DE902286C - Objekttisch zum Einsetzen von mehreren Objekten fuer Korpuskularstrahlapparate - Google Patents

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 19. APRIL 1956

p 11387 VIII c j 21g D

ist als Erfinder genannt worden

Bei Korpuskularstralilapparaten, beispielsweise Elektronenmikroskopen oder Elektronenbeugungsröhren, besteht vielfach das Bedürfnis, Reihenuntersuchungen von mehreren beispielsweise gleichartigen Objekten rasch hintereinander durchzuführen. Man hat in diesem Falle also beispielsweise eine Mehrzahl von präparierten Objektträgerblenden, die im Korpuskularstrahlapparat nacheinander untersucht werden sollen. Die bisher bekannten Geräte können die eingangs geschilderte Aufgabe nur sehr unvollkommen lösen, denn man hat bei den bisher praktisch ausgeführten Elektronenmikroskopen und Elektronenbeugungsröhren gewöhnlich besondere Objektschleusen vorgesehen, die so eingerichtet sind, daß jeweils nur eine einzige Objektpatrone eingeschleust werden kann. Will man also mit den bekannten Apparaten Reihenuntersuchungen mehrerer Objekte durchführen, so muß man nach jeder Einzeluntersuchung das Objekt ausschleusen und das nächst- ao folgende Objekt erst wieder einschleusen.

Zur Lösung der eingangs geschilderten Aufgabe ist schon für ein Elektronenmikroskop ein Vielfachobjekttisch vorgeschlagen worden, der als Drehtisch so ausgebildet ist, daß man die in den Tisch eingesetzten Objektpatronen nacheinander in die Betriebslage verstellen kann. Bei dieser vorgeschlagenen Einrichtung ist auf eine Objektschleuse verzichtet; die einzelnen Objektpatronen werden hierbei vielmehr dadurch in den Korpuskularstrahlapparat eingebracht, daß man den Vakuumraum nach außen hin völlig öffnet und die

Patronen nacheinander in den Tisch unmittelbar einsetzt. Die für die Kreuztischverschiebung der Objekte nötigen Einrichtungen sind .dabei so durchgebildet, daß jede Objektpatrone in der einen Querbewegungsrichtung im Drehtisch gegen die Wirkung von Federn verstellt werden kann.

Die Erfindung betrifft einen Objekttisch zum Einsetzen von mehreren Objekthaltern für Korpuskularstrahlapparate, insbesondere Elektronenmikroskope, und besteht darin, daß zur Kreuztischverschiebung des jeweils in der Betriebsstellung befindlichen Objektes der gemeinsame, alle Objekthalter aufnehmende Tisch quer zur Strahlachse in zwei sich kreuzenden Richtungen beweglich angeordnet ist. Man erhält auf diese Weise einen Vielfachobjekttisch mit hinsichtlich der notwendigen Kreuztischverschiebung besonders einfachem konstruktivem Aufbau; denn bei der neuen Konstruktion brauchen den einzelnen Objektträgern, beispielsweise den Objektpatronen, nicht je für sich besondere Einrichtungen für die notwendige Kreuztischverschiebung zugeordnet zu werden.

