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Blendensystem zur Aussonderung enger Strahlenbündel für mikroskopische
Zwecke Es ist ein Verfahren zum Zwecke des Nachweises sowie der Messung und Zählung
von Einzelteilchen beliebiger Art, Form und Größe in mikroskopischen Objekten bekannt,
das darauf beruht, daß Energieimpulse von Wellen- oder Korpuskularstrahlungen von
einem die Größe der Einzelteilchen nicht überschreitenden OOuerschnitt durch die
Einzelteilchen geschwächt oder abgelenkt werden, und daß bei einer meßbaren Bewegung
der Teilchen gegen den Strahl oder umgekehrt die vom Eintritt bis zum Austritt wechselnde
Stärke des nach Passieren des Objekts auf eine auf den Energieimpuls ansprechende
Einrichtung auftreffenden. Strahls sowohl ein Anzeichen für die Anwesenheit als
auch ein Maß für die jeweilige Größenabmessung des Teilchens abgibt (deutsche Patentschrift
485 i55).
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Es ist weiter eine Vorrichtung zur Erzeugung sehr enger Strahlenbündel,
wie solche zur Durchführung dieses Verfahrens erforderlich sind, unter der Bezeichnung
Kreuzkanalblende bekannt, die im wesentlichen darauf beruht, daß zwei zueinander
senkrecht stehende Systeme in den Strahlengang eingeschaltet werden, welche je aus
zwei hochpolierten und aus einem die betreffende Strahlenart absorbierenden Material
hergestellten Planplatten bestehen, zwischen. denen eine nichtabsorbierende, sehr
dünne Schicht, insbesondere eine Luftschicht, eingeschlossen ist, derart, daß das
Strahlenbündel
in der Schnittlinie der beiden Ebenen der Zwischenschichten verläuft (deutsche Patentschrift
q.85156).
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Es sind ferner Verfahren und Vorrichtungen zur elektronenmikroskcpiscllen
und röntg--nmikroskopischen Darstellung der Struktur mikroskopischer Objekte vorgeschlagen
worden., die darin. bestehen, daß das Objekt nach dem aus der Fernsehtechnik bekanntere
Prinzip der Bildfeldzerlegung wiedergegeben wird, wozu beispielsweise zwischen einer
Röntgenstrahlen.quelle und einem Strahlungsindikator ein Blendensystem angeordnet
wird, das aus der Strahlung der Strahlenquelle ein Strahlenbündel ausblendet, dessen
Querschnitt in der Objektebene die Flächenausdehnung eines differenziert darzustellenden
Objektelementes nicht überschreitet, und eine Relativbewegung zwischen Objekt und
ausgeblendetem Strahlenbündel herbeigeführt wird und ferner das ausgeblendete, durch
die Struktur des Objektes modulierte Strahlenbündel auf den Strahlungsindikator
geführt wird, dessen Ausgangs-'-.eistung einen bildschreibenden Strahl derart steuert,
daß ein vergrößertes Durchstrahlungsbild des Objektes gewonnen wird, wobei die Relativbewegung
des bildschreibenden Strahlenbündels zur Bildfläche gegenüber derjenigen des abtastenden
Strahlenbündels zum Objekt um den gewünschten Vergrößerungsfaktor vergrößert durchgeführt
wird
Bei diesem Verfahren wird also ein Objekt mikroskopischer Größenordnung punktweise
mit einem sehr feinen fadenförmigen Strahlenbündel (nachfolgend als Nadelstrahl
bezeichnet), das durch ein räumlich wirkendes Blendensystem aus der Strahlung einer
Strahlenquelle ausgesondert wird, durchstrahlt, und die durchgegangene Strahlung
der einzelnen Objektpunkte wird zeitlich nacheinander dargestel lt.
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Je nach der Natur der zur Durchstrahlung verwendeten Strahlung ist
das Wirkungsprinzip dieser bekannten Anordnung verschieden.
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Bei der Verwendung einer Kreuzkanalblen.de zur Aussonderung des Nadelstrahls
und Anordnung des Strahlungsindikators hinter dem Objekt ohne Zwischenschaltung
eines weiteren Blendensystems zwischen Objekt und StraElungsindikator ist die Gewinnung
von Absorptionsbildern der darzustellenden Objektstruktur möglich.
