DE926267C - Elektronenmikroskop - Google Patents

Description

Bei einem Elektronenmikroskop läßt sich, es sei denn, daß die Einstellung der Linsen sehr ungenau ist, an dem auf dem Leuchtschirm entstehenden Bild nicht oder nur schwer erkennen, ob die scharf abgebildete Ebene (Gegenstandsebene) sich mit def Ebene deckt, in welcher der zu prüfende Gegenstand liegt. Dies ist auf die Schärfentiefe des Bildes zurückzuführen.

Zur Verdeutlichung dieser Tatsache ist in Fig. ι der Zeichnungen für eine einfache Projektionsoptik der Gang der von einer Strahlenquelle A ausgehenden Strahlen dargestellt, die mittels einer Linse C das Bild eines flachen Gegenstandes B erzeugen. Dieses Bild liegt in der Ebene D. Die Stnahlienquielle^f kann eine Lichtquelle, jedoch auch die Kathode einer Elektronenstrahlröhre oder das durch ein Vorkonzentrierungssystem entworfene Bild dieser Kathode sein. Um den Scheitelwinkel a des einen Punkt des Bildes treffenden Strahlenkegels zu vergrößern und somit die Lichtstärke des erzeugten Bildes zu erhöhen, ist zwischen der Strahlenquelle und dem Gegenstand eine Kondensorlinse £ ange^ bracht.

In der Zeichnung sind die Linsen in Form zur Zeichnungsebene senkrechter Ebenen und die Strahlen in Form gebrochener, gerader Linien dargestellt. Die Tatsache, daß diese Darstellung bei einer Elektronenoptik nicht der Wirklichkeit entspricht, ändert keineswegs die in der Zeichnung veranschaulichten Resultate.

Der Abstand zwischen dem Gegenstand B und der Ebene C ist größer als die Brennweite der Linse, jedoch kleiner als das Zweifache dieser Brennweite gewählt, so daß die Linse ein reelles, vergrößertes Bild der Ebene des Gegenstandes B erzeugt. Deutlichkeitshalber ist in der Zeichnung diese Vergröße-

rung bis auf etwa 3 beschränkt. Bei Elektronenmikroskopen kann sie 20 000 oder mehr betragen.

Für einen Punkt des Bildes ist der zugehörige Strahlenkegel dargestellt. Der Scheitelwinkel b dieses Strahlenkegels ist kleiner als der Scheitelwinkel a, und es ist ohne weiteres ersichtlich, daß er kleiner wird, je nachdem die Vergrößerung zunimmt. Annähernderweise kann angenommen

werden, daß b = ψ α, wobei V die Vergrößerung bezeichnet. Bei starker Vergrößerung läßt sich nicht feststellen, ob der Schnittpunkt der von einem Punkt des Gegenstandes ausgehenden .Strahlen gerade in der Ebene D oder außerhalb dieser Ebene liegt, da infolge des kleinen Winkels & der Durchschnitt durch die Strahlenkegelchen noch in einem beträchtlichen Abstand von diesem Schnittpunkt so klein ist, daß mit bloßem Auge kein Größenunterschied wahrnehmbar ist.

Bei Elektronenmikroskopen erfolgt die Einstellung des Bildes meistens durch Änderung der Brennweite der Linse oder, wenn mehrere Linsen vorhanden sind, der Brennweite der ersten Linse (Objektivlinse) . Auf diese Weise wird versucht, das Bild mit dem Auge möglichst scharf einzustellen; aus dem vorstehend erwähnten Grunde besteht jedoch niemals die Sicherheit, ob- die scharf abgebildete Ebene diejenige ist, die als Gegenstandsebene gewünscht wird. Für die unmittelbare Beobachtung des Bildes ist dies unbedenklich, da auch bei wirklich scharfer Einstellung kein besseres Ergebnis wahrnehmbar ist; es treten jedoch Bedenken auf, wenn das Bild photagraphiert werden soll zwecks nachträglicher Beobachtung unter einer Lupe oder zwecks Vergrößerung.