Der Vielfachobjekttisch besitzt nach der weiteren Ausgestaltung des Erfindungsgedankens einen mit der Kreuztischverschiebung ausgestatteten Teil, der als Halter eines relativ dazu verstellbaren, insbesondere verdrehbaren, zur Aufnahme mehrerer Objekte eingerichteten Teiles dient. Man kann also bei der Erfindung den Mehrfachobjekttisch ähnlich wie bei der oben beschriebenen Einrichtung als Drehtisch ausbilden oder ihn als einen geradlinig hin- und herbeweglichen Tisch aufbauen. Je nach dem konstruktiven Aufbau des Korpuskularstrahlapparates können weitere konstruktive Besonderheiten des Objekttisches bedeutungsvoll sein. Hat man beispielsweise eine Elektronenbeugungsröhre vor sich, bei der im Strahlengang hinter dem Objekt keine abbildenden Linsen vorhanden sind, so kann man sich für den Drehtisch oder Querverschiebetisch mit der Bewegungsmöglichkeit in der Ebene senkrecht zur optischen Achse begnügen. Anders liegen dagegen beispielsweise die Verhältnisse, wenn man wie bei Elektronenmikroskopen im Strahlengang hinter dem Objekt abbildende Linsen hat. Das dem Objekt nahe stehende Objektiv hat bei diesen Geräten vielfach einen solchen Aufbau, daß der wirksame Linsenbereich sich mehr in der Mitte der Linse befindet. Mit einem einfachen Drehtisch für die Objekte würde man dann die Objekte zwar in der Betriebsstellung vor dem Objektiv haben, die Entfernung des Objektes vom wirksamen Linsenbereich wäre aber zu groß, als daß man die beispielsweise bei Polschuhlinsen gegebene kurze Brennweite dieser Linsen ausnutzen könnte. Bei dem Vielfachobjekttisch nach der Erfindung läßt sich diese Schwierigkeit mit einfachen Mitteln dadurch überwinden, daß der mit der Kreuztischverschiebung ausgestattete Teil das Achslager für einen schwenkbaren Halter bildet und daß in diesem Halter der verstellbare, insbesondere der verdrehbare, die Objekte aufnehmende Teil gelagert ist. Man wird dann die Schwenkbewegung des verstellbaren Teiles durch Nocken so steuern, daß das jeweils zur Untersuchung bestimmte Objekt in der 6g Betriebsstellung in Richtung auf das Objektiv hin vorgeschoben wird. Es ergibt sich auf diese Weise also beispielsweise ein die Objektpatronen aufnehmender Drehtisch, der außer seiner Drehbewegung noch eine solche Schwenkbewegung durchführt, daß die in die Betriebsstellung zu überführende Patrone in die optische Achse des Gerätes hineingedreht und dabei in Richtung der Achse auf das Objektiv hin vorgeschoben wind. Um bei dieser Bewegung eine möglichst starre Konstruktion zu erzielen, empfiehlt es sich nach der weiteren Ausgestaltung des Erfindungsgedankens, dem schwenkbaren Teil eine oder mehrere Federn zuzuordnen, die ihn in jeder Lage fest gegen die Nocken andrücken.

Um eine leichte Kontrolle zu haben, welches der in den Tisch eingesetzten Objekte sich jeweils gerade in der Betriebsstellung befindet, ist es vorteilhaft, an einer geeigneten Stelle des Korpuskularstrahlapparates ein Schauglas anzubringen, durch das man von außen an dem verstellbaren Teil zugeordneten Marken ablesen kann, welches der eingesetzten Objekte sich in der Betriebsstellung befindet. Dieses Schauglas kann man beispielsweise im Bereich der Dichtungstür oder vorzugsweise in der Dichtungstür selbst anordnen, die dazu bestimmt ist, die Beschickungsöffnung, durch welche die Objektpatronen in den Tisch eingesetzt werden, zu verschließen.

