DE929748C

DE929748C - Corpuscular beam apparatus, in particular an electron microscope

Info

Publication number: DE929748C
Application number: DES11448D
Authority: DE
Inventors: Ernst Dr-Ing Ruska
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1944-12-20
Filing date: 1944-12-20
Publication date: 1955-07-04

Description

Korpuskularstrahlapparat, insbesondere Elektronenmikroskop Zusatz zum Patent 9'2l3 616 Das Patent 923 616 betrifft einen Korpuskularstrahlapparat, und zwar insbesondere ein Elektronenmikroskop, mit magnetischen Polschuhlinsen, wobei einer Linse zwei oder mehr im Vakuumraum des Mikroskops angeordnete Polschuhpaare zugeordnet sind, die durch von außen her zu bedienende Antriebsmittel auszuwechseln sind. Diese Anordnung bringt den Vorteil, daß der Übergang von einer Vergrößerung zu einer anderen in kürzester Zeit ohne Betriebsunterbrechung durchführbar ist, weil das Auswechseln von Polschuhpaaren stattfinden kann, ohne den Vakuumraum öffnen zu müssen.Corpuscular beam apparatus, in particular an electron microscope accessory to patent 9'2l3 616 Patent 923 616 relates to a corpuscular beam apparatus, in particular an electron microscope with magnetic pole piece lenses, one lens having two or more pairs of pole pieces arranged in the vacuum space of the microscope are assigned to be replaced by drive means to be operated from the outside are. This arrangement has the advantage that the transition from an enlargement can be carried out to another in the shortest possible time without business interruption, because pole shoe pairs can be changed without opening the vacuum space to have to.

Die Erfindung betrifft eine Ausführungsform des Hauptpatents, durch die eine besonders einfache Betätigung und eine raumsparende Anordnung einer solchen Mehrfachlinse erzielt wird. Erfindungsgemäß sind die Polschuhpaare symmetrisch um die optische Achse verteilt, und jedem Polschulhpaar ist eine besondere Antriebsstange zugeordnet, mit der es in die Betriebsstellung geschoben und in die Ruhelage zurückgeführt werden kann. Mit dieser Konstruktion läßt sich eine größere Zahl von Polschuheinsätzen verschieden großen Innendurchmessers anwenden, ohne daß deswegen der Gesamtdurchmesser der Linse allzu groß wird. Dadurch, daß jedem Polschuhsystem ein eigener von außen zu betätigender Antrieb zugeordnet ist, kann man das jeweils in Betrieb zu nehmende Polschuhsystem durch das bloße Betätigen dieser Antriebsstange in die Betriebslage überführen. Jedes Polschuhsystem wird dabei radial nach innen in die Arbeitsstellung bewegt. Die Antriebsstangen selbst werden vorzugsweise zylindrisch ausgeführt und durch eine Simmeritdichtung nach außen geführt. Um bei der Verschiebebewegung in beiden Richtungen keine Lufteinbrüche zu erhalten, ist es vorteilhaft, jeder Antriebsstange zwei mit umgekehrtem Richtungssinn der Dichtungslippe hintereinanderliegende S immeritdiclhtungen zu verwenden. Um die Verschiebung der Polschuhsysteme zu erleichtern, kann: man die Betätigungsstangen selbst um ihre Achsen im Führungsstück jedes Polschuheinsatzes drehbar lagern, so daß sie mit Hilfe des äußeren Handgriffs beim Verschieben gleichzeitig verdreht werden können.The invention relates to an embodiment of the main patent by a particularly simple operation and a space-saving arrangement of such Multiple lens is achieved. According to the invention, the pairs of pole shoes are symmetrical the optical axis is distributed, and each pole school pair is a special drive rod assigned, with which it is pushed into the operating position and returned to the rest position can be. With this construction allows a larger number use of pole shoe inserts of different sizes without having to do so the overall diameter of the lens becomes too large. Because every pole shoe system a separate drive to be operated from the outside is assigned, you can do that in each case Pole shoe system to be put into operation by simply operating this drive rod transfer to the operating position. Each pole shoe system is radially inward moved into the working position. The drive rods themselves are preferably cylindrical executed and led to the outside through a Simmerit seal. To with the shifting movement Not getting any ingress of air in either direction is beneficial to everyone Two drive rods, one behind the other, with the opposite direction of the sealing lip Use seals. To facilitate the shifting of the pole shoe systems, can: the actuating rods themselves around their axes in the guide piece of each pole piece insert store rotatably so that they can be moved simultaneously with the help of the outer handle can be twisted.

