DE914290C

DE914290C - Electron beam source for high DC voltages, in particular irradiation apparatus for electron microscopes

Info

Publication number: DE914290C
Application number: DES7467D
Authority: DE
Inventors: Emil Hentschel; Dr-Ing Ernst Ruska; Hans Schuchmann
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1939-02-21
Filing date: 1939-02-22
Publication date: 1954-07-01

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Elektronenstrahlquelle für sehr hohe Gleichspannungen, wie sie beispielsweise erforderlich ist für den Glühkathodenbestrahlungsapparat von Elektronenmikroskopen. Um den Bestrahlungsapparat solcher Einrichtungen leistungsfähig auszuführen und ihn sicher handhaben zu können, muß vor allem eine Konstruktion angestrebt werden, bei der die Einzelteile des Bestrahlungsapparates, nämlich die Mitte der Emissionsfläche der Kathode, z. B. die Spitze der Haarnadelkathode, die Mitte des Steuerblendenloches und die Mitte des Anodenloches, sehr genau, mindestens aber auf ¹Ao mm genau, mit der optischen Achse des Apparates zusammenfallen. Wichtig ist für eine Elektronenquelle der eingangs erwähnten Art, daß ein sehr ruhiges Brennen gewährleistet wird. Es muß in diesem Zusammenhang auch dafür gesorgt werden, daß Sprüherscheinungen an den außenliegenden Teilen des Bestrahlungsapparates und Gleitentladungen im Innern des Apparates verhütet werden. Zu diesen Forderungen kommt mit Rücksicht auf die verhältnismäßig sehr hohen Spannungen, mit denen die Bestrahlungsapparate betrieben werden, noch die Forderung hinzu, daß eine völlig einwandfreie innere und äußere Isolierung für beispielsweise 50 bis 200 kV vorhanden ist. Gegenstand der Erfindung ist eine Elektronenstrahlquelle für hohe Gleichspannungen, bei der alle die obenerwähnten Forderungen in hinreichendem Maße erfüllt sind. Erfindungsgemäß dient alsThe invention relates to an electron beam source for very high DC voltages, such as is required, for example, for the hot cathode irradiation apparatus of electron microscopes. In order to perform the irradiation apparatus of such facilities efficiently and to be able to handle it safely, a construction must be sought in which the individual parts of the irradiation apparatus, namely the center of the emission surface of the cathode, eg. B. the tip of the hairpin cathode, the center of the control aperture and the center of the anode hole, very precisely, but at least to ¹ Ao mm, coincide with the optical axis of the apparatus. It is important for an electron source of the type mentioned at the outset that very quiet burning is guaranteed. In this context, care must also be taken to prevent spray phenomena on the external parts of the irradiation apparatus and sliding discharges inside the apparatus. In addition to these requirements, in view of the relatively very high voltages with which the irradiation equipment is operated, there is also the requirement that a completely perfect inner and outer insulation is available for, for example, 50 to 200 kV. The subject of the invention is an electron beam source for high DC voltages, in which all of the above-mentioned requirements are met to a sufficient extent. According to the invention serves as

Träger des Kathodenschaftes ein mit einer zur Einführung des Schaftes dienenden zylindrischen Bohrung versehener, außen berippter Isolator, der auf der einen, beispielsweise auf der unteren Seite einen konzentrisch zur Bohrung liegenden Konus zum Aufsetzen der Anordnung auf einen entsprechenden konischen Teil der Anode und auf der anderen (oberen) Seite einen zweiten ebenfalls konzentrisch zur Bohrung liegenden Konus zum Befestigen des ίο mit einem entsprechenden Konus versehenen Teiles des Kathodenschaftes besitzt. Diese als Träger der Kathode dienende Anordnung ermöglicht eine sehr genaue Zentrierung der Hauptteile des Bestrahlungsapparates. Carrier of the cathode shaft with one for introduction the shaft serving cylindrical bore provided, externally ribbed insulator, which on the one, for example on the lower side a concentric to the bore cone for Place the assembly on a corresponding conical part of the anode and on the other (upper) side a second cone, also concentric to the bore, for attaching the ίο provided with a corresponding cone part of the cathode shaft. This arrangement, which serves as a support for the cathode, enables a great deal precise centering of the main parts of the radiation apparatus.