Ein bekanntes Mittel zur genaueren Einstellung des Bildes eines Projektionsgeräts besteht darin, daß mittels der Kondensorlinse die Strahlung auf den Gegenstand konzentriert wird. Bei diesem Vorgang entsteht der Zustand, wie er in Fig. 2 dargestellt ist. Dabei liegt in der Ebene des Gegenstandes B das von der Kondensorlinse E erzeugte Bild der Strahlenquelle A. Dieser Zustand liegt vor, wenn man auf dem Schirm D die größte Helligkeit wahrnimmt. Wird nun mittels der Linse C das Bild des Gegenstandes B möglichst scharf eingestellt, so daß naturgemäß gleichzeitig ein Bild der Lichtquelle auf den Schirm D entworfen wird, so ist der Scheitelwinkel, unter dem die äußersten Strahlen eines einen Bildpunkt erzeugenden Strahlenkegels sich schneiden, möglichst groß geworden. Der Strahlenkegel α umfaßt die ganze Kondensorlinie!, und der Strahlenkegel b ist entsprechend größer geworden, so daß die Einstellung mit größerer Genauigkeit er-55. folgen,¹ kann.

Nachdem das Bild möglichst scharf eingestellt worden ist, muß die Kondensorlinse zur wirklichen Ausnutzung der genaueren Einstellung wieder defokussiert werden, denn die durch die Unigenauigkeit des Auges verbleibende Unscharfe ist unverändert geblieben. Schärfer wird das Bild erst, wenn der Scheitelwinkel b wieder verkleinert wird, so daß gleichzeitig die Schärfe der von anderen als der Gegenstandsebene herrührenden Bildpunkte zunimmt.

Es macht sich nun beim Elektronenmikroskop ein großer Nachteil bemerkbar, und zwar die Abnahme der Bildhelligkeit, die durch diese Defokussierung bewirkt wird. Allerdings kann die Helligkeit durch die Stromstärke des Bündels geregelt werden; aber die Stromstärke, bei der bei einer¹ defokussierten Kondensorlinse die Helligkeit noch gerade hinreichend ist, kann bei der auf den Gegenstand fokussierten Kondensorlinse unzulässig sein wegen der Gefahr, daß infolge der starken Strahlenkonzentration deir Gagenstand oder der Bildschirm beschädigt wiird. Bevor also die Kondensorlinse auf den Gegenstand fokussiert wird, müßte die Stromstärke herabgesetzt und nach erfolgter Wiederherstellung der Schärfentiefe wieder erhöht werden. Es ist jedoch nicht empfehlenswert, nach der Scharfeinstellung die Strahlstromstärke noch zu ändern, da bei den zur Beschleunigung der Elektronen üblichen Spannungsquelleni die Spannung in vielen Fällen in verhältnismäßig hohem Maße von der Belastung abhängig ist; da die Linsen nicht achromatisch sind, wird durch eine Änderung der Spannung die Genauigkeit der Einstellung des Bildes wieder zunichte gemacht. Außerdem ändert sich der Ladungszustand des Objektes, so daß zusätzliche Linsenwirkungen nicht ausgeschlossen sind.

Die Erfindung ermöglicht eine genaue Einstellung des Bildes, ohne daß dieser Nachteil auftritt. Sie beizieht sich auf ein Elektronenmikroskop des Durchstrahlungstyps mit Kondensorlinse zur Bündelung der Elektronenstrahlen auf dem Objektquerschnitt der Gegenistandsebene,, bei dem ein elektronenoptisches Vergrößerungssystem vorgesehen ist. Gemäß der Erfindung durchlaufen zwischen der Kondensorlinse und der Gegenstandsebene die Elektronenstrahlen zwei schnell wechselnde Ablenkfelder, von denen dos eine die Elektronenstrahlen von der Röhrenachse abbiegt und das zweite sie in der gleichen Ebene zur Achse zurückführt, und zwar in dem Sinne, daß der Schnittpunkt der Achse des die Ablienkfelder durchlaufenden Bündels mit der Röhrenachse unweit der Gegenstandsebene oder in dieser Ebene liegt und die durch den Gegenstand hindurchtretenden ungebrochenen Strahlen größtenteils auf den Bildschirm gerichtet bleiben. Die Ablenkfelder können durch mittels einer Wechselspannung oder einer pulsierenden Spannung erregte elektrostatische oder elektromagnetische, auf die Strahlen einwirkende Ablenksysteme gebildet werden.