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Bei der Verwendung solcher Strahlung, die.im Objekt stark gestreut
wird, beispielsweise Elektronenstrahlen mittlerer bis kleiner Geschwindigkeit oder
Röntgenstrahlung, ist noch ein anderes Abbildungsprinzip möglich: Läßt man nämlich
den durch das Objekt gegangenen Nadelstrahl vor seinem Auftreffen auf dem Strahlungsindikator
noch einmal durch ein Blendensystem gehen, das eine genügend feine Öffnung aufweist,
so wird durch dieses zweite Blendensystem ein Teil des durch Streuung im Querschnitt
verbreiterten Strahles von dem Auftreffen auf dem Strahlungsindikator abgehalten
und damit von der Mitwirkung bei der Bilddarstellung ausgeschaltet. An den massedichtesten
Stellendes, Objektes ist die Streuung nun bekanntermaßen am größten. Der Nadelstrahl
wird also beim Durchgang durch diese Objektpunkte am meisten in seinem Querschnitt
vergrößert und seine Strahldichte am stärksten verdünnt. Beim Durchgang durch sehr
massekleine Objektelemente wird dagegen sein Querschnitt kaum vergrößert, und die
Strahldichte bleibt ziemlich ungeändert. Im ersteren Fall wird durch das zweite
Blendensystem ein großer Anteil der Strahlungsintensität des durch die erste Blende
ausgesonderten Nadelstrahles von der Mitwirtzung bei der Bildherstellung ausgeschaltet,
im zweiten Fall sehr viel weniger.
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Es ist bekannt, als Blende, die dem Objekt nachgeschaltet ist, eine
zusätzliche Kreuzkanalblen.de zu verwenden. Es ist aber technisch nicht ganz leicht,
die wirksamen Kanäle zweier voneinander unabhängiger Kreuzkanalblenden in Visierlinie
zu bringen, wie es zu diesem Zweck erforderlich ist.
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Gegenstand vorliegender Erfindung ist die weitere Ausbildung der bekannten
Kreuzkanalblende für mikroskopische Zwecke.
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Sie betrifft insbesondere Kombinationen zweier oder mehrerer Kreuzkanalblenden.,
bei denen durch erfindungsgemäße Anordnungen dafür Sorge getragen ist, daß die wirksamen
Kanäle zwangläufig in Visierlinie liegen: Sie betrifft ferner die besondere Ausgestaltung
von Kreuzkanalblenden für den vorgesehenen. Verwendungszweck, wie sie sich aus weiteren
Unteransprüchen ergibt.
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Zur Ermöglichung der genauen Fluchtung der Blendenkanäle zweier Kreuzkanalblenden.
in einer beispielsweisen erfindungsgemäßen Ausführungsform ist das Blendensystem
aus zwei ineinander einsetzbaren Teilen gebildet, von denen der eine Teil aus einer
mit einer Lochung versehenen einseitig hochgradig ebenen Platte und zwei weiteren
Aenfalls einseitig hochgradig ebenen Platten besteht, die unter Verwendung dünner
Folien als Abstandshalter so miteinander verbunden sind, da.ß zwei hintereinanderliegende
enge Schlitze gebildet werden, und von denen der andere Teil aus zwei ebenfalls
einseitig hochgradig ebenen U-förmig gestalteten Platten besteht, die gleichfalls
unter Verwendung dünner Folien so miteinander verbunden sind, daß zwei hintereinanderliegende
enge Schlitze gebildet werden, wobei die genannten beiden Teile des Blendensystems
so ineinander gesetzt sind, daß sich die Schlitze des einen Teils mit denen des
anderen Teils kreuzen.
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Der große Vorzug dieses erfindungsgemäßen Blendensystems gegenüber
Anordnungen mit zwei voneinander unabhängigen Kreuzkanalblenden liegt darin, daß
bei dieser Anordnung die Kanäle ohne weiteres Zutun, insbesondere ohne jede vorherige
Ausrichtung, dauerhaft stets automatisch in Visierlinie angeordnet sind.