Als Träger des Isolators dient die Anode. Sie ist gemäß der weiteren Erfindung aus zwei koaxialen Anodenrohren zusammengesetzt, wobei das äußere Anodenrohr einen Innenkonus besitzt, auf den der zugehörige Außenkonus des Isolators paßt. Vorzugsweise wird man die Anordnung so wählen, daß das der Anode zugewendete Ende des Isolators in den zwischen den beiden Anodenrohren gebildeten feldfreien Raum hineinragt. Man kann auf diese Weise zu einer solchen Ausbildung des Beschleunigungsraumes kommen, daß das Auftreten tangen tialer Feldstärken an der Innenwandung des Isolatorrohres, die bei höheren Betriebsspannungen zu Gleitentladungen führen, vermieden werden. Die von der Kathode nach dem inneren und äußeren Anodenrohr gehenden Kraftlinien haben keine starke tangentiale Komponente zur inneren Isolatorwandung. Im felderfüllten Vakuumraum zwischen Kathode und Anode werden die Abstände mit Rücksicht auf die Überschlagsgefahr möglichst klein gehalten und die Elektroden sauber poliert. Die notwendigen öffnungen zum Auspumpen werden bei der Konstruktion gemäß der Erfindung vorzugsweise in den Grund des Ringraumes, also in den feldfreien Raum verlegt, damit keine langen, Überschlage begünstigenden Ionenanlaufwege vorhanden sind.The anode serves as the carrier of the insulator. According to the further invention, it is composed of two coaxial Assembled anode tubes, the outer anode tube has an inner cone on which the corresponding outer cone of the insulator fits. The arrangement will preferably be chosen so that the end of the insulator facing the anode in the one formed between the two anode tubes field-free space protrudes. In this way one can develop the acceleration space in this way come that the occurrence of tangential field strengths on the inner wall of the Isolator tube, which lead to sliding discharges at higher operating voltages, can be avoided. the Lines of force going from the cathode to the inner and outer anode tubes have no lines of force strong tangential component to the inner insulator wall. In the field-filled vacuum space between The distances between the cathode and anode are as small as possible, taking into account the risk of rollover held and the electrodes polished clean. The necessary openings for pumping out will be in the construction according to the invention preferably in the base of the annular space, so in the Relocated field-free space so that there are no long, overlaps favoring ion run-up paths are available.

Es empfiehlt sich, die Dichtungskonusse zwischen dem Kathodenschaft bzw. der Anode einerseits und dem sie verbindenden Isolator andererseits so anzuordnen und durchzubilden, daß das Eindringen des Dichtungsfettes in den Vakuumraum weitgehend behindert wird. Zu diesem Zweck kann man beispielsweise den Dichtungskonussen Rillen zuordnen, in denen sich beim Betrieb das Dichtungsfett sammeln kann, so daß praktisch die Gewähr dafür gegeben ist, daß innerhalb der normalen Betriebszeit bis zur erforderlichen Wiederauswechslung der Kathode ein Eindringen von Fett in den Vakuumraum vermieden wird. Der Kathodenschaft kann beispielsweise so ausgebildet werden, daß er auf der dem Isolator zugewendeten Seite eine mit einem Innenkonus versehene Kappe und auf der der Kathode zugewendeten Seite eine S teuer blendenkappe besitzt, wobei diese beiden Kappen vorzugsweise durch konzentrische, zylindrische Paßflächen mit dem Kathodenschaft verbunden sind. Durch diese Paßflächen wird dafür gesorgt, daß die gewünschte Relativlage der Hauptteile des Bestrahlungsapparates praktisch genau in der optischen Achse des Elektronenmikroskops zu liegen kommt.It is recommended that the sealing cones between the cathode shaft or the anode on the one hand and on the other hand to arrange and train the connecting insulator so that the penetration of the Sealing grease is largely hindered in the vacuum space. For this purpose one can for example assign grooves to the sealing cones in which the sealing grease can be found during operation can collect, so that there is practically a guarantee that within normal operating time until the required replacement of the Cathode a penetration of fat into the vacuum space is avoided. The cathode shaft can For example, be designed so that he has on the side facing the insulator with a Cap with an inner cone and an expensive diaphragm cap on the side facing the cathode possesses, these two caps preferably by concentric, cylindrical mating surfaces are connected to the cathode shaft. This mating surface ensures that the desired Relative position of the main parts of the irradiation apparatus practically exactly in the optical The axis of the electron microscope comes to rest.

