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Mit Polschuhen versehene Linsenanordnung Zusatz zum Patent
88933,4
Im Patent 889 3'34 ist eine mit Polschuhen versehene Linsenanordnung
für elektronenoptische Geräte, insbesondere Elektronenmikroskope, behandelt, wobei
der von einem Erregermagnetsystem erzeugte magnetische Fluß durch zwei hintereinanderliegende,
zwischen Polschuhen gebildete Luftspalte, die je eine Linse bilden, verläuft. Der
Magnetkörper der Linsenanordnung besitzt dabei eine innere Bohrung, in welche die
zur Bildung der beiden Luftspalte dienenden Polschuhe und ihnen zugeordnete Abstandhalter
passen. Die Konstruktion ist dabei so gewählt, daß die Polschuhe und die Abstandhalter
je für sich in die innere Bohrung des Magnetkörpers einsetzbar sind. Beim Ausführungsbeispiel
des Hauptpatentes handelt es sich um ein dreistufiges Elektronenmikroskop, bei dem
das Objektiv und das erste Projektiv durch das gemeinsame Erregermagnetsystem betrieben
werden.
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Die Erfindung betrifft eine weitere Ausgestaltung der eingangs erwähnten
Linsenanordnung. Erfindungsgemäß sind die Polschuhe, die zu den durch die hintereinanderliegenden
Luftspalte gebildeten Linsen gehören, wahlweise gegen ein nur eine Linse bildendes
Polschuhpaar austauschbar, so daß durch ein und dasselbe Erregermagnetsystem entweder
ein zwei- bzw. mehrstufiges Linsensystem oder eine Linse betrieben
werden
kann. Man hat auf diese Weise also nunmehr die Möglichkeit, bei einem elektronenoptischen
Apparat, beispielsweise einem Elektronenmikroskop, mit einfachen Mitteln eine Linse
in ein .zwei- oder mehrstufiges Linsensystem zu verwandeln. Die Polschuhe und ihnen
zugeordnete urimagnetische Abstandhalter, welche zur Bildung der beiden oder mehrerer
hintereinanderlegender Luftspalte .des Linsensystems dienen, können dabei, ähnlich
wie beim Hauptpatent, je für sich in die innere Bohrung des Magnetkörpers einsetzbar
gemacht sein. Noch einfacher für den Wechsel der Systeme ist es, wenn man diese
Teile in an sich bekannter Weise zu einem Polschuhkörper fest zusammenfügt.
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Man kann die jeweils gegeneinander- auszutauschenden Polschuhsysteme
voneinander unabhängig machen und beim Wechsel des Polschuhsystems dann so vorgehen,
daß das jeweils gerade in Betrieb befindliche System beispielsweise nach Öffnen
des Vakuumgefäßes von Hand ausgebaut und durch das andere ersetzt wird. Andere in
der Bedienung besonders einfache Ausführungsmöglichkeiten ergeben sich dann, wenn
die gegeneinander austauschbaren Polschuhsysteme, mit deren Hilfe wahlweise eine
Linse oder ein zwei-bzw. mehrstufiges Linsensystem in Betrieb genommen werden kann,
in einem Halter festgelegt, z. B. einsetzbar sind, der durch einen von außen zu
bedienenden Trieb relativ zum Magnetkörper der Linsenanordnung verstellbar ist.