Der Zweck dieser Vorrichtung wird an Hand von Fig. 3 näher erläutert. Bei der in dieser Figur dargestellten Projektionsvorrichtung ist durch irgendein Ablenkungssystem das Strahlenbündel an der Ebene F von der Achsa und an der Ebene G in entgegengesetztem Sinne abgebogen, und zwar in der Weise, daß die anfänglich durch einen Punkt des Gegenstandes B gehenden Strahlen wieder durch denselben Punkt hindurchgehen. (Letzteres ist zur Verwendung der Erfindung nicht erforderlich, wie es im nachstehenden erläutert wird.) Solange das

Ablenkungssystem nicht wirksam ist, wird das Bild des beobachteten Punktes von dem Strahlenkegel b erzeugt. Nachdem dem Bündel die Ablenkung erteilt worden ist, wird derselbe Bildpunkt vom Strahlenkegel c erzeugt.

Es sei angenommen, daß der Leuchtschirm nicht in der Ebene D lag, sondern in der Ebene H parallel zur Bildebene D; dann würde, wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, die Verschiebung von b nach c eine Verschiebung des Bildes über einen Abstand f bewirken, der ein Mehrfaches der Breite m in der Unscharfe ist. Wenn auch in der Ebene H die Unscharfe des Bildpunktes für das bloße Auge noch nicht sichtbar wäre {m z. B. 0,1 mm), so würde diese Verschiebung doch wahrnehmbar sein. So entsteht in der Ebene JD infolge der angegebenen Verschiebung des Strahlenbündels eine Verschiebung des Bildes, wenn diese Ebene nicht, wie in der Zeichnung, die Bildebene des Gegenstandes B ist. Wenn dann, gemäß der Erfindung, der Strahlenkegel mit einer gewissen Geschwindigkeit zwischen b und c hin und her schwingt, so wird eine Verbreiterung der Bildpunkte mit einem stark herabgeminderten Helligkeitskontrast, d. h. eine Verwischung, wahrgenommen. Diese Geschwindigkeit ist bereits hinreichend, wenn die Periode der Bewegung ²/₃ Sekunden betragt. Eine höhere Frequenz kann die Wirkung verbessern, namentlich wenn der Bildschirm nicht nachleuchtet.

Das Ergebnis der Erfindung ist also, daß sich das Bild dadurch mit großer Genauigkeit einstellen läßt, daß die Brennweite der Linse c geändert wird, bis die schnelle Bewegung des Strahlenbündels keine Verwischung des Bildes des zu prüfenden Gegen-Standes mehr hervorruft. Der durch Änderung der Stromstärke hervorgerufene Nachteil wird hier nicht empfunden, denn die Stromstärke bleibt unverändert.

Es ist ein Elektronenmikroskop bekannt, dessen Elektronenröhre mit einem Ablenkungssystem versehen ist, das den Elektronenstrahl schräg auf den Gegenstand richtet. Der Zweck der Ablenkung bei diesem bekannten Mikroskop unterscheidet sich von dem durch die Erfindung beabsichtigten Zweck. Hierbei werden die durch den Gegenstand hindurchtretenden ungebrochenen Strahlen aufgefangen, ohne die Linse zu erreichen; die Linse dient nur für diejenigen Strahlen, die im Gegenstand abgebogen worden sind. Man läßt hier ein stationäres Bündel schräg auf den Gegenstand auftreffen zur Erzeugung eines Leuchtbildes, das mehr oder weniger das Negativ von demjenigen ist, das die durch den Gegenstand geradlinig hindurchtretenden Elektronen erzeugen würden.