Wegen des nur mäßigen Vakuums von etwa 10—* mm, das sich in dem teilweise mit Gummiringen gedichteten Elektronenmikroskop aufrechterhalten läßt, ist die Lebensdauer einer Glühkathode infolge des Aufpralls positiver Ionen begrenzt. Es ist daher erforderlich, beim Elektronenmikroskop die Kathode jeweils nach Ablauf bestimmter Betriebszeiten wieder auszuwechseln. Wichtig ist es daher, eine solche Konstruktion des Bestrahlungsapparates zu haben, daß das Auswechseln der Kathode mit einfachen Mitteln möglich ist, und daß dabei die sichere Gewähr gegeben ist, daß die ausgewechselte Kathode wieder genau in der gewünschten Lage zentriert ist. Für die auswechselbaren Kathodeneinsätze werden bei der Erfindung vorzugsweise Wolframdrahtkathoden in Haarnadelform verwendet. Da diese Kathoden beim ersten Heizen und auch noch später ihre Form verändern und sich dadurch dezentrieren, werden sie gemäß der Erfindung vor dem Einsetzen in das Elektronenmikroskop unter Vakuum einige Minuten lang mit höherer Stromstärke als im Betrieb ausgeheizt. Die Kathode wird vorzugsweise durch einen Einsatzkörper mit zylindrischer Außenfläche gehalten, wobei dieser Einsatzkörper in eine entsprechende zylindrische Paßfläche der Steuerblendenkappe eingesetzt werden kann. Wenn man die Spitze des vorher ausgeheizten Glühkathodenfadens relativ zu der Paßfläche seines Einsatz-'körpers genau zentriert, hat man also einen auswechselbaren in die Steuerblendenkappe des Kathodenschaftes einsetzbaren Körper, an dem nach dem Einsetzen ohne weiteres die genaue Zentrierung des Kathodenfadens gegenüber dem Steuerblendenloch und dem Anodenloch gegeben ist. Die Kathode wird vorzugsweise in einem Sockel aus Glas oder keramischem Material befestigt, und dieser Sockel ist so ausgebildet, daß er zur genauen Zentrierung der Kathodenspitze mit Hilfe von zwei oder drei je um Ι2θ^α versetzten Einstellschrauben relativ zur Paßfläche des Einsatzkörpers verstellt werden kann. Bei Verwendung zweier um 120⁰ gegeneinander versetzter Einstellschrauben ist eine um 120° dazu versetzte Gegendruckfeder zusätzlich zur genauen Zentrierung der Kathode verwendet, no Das Einstellen mit Hilfe der Einstellschrauben erfolgt vorzugsweise unter dem Lichtmikroskop. Dabei wird der den Kathodenfaden tragende Sockel gegenüber der metallischen Fassung so festgelegt, daß die Haarnadelspitze genau zentriert zur Zylinderfläche des Einsatzes liegt. Eine einfache Vorrichtung, die diese genaue Zentrierung sicher gewährleistet, erhält man, wenn man dem zur Zentrierung dienenden Lichtmikrosköp einen konzentrisch zur optischen Achse des Mikroskops liegenden Halter zuordnet, in den der die Kathode tragende Einsatzkörper paßt, wobei zwei bzw. drei um I2O° gegeneinander versetzte, den Einstellschrauben zugeordnete Schraubenzieher mit dem Halter zusammengebaut sind und zur Relativverschiebung der Kathode gegenüber dem sieBecause of the only moderate vacuum of about 10- * mm that can be maintained in the electron microscope, which is partially sealed with rubber rings, the service life of a hot cathode is limited as a result of the impact of positive ions. It is therefore necessary to replace the cathode in the electron microscope after certain operating times have elapsed. It is therefore important to have such a construction of the irradiation apparatus that the replacement of the cathode is possible with simple means, and that there is a reliable guarantee that the replaced cathode is again centered exactly in the desired position. For the exchangeable cathode inserts, tungsten wire cathodes in hairpin shape are preferably used in the invention. Since these cathodes change their shape during the first heating and also later and are thus decentered, according to the invention they are baked out under vacuum for a few minutes with a higher current than during operation before being inserted into the electron microscope. The cathode is preferably held by an insert body with a cylindrical outer surface, it being possible for this insert body to be inserted into a corresponding cylindrical mating surface of the control diaphragm cap. If the tip of the previously baked hot cathode filament is precisely centered relative to the mating surface of its insert body, one has an exchangeable body that can be inserted into the control aperture cap of the cathode shaft, on which the exact centering of the cathode filament in relation to the control aperture hole and the Anode hole is given. The cathode is preferably fastened in a base made of glass or ceramic material, and this base is designed so that it can be adjusted relative to the mating surface of the insert body ^{with the aid of two or three adjusting screws offset by Ι2θ α for precise centering of the cathode tip.} When using two 120 ⁰ mutually offset adjustment is also used for the precise centering of the cathode, an offset by 120 ° to counterpressure spring, No Adjustment using the adjustment preferably takes place under the light microscope. The base carrying the cathode thread is fixed in relation to the metallic holder in such a way that the tip of the hairpin is exactly centered on the cylindrical surface of the insert. A simple device that reliably ensures this precise centering is obtained if the light microscope used for centering is assigned a holder concentric to the optical axis of the microscope, into which the insert body carrying the cathode fits, two or three against each other by I2O ° offset screwdrivers associated with the adjusting screws are assembled with the holder and for the relative displacement of the cathode with respect to which they are