Den beschriebenen Vielfachobjekttisch kann man weiterhin in neuartiger Weise so durchbilden, daß man auch Reihenuntersuchungen chemischer Reaktionen der Objekte mit einem von außen her zuzuführenden Reaktionsgas leicht durchführen kann. Zu diesem Zweck besitzt nach der weiteren Ausgestaltung des Erfindungsgedankens der Halter, der die Lagerung für den verstellbaren, die Objekte aufnehmenden Teil bildet, einen Kanal, durch welchen dem jeweils in der Betriebsstellung befindlichen Objekt während der Untersuchung ein gasförmiges Mittel zugeführt werden kann. Diese Einrichtung kann man dann weiter so ausgestalten, daß der verstellbare, die Objekte aufnehmende Teil so viele Gaskanäle besitzt, wie Aufnahmestellen für Objektträger, beispielsweise Objektpatronen, vorhanden sind, und daß das Gleit- oder Drehlager, no welches der Halter mit dem die Objekte aufnehmenden Teil bildet, gleichzeitig das Umschaltventil ist, über welches das Gas nur dem jeweils in die Betriebsstellung übergeführten Objekt zugeführt wird. Die eigentliche Reaktionskammer im Bereiche des zu untersuchenden Objektes kann dabei in an sich bekannter Weise dadurch gebildet werden, daß der Objektaufnahmeraum mit zwei engen Strahldurchtrittsblenden nach den Seiten der Vakuumräume hin abgeteilt wird. Besonders vorteilhaft ist es, wenn man diese Anordnung so ausbildet, daß die Strahleintrittsblende der Kammer in die Objektpatrone eingesetzt ist, während die Strahlaustrittsblende der Kammer in den verstellbaren Teil, also beispielsweise in den Drehtisch, eingesetzt ist, der die Objektpatronen trägt.

Weitere für die Erfindung wesentliche Merkmale werden in den im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen der Erfindung behandelt. Die Figuren zeigen als Ausführungsbeispiel der Erfindung einen Vielfachobjekttisch, der in ein mit magnetostatischen Linsen ausgerüstetes Elektronenmikroskop eingebaut ist.

Fig. ι zeigt einen Längsschnitt durch das Mikroskop;

ίο Fig. 2 zeigt einen senkrecht zu Fig. ι in der Ebene A-B geführten Schnitt,

Fig. 3 einen Querschnitt durch die Objekttischkammer in der Ebene C-D und

Fig. 4 einen Schnitt durch den Teil des Objekttisches, der die Objektpatrone aufnimmt.

Mit Ii ist der Strahlerzeugerteil des Elektronenmikroskops bezeichnet. An diesem Teil ist ein Hochspannungskabel 12 angeschlossen, das dem im einzelnen nicht dargestellten Strahlerzeugersystem die Hochspannung zuführt. An den Strahlerzeugerteil schließt sich eine Kammer 13 an, welche den Vi el fach objekttisch aufnimmt. An diese Kammer ist die Hochvakuumleitung 14 angeschlossen, an die die in der Figur nicht dargestellte Hochvakuumpumpe angeschlossen ist. Mit 15 ist das Traggestell des Linsensystems bezeichnet. Es handelt sich bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel um ein zweistufiges Elektronenmikroskop mit Polschuhlinsen, die durch Permanentmagnetringe 16 und 17 erregt werden. Die Permanentmagnetringe sind zwischen zwei Platten 18 und 19 eingespannt, die aus Weicheisen bestehen und dazu bestimmt sind, den magnetischen Fluß von den Permanentmagneten aus den Polschuhsystemen der Linsen zuzuführen. Die PoI-schuhsysteme sind in das Innere einer rohrförmigen Vakuum wand eingesetzt, die aus den Teilen 20, 21, 22 und 23 besteht. Die Teile 20 und 22 bestehen aus Messing und die Teile 21 und 23 aus magnetischem Material. Die Teile 20 bis 23 sind zu einem vakuumdichten Rohr zusammengesetzt und bilden an dieser Stelle die Vakuumwand der Elektronenstrahlröhre. In Fig. ι sind die beiden Polschuhe 24 und 25 des Objektivs und der eine Polschuh 26 des Projektivs sichtbar. Mit 2¹J ist ein Mantel bezeich-

4-5 net, der zur zusätzlichen Abstützung der beiden Weicheisenteller 18 und 19 dient. Um eine gute Evakuierung des in der Figur nicht dargestellten Kamerateiles zu ermöglichen, ist ein Rohr 28 vorgesehen, das einen Parallelkanal zu dem Strahldurchtrittskanal des Linsensystems bildet.