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Die Konstruktion und Wirkungsweise dieses Blendensystems geht aus
den Abb. 1, 2 und 3 klar hervor: Drei einseitig hochgradig ebene Platten 1, 2 und
3 (Abb. i), von denen die eine mit einer Öffnung q. versehen ist, werden, unter
Zuhilfenahme von vier Folien, die vorzugsweise aus in an sich be-
kannter Weise durch Kathodenzerstäubung hergestellten Metallschichten
bestehen und von denen in Abb. i nur die drei Folien 5, 6 und 7 sichtbar sind, so
zusammengesetzt, wie es Abb. i zeigt, wobei dafür Sorge getragen ist, daü die hochgradig
ebenen Flächen einander zugekehrt sind.
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Auf diese Weise entstehen zwei para11el-epipedische Hohlräume, von
denen der eine (8) in Abb. i sichtbar ist, während der andere zwischen den Platten
i und z liegt und in Abb. i verdeckt ist.
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Aus zwei weiteren ebenfalls einseitig hochgradig ebenen Platten 9
und io von U-förmiger Gestalt (Abb. 2) wird unter Zuhilfenahme von drei vorzugsweise
ebenfalls durch Kathodenzerstäubung hergestellten Folien., von denen. in Abb. 2
zwei, nämlich i i und 12, sichtbar sind, das in Abb.. 2 dargestellte Blendensystem
hergestellt. Auch dieses weist zwei parallelepipedische Hohlräume auf, die hintereinan.derliegen
und von denen der eine Hohlraum 13 in Abb. 2 sichtbar ist, während der andere verdeckt
ist.
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Die Plattensätze der Abb. i und 2 werden nunmehr so ineinandergesetzt,
wie es in Abb, 3 dargestellt ist; und dann starr miteinander verbunden. Es entsteht
auf diese Weise ein Blen.densystem aus zwei genau in _Visierlinie liegenden Kreuzkanälen,
zwischen denen Raum zur Unterbringung des Objektes vorhanden ist.
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In Abb. 4, 5 und 6 ist eine weitere Ausbildung des Blendensystems
dargestellt, das aus denn in Abb. i, 2 und 3 dargestellten dadurch entwickelt worden
ist, daü an Stelle der mit der Öffnung ,4 zum Durchschieben des zweiten Plattensatzes
versehenen Platte i eire ebenfalls U-förmig gestaltete Platte 14 benutzt wird.
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Die Bildung der beiden hintereinanderliegenden parallelepipedischen
Hohlräume erfolgt bei diesem Plattensatz genau so, wie es mit Bezug auf Abb. i beschrieben
worden ist.
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In der Abb. 4 sind die beidem parallelepipedischen Hohlräume 8 und
15 sichtbar.
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Das in Abb. 5 dargestellte Plattensystem entspricht ebenfalls weitgehend
dem in Abb.2 dargestellten. Lediglich die Platte 9 der Abb, 2 ist in der aus Abb.
5 ersichtlichen Weise durch die Platten 16 und 17 und die Folie 12 durch die beiden.
Folien 18 und i9 ersetzt.
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In Abb, 6 ist dargestellt, wie die beiden Plattensätze zueinander
angeordnet werden.
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Der Plattensatz der Abb. 5 kann bei dieser Ausführungsform in. den.
beiden in der Zeichenebene gelegenen Koordinaten zu demjenigen der Abb.. 4 beliebig
verschoben werden, wobei, die beiden wirksamen Kanäle stets in Visierlinie liegen.
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Es ist übrigens auch möglich, die in Abb-. 6 dargestellte Doppelkreuzkanalblen.de
so zu gestalten, daü der durch die Platte 16 begrenzte Schlitz hinter den Schlitz
15 zu liegen kommt, wenn man die Verbindungsbrücke zwischen dem vorderen. Teil und
hinteren Teil des in Abb. 5 dargestellten Systems ausreichend lang gestaltet.