tragenden Einsatzkörper dienen. Nach erfolgter Zentrierung kann man die Kathodeneinsätze zur Auswechslung nicht mehr betriebsfähiger Kathoden verwenden. Die Kathodeneinsätze können dem Kunden beispielsweise im vorgeglühten und zentrierten Zustand in einer Schutzpackung geliefert werden, so daß er sie nur einzusetzen braucht.serve supporting insert body. After centering, the cathode inserts can be used Use replacement cathodes that are no longer operational. The cathode inserts can For example, delivered to customers in a pre-annealed and centered state in protective packaging so that he only needs to use them.

Die Figuren zeigen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Fig. ι zeigt den oberen Teil einesThe figures show an embodiment of the invention. Fig. Ι shows the upper part of a

ίο Elektronenmikroskops im Längsschnitt. Mit ι ist die Spitze der Wolframdrahtkathode bezeichnet; 2 ist die Steuerblendenkappe mit dem Steuerblendenloch 3. Mit 4 ist der Innenteil der Anode, mit 5 der Außenteil der Anode bezeichnet. Die Anode besteht also aus zwei koaxialen Anodenrohren, nämlich dem kurzen Innenrohr 4 und dem höheren Außenrohr 5. Mit 6 ist das Anodenloch bezeichnet. Um eine genaue Zentrierung der Teile 3 und 6 zu erzielen, sind alle konischen und zylindrischen Paßflächen der die Kathode gegenüber der Anode abstützenden Teile genau zentriert zueinander gearbeitet und geschliffen. Die Kathode wird von einem Kathodenschaft 7 getragen, der oben eine Kappe 8 besitzt. Diese Kappe besitzt einen Teil 9, der mit einem Innenkonus versehen ist. Dieser Innenkonus paßt auf einen entsprechenden Außenkonus 10 des Stützisolators 11. Das untere Ende 12 des Stützisolators ist mit einem Außenkonus versehen und paßt in den entsprechenden Innenkonus des Anodenteiles 5. Im Anodenteil 5 sind in der konischen Dichtungsfläche Rillen 29 vorgesehen, die dazu dienen, das beim Betrieb auf den Vakuumraum zudringende Fett zu sammeln. Das untere Ende des Isolierkörpers 11 ragt in den feldfreien Raum zwischen den Anodenteilen 4 und S hinein. Mit 30 ist eine ebenfalls durch den feldfreien Raum geführte Verbindungsleitung bezeichnet, die den an der Vakuumpumpe angeschlossenen unteren Raum des Elektronenmikroskope mit dem Innenraum des Bestrahlungsapparates verbindet. Mit 13 sind Rippen des Isolators bezeichnet, die einen ausreichenden Kriechweg zur Isolierung der bei der Anordnung verwendeten hohen Gleichspannungen gewährleisten.ίο Electron microscope in longitudinal section. With ι is denotes the tip of the tungsten wire cathode; 2 is the control orifice cap with the control orifice hole 3. With 4 the inner part of the anode is designated, with 5 the outer part of the anode. the So the anode consists of two coaxial anode tubes, namely the short inner tube 4 and the higher outer tube 5. 6 denotes the anode hole. To ensure that the parts 3 and 6 are all conical and cylindrical Mating surfaces of the parts supporting the cathode with respect to the anode are precisely centered with respect to one another worked and sanded. The cathode is carried by a cathode shaft 7, the has a cap 8 above. This cap has a part 9 which is provided with an inner cone is. This inner cone fits on a corresponding outer cone 10 of the post insulator 11. Das lower end 12 of the post insulator is provided with an outer cone and fits into the corresponding one Inner cone of the anode part 5. In the anode part 5 there are grooves in the conical sealing surface 29 are provided, which serve to move the grease to the vacuum chamber during operation collect. The lower end of the insulating body 11 protrudes into the field-free space between the anode parts 4 and S into it. A connecting line, likewise guided through the field-free space, is designated by 30, which is connected to the vacuum pump connected lower space of the electron microscope connects with the interior of the irradiation apparatus. At 13 are ribs of the isolator denotes that have sufficient creepage distance to isolate those used in the arrangement ensure high DC voltages.