Der Vielfachobjekttisch besteht aus einem Teil 29, der mit der Kreuztischverschiebung ausgestattet ist. Die Einrichtungen zur Kreuztischverschiebung sind in den Figuren im einzelnen nicht dargestellt, um das Bild nicht zu überlasten. Es können an sich bekannte Mittel angewendet werden, die den Teil 29 in zwei sich kreuzenden Richtungen entgegen dem Druck von Rückstellfedern quer zur optischen Achse zu verstellen gestatten. Der Teil 29 bildet das Achslager für eine Drehachse 30, die einem schwenkbaren Halter 31 zugeordnet ist. In dem Halter 31 ist ein Drehtisch 32 gelagert, der zur Aufnahme von acht Objektivpatronen 33 eingerichtet ist. Die Verdrehung dieses Tisches erfolgt von außen her mit Hilfe der Welle 34 über das biegsame Wellenstück 35 und den Zahntrieb 36, der mit dem Zahnkranz 37 am äußeren Rande des Drehtisches 32 zusammenarbeitet. Der Drehtisch besitzt auf der dem Teil 29 zugewendeten Seite auf einem Kreisring angeordnete Nocken 38 (vgl. Fig. 3), die mit einem am Teil 29 befestigten Nocken 39 so zusammenarbeiten, daß der Tisch 32 mit seinem Halter 31 zusätzlich zu der vom Trieb 34 eingeleiteten Drehbewegung noch eine Schwenkbewegung um die Achse 30 ausführt, so daß er abwechselnd-die in Fig. 1 dargestellte Lage und die in dieser Figur gestrichelt angedeutete zweite Lage einnimmt. In der dargestellten Lage ist die Patrone 40 gerade in die Betriebslage übergeführt, d. h., der Tisch ist um die Achse 30 herum im Uhrzeigersinne geschwenkt worden, wodurch die Patrone 40 möglichst nahe an den wirksamen Bereich des Objektivs herangerückt ist. Um die jeweils in die Betriebslage übergeführte Patrone 'gut festzulegen und gegen äußere Erschütterungen zu sichern, sind zwei kräftige Federn 41, 42 vorgesehen, die den schwenkbaren Teil 31, 32 in jeder Lage fest gegen die Nocken 38, 39 andrücken.

Fig. 3 zeigt eine Ansicht auf den Drehtisch, in Richtung auf den Strahlerzeuger zu gesehen. Man erkennt in dem Tisch die mit 1 bis 8 markierten Aufnahmestellen für die Objektpatronen. Die Vakuumwand der Röhre besitzt im Bereich des Objekttisches eine seitliche Beschickungsöffnung 43, die mit einer Dichtungstür 44 verschließbar ist. In dieser Dichtungstür ist ein Schauglas 45 angeordnet, durch das der Beobachter hindurchsehen kann, so daß er jeweils eine der Marken 1 bis 8 auf dem Drehtisch sieht. Diese Markierungsziffern sind jeweils immer gerade der diagonal gegenüberliegenden Aufnahmestelle für eine Objektpatrone zugeordnet, so daß also der Beobachter ohne weiteres eindeutig erkennen kann, welches der eingesetzten Objekte sich gerade in der Betriebsstellung befindet.

Der Halter 31 (Fig. 1) besitzt einen Kanal 46, durch welchen während der elektronenoptischen Untersuchung über die Anschlußleitung 47 ein gasförmiges Mittel zugeführt werden kann. Der Drehtisch 32 besitzt seinerseits so viele Gaskanäle 48, wie Aufnahmestellen für Objektpatronen vorhanden sind, so daß das Drehlager, welches der Halter 31 mit dem Drehtisch 32 bildet, gleichzeitig das Umschaltventil ist, über welches das Gas nur dem jeweils in die Betriebsstellung übergeführten Objekt zugeführt wird. Den inneren Aufbau der Reaktionskammer zeigt schematisch der in Fig. 4 dargestellte Schnitt. Die Kammer 49 ist mit zwei Strahldurchtrittsblenden 50 und 51 nach den Seiten der Vakuumräume hin versehen, und zwar befindet sich die Strahleintrittsblende 51 in der aus den beiden Teilen 52 und 53 zusammengesetzten Patrone. Zwischen diese beiden Teile ist die Objektträgerblende 54 eingeklemmt. Die Strahlaustrittsblende 50 dagegen ist in den Drehtisch 32 eingesetzt. Durch Bohrungen 55 und 56 in den Teilen 52