Das ernndungsgemäß ausgebildete Mikroskop unterscheidet sich von dem vorstehend erwähnten Typ darin, daß das Strahlenbündel schwingt und daß der vom Strahlenbündel und der Senkrechten zur Gegenstandsebene eingeschlossene Winkel so klein bleibt, daß die durch den Gegenstand hindurchgehenden, nicht abgebogenen Strahlen durch die Objektivlinse hindurchgehen und somit auf den Bildschirm gerichtet bleiben und letzteren noch hinreichend hell beleuchten, um das von diesen Strahlen erzeugte Bild deutlich wahrnehmbar zu machen. Diese Bedingung ist jedenfalls erfüllt, wenn die Achse des durch den Gegenstand hindurchtretenden, nicht abgebogenen Elektronenstrahls den Bildschirm noch trifft. Der erforderliche minimale Richtungsunterschied ist von der Vergrößerung abhängig. Bei einer Vergrößerung von 20 000 ist ein Riichtungsunterschied von 0,01 Radiant gerade noch hinreichend zur Wahrnehmbarmachung der falschen Einstellung, wenn die Linse C₁ in bezug auf die Ebene des Leuchtschirms O₁ auf eine um 0,001 mm gegen die Ebene B in Richtung der Strahlenquelle verschobene Gegenstandsebene eingestellt ist. Ein Punkt der Ebene B wird dann (unscharf) durch Strahlienbündelchen abgebildet, deren Achsen die (falsche) Gegenstandsebene in Punkten schneiden, die 0,01 X 0,001 mm, also 0,00001 mm, voneinander entfernt sind. Diese Punkte werden mit eimern gegenseitigen Abstand, der 20 ooomal so groß ist und somit 0,2 mm beträgt, auf dem Schirm abgebildet. Eine solche Verschiebung wird mit dem bloßem Auge gerade wahrnehmbar.

Es kann vorteilhaft sein, eine Vorrichtung zu verwenden, die das Strahlenbündel nicht nur in einer einzigen Ebene schwingen läßt, sondern ihm eine räumliche Schwingung erteilt. Bei unscharfer Abbildung wird dann ein Punkt in Form einer Ellipse, eines Kreises oder einer sonstigen flachen Figur abgebildet, so daß man nicht mehr von der zufälligen Richtung abhängt, in der sich die Bildlinien erstrecken. Zu diesem Zweck können z. B-. zwei Systeme von Ablenkungsplatten oder Spulen vorgesehen werden, die nacheinander vom Strahl durchlaufen werden, und zueinander¹ um 90⁰ gedreht sind.; es ist jedoch auch ein System verwendbar, das zur Erzeugung von Drehfeldern eingerichtet ist, die den Strahl eine Kegelfläche beschreiben lassen.

Nachdem mit schwingendem Strahlenbündel auf Maximalschärfe der zu prüfenden Ebene eingestellt worden ist, kann die Spannung vom Ablenksystem entfernt werden, worauf sich ein Bild mit Schärfentiefe ergibt.

Es wurde bereits früher vorgeschlagen, ein Elektronenmikroskop mit einem Ablenksystem zu versehen, das aus zwei Plattensystemen unter einem Winkel von 90⁰ besteht. Dieses System war derart eingerichtet, daß der Strahl immer parallel zu sich selbst verschoben wurde, und diente zur Steuerung des Strahls durch einen bestimmten Punkt der Gegenstandsebene.

Bei einer anderen bekannten Kathodenstrahlröhre ist zwischen Kathode und einer Blende, die mit einer Öffnung zum Ausblenden eines schmalen Kathodenstrahlbündels versehen ist, ein magnetisches Rotationsfeld vorgesehen, dessen Kraftlinien senkrecht zur Röhrenachse verlaufen. Mit Hilfe des Drehfeldes läßt man das enge Kathodenstrahlbündel einen Kegelmantel beschreiben und vergrößert in dieser Weise die Divergenz der durch die öffnung hindurchtretenden Strahlen. Sie werden durch ein weiteres Magnetfeld, dessen Kraftlinien parallel zur 1*5 Röhrenachse verlaufen, in einem Punkt des Auf-

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fangsschirmes fokussiert, wobei infolge der "Vergrößerung des öffnungswinkels eine gute Einstellschärfe erzielt wird.

