DE906132C - Over microscope using ion beams - Google Patents

Over microscope using ion beams

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DE906132C
DE906132C DEN1383D DEN0001383D DE906132C DE 906132 C DE906132 C DE 906132C DE N1383 D DEN1383 D DE N1383D DE N0001383 D DEN0001383 D DE N0001383D DE 906132 C DE906132 C DE 906132C
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DE
Germany
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ion beams
microscope
beams
ions
over microscope
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Expired
Application number
DEN1383D
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German (de)
Inventor
Ing Karl Nowak
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Siemens AG
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Siemens AG
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02Details
    • H01J37/04Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement or ion-optical arrangement
    • H01J37/05Electron or ion-optical arrangements for separating electrons or ions according to their energy or mass
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01J37/02Details
    • H01J37/04Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement or ion-optical arrangement
    • H01J37/08Ion sources; Ion guns

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Electron Tubes For Measurement (AREA)

Description

Die derzeit üblichen LTbermikroskope verwenden Elektronenstrahlen, welche gegenüber Licht bekanntlich ein bedeutend größeres Auflösungsvermögenbesitzen. Als Nachteile sind j edoch zu nennen, daß für starke Vergrößerungen die Betriebsspannung sehr hoch gewählt werden muß sowie daß die zu untersuchenden Objekte nur in Form dünner Folien eingebracht werden können.The currently used upper microscopes use electron beams, which are known to have a significantly greater resolving power compared to light. However, the disadvantages to be mentioned are that the operating voltage is required for high magnifications must be chosen very high and that the objects to be examined only in form thinner foils can be introduced.

Das Auflösungsvermögen eines Elektronenmikroskops steigt nun nach der neuen Erkenntnis des Erfinders mit der Amplitude des Schwingungsträgers,, und diese wieder ist eine Funktion seiner kinetischen Energie (vgl. hierzu das grundlegende Buch des Erfinders »Physikalisches Weltbild ohne Abstraktheit«, Helingsche Verlagsanstalt, Leipzig 19d.2). Auf Grund dieser Erkenntnis ist es möglich, ein TJbermikroskop mit verbesserter Wirkung zubauen durch Verwendung von Ionenstrahlen (pos,: Atomkernen) mehrfacher Ladung an Stelle von Elelztronenstrahl:en. Während normale Kanalionenstrahlen (das sind hauptsächlich einfach geladene positive Ionen) im wesentlichen eine den Elektronen anloge Wirkung ergeben würden, gelingt es durch erfindungsgemäße Siebung eines Kanalstrahls mittels Filters, einen Strom gleichartig mehrfach geladener positiver Ionen zu erzielen und mit diesen zu wesentlich günstigeren Resultaten zu gelangen als mit Elektronen oder normalen Kanalstrahlen, z. B. bei gleicher Betriebsspannung die Vergrößerung auf das Zwei- bis Dreifache zu steigern, oder man kann dabei für gleiche- Vergrößerung etwa mit der halben oder einem Drittel der sonst erforderlichen Betriebsspannung auskommen, weil ein Atomkern doppelter oder dreifacher Ladung eben im beschleunigenden Feld die doppelte bzw. dreifache Energie und damit entsprechend höhere Amplitude bzw. Frequenz annimmt. Bei hoher Energie der Schwingungsträger können auch dickere Objekte mittels Durchstrahlung= untersucht werden, sofern nicht dabei eine Zerstörung derselben, z: B. Abtötung von Bakterien, zu befürchten ist.The resolution of an electron microscope is now increasing the new knowledge of the inventor with the amplitude of the vibration carrier ,, and this in turn is a function of its kinetic energy (cf. Book of the inventor "Physical world view without abstraction", Helingsche Verlagsanstalt, Leipzig 19d.2). On the basis of this knowledge, it is possible to use an upper microscope to build an improved effect through the use of ion beams (pos ,: atomic nuclei) multiple charges in place of elelztron beam: en. While normal channel ion beams (these are mainly simply charged positive ions) essentially a den Electrons would result in an analogous effect, it is possible by sieving according to the invention a channel beam by means of a filter, a stream of similarly multiply charged positives To achieve ions and to achieve significantly more favorable results with them than with electrons or normal channel beams, e.g. B. at the same operating voltage increase the magnification to two to three times, or you can do it for same magnification with about half or a third of the otherwise required Operating voltage manage because an atomic nucleus has a double or triple charge in the accelerating field double or triple the energy and thus accordingly assumes a higher amplitude or frequency. With high energy the vibration carrier Thicker objects can also be examined by means of radiography, provided that this is not the case destruction of the same, e.g. killing bacteria, is to be feared.

