen Röntgenstrahlen vollkommen versagen.
  • Die zu derartigenUntersuchungen erforderlichen äußerst umfangreichen und teuren Itistrumente sind ,getrennt entwickelt worden und haben einerseits zu den hochauflösenden Elektronenmikroskopen, andererseits zu Elektronenbeugungsapparaturen geführt.
  • Es wurde nun erkannt, daß, nachdem die Elektronenmikroskope so weit entwickelt waren, daß mit ihnen den lichtmikroskopischen Auflösungen weit überlegene Auf lösunge-n erzielt werden können, in sehr vielen Fällen die mit ihnen hergestellten mikroskopischen Bilder einer Ergänzung durchdie mit Elektronenbeugungsapparaturen hergestellten Beugungsdiagramine bedürfen. Hierdurch wird nämlich erst auchinden feinsten Dimensionen eine Prüfung des hier besonders interessierenden Feinhaues der untersuchten Stoffe und gegebenenfalls eine Identifizierung und -damit eine Stützung des mikroskop,ischen -Befundes ermöglicht.
  • Die erwähnten Instrumente unterscheiden sich nun grundsätzlich nurdadurch, daß in Elektronenmikroskopen elektromagnetische oder elektrostatische Elektronen1.insensysteine oder beide kombiniert, in Ader Folge als Linsen bezeichnet, vorhanden sind, welche in den Beugungsapparaturen fehlen. Ausgehend von diesen Erkenntnissen wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, Elektronenmikroskope mit einer die lichtmikro-skopische AuflÖsung weit unterschreitenden Auflösung sowohl zur Herstellung mikroskopischer Aufnahmen, zwecks Untersuchung der Gestalt und gegebenenfalls des Aufhaues von Stoffen, als auch zur Herstellung von Beugungsdiagraminen, zwecks Untersuchung des Feinbaues von Stoffen, zu verwenden.
  • Bei der Durchführung,der Erfindung werden zur Erzeugung visueller Bilder Elektronennlikroskope als solche verwendet, während sie zur Herstellung von Elektronenbeugungsdiagrammen dadurch hergerichtet wer-den, daß die Linsen ausgeschaltet wer-den und für das Beugungsbündel eine ausreichende DurchgangsÖffnung geschaffen wird, z. B. d-urch Entfernen des Polschuhsystems der Projektionsspule, Ein Vorteil der Erfindung liegt auf der Hand: Es können hochaufgelöste mikroskopische Aufnahmen und Elektronenbeugungsdiagramme im gleichen Instrument hergestellt werden.
  • Die Erfindung wird weiter dadurch vervollkommnet, daß vorgeschlagen wird, die mikroskopischen Aufnahmen und die Beu-,-un,-"sdiagramme von ein und demselben. Präparat herzustellen, wobei vorteilhaft das Präparat für beide Arten von Aufnahmen in seiner Lage unverändert belassen wird.
  • Die außerordentlichenVorteile, die hierdurch gewonnen werden, seien, im folgenden kurz erläutert: Die zu den Untersuchungen erforderlichen Präparate verlangen wegen -der Kleinheit der betrachteten Objekte ganz besondere Maßnahmen nicht nur bei ihrer Herstellung, sondern auch ' während .der Dauer der Untersuchungen bei ihrer Hantierung, Beförderung und Aufbewahrung. je-de Standortsveränderung der Präparate birgt die Gefahr einer Verunreinigung, ein kleinstes Staubteilchen kann jede brauchbare Aufnahme- verhindern, oder gar der Zerstörung durch Verletzung .der Objektträg#--rh#aut, eine Gefahr, die bei dem Verfahren gemäß der Erfindung vermieden wird.
  • Bei der Kleinheit der betrachteten Objekte spielt ,ihre Identifizierung in vielen Fällen eine ausschlaggebende, d. h. eine Auswertung erst zulassen-de Rolle. Werden die Aufnahmen und Dia-gramme gemäß der Erfindung von ein und demselben Präparat hergestellt, so ist die Identifizierung, zumal wenn dieses in seiner Lage- nicht verändert wird, ohne weiteres möglich. Auch die Veränderung, die ein Präparat in manchen Fällen mit der Zeit erfährt, ist oft nicht zu vernachlässigen, das gilt insbesondere für biologische Präparate, so -daß auch in diesem Punkt das Verfahren gemäß der Erfindung, nach dem 4n kürzester Zeit visuelle Bilder nach Interferenzbildern oder umgekehrt erhalten werden können, einen bedeutenden Fortschritt mit sich bringt.
  • Schließlich kann bei Durchführung des neuen Verfahrens das Beugungs-diagramm in der gleichen Ebene abgenommen werden, in der das inikroskopische Bild entsteht, wodurch sich der apparative Vorteil ergibt, die in Elektronenmikroskopen ohnehin vorhandene Vorrichtung zu photographischen Aufnahmen der visuellen Bilder (Plattenschleuse) unmittelbar auch zu Aufnahmen der Elektronenbeugungsdiagramme zu benutzen.
  • Man hat schon einmal neben Abbildungen durchstrahlter Folien ein allerdings mangelhaftes Beugungsbild in einem Elektronenmikroskop durch Ab- schalten der damals benutzten einzigen Linse erhalten; die Auflösung lag zu jener Zeit noch weit unter der der Lichtmikroskope, die Vergrößerung betrug bei jenem Anlaß etwa das 2ofache, so !daß sich keinerlei auswertbare oder neue Erkenntnisse über Gestalt, Aufbau und Feinbau feinster Stoffteilchen ergeben oder er-wartet werden konnten. Die Voraussetzungen hierfür waren erst, und hierauf gründen sich die Erkenntnisse, von denen die vorliegende Erfindung ausgeht, dann gegeben, als die Elektronenmikroskope etwa 15 ooofache Ver.größerungen zulrießen.
  • Der Vorschlag gemäß der Erfindung erweitert die Anwendungsmöglichkeiten der Elektronenmikroskope über die bisherige, rein orthoskopische Methode hinaus in ähnlicher Weise, wie ehemals dieAnwendungsmögl-ichkeiten, der Lichtmikroskop# eine wertvolle Ergänzung durch Einführung der konoskopischen Methode erfahren haben; denn er ermöglicht, in gewisser Analogie hierzu, neben der Untersuchung auf Gestalt und, Aufbau auch die feinstrukturelle Prüfung im Elektronenmikroskop selbst.

Claims (2)

  1. PATENTANSPRÜCHE: I. Verfahren zur Untersuchung von Stoffen mittels Kathodenstrahlen, dadurch gekennzeichnet, daß hochauflösende EI.ektronenmikroskope sowohl zur Herstellung mikros1wpischer Aufnahmen als auch, nach entsprechender Herrichtung, zur Herstellung von Beugungsdiagrammen verwendet werden.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch i, #dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmen und dIe Diagramme von ein und demselben Präparat hergestellt werden. 3. Verfahren nach Anspruch:2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmen und,die Diagramme an einem in seiner Lage unveränderten Präparat hergestellt werden. 4. Verfahren nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Beugungsdiagramme in ,der gleichen Ebene wie die mikroskopischen Aufnahmen abgenommen werden.
DES7264D 1941-03-06 1941-03-06 Verfahren zur Untersuchung von Stoffen mittels Kathodenstrahlen Expired DE897891C (de)

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