DE898499C

DE898499C - Device for the production of very fine electron beam probes for the generation of diffraction images in electron diffraction apparatus

Info

Publication number: DE898499C
Application number: DES7417D
Authority: DE
Inventors: Ernst Dr-Ing Ruska
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1942-03-02
Filing date: 1942-03-03
Publication date: 1953-11-30

Description

Einrichtung zur Herstellung sehr feiner Elektronenstrahlsonden für die Erzeugung von Beugungsbildern in Elektronenbeugungsapparaten Es sind Elektronenbeugungsapparate bekannt, bei denen mit Hilfe sehr feiner Elektronenstrahlsonden die zu untersuchenden Objekte bestrahlt werden. Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Herstellung sehr feiner Elektronenstrahlsonden für diese Zwecke. Erfindungsgemäß wird eine Elektronenstrahlsonde mit veränderlichem Querschnitt mit Hilfe von zwei im Strahlengang zwischen Strahlerzeuger und Objekt hintereinander angeordneten Teilblenden. erzeugt. Auf .diese Weise erhält man also eine Elektronenstrahlsonde veränderlichen Querschnitts. Die Änderungen können dabei in. der Größenordnung von etwa iho mm liegen. Man kann die Erfindung anwenden bei solchen Apparaten, die eigens für die Herstellung von Elektronenbeugungsbildern gebaut sind. Es ist aber auch möglich, die Erfindung in Verbindung mit Elektronenmikroskopen anzuwenden, bei denen, beispielsweise durch Abschatten der abbildenden Linsen, an Stelle einer vergrößerten Objektabbildung ein Elektronenbeugungsbil.d des Objektes hergestellt werden kann. Bei den zuletzt erwähnten Anwendungsformen. der Erfindung wird die Anordnung vorzugsweise so durchgebildet, daß man ohne Änderung der Objektlage selbst wahlweise Elektronenbeugungsbilder oder vergrößerte Abbildungen des Objektes herstellen kann.Device for the production of very fine electron beam probes for the generation of diffraction images in electron diffraction devices They are electron diffraction devices known, in which the to be examined with the help of very fine electron beam probes Objects are irradiated. The invention relates to a device for manufacturing very fine electron beam probes for this purpose. According to the invention, an electron beam probe with variable cross-section with the help of two in the beam path between the beam generator and part diaphragms arranged one behind the other. generated. That way So you have an electron beam probe of variable cross-section. The changes can be in the order of magnitude of approximately 1 mm. One can do the invention apply to such devices that are specially designed for the production of electron diffraction images are built. But it is also possible to use the invention in connection with electron microscopes apply where, for example, by shading the imaging lenses Instead of an enlarged object image, an electron diffraction image of the object can be produced. In the last-mentioned forms of application. the invention the arrangement is preferably formed in such a way that one can without changing the position of the object even optionally electron diffraction images or enlarged images of the object can produce.

