DE923982C

DE923982C - Hochaufloesendes Elektronenmikroskop

Info

Publication number: DE923982C
Application number: DES10297D
Authority: DE
Inventors: Manfred Von Ardenne
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1941-05-03
Filing date: 1941-05-03
Publication date: 1955-02-24
Also published as: BE445426A

Description

Hochauflösendes Elektronennvikroskap Nach Untersuchungen des Erfinders sinkt mit der Steigerung der Strahlspannung die Empfindlichkeit lebender Substanzen gegen Elektronenstrahlung und zugleich die zu ausreichender Schwärzung photographischer Platten das Objekt im Elektronenmikroskop durchsetzende Elektronenmenge so, daß von Strahlspannungen über ioo kV ab die Untersuchung lebender Substanz möglich ist, wenn zugleich das Mikroskop auf ein Auflösungsvermögen von 0,5 bis 2 - io-5 mm je nach Spannungshöhe beschränkt wird. Voraussetzung hierfür ist, daß erfindungsgemäß in dem Raum zwischen Elektronenquelle und Objekt eine Hilfsvorrichtung vorgesehen ist, die den zu untersuchenden Teil des Objektes vor der eigentlichen Untersuchung gegen die abbildenden Strahlen abschattet. Dieser Teil wird also nur während der Belichtung für die Elektronenstrahlung freigegeben. Die Anordnung soll an dem in Fig. i und 2 gezeichneten Beispiel eines magnetischen Polschuhlinsenobjektivs zum Universalelektronenmikroskop besprochen werden.
Hauptbestandteil der Abschattungsvorrichtung ist eine sauber angeschliffene Schneide i, die während des Betriebes gegenüber der Objektivachse 2 verstellt werden kann, ohne daß die Objekt-Objektiv-Einheit kritisch erschüttert wird. Bei Verwendung von völlig urimagnetischem Material für den Schneidenteil und bei sehr gut gereinigter Oberfläche ist auch eine Beeinflussung des Strahlenganges durch die Hilfsvorrichtung vermieden, so daß außer bei Objekten mit starken Aufladungserscheinungen, z. B. Fasern und Spitzen, die Endbildlage unabhängig von der jeweiligen Schneidenstellung ist. Je nach der Ausführung des Objektträgers 3 ist die Schneide ¢ etwa 0,3 bis 2,o mm von der Ebene des Objektes entfernt. Zwischen bestrahlter und unbestrahlter Objektzone liegt daher ein Übergangsbereich von einigen ,u. Da aus Belastungsgründen bei der Untersuchung lebender Substanz stets mit schwacher elektronenoptischer Vergrößerung (Größenordnung iooofach) und entsprechend großen Gesichtsfeldern gearbeitet wird, kann der vorerwähnte Übergangsbereich in Kauf genommen werden. Die Bedienung der Abschattungsvorrichtung bei der Untersuchung empfirndlicher Substanz erfolgt so, daß zunächst die Schneide bis . über die Objektivachse hinausgeschoben wird; es erscheint dann im Zwischen-und Endbild nur ein kleiner Teil des ganzen Objektes. Dieser Teil genügt jedoch, um die Scharfstellung vorzunehmen und die Eignung des jeweiligen Objektes zu beurteilen. Während der relativ langen Zeit für Einschaltung und Scharfstellung des Mikroskops liegen die von der Schneide verdeckten Teile des Objektes im Elektronenschatten. Erst nach der Scharfstellung und nur während der kurzen Aufnahmezeit selbst wird die Schneide zurückgezogen. Nach deri oben mitgeteilten Abschätzungen tritt eine Abtötung durch die Belastung bei einer einzigen Aufnahme noch nicht ein, so daß man das betreffende Objekt entweder im Instrument - oder unter günstigeren Lebensbedingungen außerhalb eine Zeitlang weiterleben lassen- und dann z. B. durch eine zweite Aufnahme die durch den Lebensvorgang bedingten Veränderungen studieren kann. Diese Möglichkeit ist für die übermikroskopische Forschung von grundlegender Bedeutung, zumal nach zwei älteren Vorschlägen es unter Umständen sogar gelingt, auch im Vakuum unbeständige Substanzen zu untersuchen. Hierzu wird die Substanz entweder in eine (Nähr-)Flüssigkeit von niedrigem Dampfdruck, z. B. Hühnereiweiß, ganz oder teilweise. eingebettet, oder aber sie wird evtl. mit umschließender Hilfsflüssigkeit in eine dickere Objektträgerfölie eingelagert und untersucht. Die. erwähnten Einbettungsverfahren sind gerade bei höheren Strahlspannungen infolge der größeren Durchdringungsfähigkeit der Elektronen wesentlich einfacher zu verwirklichen als bei den bisher- üblichen -Spannungen. -Damit die Schneide zur Abschattung bis über die Objektivachse unmittelbar- oberhalb des Objektträgers eingeschoben werden kann, ist gemäß Fig, 2 die Objektträgerpatrone 3 einseitig mit einer Aussparung versehen. Die Schneide -befindet sich an einer sauber in -den Messingkörper des Einsatzes eingepaßten Stange 5.. Vor dem Einschieben- wird der Mittelteil 6 dieser Stange mit einer dünnen Fettschicht überzogen, die gleichzeitig die Vakuumdichtung übernimmt und bei der Ausführung sehr kleiner Schneidenverschiebungen die -gleiche Rolle. spielt wie die Fettschicht bei dem Gleitmikromanipulator von Zeiss. Die genaue Endlage der Schneide gegenüber der Objektivachse wird durch einen außen feinverstellbaren- Anschlag festgelegt. Ein mit einer Rille versehenes Führungsstück 8 sorgt in Verbindung mit dem gezeichneten Führungsstift g dafür, daß . die Schneide stets senkrecht zur Objektivachse 'orientiert bleibt. Das Führungsstück dient gleichzeitig als Anschlag, wenn die Schneide beim Auswechseln der Objektpatrone oder bei normalem Mikroskopbetrieb zurückgezogen wird. Nicht nur für die Herstellung von Einzelaufnahmen oder Aufnahmereihen empfindlicher Substanzen, sondern auch für die Untersuchungen am Kondensörsystem ist die Abschattungsvorrichtung verwendbar. Mit ihrer Hilfe gelingt es, aus der beobachteten Breite des Übergangsbereiches zum Elektronenschatten -die jeweils im Betrieb tatsächlich eingestellte Kondensoraperturen abzuschätzen.
Zur Verstellung der Schneide i dient die äußere Einstellschraube 7. Die Objektpatrone 3 ist in den oberen Polschuh des Objektivs von oben her eingesetzt. Sie wird in ihrer Lage mit Hilfe der Mutter io und der zwischengeschalteten Feder ii gegen ,die untere Anlagefläche 12 des Polschuhs gedrückt. Durch eine Bohrung 13 dieses Polschuhs -kann von der Seite her eine Verstellstange in der Richturig des Pfeils auf den Objektträger wirken zu dem Zweck, die für das Absuchen des Objektbereichs notwendigen Querverstellungen durchzuführen.. Mit 15 und 16 -sind die einander gegenüberstehenden; den Linsenspalt bildende Teile des Polschuhs3#stems bezeichnet. In die Objektpatrone 3 ist in üblicher Weise unten die Objektträgecrblende 17 .selbst eingesetzt.
An Stelle der Stange mit der Schneide zur Abschattung soll weiterhin auch ein Metallrohr mit einer feinen Düse in das Objektiv eingesetzt und über die Düse Dampf oder hochdisperse Materie während des Mikroskopbetriebes an das Objekt herangebracht werden. Im Hinblick auf diese Verwendung -ist die Abschlußmutter 1q. der Objektpatrone nur mit einer feinen Durchtrittsöffnung (zur Heraufsetzung des Strömungswiderstandes) versehen. Auf diese Weise ist die früher vorgeschlagene Objekbreaktionskammer verwirklicht und gleichzeitig -der Vorteil gegeben, daß die Austrittsdüse bei Beobachtung im Mikroskop (dank der hohen Tiefenschärfe) unter Anwendung des Gleitmikromainipulatorprinzips verschiedenen Teilen des Objektes angenähert werden kann. Die Absäugfunktiön bei dem besprochenen Betrieb mit Düse übernimmt die Hauptpumpe ;des Mikroskops..

