DE898054C

DE898054C - Objective lens for electron microscopes

Info

Publication number: DE898054C
Application number: DES2148A
Authority: DE
Inventors: Alexander Asmus; Ernst Dr-Ing Ruska; Willi Schomburg
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1950-03-11
Filing date: 1950-03-11
Publication date: 1953-11-26

Description

Objektivlinse für Elektronenmikroskope In Verbindung mit Objektvlinsen, insbesondere magnetischen Polschuhlinsen von Elektironenmikroskopen, sind schon die verschiedensten Blendenanordnungen bekannt. So ist es. z. B.. ülblich, die Objekte beim Durchstrahlungsmikroskop auf eine kleine Trägerblende aufzupräparieren, diie sich im Betrieb unmittelbar vor dem wirksamen Linsenbereich des Objektivs befindet. Ferner sind bei Elektronenmikroskopen vielfach im wirksamen Linsenbereich selbst angeordnete Aperturblenden üblich. Man hat schließlich auch noch Blenden angewendet, die sich unmittelbar vor der Objektträgerblende befinden und den Zweck haben, hur einen beschränkten Anteil des vom Strahlerzeuger herkommenden Strahlbündels auf das, Objekt fallen zu lassen. Anordnungen dieser Art hat man verwendet, um besonders s@trahlempfindliche Objekte zu schonen, oder dazu, eine feine Strahlsonde für die Erzielung von Beugungsbildern herzustellen. Die Erfindung betrifft eine Objektivlinse für Elektronenrnikroskope, bei der eine Blende in neuartiger Weise verwenidet wird. Erfindungsgemäß ist unmittelbar hinter dem Objekt im ansteigenden Bereich des Linsenfeldes eine die Querbewegung des Objekts nicht mitmachende Strahleintrittsblende angeordnet, die enger ist also die das Linsenfeld begrenzende Eintrittsöffnung des Linsensysitems, also beispielsweise enger als, die Eintrittsöffnung des, objektseitigen Polschuhes. Einte: solche Blende kann: man mit Vorteil dazu benutzen, um sitigmatische Abbildungen mit Hilfe des Objektivs zu erzielen. Durch die Wirkung der Strahleintrittsblend.e läßt sich nämlich vermeiden, daß das abbildende Strahlenbündel exzentrisch oder schief zur Achse in das Ob.jektivfel.d eintritt. Belt schiefem Sürahleintritt würde der Öffnungsfehler des Ob- jektivs eine unterschiedliche Schnittweite für sagittale und meridionale Strahlenbüschel zur Folge haben, wodurch sich auch bei völlig drehsymmetrischem Objektivfeld astigmatische Bilder ergeben würden. Um :sicher zu ,sein, daß der Strahl achsenparallel durch die Eintrütts#blende fällt, kann man den Bestrahlungsteil beispielsweise bei eingeschalteter Kondensorlinse, aber ausgeschalteter Objektivlinse mechanisch so, einstellen, daß der Strahl durch das Loch eines gegebenenfalls vorhandenen Zwischenbildschirmes auf eine Mittelmarkierung des Endbildschirmes fällt.Objective lens for electron microscopes In connection with object lenses, in particular magnetic pole piece lenses from electron microscopes, the most varied of diaphragm arrangements are already known. That's the way it is. z. It is customary, for example, to prepare the objects in the transmission microscope on a small support screen which, during operation, is located directly in front of the effective lens area of the objective. Furthermore, aperture diaphragms arranged in the effective lens area are common in electron microscopes. Finally, diaphragms have also been used which are located directly in front of the specimen slide diaphragm and have the purpose of allowing only a limited portion of the beam coming from the beam generator to fall onto the object. Arrangements of this type have been used to protect objects that are particularly sensitive to radiation, or to produce a fine beam probe for obtaining diffraction images. The invention relates to an objective lens for electron microscopes in which a diaphragm is used in a novel manner. According to the invention, directly behind the object in the rising area of the lens field, a beam entrance diaphragm that does not participate in the transverse movement of the object is arranged, which is narrower the entrance opening of the lens system that delimits the lens field, for example narrower than the entrance opening of the object-side pole piece. One: such a diaphragm can: be used with advantage to achieve sitigmatic images with the help of the lens. Because of the effect of the beam entry screen, it is possible to prevent the imaging beam from entering the lens field eccentrically or at an angle to the axis. Belt oblique Sürahleintritt would the spherical aberration of the Ob - have jektivs a different focal distance for sagittal and meridional ray bundles result, which also in completely rotationally symmetrical lens field astigmatic images would result. In order to: be sure that the beam falls axially parallel through the Eintrütts diaphragm, the irradiation part can be adjusted mechanically, for example with the condenser lens switched on but the objective lens switched off, so that the beam passes through the hole of an intermediate screen that may be present on a center marking of the end screen falls.