In diesem Fall kann man ohne Öffnen des Vakuumgefäßes schnell von der einen Betriebsweise
der Linsenanordnung auf die andere übergehen. Als verstellbarer Halter kann für
diesen Zweck beispielsweise ein Drehtisch zur Anwendung kommen. Dieser wird dann
vorzugsweise auch mit einer Stufe versehen, bei deren Einschaltung in den Strahlengang
die Strahldurchtrittsöffnung hinreichend groß ist, um Elektronenbeugungsbilder von
dein zu untersuchenden Objekt zu machen. Das kommt insbesondere in Betracht, wenn
man die Erfindung beim Projektiv eines Elektronenmikroskops anwendet. Ähnliches
gilt auch dann, wenn man als Halter für die Polschuhsysteme einen quer zur optischen
Achse geradlinig verstellbaren Tisch anwendet. Bei einer Sonderkonstruktion eines
derartigen Halters kann man in dem Halter ein Kurzschlußstück und ein einen Luftspalt
bildendes Polschuhpaar vorsehen, die wahlweise durch die Tischbewegung an einer
neben einem anderen Polschuhpaar liegenden Stelle in das Magnetsystem eingefügt
werden können. Wenn dabei das Kurzschlußstück in Betrieb ist, hat man dann nur die
eine Linse, welche durch das an. zweiter Stelle erwähnte Polschuhpaar gebildet ist,
und bei Einschaltung des mit dem verstellbaren Halter kombinierten Polschuhpaares
ergeben sich hierbei zwei im Strahlengang hintereinanderliegende Linsen. Es ist
auch möglich, den Halter der Polschuhsysteme in Richtung der optischen Achse verstellbar
zu machen. Man wird in diesem Fall sämtliche Polschuhe und die ihnen zugeordneten
urimagnetischen Zwischenstücke- zu einem zylindrischen Polschuhkörper zusammenfügen,
der in einer zylindrischen Bohrung des Linsenkörpers in der Achsrichtung verstellbar
ist. Dabei werden dann zweckmäßig die Einzelteile des Polschuhkörpers so bemessen,
daß ein in der Mitte befindlicher Polschuh je nach Einstellung des Polschuhkörpers
wahlweise mit dem nach der einen, z. B. oberen, oder nach der anderen, unteren Seite
benachbarten Polschuh oder in einer dritten Einstellung zusammen seit den-nach bei-den
Seiten benachbarten Polschuhen wirksam ist.
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Man kann die Erfindung für Magnetlinsen beliebiger Konstruktion anwenden,
also sowohl bei Linsen, die mit Permanentmagneten, als auch bei solchen, die mit
Elektromagneten erregt werden.
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Die Figuren zeigen eine Reihe von Ausführungsbeispielen der Erfindung.
In Fig. i und 2 ist ein Querschnitt durch ein Projektivlinsensystem eines Elektronenmikroskops
dargestellt. Mit i ist die Erregerspule, mit 2 die magnetische Ummantelung dieser
Spule und mit 3 die aus urimagnetischem Material bestehende innere Abschlußwand
des Spulenraumes bezeichnet. Dieser Spulenkörper besitzt eine innere konische Bohrung
4., in welche wahlweise verschiedene Polschuheinsatzkörper 5 oder 6 genau passen.
In Fig. i ist der Polschuheinsatzkörper 5 in den Linsenkörper eingesetzt dargestellt.
Fig. 2 zeigt den herausgenommenen Polschuheinsatzkörper 6. Der Polschuheinsatzkörper
5 besteht aus dem oberen Polschuh 7, dem unteren Polschuh 8 und einem urimagnetischen
Zwischenstück g. Diese drei Teile sind zu einem einheitlichen Körper fest zusammengefügt.
Mit io sind Bohrungen bezeichnet, die zur Erleichterung der Evakuierung des oberhalb
und unterhalb der Linse befindlichen Raumes dienen. Zwischen den beiden Polschuhen
7 und 8 ist der Luftspalt i i gebildet, so daß sich in diesem Fall eine Projektivlinse
ergibt.
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Der in Fig.2 dargestellte Polschuheinsatzkörper ist so aufgebaut,
daß sich zwei im Strahlengang hintereinanderliegende Luftspalte 12, 13 ergeben,
was zur Folge hat, daß beim Einsetzen dieses Einsatzkörpers ein zweistufiges Projektiv
entsteht. Der Einsatzkörper 6 ist im einzelnen zusammengesetzt aus dem unteren Polschuh
1q., dem oberen Polschuh 15 und dem magnetischen Zwischenstück 16, das durch sein
oberes Ende 17 den unteren Polschuh des ersten Projektivs und durch sein unteres
Ende 18 den oberen Polschuh des zweiten Projektivs bildet. Mit ig ist in diesem
Fäll ein urimagnetisches Zwischenstück bezeichnet, das als Abstandhalter der magnetischen
Polschuhteile dient.
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Eine andere Ausführungsform der Erfindung ist in Fig.3 dargestellt.
Hierbei kann ebenfalls an das Projektiv eines Elektronenmikroskops gedacht sein.
Mit 21 ist die Erregerwicklung der Linsenanordnung, mit 22 der äußere magnetische
Mantel und mit 23 der innere magnetische Mantel des Systems bezeichnet. 2,4 ist
ein oberer Deckel aus urimagnetischem Material. Nach oben hin ist der magnetische
Kreis durch den Deckel 25 erweitert.