Letztgenannte Ausbildung ist weniger geeignet für Elektronenstrahlmikroskope mit einer Vorrichtung zur Bündelung der Kathodenstrahlen auf den Objektquerschnitt der Gegenstandsebene, denn bei einmaliger Ablenkung gehört zu einer abgeänderten Strahlenrichtung-auch ein anderer Punkt der Gegenstandsebene, so daß die Größe der Ablenkung auf den halben Durchmesser des Bündelquerschnittes beschränkt bleibt. Eine wesentliche Vergrößerung des Einfallwinkels der Elektronenstrahlen auf den Schirm ist dabei nicht zu erzielen. Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäß ausgestalteten Mikroskops ist in Fig. 4 schematisch dargestellt. Die Figur ist ein Schnitt durch die optische Achse der Elektronenstrahlröhre.

Diese Röhre ist ein aus verschiedenen Teilen bestehendes, verschlossenes Gefäß, das durch ein Saugleitungspaar 1 und 2 während des Betriebs ständig mit einer Luftpumpe verbunden ist und luftleer gehalten wird. Das Gefäß ist im wesentlichen ein Umdrehungskörper, dessen Achse mit 3 bezeichnet ist.

An dem oberen Ende erkennt man zunächst ein Glasrohr 4, dessen Rand an einer Metalldose 5 festgeschmolzen ist. An letzterer ist ein metallenes Zwischenstück 6 befestigt, dessen Unterende mit einer Art von Kegelhahn 7 versehen ist. Dann kommt ein weiterer Metallzylinder 8 und schließlich ein Teil 9, der mittels eines Bodens 10 verschlossen ist und 'an einer Seite eine schräge Abzweigung 11 besitzt.

Das Glasrohr 4 enthält eine Elektronenquelle 12 und einen an der Metalldose 5 befestigten Zylinder 13. Zwischen der Elektronenquelle und dem Zylinder 13 wird von einer nicht dargestellten Spannungsquelle eine hohe Gleichspannung von z. B. rookV aufrechterhalten. Dabei ist der Zylinder 13 positiv, so daß er als Anode wirksam ist und ein Elektronenstrahl aus dem von den Teilen 12 und 13 gebildeten Elektronenerzeuger längs der Achse 3 direkt in das Gefäß eintritt.

Der Kegelhahn 7 enthält einen Behälter 14, in dem sich das Objekt z. B. in Form eines kleinen Kristalls oder eines mikroskopischen Gewebestückchens befindet. Der Elektronenstrahl dringt durch dieses Objekt hindurch und erfährt darauf den Einfluß einer elektronenoptischen Linse 15, der sogenannten Objektivlinse. Diese Linse entwirft von dem im Behälter 14 angeordneten Gegenstand ein vergrößertes Bild 16 kurz vor dem Brennpunkt einer zweiten elektronenoptischen Linse 17, die ihrerseits das Bild 16 wieder auf dem Boden 10 vergrößert abbildet. Der Boden 10 ist mit einer dünnen Schicht eines .Stoffes überzogen, der beim Auftreffen von Elektronenstrahlen aufleuchtet, wiez. B. Zinksulfid. Das Bild wird somit auf dem Boden 10 sichtbar gemacht. Die Abzweigung 11 dient zur Beobachtung des Bildes und ist durch ein gegebenen- ·-■ falls in Form einer Lupe ausgebildetes Glasplättchens 18 luftdicht verschlossen.

Zwischen dein Elektronenerzeuger und dem Objektbehälter ist in der Metalldose 5 noch eine elektronenoptische Linse 19 vorhanden. Diese Linse ist die Kondensorlinse und dient dazu, einen größeren Teil der vom Elektronenwerfer ausgesandten Strahlen auf das Objekt zu richten und somit eine größere Bildhelligkeit zu. bewirken.

Die Linsen 19, 15 und 17 sind in diesem Beispiel in Form magnetischer Linsen ausgebildet. Deren Bauart und Wirkungsweise sind von !genügender Bekanntheit, so daß sich eine nähere Erklärung erübrigt. Im allgemeinen werden magnetische Linsen bevorzugt; die Erfindung bezieht sich aber auch auf ein Mikroskop mit elektrostatischen Linsen.