Eine besonders einfache und vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ergibt sich dadurch, daß die zylindrischen Polschuhsysteme in Halter mit rechteckigem, beispielsweise quadratischem Grundriß eingesetzt sind. Diese Führungsstücke werden dabei vorzugsweise so bemessen, daß die Rechteckseiten größer als der Zylinderdurchmesser sind. Man kann vier oder gegebenenfalls auch mehr Polschuhhalter der erwähnten Art symmetrisch um die optische Achse lagern. Dabei wird man den Haltern der Polschuhsysteme fest in das Vakuumgefäß eingebaute Führungsstücke zuordnen, in denen die Halter bei der Verschiebebewegung gleiten. Das Überführen des jeweils zu betätigenden Polschuhsystems in die Betriebslage wird durch einen Anschlag begrenzt, der vorzugsweise durch den jeweils gegenüberliegenden Polschuhhalter selbst gebildet wird. Wendet man eine Linse mit vier Wechselpolschuhsystemen an, so wird man diese vorzugsweise in die neun Felder einer schachbrettartigen Anordnung im Spulengehäuse so einsetzen, daß die Polschuhsysteme sich in den Feldern 2, 4, 6 und 8 befinden, während in den Feldern 1, 3, 7 und 9 die feststehenden Führungsstücke angeordnet sind, die dazu dienen, die Polschuhsysteme bei ihrer Bewegung in das mittlere Feld 5 zu führen. Der jeweils in die Betriebsstellung übergeführte Polschuhhalter wird durch den magnetischen Druck der nur auf diesem Polschuhhalter aufliegenden Kurzschlußplatte des Linsengehäuses festgehalten,. so daß spontane Bewegungen des in der Betriebsstellung befindlichen Polschuhsystems hierdurch wirksam verhindert sind. Die vier auswechselbaren Polschuhsysteme kann man mit ihren Betätigungsstangen im Elektronenmikroskop vorzugsweise so anordnen, daß rechts und links von der vom Beobachter zum Mikroskop verlaufenden Ebene sich je zwei Systeme befinden, die so bequem mit beiden Händen zu erreichen sind. Weitere für die Erfindung wesentliche Merkmale ergeben sich aus dem im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiel, in welchem ein mit vier Polschuhsystemen ausgerüstetes Projektivsystem eines Elektronenmikroskops dargestellt ist.A particularly simple and advantageous embodiment of the invention results from the fact that the cylindrical pole shoe systems in holders with rectangular, For example, a square plan are used. These guide pieces are preferably dimensioned so that the sides of the rectangle are larger than the cylinder diameter are. You can have four or, if necessary, more pole shoe holders of the type mentioned store symmetrically around the optical axis. In doing so, you become the holders of the pole shoe systems Allocate guide pieces built into the vacuum vessel, in which the holder slide during the shifting movement. The transfer of the respective pole shoe system to be operated in the operating position is limited by a stop, which is preferably by the each opposite pole shoe holder is formed itself. If you turn one Lens with four reversible pole shoe systems, this is preferably used in the Use nine fields of a checkerboard-like arrangement in the coil housing so that the pole shoe systems are in fields 2, 4, 6 and 8, while in fields 1, 3, 7 and 9 the fixed guide pieces are arranged, which serve to to guide the pole shoe systems into the middle field 5 as they move. Each The pole shoe holder transferred into the operating position is activated by the magnetic Pressure of the short-circuit plate of the lens housing that only rests on this pole piece holder held. so that spontaneous movements of the one in the operating position Pole shoe systems are thereby effectively prevented. The four interchangeable pole shoe systems can be arranged with their operating rods in the electron microscope preferably in such a way that that to the right and left of the plane running from the observer to the microscope there are two systems each, which can be easily reached with both hands. Further Features essential to the invention emerge from what is described below Embodiment in which a projection system equipped with four pole shoe systems an electron microscope is shown.