und 53 der Patrone kann das Reaktionsgas auch auf die andere Seite der Objektträgerblende 54 gelangen. Mit 57, 58 sind Gummidichtungen bezeichnet, die die Kammer 49 an den entsprechenden Stellen dicht abschließen.

Claims (10)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Objekttisch zum Einsetzen von mehreren Objekthaltern für Korpuskularstrahlapparate,

insbesondere Elektronenmikroskope, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kreuztischverschiebung des jeweils in der Betriebsstellung befindlichen Objekts der gemeinsame, alle Objekthalter aufnehmende Tisch quer zur Strahlachse in zwei

sich kreuzenden Richtungen beweglich angeordnet ist.

2. Objekttisch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er einen mit der Kreuztischverschiebung ausgestatteten Teil besitzt, der als Halter eines relativ dazu verstellbaren, insbesondere verdrehbaren, zur Aufnahme mehrerer Objekte eingerichteten Teiles dient.

3. Objekttisch nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der mit der Kreuz-

tischverschiebung ausgestattete Teil das Achslager für einen schwenkbaren Halter bildet und daß in diesem Halter der verstellbare, insbesondere verdrehbare, die Objekte aufnehmende Teil gelagert ist.

4. Objekttisch nach Anspruchs, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkbewegung des verstellbaren Teiles durch Nocken so gesteuert wird, daß das jeweils zur Untersuchung bestimmte Objekt in der Betriebsstellung in

Richtung auf das Objektiv hin vorgeschoben wird.

5. Objekttisch nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem schwenkbaren Teil eine oder mehrere Federn zugeordnet sind, die ihn in jeder Lage fest gegen-die Nocken andrücken.

6. Objekttisch nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vakuumwand der Röhre im Bereich des Objekttisches eine seitliche Beschickungsöffnung besitzt, die mit einer Dichtungstür verschließbar ist.

7. Objekttisch nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Dichtungstür, vorzugsweise in der Dichtungstür selbst, ein Schauglas angeordnet ist, durch das man von außen an dem verstellbaren Teil zugeordneten Marken ablesen kann, welches der eingesetzten Objekte sich in der Betriebsstellung befindet.

8. Objekttisch nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Halter, der die Lagerung für den verstellbaren, die Objekte aufnehmenden Teil bildet, einen Kanal besitzt, durch welchen dem jeweils in der Betriebsstellung befindlichen Objekt während der Untersuchung ein gasförmiges Mittel zugeführt wird.

9. Objekttisch nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der verstellbare, die Objekte aufnehmende Teil so viele Gaskanäle besitzt, wie Aufnahmestellen für Objektpatronen vorhanden sind, und daß das Gleit- oder Drehlager, welches der Halter mit dem die Objekte aufnehmenden Teil bildet, gleichzeitig das Umschaltventil ist, über welches das Gas nur dem jeweils in die Betriebsstellung übergeführten Objekt zugeführt wird.

10. Objekttisch mit einer durch Strahldurchtrittsblenden nach den Seiten der Vakuumräume zu abgeteilten Objektkammer nach Anspruch 8 oder g, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahleintrittsblende der Kammer in die Objektpatrone und die Strahlaustrittsblende der Kammer in den verstellbaren Teil eingesetzt ist, der die Objektpatronen trägt.

Angezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschrift Nr. 708 778;
Physikalische Verhandlungen 4, 1951, S. 66/67.; Zeitschrift für Physik, 89, 1934, S. 90 bis 128; Siemens-Zeitschrift, 1940, Heft 6, S. 217 bis 227.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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