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Es ist ferner auch die Möglichkeit gegeben, die Anordnung nach Abb.6
dadurch weiter auszugestalten, daü der wirksame Querschnitt des zweiten Kanals größer
gewählt wird, als der des ersten.. Dadurch gelingt es, bei der Verwendung der Anordnung
zur Darstellung von Objektstrukturen nach dem Streuungsprinzip beispielsweise die
durch die Trägerfolie allein bewirkte Streuung auszuschalten. Hierzu wird der wirksame
OOuerschnitt des zweiten Kanals erfindungsgemäß so gewählt, daß die gesamte in der
Trägerfolie gestreute Strahlung noch durch das zweite Blendensystem geht und an
der Abbildung des Objektes mitwirkt. Tritt im Objekt dann noch zusätzlich eine Streuung
ein, so wird hierdurch wieder ein je nach der Massendichte des Objektes verschiedener
Anteil der durch das Objekt hindurchgegangenen Strahlung von der Mitwirkung an der
Abbildung ausgeschaltet.
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Da die seitlichen Begrenzungen je zweier in einer Visierlinie gelegener
parallelepipedischer Hohlräume, beispielsweise 8 und 15 in Abb. 4, bei der beschriebenen
Anordnung nach der Abb. 6 erfin-
dungsgemäß in einer Ebene liegen, wäre es
durch Wahl einer stärkeren Folie an Stelle von 5 und 21 wohl möglich, den wirksamen
Querschnitt des zweiten Blendensystems nach einer Seite hin zu erweitern. Damit
wäre die Lösung der gestellten Aufgabe aber nur eine unvollkommene.
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In der Abb. 7 ist dargestellt, wie diese Schwierigkeit erfindungsgemäß
umgangen werden kann.
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Abb. 7 a zeigt ein Blendensystem nach der Abb. 6 in Ansicht von vorn.
Die den parallelepipedischen Hohlraum bedingenden Folien 6 und 7 sind in dieser
Ausführungsform der Blende jedoch nicht direkt auf der Unterlage 14 aufgebracht,
sondern erst nachdem eine weitere Folie 2o, ebenfalls vorzugsweise durch Kathodenzerstäubung,
auf der Platte 14 aufgebracht worden ist.
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Abb. 7 b zeigt die rückwärtige Ansicht des Blendensystems.
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Zur Bildung des zweiten Systems sind hier auf der Platte 14 die abstandshaltenden
Folien 5 und 21 ohne eine weitere Zwischenschicht aufgebracht.
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Die Dicke der Folie 5 ist gleich der Dicke der Folie 6, vermehrt um
die doppelte Dicke der Folie 2o. Die Weite des Schlitzes im vorderen Teil der Blende
ist dann also gleich der Dicke der Folie 6, die Weite des Schlitzes im hinteren
Teil der Blende gleich der Dicke der Folie 6, vermehrt um die doppelte Dicke der
Folie --o. Eine durch die Mittelsenkrechte des engen Schlitzes im vorderen Teil
der Blende in Richtung des Strahlenganges gelegte Ebene geht auch durch die Mittelsenkrechte,
des weiten Schlitzes im hinteren Teil der Blende..
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Die gleiche Anordnung wie für die beiden Schlitze 8 und 15 ist auch
für die Schlitze; die zwischen io und 16 bzw. io und 17 gebildet werden, getroffen.
Dadurch ist also auch. hier die genaue Fluchtung der Kanäle des Blen.densystems
gewährleistet.
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Das Auflösungsvermögender in Frage stehenden Mikroskope ist bedingt
durch den wirksamen Querschnitt der den Abtaststrahl aussondernden. Kreuzkanalblende.
Mit der Verkleinerung dieses Querschnittes wird aber auch die Intensität des aus
einer
bestimmten gleichbleibend gedachten Strahlenquelle ausgesonderten
Bündels geringer. Es empfiehlt sich daher nicht, das Auflösungsvermögen bei der
Darstellung größer zu wählen, als es im je weiligen Fall ausnutzbar erscheint.
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Übersichtsdarstellungen des gleichen Objektes beispielsweise lassen
sich mit*relativ großem wirksamem Querschnitt der Kreuzkanalblen.de gewinnen.
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Es erscheint daher erwünscht, mit einer Kreuzkanalblende wahlweise
verschiedene Querschnitte herstellen zu können.