Fig.. i zeigt einen Längsschnitt, Fig. 2 einen Querschnitt durch das Projektiv; in Fig. 3 und 4 ist eine Seitenansicht und eine Draufsicht auf ein Einzelteil dargestellt.Fig. I shows a longitudinal section, Fig. 2 shows a cross section through the Projective; in Figures 3 and 4 is a side view and a plan view of a component part shown.

Bei der dargestellten Ausführungsform handelt es sich um eine elektromagnetisch erregte Polschuhlinse. Mit i i ist die Erregerwicklung bezeichnet. Diese Spule ist in eine magnetische Kapsel eingebaut, zu der der zylindrische Außenmantel 12, der Innenmantel 13 und die magnetische Kurzschlußplatte 14 gehören. Den oberen Abschluß der Spule bildet eine Platte 15 aus unmagnetischem Material. In dem Raum 16 zwischen der Kurzschlußplatte 14 und der Platte 15 befinden sich radial um die optische Achse 17 des Systems angeordnet vier Polschuhsysteme 18, i9, 2o, 21. Jedes dieser Polschuhsysteme besitzt einen oberen Polschuh 22, einen unteren Polschuh 23 und ein unmagnetisches Zwischenstück 24. Die vier Polschuhsysteme haben fernerhin, wie die Fig. 2 erkennen läßt, verschiedene Innendurchmesser, so daß sich dementsprechend die Möglichkeit ergibt, die Brennweite des Projektivs in den entsprechenden vier groben Stufen zu regeln. Die Teile 22 bis 24 jedes Polschuhsystems sind zu einem einheitlichen Körper fest zusammengefügt, der seinerseits in einem Halter 25, 26, 27 bzw. 28 eingesetzt ist. Diese Halter haben, wie sich aus Fig. 2 ergibt, rechteckigen Grundriß. Sie können mit den unmagnetischen Teilen 24 zu jeweils einem Teil vereinigt sein. Den Haltern ist der in Fig. 3 und 4 dargestellte zweiteilige Führungsring zugeordnet, welcher rechtwinklig begrenzte Führungsecken 29, 30, 31s 32 besitzt. Diese Führungsecken arbeiten mit den mit rechteckigem Grundriß versehenen Polschuhhaltern zusammen. Sie bilden zusammen mit diesen Haltemeine aus neun Feldern bestehende i schachbrettartige Anordnung. Die Polschuhhalter besitzen nach außen durchgeführte Betätigungsstangen 33 bis 36, denen je zwei Simmeritdichtungen 37, 38 mit umgekehrtem Sinn der Dichtungslippe zugeordnet sind. Diese Dichtungen sind im Gehäuse 39 eingesetzt, die in die magnetische Kurzschlußplatte 14 eingeschraubt sind. Die Stangen sind auf diese Weise quer zur optischen Achse verschiebbar. Außerdem sind sie auch gleichzeitig in den Haltern der Polschuhsysteme tragbar gelagert, wodurch die Verschiebung erleichtert wird. Bei der in Fig. i und 2 dargestellten Betriebslage ist das Polschuhsystem i9 eingeschaltet; es ist mit Hilfe der Betätigungsstange 34 nach links verschoben worden bis zu dem durch den gegenüberliegenden Polschuhhalter 25 gegebenen Anschlag. Der in der Betriebsstellung befindliche Polschuhhalter 26 wird in dieser Lage durch den magnetischen Druck der mit dem Teil 4o nur auf diesem Polschuhhalter aufliegenden Kurzschlußplatte 14 des Spulengehäuses festgehalten, so daß unerwünschte Bewegungen des Polschuhhalters während des Betriebes nicht eintreten können.The embodiment shown is electromagnetic excited pole shoe lens. The field winding is denoted by i i. This coil is built into a magnetic capsule, to which the cylindrical outer shell 12, the Inner jacket 13 and the magnetic short-circuit plate 14 belong. The upper end The coil forms a plate 15 made of non-magnetic material. In the space 16 between the short-circuit plate 14 and the plate 15 are located radially around the optical axis 17 of the system arranged four pole shoe systems 18, i9, 20, 21. Each of these pole shoe systems has an upper pole piece 22, a lower pole piece 23 and a non-magnetic one Intermediate piece 24. The four pole shoe systems also have, as can be seen in FIG lets different inner diameters, so that accordingly the possibility results in the focal length of the projection lens in the corresponding four rough steps rules. The parts 22 to 24 of each pole shoe system are a unitary body firmly joined together, which in turn is used in a holder 25, 26, 27 and 28, respectively is. As can be seen from FIG. 2, these holders have a rectangular plan. she can be combined with the non-magnetic parts 24 to one part each. The The two-part guide ring shown in FIGS. 3 and 4 is assigned to holders, which has guide corners 29, 30, 31s 32 delimited at right angles. These leadership corners work together with the pole shoe holders, which have a rectangular plan. Together with these holding blocks, they form a checkerboard consisting of nine fields Arrangement. The pole shoe holders have actuating rods extending through to the outside 33 to 36, each of which has two Simmerit seals 37, 38 with the opposite direction of the sealing lip assigned. These seals are used in the housing 39, which is in the magnetic Short circuit plate 14 are screwed. The rods are transverse to this way shiftable optical axis. They are also in the holders at the same time of the pole shoe systems are portable, which facilitates the movement. In the operating position shown in FIGS. I and 2, the pole shoe system i9 is switched on; it has been moved to the left with the aid of the operating rod 34 up to the given by the opposite pole shoe holder 25 stop. The one in the operating position located pole shoe holder 26 is in this position by the magnetic pressure of with the part 4o only resting on this pole shoe holder short-circuit plate 14 of the Coil case held so that undesirable Movements of the Pole shoe holder cannot enter during operation.