Zur Scharfeinstellung des Bildes auf dem Boden 10 wird der Strom durch die Spulen der magnetischen Linsen oder im Falle von elektrostatischen Linsen die Spannung dieser Linsen, die Stelle des Gegenstandes oder die Wirkung einer zusätzlichen Magnetlinse geändert. Dies wird fortgesetzt, bis das gewünschte Bild auf dem Schirm möglichst scharf wahrgenommen wird.

Wie in der Einleitung erklärt worden ist, läßt sich schwer erkennen, ob die Linsen den zu untersuchenden Schnitt durch das Objekt genau abbilden. Aus dem Grunde sind im Zwischenstück 6 zwei Ablenkplattenpaare 20 und 21 vorgesehen, die mit Zuführangsleitungen versehen sind, welche isoliert durch die Wandung des Zwischenstücks 6 durchgeführt sind, so daß sie an eine geeignete Spannung angeschlossen werden können. Die Wirkungsweiise dieser Platten ist gleich der der Ablenkplatten in der Elektronenstrahlröhre eines Oszilloskops. Nur ergeben sie beide eine Ablenkung in derselben Ebene anstatt in zwei zueinander senkrechten Ebenen, wie es beim Oszilloskop meistens der Fall ist. Man muß sich die Platten mit ihrer Ebene senkrecht zur Zeichnungsebene denken, so¹ daß, wenn ein Spannungsunterschied, zwischen den Platten angelegt wird, das Bündel abgelenkt wird, jedoch in der Zeichnungsebene bleibt.

Soll dem Strahlenbündel eine räumliche Schwingung erteilt werden, so kann zu diesem Zweck ein zweites Plattensystem angebracht werden, dessen Ebene parallel zur Zeichnungsebene liegt.

Werden die Platten des zweiten Paares 21 langer (in der Achsenrichtung) als des ersten Paianes 20 gemadht oder wird an ihnen ein größerer Spannungsunterschied angelegt, so ist die zweite Ablenkung, d. h. der Winkel, über dem der Elektronenstrahl vom Feld zwischen dien Platten abgebogen wird, größer als die erste. Dies bedeutet, daß das Bündel nach dem Durchlaufen der beiden Ablenkfelder sich wieder zur Achse wendet und letztere irgendwo schneidet.

Beim Mikroskop gemäß der Erfindung sind die Ablenkspannungen dertart gewählt, daß der Schnittpunkt der Achse des von den Platten abgelenkten Bündels mit der des bei Nichterregung oder bei Erregung in entgegengesetztem Sinne der Platten erzeugten Bündels unweit der das abzubildende Häutchen enthaltenden Ebene oder in dieser Ebene liegt. Vorzugsweise wird man ihn gerade in diese

Ebene fallen lassen, besonders wenn das Bündel schmal ist, um einen möglichst großen Teil des Gegenstandes im Bündel gefangenzuhalten.

Es kann für die Beobachtung sehr dünner Objekte erwünscht sein, daß die abzubildende Ebene des Gegenstandes nicht genau auf den Bildschirm eingestellt wird. Dies ist z. B. erforderlich, wenn stärkere Kontraste wahrnehmbar sein sollen. Bei Einstellung mittels des Auges liegt auch die Neigung

ίο vor, auf ein Maximum an Kontrast einzustellen; die Einstellung erfolgt dann aus einer Ebene, die in einem etwas größeren Abstand, z. B. 0,005 ^mm> ^von der Linse liegt. Auch zur Erzielung des maximalen Auflösungsvermögens muß auf eine Ebene eingestellt werden, die etwas weiter von der Linse entfernt liegt als die Gegenstandsebene. Die Abstände zwischen diesen Ebenen und der Gegenstandsebene sind von der Bauart der Linsen abhängig, jedoch bei einem bestimmten Mikroskop konstant.