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Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe wird an Hand der Abb. 8
beschrieben. In der Abbildung ist eine Kreuzkanalblende erfindungsgemäßer Bauart
dargestellt, die aus vier einseitig hochgradig ebenen Platten 3, 62, 16 und 22 hergestellt
ist. Zum Unterschied von den bisher bekannten Kreuzkanalblenden umschließen bei
dieser jedoch je zwei einseitig hochgradig ebene Platten nicht einen parallelepipedischen
Hohlraum, sondern einen keilförmigen Hohlraum 24 bzw. 27. Durch Verschiebung des
einen Blendenteiles gegen den. andern, wie in Abb.8 durch Pfeile angedeutet, läßt
sich bei dieser Anordnung der wirksame Querschnitt des Blendensystems in weiten
Grenzen in einfachster Weise verändern. Bei dem im Verhältnis zu den in Frage kommenden,
außerordentlich kleinen Schlitzbreiten der Blende etwa fünf Größenordnungen größeren.
Abstand 28 sind die wahren Größenverhältnisse in der Abb. 8 natürlich ungeheuer
stark verzerrt. Die den Hohlraum 24 bzw. 27 begrenzenden Ebenen stehen mit außerordentlich
großer Annäherung parallel zueinander. Daraus ergibt sich, daß der wirksame Querschnitt
des in Abb. 8 dargestellten Blendensystems ebenfalls mit weitgehender Annäherung
ein Rechteck darstellt.
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Der keilförmige Hohlraum bei der dargestellten Ausführungsform kommt
so zustande, daß zur Herstellung und Einhaltung des Abstandes zwischen j e zwei
planparallelen Platten zwei keilförmig gestaltete Metallschichten in der aus Abb.
8 ersichtlichen, @ Weise angebracht worden. sind. Die Herstellung dieser abstandhaltenden
Schichten. gelingt beispielsweise nach dem bekannten Verfahren der Kathodenzerstäubung,
wenn man vor Beginn. der Zerstäubung denTeil der hochgradig ebenen Fläche, der frei
von Metallauflage bleiben soll, wie beispielsweise 28, abdeckt und ferner während
der Kathodenzerstäubung einen an sich bekannten Schirm zwischen der zu desintegrierenden
Kathode und der zu bestäubenden Platte sich mit gleichförmiger Geschwindigkeit so
bewegen läßt, daß er zunächst nur den Teil der zu bestäubenden. Platte zur Bestäubung
freigibt, der die dickste Metallauflage erhalten soll und dann fortlaufend mehr.
Die kürzeste Zeit werden dann die Teile exponiert, die die dünnste Metallauflage
erhalten sollen. Alle Teile, die gleich dicke Metallauflagerungen erhalten sollen,
werden gleich lange exponiert, Teile, die beispielsweise doppelt so dicke Metallauflagen
erhalten sollen, doppelt so lange.
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Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß der Erfindungsgedanke, der der
in Abb.8 dargestellten Kreuzkanalblende zugrunde liegt, auch .auf anderem Wege verwirklicht
werden kann. Zum Beispiel ist es möglich, den Abstand zwischen den planparallelen
Platten. auf andere Weise herzustellen und einzuhalten. Die Folien 25 und 26" beispielsweise
können in Fortfall kommen und die Folie 23 kann durch eine nicht keilförmig gestaltete
Folie oder einen anderen Abstandshalter ersetzt werden.
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Der Kernpunkt des Erfindungsgedankens, der zur Konstruktion der in
Abb. 8 dargestellten Blendenform geführt hat, ist der, daß zwischen. je zwei planparallelen
Platten ein keilförmig verlaufender Hohlraum 24 bzw. 27 hergestellt wird.
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Es ist selbstverständlich möglich, ganz analog dem beschriebenen Vorgehen
auch bei einer Kreuzkanaldoppelblen.de nach der Abb. 6 für beide Kreuzkanalblenden
eine Anordnung zu treffen, wie es an Hand der Abb. 8 für eine einfache Kreuzkanalblende
beschrieben worden ist. Es ist ferner möglich, hierbei die keilförmigen Hohlräume
so zu gestalten, daß beispielsweise die Hohlräume 8 und 15 völlig gleich sind und
in Visierlinie liegen. Dasselbe gilt für die beiden anderen Hohlräume, die nach
der Abb. S gebildet werden. Eine so beschaffene Blende liefert also bei der entsprechenden
Verschiebung beider Blendenteile gegeneinander jeweils zwei unter sich gleich große,
genau inVisierlinie liegende wirksame Querschnitte wechselnder Größe.