Der Anodenteil 5 bildet ein Stück mit dem inneren Eisenmantel 14 der Kondensorspule 15. Mit 16 ist der obere Teil des im übrigen in der Figur nicht dargestellten Objektträgers bezeichnet. In diesen Teil ist mit Hilfe eines konischen Schliffes 17 ein Träger 18 eingesetzt, auf dem ein relativ dazu beweglich angeordneter Halter 19 mit Hilfe dreier Kugeln 20 abgestützt ist. Der Halter 19 besitzt beiThe anode part 5 forms one piece with the inner iron jacket 14 of the condenser coil 15. With 16 is denotes the upper part of the slide, which is otherwise not shown in the figure. In these Part is with the help of a conical grinding 17, a carrier 18 is used, on which a relative to it movably arranged holder 19 is supported with the aid of three balls 20. The holder 19 has at

21 eine Kugelfläche, deren Mittelpunkt im Objekt liegt. Gegen diese Fläche 21 stützt sich der untere Teil der mit dem Bestrahlungsapparat zusammengebauten Kondensorlinse mit Hilfe dreier Kugeln21 a spherical surface, the center of which is in the object lies. The lower part of the assembled with the irradiation apparatus is supported against this surface 21 Condenser lens with the help of three spheres

22 ab. Mit 23 sind Druckschrauben bezeichnet, die in dem nach oben gezogenen Teil 24 des Halters 19 befestigt sind. Gegenüber den Druckschrauben 23 liegen federnde Halter 25. Durch Einstellung der Schrauben 23 kann die Kondensorspule zusammen mit dem Bestrahlungsapparat auf der Kugelfläche 21 verschoben werden. Auf diese Weise wird der Winkel, unter dem der Elektronenstrahl das Objekt trifft, verändert. Mit 26 sind Schrauben bezeichnet, die im Träger 18 in der aus der Figur ersichtlichen Weise befestigt sind. Gegenüber den Schrauben 26 liegen entsprechende federnde Halter 27. Durch Verstellen der Schrauben 26 kann man den Halter 19 zusammen mit der darauf ruhenden Kondensorspule und dem Bestrahlungsapparat in der Ebene quer zur Strahlrichtung verschieben. Diese Verstellbewegung ermöglicht es, den Elektronenstrahl parallel zu verschieben. Um 90⁰ verschoben sind in der Figur nicht gezeichnete, den Schrauben 23 und 26 und den zugeordneten Haltern 25 und 2¹J entsprechende Teile angeordnet. Die relativ zueinander beweglichen Teile 15 und 18 der Anordnung werden durch eine Gummimanschette 28 abgedichtet.22 from. With 23 pressure screws are designated, which are fastened in the part 24 of the holder 19 that is pulled upwards. Resilient holders 25 are located opposite the pressure screws 23. By adjusting the screws 23, the condenser coil can be moved together with the irradiation apparatus on the spherical surface 21. This changes the angle at which the electron beam hits the object. With 26 screws are designated which are fastened in the carrier 18 in the manner shown in the figure. Opposite the screws 26 are corresponding resilient holders 27. By adjusting the screws 26, one can move the holder 19 together with the condenser coil resting on it and the radiation apparatus in the plane transverse to the beam direction. This adjustment movement makes it possible to move the electron beam in parallel. Not shown, the screws 23 and 26 and the associated brackets 25 and 2 ¹ J corresponding parts are arranged displaced by 90 ⁰ in the figure. The parts 15 and 18 of the arrangement which are movable relative to one another are sealed by a rubber sleeve 28.