Die bei der Erfindung angewendete Strahleintrittsbdende wird man durch quer zur Strahlrichtung wirkende Einstellmittel zentrierbar machen. Dabei kann man die Anordnung so wählen, daß diese Zentrierung noch vor dem Einbau des Polschuhsystems in das Elektronenmikroskop, beispielsw@oisia unter einem Lichtmikroskop, erfolgt.The beam entrance end used in the invention is one through Make adjustment means acting transversely to the beam direction centerable. You can choose the arrangement so that this centering is done before the pole shoe system is installed into the electron microscope, for example sw @ oisia under a light microscope.

Man kann die Anordnung aber auch so, wählen, daß diese Zentrierung nach dem Einbau rin das Elektronenmikroskop unter Kontrolle des! Elektronenstrahls selbst erfolgt.But you can also choose the arrangement so that this centering after installation rin the electron microscope under control of the! Electron beam itself takes place.

Wenn man die Erfindung bei einer magnetischen Objektivlinse angewendet, die in an sich bekannter Weise Polschuhe zur B!i:ldung des Linsenfeldesi ber_ sitzt, wird man die Sitrahleintrittsiblende vorzugsweise in einem Halter anordnen, der aus unmagnetisichem Material besteht und zwischen den beidem Polsichuhen quer verstellbar, ist. Für die Verstellung dieses Blendenhalters kann; man zwei um 9o° versetzte Einstellschrauben anwenden; (die erforderlichen Rückstellfedern ergeben sich .dann in besonders vorteilhafter Weise dadurch, daß gemäß der weiterrein Erfindung in dem Halter auf der den Schrauben gegenüberliegenden Seite Schlitze ausgespart sind, so daß das Material des Halters selbst die Rückstellfedern bildet.Applying the invention to a magnetic objective lens, which, in a manner known per se, sits on pole pieces for charging the lens field, you will preferably arrange the Sitraheintrittsiblende in a holder that consists of non-magnetic material and can be adjusted transversely between the two pole shoes, is. For the adjustment of this cover holder can; two adjusting screws offset by 90 ° use; (The necessary return springs then result in a particularly advantageous Way in that according to the further purely invention in the holder on the screws opposite side slots are recessed, so that the material of the holder itself forms the return springs.

Weitere für die Erfindung wesentliche Merkmale werden in dem folgenden Ausführungsbeispiel beschrieben. Die Figuren zeigen als Ausführungsbeispiel der Erfindung einen Polschuheinsatzkörper für ein magnetisches Objektiv.Further features essential to the invention are set out below Embodiment described. The figures show as an embodiment of the Invention of a pole piece insert body for a magnetic lens.

In Fig. i ist ein Längsschnitt, in Fig. z eine Draufsicht auf den Pols:chuheinsatzkörper und in Fig. 3 ein Schnitt längst der Linie A-B gezeichnet'» Das Polschuhsystem besteht aus den beiden Polschuhen i und :2, die mit Hilfe des unmagnetischen Zwischenstücks 3 zu einem einheitlichen, starr zusammenhängenden Körper verbrunden sind. Im Bereich zwischen den beiden Polschuhen ist eine Strahleintritbsblende 4 und einte darunter befindliche Objektivblende 5 angeordnet; die Strahleintrittsblende, welche gemäß der Erfindung dazu dient, stiigm:atischeAbbildungenzuerhalben, befindet sich unmittelbar hinter der Objektträgeirblende 6. Zur Halterung der Strahlecintrittisblende 4 dient eine Scheibe 7, die in eine obere entsprechende Bohrung 8 des unmagnetischen Zwischenstücks 3 eingelegt ist. Mit 9 und io isind zwei um 9o° gegeneinander versetzte Justierschrauben bezeichnest, die dazu dienen, die zur genauen Einjustierung der Strahleintritts.blende notwendigen Querverschiebungen durchzuführen. Die erforderlichen Rückstellfedern. ergeben sich beim Ausführungsbeispiel dadurch, daß der Haltering mit Sch#lntizen: i i versehen ist, welche durch ihre aus. Fig. a ersichtliche Formgebung die notwendige Querbeweglichkeit der Haltescheibe 7 ergeben.In Fig. I is a longitudinal section, in Fig. Z is a plan view of the Poles: shoe insert body and in Fig. 3 a section along the line A-B drawn '» The pole shoe system consists of the two pole shoes i and: 2, which are connected to the non-magnetic intermediate piece 3 to form a uniform, rigidly coherent Bodies are bonded. In the area between the two pole pieces there is a jet entry screen 4 and a lens diaphragm 5 located below it; the beam entrance aperture, which, according to the invention, serves to obtain steady static images directly behind the specimen carrier diaphragm 6. To hold the beam entrance diaphragm 4 is a disc 7, which is in an upper corresponding hole 8 of the non-magnetic Intermediate piece 3 is inserted. With 9 and io are two offset from each other by 90 ° Adjusting screws that are used to precisely adjust the Carry out the necessary transverse displacements. The necessary Return springs. result in the embodiment that the retaining ring with sch # lntizen: i i is provided, which by their from. Fig. A visible shape the necessary transverse mobility of the retaining plate 7 result.