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Es ist erfindungsgemäß ferner möglich, eine Doppelkreuzkanalblende
nach Abb. 6 herzustellen, die in ihrem vorderen Abschnitt bei der Verschiebung beider
Plattensätze gegeneinander einen gleichbleibenden Querschnitt aufweist, während
sich der Querschnitt im hinteren Teil bei der Verschiebung der Plattensätze gegeneinander
nach dem durch Abb. 8 veranschaulichten. Prinzip ändert. Wenn man fordert, daß bei
dieser Anordnung die Achse des wirksamen Querschnittes der Vorderblende stets auch
durch die Achse des wirksamen Querschnittes der Hinterblende verlaufen soll, so
muß man die Distanzierung der hochgradig ebenen Flächen, die zur Begrenzung der
wirksamen Querschnitte dienen, nach der in Abb. g dargestellten Weise vornehmen.
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Auf der Platte 14 wird zunächst durch Kathodenzerstäubung eine keilförmige
Metallschicht 2g aufgebracht - wie es in Abb. g a, die die Vorderseite der Blende
zeigt, dargestellt ist - und dann erst werden die eigentlichen, den parallelepipedischen
Hohlraum verursachenden Folien 6 und 7 angebracht.
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Die Abb. g c zeigt die Rückansicht des hinteren Teiles der Blende.
Das zweite System der Doppelblende ist, wie hieraus hervorgeht, genau so konstruiert,
wie beispielsweise die Blende nach. Abb. B. Für die Dimensionierung der Keile gilt
folgendes: Die größte Dicke des Keiles 31 ist gleich dem doppelten der größten Dicke
des Keiles 29, vermehrt um die Dicke der Folie 7. Die kleinste Dicke des Keiles
30 ist gleich dem doppelten der kleinsten Dicke des Keiles 2g, vermehrt uni
die Dicke der Folie 6. Alles weitere ergibt sich aus der Abb. g.
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In völlig analoger. Weise ist es auch möglich, eineDoppelkreuuzkanablende
ZU- konstruieren, bei der
>ich der wirksame Querschnitt der
hinteren Blende beispielsweise in gleicher Weise ändert wie bei der vorstehend beschriebenen
.Doppelkreuzkanalblende und bei der der OOuerschnitt der vorderen. Blende sich ebenfalls
in entsprechender Weise ändert, jedoch ständig kleine: ist als der der hinteren
Blende. Die Vorduransicht der Vorderblende einer solchen Dol)pelhreuzlzana.lblende
ist in Abb. -9 b dargestellt. Die hintere Blende ist genau entsprechend der Abb.
c9 c konstruiert. Die Vorderblende wird folgendermaßen hergestellt: Zunächst wird
durch. Kathedenzerstäubung unter Zuhilfenahme eines bewegten Abdeckschirmes in der
beschriebenen. Weise aus der hochgradig ebenen Platte 14 die keilförmige 1lctallschicht
32 und alsdann auf dieser unter Abdeckung des Mittelteiles eine weitere in dar Mitte
untcrfiroch@ene keilförmige Metallschicht 33, 34 aufscli.racht. 33 und 3.4 dienen
als Auflageflächen für die zweite hochgradig ebene. Platte 3. Wird die größte Dicke
des Keiles 32 mit p bezeichnet, die größte Dicke der Schicht 34 mit q, die kleinste
Dicke des Keiles 32 mit r, so-wie die kleinste: Dicke des Keiles 3 3 mit s, so ergibt
sich die größte Dicke der keilförmigen Schicht 31 zu 2 p + q, die
kleinste Dicke der keilförmigen Schicht 30 zu 2 r -f- s.