Ein Ausführungsbeispiel zeigt schematisch die Abbildung. Im Raum i der Apparatur findet eine Gasentladung statt zwischen Anode 2 und Kathode 3 infolge Gasfüllung aus der Flasche .I über die Gasschleuse 5, nachdem vorher über 6 ,evakuiert wurde. Für den Betrieb bewähren sich vorzugsweise Edelgas, insbesondere Xenon. oder auch Krypton. Durch die Bohrung der Kathode 3 treten Kanalstrahlen aus, welche in ein gekrümmtes Rohr gelangen, das in einem Magnetfeld 7 liegt (zwischen den Polschuhen eines geeigeten Magnets). Diese Filterstrecke können bei geeignet gewählter Magnetfeldstärke nur jene Ionen passieren; welche die gewünschte, genau definierte mehrfache Ladung bei sitzen; die übrigen scheiden aus, insbesondere, etwa wie in der Zeichnung angedeutet, durch Anprall an Rohrwände oder auch infolge- Anwendung von Blenden (etwa wie am Eingangsteil des Gefäßes fi angedeutet).. Der in den Mikroskopraum 8 eintretende gefilterte Ionenstrahl wird nun analog einem Elektronenstrahl mittels einer Optik von magnetischen oder elektrischen Feldern gelenkt, wobei hauptsächlich nur das verkehrte Vorzeichen der Elektrodenspannungen wesentlich ist (Beschleunigungselektroden sind negativ, da die Ionen ja positiv sind). Dieser Mikroskopteil ist also der Einfachheit halber nicht mehr dargestellt. Die Leitung 9 dient zum erforderlichen Evakuieren.An exemplary embodiment is shown schematically in the figure. In room i a gas discharge takes place between anode 2 and cathode 3 as a result of the apparatus Gas filling from the bottle .I via the gas lock 5, after previously via 6, evacuated became. Noble gas, in particular xenon, has preferably proven itself for operation. or also krypton. Channel rays emerge through the bore of the cathode 3, which in get a curved tube, which is in a magnetic field 7 (between the pole pieces a suitable magnet). With a suitably selected magnetic field strength, this filter section can be used only those ions pass; which the desired, well-defined multiple charge when sitting; the others are ruled out, in particular, as indicated in the drawing, due to impact on pipe walls or as a result of the use of screens (e.g. as on Input part of the vessel fi indicated). The one entering the microscope space 8 The filtered ion beam is now analogous to an electron beam by means of optics guided by magnetic or electric fields, mainly just that wrong sign of the electrode voltages is essential (acceleration electrodes are negative because the ions are positive). So this microscope part is of simplicity not shown for the sake of The line 9 is used for the necessary evacuation.

Gegebenenfalls kann zum Betrieb auch Ouecksilberdampf verwendet werden, der im Raume, i durch Erhitzung einer Quecksilbermaisse erzeugt wird, während der Mikroskopraum 8 mit einer Ausfriervorrichtung .in Verbindung steht. Besser ist aber eine Verwendung der schweren Edelgase, und zwar zweckmäßig in einer Glimmentladung 2, 3, insbesondere mit anomal hohem Kathodenfall unter relativ höherem Druck. Fallweise kann die durchbohrte Kathode 3 auch geheizt werden, z. B. Ausbildung als Oxydglühkathode.If necessary, mercury vapor can also be used for operation, which is produced in space, i by heating a mercury corn, during the Microscope room 8 with a freezing device .in connection. But it is better a use of the heavy noble gases, expediently in a glow discharge 2, 3, especially with abnormally high cathode drop under relatively higher pressure. Case by case the pierced cathode 3 can also be heated, e.g. B. Training as an Oxydglühkathode.

Claims (1)

PATENTANSPRI.CHE: i. übermikroskop unter Verwendung von Ionenstrahlen, dadurch gekennzeichnet, daß Strahlen mehrfach geladener Ionen, welche mittels Filters (7) hergestellt sind, zur Untersuchung des zu mikroskopierenden Objekts dienen. ,,-2. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter zwecks Auissiebung von Ionen ungeeigneter, insbesondere einfacher Ladung durch Auftreffen auf Rohrwände und/oder mittels zweckmäßig vorgesehener Blenden aus einem gekrümmten, in einem Magnetfeld (7) liegenden Entladungsweg besteht. 3. Einrichtung nach Anspruch i oder 2, gekennzeichnet durch die Erzeugung der Ionenstrahlen unter Verwendung schwerer Edelgase, insbesondere Xenon oder auch Krypton. q.. Einrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch die Verwendung einer Glimmentladung (2, 3) mit anomal hohem Kathodenfall.CLAIMS: i. over microscope using ion beams, characterized in that beams of multiply charged ions, which by means of filters (7) are made, are used to examine the object to be microscoped. ,, - 2. Device according to claim i, characterized in that the filter for the purpose Sieving out of ions of unsuitable, especially simple, charge by impact on pipe walls and / or by means of appropriately provided diaphragms made of a curved, consists in a magnetic field (7) lying discharge path. 3. Device according to claim i or 2 characterized by generating the ion beams using heavy noble gases, especially xenon or krypton. q .. device according to claim 3, characterized by the use of a glow discharge (2, 3) with an abnormally high Cathode fall.
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