Claims

PATENTANSPRÜCHE-i. Hochauflösendes Elelctrönenmikroskop, dadurch gekennzeichnet, dag -in dem Raum zwischen der Elektronenquelle und -dem Objekt eine Hilfsvorrichtung vorgesehen.-ist, die den-zu untersuchenden Teil des Objektes vor der :eigentliehen Untersuchung gegen die - abbildenden Strahlen abschattet.---. Elektronenmikroskop nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsvorrichtung eine geschliffene Schneide aufweist, die gegenüber der Achse der Objektivlinse verstellbar ist. 3. Elektronenmikroskop nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneide aus einem unmagnetischen Material besteht. q.. Elektronenmikroskop nach den Ansprüchen 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneide etwa 0,3 bis 2 mm von der Objektebene entfernt angeordnet ist. 5. Elektronenmikroskop nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Halterung und Führung der Schneide eine in den Messingkörper des Einsatzes eingepaßte Stange dient, deren mittlerer Teil eine dünne Fettschicht trägt. 6. Elektronenmikroskop nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Begrenzung der Schne.idenverschiebung ein von außen, beispielsweise über ein Feingewinde, verstellbarer Anschlag dient. 7. Elektronenmikroskop nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine ständig zur Objektivachse senkrechte Orientierung der Schneide durch ein mit einer Rille versehenes Führungsstück in Verbindung mit einem Führungsstift dient. B. Elektronenmikroskop nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsvorrichtung gleichzeitig als Objektreaktionskammer dient. 9. Elektronenmikroskop nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneide mit ihrer Halterung gegen ein mit einer feinen Düse versehenes Metallrohr auswechselbar ist. zo. Verfahren zum Betrieb von Elektronenmikroskopen nach einem oder mehreren der Ansprüche z bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zu Beginn der Scharfstellungsperiode des Mikroskops die Ab:schattungsvorrichtung bis über die Objektivachse hinaus geschoben wird, so. daß im Zwischen- und Endbild nur ein kleiner Teil des Objektes sichtbar ist, und daß unmittelbar vor der eigentlichen Untersuchung die Schneide wieder in ihre Ausgangslage zurückgezogen wird.