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Bei Verwendung der Kreuzkanalblenden zur Aussondcrung von engen Bündeln
von Röntgenstrahlen und Elektronenstrahlen kann sich eine von dem dem Objekt zugekehrten
Blendenrand ausgehende Sekundäremissionsstrahlung störend bemerkbar machen. Allerdings
ist darauf hinzuweisen, daß bei der gegenüber dem Durchmesser des wirksamen, Querschnittes
um mehrere Größenordnungen größeren Länge des Schlitzes nur ein verhältnismäßig
sehr geringer Anteil von Strahlung auf den dem Objekt zugekehrten Blendenrand stößt
und damit hier zu einer Sekundärstrahlung führen kann. Um aber auch die von diesem
Anteil ausgehende Sekundärstrahlung völlig zu vermeiden, ist die Verwendung einer
Blende, die erfindungsgemäß nach dem Prinzip der Abb. io konstruiert ist, möglich.
Gegenüber den beschriebenen Blendenformen unterscheidet sich diese Blendenform dadurch,
daß die Schlitze, die sich zwischen je zwei hochgradig ebenen Platten befinden,
im vorderen Teil enger sind als im hinteren Teil.
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In Ab. ioa und iob ist eine entsprechende Anordnung gezeigt, und zwar
zeigt Abb. ioa die Vorderansicht einer solchen Blende, Abb. iob die Ansicht des
Vorderteiles von oben.
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Aus den Abbildungen geht hervor, daß der Schlitz 38 in seinem vorderen
Abschnitt von den Metallfolien 36 und 37 begrenzt wird., die jedoch, wie sich insbesondere
aus der Abb, iob. ergibt, im hinteren Teil des Schlitzes fehlen., so daß hier die
Begrenzung durch die hochgradig ebenen Platten selbst gebildet wird.
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Die Abb. ro ist allerdings nur als eine ganz grobe Darstellung des
Erfindungsgedankens aufzufassen. Auch in dieser Darstellung macht sich wieder bemerkbar,
daß die Größenverhältnisse stark verzerrt dargestellt werden müssen. In Wirklichkeit
ist die Dicke der Folien um mehrere Größenordnungen kleiner als die Länge des Schlitzes.
Der folienfreie Teil des Schlitzes kann daher auch verhältnismäßig kurz gewählt
werden, beispielsweise nur i bis wenige mm oder noch weniger lang. Wird er i mm
lang gewählt, so ist der folienfreieTeil des Schlitzeis 'bei einer Dicke der Folien
von beispielsweise 5 y,u immer noch Zoo ooo mal so lang, als der Schlitz
breit ist. Die vom Rand der Folie ausgehende, von der Richtung des Kanals abweichende
Sekundärstrahlung wird also, praktisch noch fast völlig von dem weiten Teil des
Schlitzes aufgefangen.
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Die soeben. beschriebene Anordnung kann selbstverständlich auch im
zweiten Abschnitt der Blende für den gekreuzt verlaufenden Kanal entsprechend getroffen
werden, so daß auch in der anderen Aussonderungsrichtung die Sekundärstrahlung an
dem dem Objekt zugekehrten Blendenrand sicher vermieden ist. Auch ist es selbstverständlich
möglich, beispielsweise in einer Anordnung einer Doppelkreuzkanalblende nach Abb.
6 alle vier Schlitze auf diese Weise zu gestalten. Das gleiche Prinzip läßt sich
schließlich auch ohne Schwierigkeiten auf die Anordnungen nach den Abb.8 und 9 übertragen.
Es ist hierzu nur erforderlich, auf den die Schlitzbegrenzung bildenden Ebenen vor
Aufbringung der den Schlitz bedingenden Schichten auf jeder Seite eine Metallschicht
aufzubringen, die in der beschriebenen. Weise nicht die ganze Länge des Schlitzes
deckt und auf der die weiteren Schichten, wie oben beschrieben, aufgebracht werden.