Bei einer besonderen Ausfuhrungsforai besitzt das erfindungsgemäß ausgebildete Mikroskop eine Vorrichtung, durch die eine solche abgeänderte Einstellung ermöglicht wird. Hierbei ist ein Regelorgan im Stromkreis oder in den Stromkreisen, mit dem bzw. denen die Objektivlinse erregt wird, mit dem Organ gekoppelt, mit dem die Vorrichtung zur Änderung der Strahlenrichtung in und außer Betrieb gesetzt wird; dieses Riegelorgan ist so eingestellt, daß infolge der Außerbetriebsetzung der erwähnten Vorrichtung die Objektivlinse etwas defokussiert und die Gegenstandsebene von dieser Linse zur gewünschten Ebene verschoben wird,

Ein vereinfachtes Schaltbild einer solchen Vorrichtung ist in Fig. 5 dargestellt. In dieser Figur bezeichnet 31 die Anode der Elektronenstrahlröhre, 32 ein Ablenkplattenpaar und 33 die Spule der Objektivlinse. Von einem Transformator 34 wird den Platten 32 eine Wechselspannung zugeführt. Die Mitte der Sekundärwicklung dieses Transformators ist unmittelbar mit der Anode 31 verbunden, die z. B. Erdpotential aufweist. Zwischen den Platten entsteht somit ein elektrisches Wechselfeld, das den Elektronenstrahl hin und her schwingen läßt. Die Verbindungen des Transformators 34 mit den Platten 32 laufen über die Schalter 35 und 36, die mechanisch miteinander verbunden und somit als ein Ganzes beweglich sind. Mit den Schaltern 35 und 36 ist ein dritter Schalter 37 gekuppelt, der also gleichzeitig mit den anderen bewegt wird.

Letzterer ist mit den Enden eines Widerstandes 38 verbunden, der einen Teil des Stromkreises der Spule 33 bildet, die durch einen von der Gleichstromquelle 39 gelieferten Strom regelbarer Stärke gespeist wird. Am dieser Stromquelle befindet sich das nicht dargestellte Organ zur Regelung der optischen Stärke der Linse 33.

In der dargestellten Lage ist der Widerstand 38 kurzgeschlossen. Werden die Schalter 35, 36 und 37 umgelegt, so werden die Verbindungen der Platten 32 mit dem Transformator 34 unterbrochen und die Platten selbst unmittelbar mit der Anode verbunden, so daß das Elektronenbündel nicht mehr schwingt, sondern geradeaus in das Mikroskop eintritt. Gleichzeitig wird der Kurzschluß des Widerstandes 38 behoben, so daß der Erregungsstrom der Spule 33 etwas schwächer und die Brennweite der Objektivlinse etwas größer wird. Mittels eines Regelkontakts 40 kann das Maß dieser Vergrößerung geändert und somit die geeignete Gegenstandsebene gewählt werden.

Man kann auch das Bündel eine Kegeloberfläche mit einem solchen Scheitelwinkel beschreiben lassen, daß infolge der sphärischen Aberration der Linse gerade auf die richtige Ebene eingestellt wird. Der Schnittpunkt der durch eine nicht sphärisch korrigierte Linse gebrochenen Strahlen liegt nämlich näher zur Linse, je nachdem der Ablenkungswinkel größer ist.