Eine besonders einfache Ausführungsform der Erfindung ergibt sich, wenn man jede der beiden zur Erzeugung -der Elektronenstrahlsonden dienenden Teilblenden aus zwei rechtwinklig zueinander angeordneten Schneiden zusammensetzt, die das Strahlenbündel vorzugsweise rechteckig oder quadratisch begrenzen. Dabei könnendieTeilblenden in axialer -Richtung unmittelbar einander anliegen; oder sie können in einem gewissen. axialen Abstand voneinander angeordnet sein. Die eine Teilblende kann vorzugsweise so ausgeführt sein., daß ihre Blendkante die andere Teilblende auf der Abschrägung trifft, so daß auch bei eng aneinanderliegenden Teilblenden die Gesamtblende vollständig geschlossen werden kann. Die Größe des durch die Schneiden begrenzten Elektronenstrahlsondenquerschnitts kann auf verschiedene Weise verändert werden. Man kann. beispielsweise die beiden erwähnten Teilblenden relativ zueinander durch von außen zu betätigende Triebe verschiebbar machen. Dabei kann die Anordnung so durchgebildet werden, daß die eine Teilblende feststeht, während der Trieb zur Veränderung des Sondenquerschnitts dLer anderen Teilblende zugeordnet ist. Man kann aber auch jeder Teilblende einen gesteuerten, vorzugsweise von einer gemeinsamen Stelle aus betätigten. Antrieb zuordnen. Die Konstruktion wird vorteilhaft so gewählt, daß der Mittelpunkt des variablen Blendenquerschnitts bei der Verschiebung der beiden Teilblenden erhalten bleibt, so daß z. B. der ausgeblendete Strahl (die Strahlisonde) immer auf dieselbe Objektstelle auftrifft. Die mechanische Verstellvorrichtung der Teilblenden wird vorzugsweise so durchgebildet, daß die Blenden relativ zueinander längs der Diagonale des rechteckigen bzw. quadratischen Sondenquerschnitts verschieblbar sind. Eine andere Ausführungsmöglichkeit zur Veränderung des Sondenstrahlquerschnitts ergibt sich dadurch, daß der durch beide Teilblenden oder durch zweiPaare vonTeilblenden gebildeteBlendenkanal relativ zum Strahl durch einen von außen zu betätigenden Trieb um eine quer zum Strahl stehende Achse geneigt werden kann. Man kann schließlich auch den durch die beiden Teilblenden gebildeten Blendenkanal relativ zum, Objekt feststehend anordnen und zur Regelung des Sondenquerschnitts den Strahlerzeuger relativ zu diesen Teilen um kleine Winkelbeträge kippbar anordnen.A particularly simple embodiment of the invention results from if one of the two partial diaphragms used to generate the electron beam probes composed of two cutting edges arranged at right angles to one another, which form the beam limit preferably rectangular or square. The partial diaphragms can thereby in axial -direction are in direct contact with one another; or they can in some way. be arranged axial distance from each other. One partial diaphragm can preferably be designed so. that their blending edge the other partial diaphragm on the bevel hits, so that even with closely spaced partial diaphragms, the entire diaphragm is complete can be closed. The size of the electron beam probe cross-section limited by the cutting edges can be changed in various ways. One can. for example the two mentioned partial diaphragms relative to each other by externally operated drives do. The arrangement can be designed in such a way that one partial diaphragm is established, while the urge to change the probe cross-section of the other Partial aperture is assigned. But you can also have a controlled, preferably operated from a common point. Assign drive. the Construction is advantageously chosen so that the center of the variable diaphragm cross-section is retained in the displacement of the two partial diaphragms, so that, for. B. the hidden one The beam (the beam probe) always hits the same point on the object. The mechanical Adjusting device of the partial diaphragms is preferably formed so that the Apertures relative to each other along the diagonal of the rectangular or square Probe cross-section are displaceable. Another way to make the change of the probe beam cross section results from the fact that the through both partial diaphragms or diaphragm channel formed by two pairs of partial diaphragms relative to the beam an externally operated drive inclined about an axis perpendicular to the beam can be. Finally, one can also use the one formed by the two partial diaphragms Arrange the diaphragm channel in a fixed position relative to the object and to regulate the probe cross-section Arrange the jet generator so that it can be tilted by small angular amounts relative to these parts.

