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Strahlerzeuger für einen Korpuskularstrahlapparat Wenn man den Strahlerzeuger
eines Korpuskularstrahlapparates, beispielsweise eines Elektronenmikroskops, mit
sehr hohen Beschleunigungsspannungen betreiben will, wählt man meist eine Unterteilung
des Beschleunigungssystems in zwei oder gegebenenfalls sogar mehr Stufen. Die Erfindung
betrifft ein solches mehrstufiges Strahlerzeugungssystem für einen Korpuskularstrahlapparat,
insbesondere ein Elektronenmikroskop, und zielt darauf ab, den Aufbau eines derartigen
Systems- zu vereinfachen, und ein möglichst kurzes und leichtes Entladerohr für
sehr hohe Spannungen zu schaffen. Insbesondere die zuletzt genannte Aufgabenstellung
ist von besonderer Bedeutung, weil die bisher bekannten mehrstufigen Strahlerzeugungssys;teme
eine verhältnismäßig große Bauhöhe benötigen, was zur Folge hat, daß diese Strahlerzeuger
bei mechanischen Erschütterungen des Gerätes verhältnismäßig empfindlich sind, daß
sich also bei Erschütterungen die Strahllage relativ zur Mikroskopachse ändert.
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Zur Lösung der oben skizzierten Aufgaben sind erfindungsgemäß die
Kathode von der ersten Beschleunigungselektrode und ,die erste Beschleunigungselektrode
von der zweiten usf. durch je einen Isolator getrennt, wobei- zwischen je zwei derartigen
besonderen Isolatoren ein spannungführender Tragring liegt, der innen eine Beschleunigungselektrode
und außen den Hochspannungsanschluß
für diese Elektrode trägt. Die
Isolatoren und die erwähnten Tragringe bilden somit die Bausteine eines derartigen
mehrstufigen Strahlerzeugungssystems, und bei geeigneter Ausgestaltung dieser Bauelemente
läßt sich der Zusammenbau und auch der gelegentlich erforderliche Ausbau der Einzelteile
sehr leicht durchführen und die Konstruktion auch so wählen, @daß man zu einer verhältnismäßig
kurzen Baulänge kommt. Man wird die Isolatoren nach beiden Seiten hin z. B. mit
konischen PaB-flächen versehen, die im Zusammenwirken mit entsprechenden konischen
Paßflächen der Beschleunigungselektrodenhalter bzw. des Kathodenhalters idie Abdichtung
ges Vakuumraumes und die Zentrierung der Einzelteile des Strahlerzeugers bewirken.
Beim Zusammensetzen der Einzelteile des mehrstufigen Strahlerzeugers wird mit diesen
technischen Mitteln zwangsläufig eine einwandfreie Zentrierung und gute Abdichtung
erreicht. Man wird, um zu einer möglichst kurzen Länge des Strahlweges zwischen
Kathode und Objekt zu kommen, die Anordnung gemäß der weiteren Erfindung vorzugsweise
so durchbilden, daß die Kathode bis in den Bereich des darunterliegenden zweiten
Isolators herabreicht und daß die erste'Bes-ohleunigungselektrode sich ebenfalls
entsprechend topfförmig nach -der Seite dieses zweiten Isolators hin erstreckt.
Die beiden Beschleunigungselektroden der zweiten Beschleunigungsstufe können sieh
im Innern :des zweiten Isolators beispielsweise kalottenförmig gegenüberstehen.
Einen sehr kurzen Strahlenweg zwischen Kathode und Kondensorlinse oder Objekt kann
man auch dann erzielen, wenn die letzte Beschleunigungselektrode des Systems als
ebene Scheibe ausgebildet wird. Zur Einstellung des gesamten Strahles kann man das
gesamte Entladungsrohr auf Kugellagern gegenüber den Übrigen ,Mikroskopteilen lagern.
Diese Lagerung wird man in an sich bekannter Weise vorzugsweise so durchbilden,
daß der Strahl parallel zu sich selbst in beliebiger Richtung quer verschoben. und
auch um kleine Winkel in beliebiger Richtung geneigt werden kann. Die erwünschte
kurze Baulänge des Systems läßt sich fernerhin gemäß der weiteren Erfindung dadurch
erzielen, @daß die erwähnten Isolatoren eine besondere Form erhalten, die bei größter
axialer Kürze eine hohe äußere Überschlagsspannung aufweist. Zu diesem Zweck bestehen
die Isolatoren aus einem mit einer tellerförmigen Querrippe versehenen kurzen Rohr.