Diesem Linsensystem
ist.- ein - Drehtisch 26 zugeordnet, dessen Drehachse 27 bei 28 im Deckel 24 gelagert
ist. Der Drehtisch besitzt an seinem äußeren Rand einen Zahnkranz 29, mit welchem
das Zahnrad 30 zusammenarbeitet, welches über den Drehschliff 31 am Handgriff 32
verdreht wer-,den kann. Im Drehtisch sind, rings um .dIe Drehachse 27 verteilt,
verschiedene Einsatzkörper befestigt, von denen in der Figur zwei Einsatzkörper
sichtbar sind, die mit 33 und 34 bezeichnet sind. Der Einsatzkörper 33 entspricht
in seinem Aufbau im wesentlichen dem Einsatzkörper 5 der Fig. i, während der Einsatzkörper
34 im wesentlichen dem Polschuhkörper 6 der Fig. 2 entspricht. In der in Fig. 3
dargestellten Betriebslage ist also eine Projektivlinse eingeschaltet. Dreht man
dagegen. den Drehtisch 26 um i8o°, so, kommt der Einsatzkörper 34 in den Strahlengang,
was zur Folge hat, daß nunmehr ein zweistufiges Projektiv wirksam gemacht wird.
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Fig.4 zeigt schematisch eine andere Ausführungsform der Erfindung,
wobei ein in Richtung der optischen Achse einer Linsenanordnung verstellbarer Polschuhhalter
41 zur Anwendung kommt. Dieser Halter ist aus den Polschuhen 42, 43 und 44 zusammengesetzt,
die durch die urmagnetischen Abstandhalter 45 und 46 zu-
sammengehalten werden.
Der gesamte Polschuhkörper 41 ist nach dem Zusammenfügen an der äußeren Fläche zylindrisch
abgedreht. Er paßt in eine entsprechende zylindrische Bohrung 47 des Magnetsystems,
von dem in der Figur die mit den Polschuhen zusammenarbeitenden magnetischen Teile
48, 49 sichtbar sind. In der dargestellten Betriebslage ist die durch den Luftspalt
5o gebildete Linse wirksam. Verstellt man den Polschuhkörper nach unten in die gestrichelte
Lage, dann sind zwei Linsen wirksam, die sich durch die beiden Luftspalte 5o und
51 ergeben. Eine dritte, in der Figur strichpunktiert dargestellte Einstellung des
Polschuhkörpers 41 ergibt schließlich eine Betriebslage, bei der nur die durch den
oberen Luftspalt 51 gegebene Linse wirksam ist. Mit dieser Anordnung hat man somit
die Möglichkeit, wahlweise zwei verschiedene einzelne Linsen von verschiedener Polschuhform
und damit verschiedener Brennweite und ein zweistufiges Linsensystem wirksam zu
machen. In diesem Fall kann zum Auf- und Abführen des Polschuhkörpers 41 ein an
geeigneter Stelle angebrachter, in der Figur nicht dargestellter, beispielsweise
mit Zahnstange und Zahnrad arbeitender Antrieb dienen, der durch die Vakuumwand
hindurch von außen betätigt werden kann.
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Fig.5 zeigt schließlich noch eine andere Ausführungsform der Erfindung,
bei der ein quer zum Strahlengang verschiebbarer Tisch 61 zur Anwendung kommt, in
den ein magnetisches Kurzschlußstück 62 und ein Polschuhpaar 63, 64 wahlweise in
den Strahlengang eingefügt werden können. Der verschiebbare Tisch 61 arbeitet mit
einem Magnetsystem zusammen, das ein Polschuhpaar 65, 66 besitzt. Mit 67 ist die
unterhalb des Tisches 6-i befindliche Verlängerung des Magnetsystems bezeichnet.
In der dargestellten Betriebslage überbrückt das Kurzschlußstück 62 die Teile 66,
67, so daß nur die durch den Luftspalt 68 gebildete Linse wirksam ist. Wenn man
den Tisch 61 nach links verschiebt, bis die Polschuhe 63 und 64 an den Teilen 66
und 67 anliegen, ergibt sich eine Einstellung, bei der zwei Linsen, nämlich die
durch den Luftspalt 68 und die durch den Luftspalt 69 gegebene Linse wirksam sind.
Entfernt man den Tisch 61 aus dem Strahlengang, so sind ebenfalls zwei Linsen wirksam,
deren zweite jedoch eine größere Brennweite hat als die an den Polschuhen 63 und
64 erzeugte.