Um bei den erwähnten Ausführungsmöglichkeiten den zu untersuchenden Objektbereich mit-Hilfe der hinsichtlich des Querschnitts veränderlichen Elektronenstrahlsonde abtasten zu können, kann man mechanische Einstelleinrichtungen verschiedener Art an-,venden. So kann man: beispielsweise dem durch. die veränderlichen .Blenden gegebenen Blendenkanal eine Kreuztischverschiebung zuordnen, durch die der gesamte Blendenkanal relativ zum feststehenden Strahl und Objekt verschoben werden kann. Die Abtastung des. Objektbereiches kann auch so durchgeführt werden, daß dem Blendenkanal und dem Strahlerzeuger des Apparates eine gemeinsame Kreuztischverschiebung vor dem Objekt zugeordnet wird. Eine andere Ausführungsmöglichkeit besteht schließlich darin, daß das Objekt gegenüber dem Strahl- und Blendensystem durch einen Kreuztisch quer zur Strahlrichtung verschiebbar gemacht wird.In order to determine the to be examined with the mentioned execution possibilities Object area with the help of the electron beam probe, which can be changed in terms of cross-section To be able to scan, one can use mechanical adjustment devices of various kinds apply, use. So you can: for example through. the variable apertures given Assign the diaphragm channel to a cross table displacement through which the entire diaphragm channel can be moved relative to the fixed beam and object. The scanning The object area can also be carried out in such a way that the diaphragm channel and the beam generator of the apparatus a common cross table shift in front of the Object is assigned. Another possible implementation is, finally, that the object is transverse to the beam and diaphragm system through a cross table is made movable to the beam direction.

Weitere für die Erfindung wesentliche Merkmale ergeben sich bei der Beschreibung der folgenden Ausführungsbeispiele. Die Fig. i zeigt schematisch als Ausführungsbeispiel der Erfindung die zum Verständnis der Erfindung wesentlichsten Teile eines Elektronenmikroskops, das sowohl für die Herstellung. von Beugungsbildern als auch für die vergrößerte Abbildung von Objekten verwendet werden kann. Mit i ist die Kathode des Strahlerzeugers bezeichnet. 2 ist die zur Veränderung des Sondenstrahlquerschnitts dienende Blendenanordnung. Die hindurchtretende Strahlensonde trifft die Objektträgerfolie 3, welche auf . einem Objekthalter q. befestigt ist. Mit 5 und 6 sind die beiden Polschuhe des Objektivs bezeichnet.Further features essential to the invention emerge from Description of the following exemplary embodiments. Fig. I shows schematically as Embodiment of the invention the most essential for understanding the invention Parts of an electron microscope that are used for both manufacture. of diffraction images as well as for the enlarged illustration of objects. With i is called the cathode of the beam generator. 2 is the one for changing the probe beam cross-section serving aperture arrangement. The penetrating radiation probe hits the slide foil 3 which on. an object holder q. is attached. With 5 and 6 are the two Pole pieces of the lens.

Zur Veränderung des Sondenquerschnitts besteht das Blendensystem aus zwei Teilblenden, die je aus zwei rechtwinklig zueinander angeordneten Schneiden ;7, 8 bzw. 9, io zusammengesetzt sind. Um den Querschnitt der Sonde verändern zu können, kann die Anordnung so durchgebildet sein, daß diesen Teilblenden von außen zu betätigende, in der Figur im einzelnen nicht dargestellte Antriebe zugeordnet sind, mit deren Hilfe die Teilblenden in Richtung der Pfeile i i, i2 quer zur Strahlrichtung verschoben werden können. An Stelle der durch die Pfeile i i, 12 angedeuteten Einstellmöglichkeit kann man dem Blendensystem 2, dessen Teile dann relativ zueinander feststehen, auch einen Antrieb zuordnen, mit dem es möglich ist, das gesamte System 2 relativ zu den übrigen Teilen des Apparates in Richtung der Pfeile 13, 14 zu schwenken. In der Figur ist auch noch eine dritte Möglichkeit zur Veränderung .des Sondenquerschnitts angedeutet, die darin bestehen kann, daß der Strahlerzeuger i in der Richtung des Pfeiles 15 gegenüber den dann feststehenden Teilen :2 und 3 um kleine Winkelbeträge geneigt werden kann. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel werden Elektronenbeugungsaufnahmen bei abgeschaltetem Objektiv hergestellt.To change the probe cross-section, the aperture system consists of two partial diaphragms, each consisting of two cutting edges arranged at right angles to one another ; 7, 8 and 9, io are composed. To change the cross section of the probe too can, the arrangement can be designed so that these partial diaphragms from the outside assigned to actuated drives, not shown in detail in the figure are, with the help of which the partial diaphragms in the direction of the arrows i i, i2 transverse to the beam direction can be moved. Instead of the setting option indicated by the arrows i i, 12 one can also use the panel system 2, the parts of which are then fixed relative to one another assign a drive with which it is possible to relate the entire system 2 to the remaining parts of the apparatus in the direction of arrows 13, 14 to pivot. In the figure is also a third possibility of changing the probe cross-section indicated, which may be that the beam generator i in the direction of the Arrow 15 opposite the fixed parts: 2 and 3 by small angular amounts can be tilted. In the illustrated embodiment, electron diffraction recordings are used made with the lens turned off.