In Fig. 2 ist der zusammen mit der Kappe 8 vom Isolator 11 abgenommene Kathodenschaft 7 im Schnitt dargestellt. Die Kappe 8 und die Steuerblendenkappe 2 sind mit Hilfe genau konzentrisch liegender zylindrischer Paßflächen 31 und 32 auf den Kathodenschaft 7 aufgesetzt. Mit 33 ist eine Mutter bezeichnet, mit der das obere Ende des Schaftes 7 mit der Kappe 8 verschraubt ist. Die Stromzuführungsleitungen zur Kathode 34 und 35 sind durch den zylindrischen Innenraum des Schaftes 7 hindurchgeführt. Diese Leitungen sind oben mit Hilfe eines Isolierstückes 36 und unten mit Hilfe des Isolierstückes 37 abgestützt. Am oberen Ende sind Hülsen 38 und 39 auf die mit Gewinde versehenen Enden der Leitungen 34 und 35 aufgeschraubt. Der frei bleibende Raum 40 wird nach Befestigen des Schaftes in der Kappe 8 mit einem geeigneten Isoliermittel, beispielsweise mit Pizein, ausgegossen.In Fig. 2 the removed together with the cap 8 from the insulator 11 cathode shaft 7 is im Section shown. The cap 8 and the control aperture cap 2 are precisely concentric with the aid lying cylindrical mating surfaces 31 and 32 placed on the cathode shaft 7. At 33 there is one Denotes a nut with which the upper end of the shaft 7 is screwed to the cap 8. the Power supply lines to the cathode 34 and 35 are through the cylindrical interior of the Shank 7 passed through. These lines are at the top with the help of an insulating piece 36 and at the bottom supported with the help of the insulating piece 37. At the upper end are sleeves 38 and 39 on the with Threaded ends of the lines 34 and 35 screwed on. The remaining space 40 becomes after fastening the shaft in the cap 8 with a suitable insulating means, for example with Pizein, poured out.

Auf die unteren mit Gewinde versehenen Enden der Leitungen 34 und 35 sind Hülsen 41 und 42 geschraubt. Mit 43 ist eine Überwurfmutter bezeichnet, mit der die Steuerblendenkappe 2 mit dem Kathodenschaft 7 verschraubt ist. Die Wolframdrahtkathode 44 ist in einem Glasquetschfuß 45 befestigt, der auf einem Isolierkörper 46 aufsitzt. Man kann als Halter für die Wolframkathode auch einen keramischen Sockel verwenden. In diesen Isolierkörper sind zwei Röhrchen 47, 48 eingesetzt, durch die der Wolframdraht hindurchgeführt ist. Das Ende des Wolframdrahtes ist bei 49 und 50 mit den Enden der Röhrchen verlötet. Die so gebildeten Steckerstifte 47 und 48 werden in die Hülsen 41, 42 in der aus der Figur ersichtlichen Weise eingeführt. Der Kathodeneinsatzkörper besitzt eine äußere metallische, vorzugsweise aus Bronze hergestellte Hülse 51, die genau in eine entsprechend ausgebildete zylindrische Paßfläche der Steuerblendenkappe paßt. Der zur Aufnahme der Stromzuführungsleitungen 34 und 35 dienende Innenraum des Schaftes 7 ist durch öffnungen 52 mit dem Vakuumraum der Anordnung in offener Verbindung. On the lower threaded ends of lines 34 and 35 are sleeves 41 and 42 screwed. With a union nut 43 is referred to, with which the control panel cap 2 with the Cathode shaft 7 is screwed. The tungsten wire cathode 44 is in a glass pinch 45 attached, which is seated on an insulating body 46. You can also use it as a holder for the tungsten cathode use a ceramic base. Two tubes 47, 48 are inserted into this insulating body, through which the tungsten wire is passed. The end of the tungsten wire is at 49 and 50 soldered to the ends of the tubes. The connector pins 47 and 48 thus formed are inserted into the sleeves 41, 42 introduced in the manner shown in the figure. The cathode insert body has a outer metallic, preferably made of bronze sleeve 51, which is exactly in a corresponding formed cylindrical mating surface of the control aperture cap fits. The one to accommodate the power supply lines 34 and 35 serving interior of the shaft 7 is through openings 52 with the vacuum space of the arrangement in open connection.