Diese Querrippe endigt an ihrem äußeren Rande in einem zweiten kurzen Rohr. Die
beiden, .das innere Rohr des Isolators kappenförmig umschließenden Elektroden sind
hier also nur .durch die eine Querrippe getrennt. ,Man kann die Durchschlagsfestigkeit
der Rippe aber ohne weiteres ausreichend hoch wählen, und durch die besondere Form
der Isolierrippe ist der überschlagsweg zwischen den beiden Elektrodenkappen beträchtlich
vergrößert. Die neue Isölatorform bietet zudem .den besonderen Vorteil, daß (die
äußere Oberfläche -des Isolators hierbei leicht sauber gehalten werden kann., wodurch
sich bekanntlich die ÜberschIagsgefahr herabsetzen läßt. Die Figur zeigt als Ausführungsbeispiel
der Erfindung einen Querschnitt durch den Strahlerzeuger eines Elektronenmikroskops.
Es handelt sich in vorliegendem Fall um einen Strahlerzeuger mit einem zweistufigen
Beschleunigungssystem. Mit i ist die Kondensatorspule des Elektronenmikroskops bezeichnet.
Diese Spule ist mit einer Kapsel 2, umgeben, öderen, oberer Teil 3 als Träger des
Entladerohrs dient. Der Teil 3 besitzt zu diesem Zweck eine konische Paßfläche q.,
in die ein Isolator 5 mit einer entsprechenden unteren konischen Paßfläche eingesetzt
ist. Dieser Isolator besitzt in seinem oberen rohrförmigen Teil eine konische Paßfläche
6, auf der ein Haltering 7 sitzt. Der Haltering 7 dient als Träger der ersten Beschleunigungselektrode
8 des Strahlerzeugungssystems. Der Ring 7 besteht aus leitendem Material. An seinem
äußeren Umfang ist die Spannungszuführung für die Elektrode 8 angeschlossen. Die
zweite Beschleunigungselektrode i.o ist im Mantel 3 des Kondensors festgeschraubt.
Der Kathodenschaft i i ist an einer Kappe 12 befestigt, die mit einer konischen
Paßfläche 1,3 oben auf einen Isolator -1q, aufgesetzt ist, der seinerseits mit seiner
unteren konischen Paßfläche 15 oben auf denHaltering 7 aufgesetzt ist.
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Um die äußeren Überschlagswege möglichst zu verlängern, sind die beiden
Isolierungen 5 und 14 je mit einer tellerförmigen Rippe 16 versehen, die sich an
ihrem äußeren Rand nach oben und unten hin zu zylindrischen Isolierteilen 17, 18
erweitern. Um die Weglänge zwischen der Kathode und dem Kondensator möglichst kurz
zu halten, taucht der Kathodenschaft in den Raum hinein, der durch den unteren Isolator
5 umgeben wird. Dementsprechend besitzt auch die Beschleunigungselektrode 8 die
aus der Figur ersichtliche nach oben hin gerichtete Topfform. Die Beschleunigungselektrode
io ist beim Ausführungsbeispiel der Elektrode 8 entgegengewölbt. Eine noch kürzere
Weglänge zwischen Kathode und Kondensator läßt sich erreichen, wenn man an Stelle
der topfförmigen Elektrode io eine ebene Elektrode für die letzte Beschleunigung
anwendet und dann die Elektrode 8 und den Kathodenschaft iti :dieser Elektrode soweit
wie möglich nähert.
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Das ganze Entladerohr kann beim Ausführungsbeispiel zusammen mit der
Kondensorspule mit Hilfe der Verstellschrauben a9 und der Gegenfeder 2o um kleine
Wlimkel nach beliebiger Richtung hin gekippt werden. Hierbei bewegt sich das- ganze
Strählerzeugungssystem mit Hilfe der Lagerkugeln 21 auf der Gleitfläche 22; zur
Querverstellung des Strahles gegenüber den unteren Mikroskopteilen 23 dienen die
Verstellschrauben 24 und diesen zugeordnete Gegenfedern 25. Hierbei bewegt sich
das ,Strahlerzeugungssystem mit Hilfe der Kugeln 26 auf der Gleitfläche 27. Um die
oberen beweglichen Teile des iMikroskops gegenüber den unteren Teilen 23 abzudichten,
ist eine Gummidichtung 28 vorgesehen, deren unteres Ende am Teil 23 festgemacht
ist, während das obere Ende an der Kondensorspulenkapselung festgeklemmt ist. Die
Bewegung des Strahlerzeugers mit der Kondensorspule
gegenüber dem
unteren ;Mikroskopteil erfolgt hier also unter Ausnutzung der Elastizität der Dichtung
28.