Die Fig.2 und 3 zeigen eine praktische Ausführungsmöglichkeit für einen gemeinsamen Antrieb zweier Teilblenden nach der Erfindung. In Fig. 2 ist ein Schnitt längs der Linie A-3 von Eig. 3 dargestellt. In einem Halter 16 ist ein Schlitten 17 eingebaut, in welchem wiederum ein zweiter Schlitten 18 eingesetzt ist. Mit dem Schlitten @17 sind die sich rechtwinklig kreuzenden Schneiden i9 und 2o und mit dem Schlitten i8 die sich rechtwinklig kreuzenden Schneiden 2i, 2@2 fest verbunden, so daß alle vier Schneiden zusammenwirkend das viereckige Blendenloch 23 ergeben. Zur Verstellung dient eine Mikrometerschranbe 2.1, deren Bolzen ein mit dem Schlitten 17 zusammenarbeitendes rechtsgängiges Gewinde 25 und ein mit dem Schlitten 18 zusammenarbeitendes linksgängigesGewinde26besitzt. BeimDrehen derSchraube24 im Uhrzeigersinn wird das Blendenloch 23 größer, beim Drehen in entgegengesetztem Sinn kleiner.The Fig.2 and 3 show a practical embodiment for a common drive for two partial diaphragms according to the invention. In Fig. 2 is a Section along line A-3 of Eig. 3 shown. In a holder 16 is a slide 17 installed, in which in turn a second slide 18 is inserted. With the Carriages @ 17 are the intersecting cutting edges i9 and 2o and with The cutting edges 2i, 2 @ 2, which intersect at right angles, are firmly connected to the slide i8, so that all four cutting edges cooperate to produce the square aperture 23. A micrometer drive 2.1, the bolt of which is connected to the slide, is used for adjustment 17 cooperating right-hand thread 25 and one with the carriage 18 cooperating has a left-hand thread 26. When turning the screw 24 clockwise, the Diaphragm hole 23 larger, smaller when turning in the opposite direction.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Device for the production of very fine electron beam probes for the generation of diffraction images in electron diffraction apparatus, in particular Electron microscopes, characterized in that an electron beam probe with variable cross-section with the help of two in the beam path, between the beam generator and part diaphragms arranged in accordance with the object is generated. z. Device according to claim i, characterized in that each of the two partial diaphragms consists of two at right angles to one another arranged cutting is composed, which the beam preferably limit rectangular or square. 3. Device according to claim i or a, characterized characterized in that the tied partial diaphragms for changing the probe cross-section are displaceable relative to each other by externally operated drives. 4 .. Device according to Claim 3, characterized in that each partial diaphragm has one. has a separate drive. 5. Device according to claim i or one of the following, characterized in that the diaphragms are relative to one another along the diagonal, des Probe cross-section are displaceable. 6. Device according to claim i, characterized in that that the diaphragm channel formed by the two partial diaphragms through relative to the beam an externally operated drive to regulate the probe cross-section by one axis perpendicular to the beam can be tilted. 7. Device according to claim i, characterized in that the diaphragm channel formed by the two partial diaphragms is fixed relative to the object and that the beam generator is used to regulate the probe cross-section can be inclined relative to these parts by small angular amounts.