In Fig. 3 und 4 sind ein Querschnitt und eine Draufsicht durch den Kathodeneinsatzkörper dargestellt. Soweit die Einzelteile mit denen in Fig. 13 and 4 show a cross section and a plan view through the cathode insert body. As far as the items with those in Fig. 1

übereinstimmen, sind dieselben Bezugszeichen verwendet. Wie schon erwähnt, ist der Glasquetschfuß 45 relativ zum zylindrischen Außenmantel 51 des Einsatzkörpers verstellbar, um eine genaue Zentrierung der Kathodenspitze 1 gegenüber dieser zylindrischen Paßfläche zu ermöglichen. In Fig. 3 und 4 sind drei je um 120⁰ versetzte Einstellschrauben 53 dargestellt, mit deren Hilfe die Zentrierung vorgenommen werden kann. An Stelle von drei Einstellschrauben kann man auch zwei je um 120° versetzte Einstellschrauben und eine | gegenüber diesen ebenfalls um 120'⁰¹ versetzte Gegendruckfeder verwenden. Die genaue Zentrierung erfolgt vorzugsweise mit Hilfe eines Lichtmikroskope. Die zum Zentrieren dienende besondere Vorrichtung, welche auf den Objekttisch des Lichtmikroskops aufgesetzt wird, ist in Fig. 5 und 6 im Querschnitt und in der Draufsicht dargestellt. Mit 61 ist der Objekttisch des Mikro-match, the same reference numerals are used. As already mentioned, the glass pinch foot 45 is adjustable relative to the cylindrical outer jacket 51 of the insert body, in order to enable the cathode tip 1 to be precisely centered with respect to this cylindrical mating surface. In Fig. 3 and 4 are each represented by 120 ⁰ offset adjustment screws 53 three, the centering can be performed with the aid of. Instead of three adjusting screws, you can also use two adjusting screws, each offset by 120 °, and one | use a counter-pressure ^spring offset by 120 '01 in relation to this. The exact centering is preferably done with the help of a light microscope. The special device used for centering, which is placed on the object table of the light microscope, is shown in cross-section and in plan view in FIGS. 5 and 6. At 61, the microscope stage is

ao skops bezeichnet. 62 ist ein konzentrisch zur optischen Achse des Mikroskops liegender Halter, in welchen der Kathodeneinsatzkörper genau paßt. Die Einstellvorrichtung besitzt drei je um 120⁰ gegeneinander versetzte Schraubenzieher 63 in der den Schraubenlöchern am Einsatzkörper genau entsprechenden Höhenlage. Mit Hilfe dieser Schraubenzieher wird unter gleichzeitiger Beobachtung im Lichtmikroskop die Spitze 1 der Kathode so lange relativ zum zylindrischen Außenmantel verstellt, bis sie genau konzentrisch liegt. Mit 64 und 65 sind den einzelnen Schraubenziehern zugeordnete Federn bezeichnet, die diese Schraubenzieher in der Betriebslage gegen die jeweils zugeordneten Einstellschrauben drücken.referred to as ao skops. 62 is a holder which is concentric to the optical axis of the microscope and in which the cathode insert body fits exactly. The adjuster has three 120 ⁰ staggered screwdriver 63 in the screw holes on the insert body exactly corresponding altitude. With the help of this screwdriver, the tip 1 of the cathode is adjusted relative to the cylindrical outer jacket while observing it in the light microscope at the same time, until it is exactly concentric. With 64 and 65 springs assigned to the individual screwdrivers are designated, which press these screwdrivers in the operating position against the respectively assigned adjusting screws.