Unterhalb der Strahleintribtsblendei 4 sitzt der Blendenhalteir 5, in welchem stich außer der bei Fig. i in den Strahlengang eingeschalteten verhältnismäßig kleinen Sbrahldurchsichnitbsoffnung 13 noch eine größere Blendenöffnung 14 befindet. Die Öffnung 14 wird durch Verstellen des Halters 5 in Richtung auf die Feder 15 in den, Strahlengang dann eingeschaltet, wenn man Beugungsuntersuchungen machen will, während die B:lendenöffnung 13 für übermikroskopische Untersuchungen vorgesehen ist.The diaphragm holder 5 is located below the beam input diaphragm 4, in which there is a larger diaphragm opening 14 in addition to the relatively small beam opening 13 which is switched into the beam path in FIG. The opening 14 is then switched on by adjusting the holder 5 in the direction of the spring 15 in the beam path when one wants to make diffraction studies, while the lumbar opening 13 is provided for microscopic examinations.

Wie insbesondere aus Fig. 3 erkennbar ist, läßt sich die Anordnung nach der Erfindung mit Vorteil so ausgestalten, daß die dein. beiden Blenden 4 und 13, 1q. zugeordneten Verstelleinrichtungen durch :dieselben Öffnungen 16 der Vakuumwand hindurch eingeführt werden. Die Justierung der Blende 4 erfolgt einmalig vor dem Mikroskopieren; die Vers.telleinrichtungen der Blende 4 werden danach entfernt und dann die Vers.telleinrichtungen für die Blenden 13, 14 in die entsprechenden Öffnungen 16 für das wahlweise Einschaltsem. dieser Blenden eingesetzt.As can be seen in particular from Fig. 3, the arrangement according to the invention can advantageously be designed so that the your. both apertures 4 and 13, 1q. associated adjustment devices through: the same openings 16 of the vacuum wall are introduced therethrough. The aperture 4 is adjusted once before using the microscope; the Vers.telleinrichtungen the diaphragm 4 are then removed and then the Vers.telleinrichtungen for the diaphragms 13, 14 in the corresponding openings 16 for the optional switch-on. these panels are used.

In-Fiig. 2s und -3 ist ein drehbarer Verstellstab 17 angedeutet, der mit seinem linken, konischen Ende mit dem entsprechenden Konus 18 der Einstellschrauben 9 und io zusammenarbeitet.In-Fiig. 2s and -3, a rotatable adjusting rod 17 is indicated, which works with its left, conical end with the corresponding cone 18 of the adjusting screws 9 and io.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Objective lens for electron microscopes, thereby characterized in that immediately behind the object in the rising area of the; Lens field arranged a beam incision diaphragm which does not participate in the transverse movement of the object eats that is narrower than the inlet opening that delimits the lens field, z. B. the object-side pole piece. a. Arrangement according to claim i, characterized in that id that the beam entry aperture by adjusting means acting transversely to the beam direction is centerable. 3. Magnetic objective lens according to claim a, characterized in that that the beam entrance aperture is assigned a holder made of non-magnetic Material consists and arranged transversely adjustable between the two pole pieces is. 4. Arrangement according to claim 3, characterized in that the holder by two adjusting screws offset from one another by 90 ° can be adjusted and that in this holder on the opposite of the screws. Side slots left out are, so that the material of the holder itself the necessary return springs forms. 5. Arrangement according to claim a or one of the following, characterized in that that between the pole pieces on the s-side of the object is the beam entry aperture and an aperture stop is arranged on the side of the image. 6. Arrangement according to Claim 5, characterized in that the provided between the pole shoes = Magnetic piece serves as, carrier of the beam entrance aperture and the aperitif aperture. 7. Arrangement according to claim 5 and 6, characterized in that the two diaphragms associated adjusting devices passed through the same openings in the vacuum wall will. An.zieho pamphlets "Yearbook of the AEG-Foro, chung", Vol. 7, 1940, p. 43 to 45.