Die Anordnung der vier Polschuhsysteme wird bei dem Mikroskop so gewählt, daß sich zwei der Betätigungsstangen, also beispielsweise die Stangen 34. und 36, auf der rechten Seite des vor dem Mikroskop sitzenden Beobachters und die beiden Betätigungsstangen 33 und 35 auf der linken Seite des Beobachters befinden. Das Ein- und Ausrücken der einzelnen Polschuhsysteme ist auf diese Weise ganz bequem vom sitzenden Beobachter durchzuführen. Die beschriebene Anordnung läßt sich ohne weiteres auch so abwandeln, daß erforderlichenfalls mehr oder weniger als vier Polschuh-Ily steme radial um die optische Achse des Systems angeordnet werden.The arrangement of the four pole shoe systems is chosen in the microscope so that that two of the operating rods, for example rods 34 and 36, on the right side of the observer sitting in front of the microscope and the two of them Actuating rods 33 and 35 are located on the left side of the observer. That Engaging and disengaging the individual pole shoe systems is very convenient in this way to be carried out by the seated observer. The arrangement described can be used without Modify further so that, if necessary, more or less than four pole shoe-Ily stems are arranged radially around the optical axis of the system.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Corpuscular beam apparatus, in particular electron microscope, with a magnetic pole piece lens, which has two or more exchangeable pole piece pairs arranged in the vacuum space, according to Patent 923 6i6, characterized in that the pole piece pairs are mounted symmetrically about the optical axis, and that each pole piece pair is assigned a special drive rod, with which it can be pushed into the operating position and returned to the rest position.

2. Arrangement according to claim i, characterized by the use of cylindrical, by a Simmerit seal outwardly guided drive rods.

3. Arrangement according to claim 2, characterized in that that each drive rod two with the opposite direction of the sealing lip one behind the other Simmerit seals are assigned. q ..

Arrangement according to claim i or one of the following, characterized in that the drive rods in the guide piece of the associated pole shoe pairs are rotatably mounted about their axis.

5. Arrangement according to Claim i or one of the following, characterized in that the cylindrical Pole shoe systems in holders with a rectangular, in particular a square, plan are used.

6. Arrangement according to claim 5, characterized in that four Pole shoe holders are mounted symmetrically about the optical axis.

7. Arrangement according to Claim 5 or 6, characterized in that the space between two adjacent Pole shoe holders are filled with guide pieces built into the vacuum vessel is. B. Arrangement according to claim 5 or one of the following, characterized in that that the transfer into the operating position is limited by a stop, which is preferably if there is an even number of pole pieces, it is formed by the opposite pole piece holder will. G. Arrangement according to claim i or one of the following, characterized in that that the respective pole shoe holder transferred into the operating position by the magnetic Pressure of the short-circuit plate of the coil housing, which only rests on this pole shoe holder is being held. ok Arrangement according to claim i or one of the following, characterized marked that right and left of the running from the observer to the apparatus On the 2nd level there are two drive rods that can be easily reached with your hands are.