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Mehrstufiges Elektronen-Mikroskop Beim Elektronen-Mikroskop erstrebt
man als besonderen Vorteil gegenüber dem Licht-Mikroskop ein höheres Auflösungsvermögen.
Dieses kann! man deshalb erreichen, weil die Wellenlänge der Elektronenstrahlen
bei den zumeist verwendeten Elektronengeschwindigkeiten etwa ioooomal kleiner ist
als die Wellenlänge des Lichtes. Nach der bekannten Gleichung des Auflösungsvermögens
von Mikroskopen kann man, wenn man ein gegenüber dem Licht-Mikroskop ioomal größeres
Auflösungsvermögen erreichen will, noch mit 1/10o der beim Licht-Mikroskop üblichen
Aperturen arbeiten. Das hohe Auflösungsvermögen des Elektronen-Mikroskops kann jedoch
nur dann erreicht werden, wenn die Linsenfehler so klein gehalten werden können,
daß die Abweichungen von der Wellenfläche weniger als 1/4 der Wellenlänge betragen.
Da nun die Linsenfehler mit kleiner werdender Apertur zurückgehen, ist eine Verringerung
dieser Apertur erwünscht. Bisher ist nun in der Literatur als zur Erreichung hoher
Vergrößerung günstigste Aufteilung der Gesamtvergrößerung bei mehrstufigen Mikroskopen
angegeben, daß man den einzelnen Stufen gleiche Vergrößerung geben solle. Diese
Aufteilung verlangt auch beim ersten Objektiv eine sehr kleine Brennweite, wenn
man mit einigermaßen tragbaren Bildweiten der ersten Vergrößerungsstufe auskommen
will. Bei einer Brennweite von etwa 3 mm ist es nun schwierig, die verlangte kleine
Apertur in der Größe von ungefähr 0,003 zu erhalten, weil dies eine Blende
mit einer Bohrung von o,oi mm erfordern würde. An solch kleinen Blenden treten erfahrungsgemäß
optische Störungen auf. Die Erfindung bezieht sich auf ein mehrstufiges Elektronen-Mikroskop,
bei dem mit Hilfe der ersten Vergrößerungsstufe ein Zwischenbild erzeugt wird. Erfindungsgemäß
arbeitet diese Stufe mit größerer Brennweite als die folgenden Stufen. Wenn man
also
beispielsweise der ersten Vergrößerungsstufe eine Brennweite von etwa
30 mm gibt, so ist zur Erreichung der gleichen Apertur wie im Fall des öbenerwähnten
Beispiels nun ein Blendenloch von o,r mm erforderlich, was experimentell noch durchführbar
ist.
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Eine solche Beschränkung der Apertur hat neben dem Vorteil der Fehlerfreiheit
noch den weiteren Vorteil, daß der Kontrastreichtum der Elektronen-Mikroskop-Bilder
steigt. Die Kontraste werden ja bekanntlich dadurch hervorgerufen, daß vom Objekt
abgebeugte Strahlen nicht mehr in die Öffnung des Objektivs fallen, während an den
Stellen, wo kein Objekt ist, die Elektronen nicht abgebeugt werden und frei in das
Objektiv fallen können. Je kleiner man die Aperturblende macht, um so größer wird
der Intensitätsunterschied im Bild zwischen den Stellen, die einem undurchlässigen
Objektpunkt, und den Stellen; die einem durchlässigeren Punkt im Objekt entsprechen,
sein. Eine geringe Vergrößerung in der ersten Stufe hat noch den Vorteil, daß man
im ersten Zwischenbild, welches man auf einen in der Mitte durchbohrten Leuchtschirm
fallen läßt, einen großen Bereich des Objekts übersieht. Die Auswahl des weiter
zu vergrößernden Teiles trifft man nun leicht durch magnetische oder elektrische
Ablenkung des ersten Zwischenbildes über dem Zwischenbildleuchtschirm,während man
im Fall einer hohen Vergrößerung in der ersten Stufe nur einen kleinen Objektbereich
im ersten Zwischenbild übersehen kann und infolgedessen komplizierte konstruktive
Vorrichtungen anbringen muß; welche unter Vakuum eine Verstellung des Objekts quer
zur NZikroskopachse nach Art eines Objektschlittens ermöglicht.
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Ein weiterer Vorteil, der sich ergibt, wenn man die erste Stufe mit
einer größeren Brennweite versieht, liegt darin, daß man bei dem dann ebenfalls
größeren Abstand zwischen Objekt und Objektiv die konstruktive Durchbildung von
Objektiv und Objektschleusenkammer leichter ermöglichen kann. Eine Entfernung voll
3 mm zwischen der optischen Hauptebene des Objektivs und dem Gegenstandsort ist
nur außerordentlich schwer einzuhalten, wenn man verlangt, daß an diesem Ort in
kurzer Zeit verschiedene Objekte nacheinander mit Hilfe einer Schleuse in das Vakuum
eingebracht und wieder aus ihm entfernt werden können. Diese Aufgabe wird schon
ganz wesentlich leichter, wenn man beispielsweise die Brennweite des Objektivs,
die bei hohen Vergrößerungen praktisch gleich der Gegenstandsweite ist, von 3 auf
5 mm hinaufsetzt. Dieser Gesichtspunkt fällt bei den weiteren Vergrößerungsstufen
weg, so daß man da unbeschadet eine zoofache Vergrößerung mit einer Brennweite und
Gegenstandsweite von etwa 3 mm und einer Bildweite von 300 mm zulassen kann.
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Bildet man die Polschuhe der magnetischen Linsen in an sich bekannter
Weise jeweils zur Hauptebene der Linse symmetrisch aus, so kann man wegen der dann
günstigeren Sättigungsverhältnisse der Polschuhe unter sonst gleichen Bedingungen
mit kleinerer Durchfiutung auskommen, als wenn man die Hauptebene der Linse beim
ersten Objektiv zur Erzielung einer kleinen Gegenstandsweite mittels unsymmetrischer
Polschuhe nahe an die objektivseitige Stirnfläche der Objektivspule verschiebt.
Die symmetrische Linse hat außerdem auch geringere optische Fehler als die unsymmetrische
Linse. Begnügt man sich nun in der ersten Vergrößerungsstufe mit mäßiger Vergrößerung
und dementsprechend großer Brennweite, so kann man auch hier die günstige symmetrische
Bauweise anwenden, die man bei der zweiten und den weiteren Linsen immer deswegen
verwenden kann, weil sich hier das Zwischenbild ohne weiteres beliebig tief in den
Hohlkegel des objektseitigen Polschuhes hineinlegen läßt.