Das Vorhandensein der Vorrichtung zur Änderung der Strahlenbündelrichtung kann gemäß der Erfindung auch für einen anderen Zweck benutzt werden. Es ist für das Bild der Gegenstandsebene gleichgültig, ob das Bündel in Ruhe oder in Schwingung ist; aber der Winkel, unter dem die Strahlen auf der Gegenstandsebene auftreten, ist von Einfluß auf die Lage der Linien und Punkte, welche dieses scharfe Bild zusammensetzen, gegenüber denen, welche die nicht ganz scharfe Abbildung benachbarter Ebenen bilden. Infolgedessen kann mit dem erfindungsgemäß ausgebildeten Mikroskop das Bild auch stereoskopisch beobachtet werden. Zu diesem Zweck wird das Mikroskop durch eine Vorrichtung ergänzt, durch welche die vom Strahl in zwei Lagen erzeugten Bilder für die beiden Augen einzeln wahrnehmbar gemacht werden. Man kann dann das Bild daher in drei Weisen beobachten, und zwar topographisch, stereographisch und (nach Ausschalten des Ablenksystems) in üblicher Weise mit Schärfentiefe. Vorrichtungen für stereoskopische Beobachtungen der hier erwähnten Art sind z. B. aus der Röntgentechnik an sich bekannt und bedürfen also keiner weiteren Beschreibung. Sie bestehen z. B. aus einer Maske mit zwei Schauöffnungen, die durch einen Drehflügel abwechselnd überdeckt werden. Dieser Flügel muß sich dabei synchron mit der Wechselspannung bewegen, die das Ablenksystem erregt, so daß das eine Auge das Bild in der einen Phase, das andere in entgegengesetzter Phase sieht. Es ist dabei erwünscht, daß die Wechselspannung einem während jeder Halbperiode, wenigstens während eines großen Teils dieser Halbperiode, gleichbleibenden Wert hat, damit das Bild sich nicht dauernd verschiebt, sondern zwei periodische Ruhelagen aufweist, die schnell abwechseln. Solche Wechselspannungen erzeugende Vorrichtungen sind für manche andere Zwecke bekannt. Die ideale Form der Spannungskurve kann durch Verwendung einer sinusförmigen, mit der Zeit veränderlichen Wechselspannung, die eine starke dritte Harmonische enthält, annähernd erreicht werden.

Claims (6)

1. Patentansprüche:

   i. Elektronenmikroskop des Durchstrahlungstyps mit Kondensorlinse zur Bündelung der

   Elektronenstrahlen auf den Objefctquerschnitt , der Gegenstandsebene, das ein lelektronenoptisches Vergrößerungssystem enthält,, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Kondensoarlinse und der Gegenstandsebene die Elektronenstrahlen zwei schnell wechselnde Ablenkfelder durchlaufen, von denen das eine die Elektronenstrahlen von der Röhrienachse abbiegt und das zweite sie in der gleichen Ebene zur Achse zurückführt in dem Sinne, daß der Schnittpunkt der Achse des die Ablenkfelder durchlaufenden Bündels mit der Röhrienachse unweit der Gegenstandsebene oder in dieser Ebene liegt und die durch den Gegenstand hindurchtretenden ungebrochenen Strahlen größtenteils auf den Bildschirm gerichtet bleiben.
2. 2. Elektronenmikroskop nach Anspruch i, dadurch !gekennzeichnet, daß die Ablenkfelder durch ein mittels einer Wechselspannung oder einer pulsierendem Spannung erregtes, elektrostatisch oder elektromagnetisch auf die Strahlen einwirkendes Ablenksystem gebildet werden,
3. 3. Elektronenmikroskop nachAnspruchi oder 2, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung, durch die dem Strahlenbündel eine raumliche Schwingung erteilt wird.
4. 4- Elektronenmikroskop nach Anspruch ι, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Regelorgan in dem Stromkreis oder den Stromkreisen, mittels dem bzw. denen die Objektivlinse erregt wird, derart mit dem Organ !gekoppelt ist, mit dem die Vorrichtung zur Strahlenrichtungsänderung in und außer Betrieb gesetzt wird, daß durch die Außerbetriebsetzung der Objektivlinse die Brennweite der Objektivlinse einigermaßen geändert wird.
5. 5. Elektronenmikroskop nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Vorrichtung zur Beobachtung der Bildebene enthält, mit der die durch die Strahlen in zwei Lagen erzeugten Bilder für die beiden Augen einzeln wahrnehmbar gemacht werden.
6. 6. Elektronenmikroskop nach den Ansprüchen 2 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Ablenksystem mit einer Wechselspannung bzw. einem Wechselstrom erregt wird, die bzw. der eine starke dritte Harmonische enthält.

   Angezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschrift Nr. 734736;
   Physikal. Zeitschr. XXIII, 1922, S. 439 bis 441; Naturwissenschaften, Bd. 33, 1946, S. 367.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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