Nach der genauen Zentrierung kann man den Glasquetschfuß 45 durch einen geeigneten Kitt fest mit der Metallhülse verbinden, so daß eine Verschiebung der zentrierten Kathodenspitze dann nicht mehr möglich ist. Der Kathodeneinsatz kannAfter the exact centering, the glass pinch foot 45 can be fixed with a suitable cement connect with the metal sleeve, so that a shift the centered cathode tip is then no longer possible. The cathode insert can

+α nach der Zentrierung in die Steuerblendenhülse 2 eingesetzt werden. Darauf wird diese Hülse mit dem Einsatz am Kathodenschaf17 in der aus der Fig. 2 ersichtlichen Weise befestigt. An Stelle des in den Fig. 2 bis 4 dargestellten Kathodeneinsatzkörpers, der einen metallischen zylindrischen Außenmantel besitzt, kann man auch einen völlig aus keramischem oder ähnlichem Material hergestellten Einsatzkörper verwenden.+ α after centering in the control orifice sleeve 2 can be used. Then this sleeve with the insert on the cathode sheep17 is in the from the Fig. 2 visible manner attached. Instead of the cathode insert body shown in FIGS. 2 to 4, which has a metallic cylindrical outer jacket, one can also do one completely Use insert bodies made of ceramic or similar material.

Claims

PATENT CLAIMS:

i. Electron beam source for high DC voltages, in particular hot cathode irradiation apparatus for electron microscopes, characterized in that as a carrier of the Cathode shaft with a cylindrical bore serving to introduce the shaft provided, externally ribbed insulator is used, which is concentric on one (lower) side to the bore lying cone for placing the arrangement on a corresponding one conical part of the anode and on the other (upper) side a second also concentric to the hole lying cone for fastening the with a corresponding cone provided part of the cathode shaft.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the anode consists of two coaxial anode tubes and that the outer anode tube has an inner cone, on which the corresponding outer cone of the insulator fits.

3. Arrangement according to claim 2, characterized in that the facing the anode End of the insulator - in the field-free space formed between the two anode tubes protrudes.

4. Arrangement according to claim 1 or one of the following, characterized in that the sealing cones, which connect the anode to the insulator, are assigned grooves, in which the sealing grease can collect during operation.

5. Arrangement according to claim 1 or one the following, characterized by one or more between the inner and the outer Anode tube through channels, which the room connected to the vacuum pump of the electron microscope with the interior of the irradiation apparatus.

6. Arrangement according to claim 1 or one of the following, characterized in that the Cathode shaft on the side facing away from the anode one with an inner cone provided cap and has a control aperture cap on the side facing the anode, these two caps preferably by means of concentric, cylindrical mating surfaces are connected to the cathode shaft.

7. Arrangement according to claim 1 or a too of the following, characterized in that the outer one provided with power connection bolts The end of the shaft lies in a bore in the guide cap and that the one remaining free Space of this hole is potted with an insulating compound.

8. Arrangement according to claim 1 or one of the following, characterized in that the for receiving the power supply line to the cathode serving interior of the shaft is connected to the vacuum space of the arrangement by one or more openings.

9. Arrangement according to claim 6, characterized in that the control aperture cap is screwed to the cathode shaft by a union nut.

ιό. Arrangement according to claim 1 or one of the following, characterized by the use of a hairpin-shaped tungsten wire cathode, which is inserted through an insert body into a corresponding cylindrical mating surface of the control aperture cap.

11. Arrangement according to claim 10, characterized characterized in that the cathode is in a base made of glass or ceramic material is attached to the exact centering of the

Cathode tip with the help of two or three adjusting screws, each offset by 120 ° relative can be adjusted to the mating surface of the insert body.

12. Arrangement according to claim ii, characterized characterized in that the insert body has two connector pins with two corresponding ones make contact with sleeves attached to the cathode shaft.

13. An arrangement according to claim 11, characterized in that two serve ⁰ 120 mutually offset adjustment and offset by 120 ° to counter spring for exact centering of the cathode.

14. Procedure for centering the anode with respect to the insert body carrying it according to claim 11, characterized in that the cathode before inserting it into the electron microscope first under vacuum for some time with higher than normal Operating current strength is baked out and that the centering is then preferably with the help a light microscope is carried out.

15. Device for performing the method according to claim 14, characterized in that that the light microscope used for centering is assigned a holder located concentrically to the optical axis of the microscope is, in which the insert body carrying the cathode fits, and that two or three offset from one another by 120 °, the adjusting screws associated screwdrivers assembled with the holder for relative displacement serve the cathode in relation to the insert body carrying it.

16. The device according to claim 15, characterized characterized in that the screwdriver in the operating position by springs against the respectively assigned adjusting screws are pressed.

1 sheet of drawings