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Bei der Verwendung sehr intensiver Strahlenquellen ist das Blendensystem
der Gefahr der Erwärmung ausgesetzt. Um hierdurch drohende Veränderungen des Blendensystems,
auf die später noch näher eingegangen wird, zu vermeiden, kann erfindungsgemäß die
Blende auch mit einer Vorrichtung zur ständigen Kühlung versehen werden. In Abb.
i i ist eine solche Vorrichtung in beispielsweiser Ausführungform dargestellt. Das
Material des vorderen Plattensatzes ist mit Bohrungen versehen, durch die Kühlrohre
42 und 43 geführt sind, die unter sich durch eine Verbindungsleitung 44 verbunden
sind. Durch diese Kühlrohre wird in bekannter Weise kontinuierlich eine Kühlflüssigkeit,
beispielsweise Wasser, geleitet. Der Erfindungsgedanke der Anbringung einer geeigneten
Kühlung an der Blende kann selbstverständlich auch noch in anderer Weise zur Ausführung
gebracht werden.
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Bei der Verwendung von Metallen zur Herstel= lung der Blendenteile,
insbesondere solcher mit guter Wärmeleitung, beispielsweise Gold, ist die Erwärmungsgefähr
wesentlich geringer als bei Verwendung beispielsweise von Glas. Nun sind aber nicht
alle in Frage kommenden Materialien gleich gut und beständig in einseitig hochgradig
ebene Form zu bringen. Vor allem, wenn äußerst kleine wirksame Querschnitte des
Blendensystems erwünscht sind, ist, worauf noch später näher eingegangen wird, die
Verwendung geschmolzenen Quarzes zur Herstellung des Blendensystems von entscheidender
Bedeutung. Obwohl es gerade ein Vorzug des homogen geschmolzenen' Quarzes ist,
daß
er eine geringe thermische Ausdehnung aufweist, ist bei Verwendung sehr intensiv
strahlender Strahlenquellen dennoch auch dieses Blendensystem zunächst nicht vor
der Gefahr von Veränderungen durch Temperaturunterschiede geschützt. Diese Gefahr
kann man aber erfindungsgemäß mit Sicherheit vermeiden, wenn man vor dem eigentlichen
Blendensystem noch zusätzlich eine blendenartige Öffnung anbringt, die aus der Strahlung
der zur Anwendung gelangenden Strahlenquelle bereits im voraus ein relativ schmales
Bündel aussondert. Besonders geeignet für diese Vorrichtung erscheint ein Schlitz,
wie er beispielsweise von den planparallelen Platten 39 und 4o der Abb. i i begrenzt
wird, insbesondere, wenn die Platten noch mit einer Kühlung versehen und außerdem
aus Metall hergestellt sind. Dieser Schlitz kann auch ohne Nachteil um das Mehrfache
weiter sein als die wirksamen Schlitze des eigentlichen Blendensystems.
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Der den in Abb. 3 und 6 dargestellten Doppelsystemen von Kreuzkanalblenden
zugrunde liegende Erfindungsgedanke ist der, daß jeweils wenigstens eine der die
abstandsbedingenden Folien tragenden hochgradig ebenen Flächen für die in Visierlinie
liegenden Schlitze gemeinsam ist und damit die Ausrichtung der Schlitze automatisch
gegeben ist. In Abwandlung dieses Erfindungsgedankens ist es auch möglich, mehrere
Schlitze bzw. Kreuzkanalblenden, die aus verschiedenem Material hergestellt sind,
beispielsweise einen Schlitz, der von Metallteilen begrenzt wird und einen weiteren,
der von Glasteilen begrenzt wird, genau auszurichten. In Abb. 12 ist gezeigt, wie
dieses Ziel erfindungsgemäß erreichbar ist. Neu ist hier gegenüber der Abb. 4, abgesehen
von der abweichenden Gestaltung des Teiles 14 der Abb.4, der in Abb. 12 durch 45
ersetzt ist, vor allem die Einfügung des Teiles 46 in das System. Dieses Zwischenstück
ist. auf der dem Teil 45 zugewandten Seite ebenfalls hochgradig eben. Da die dem
Stück 46 zugekehrte Seite der Platte 47 ebenfalls hochgradig eben ist, liegt unter
der leicht zu erfüllenden Voraussetzung, daß 46, 47 und 45 mit ihren hochgradig
ebenen Flächen fest aufeinandergepreßt und am besten starr verbunden sind (eine
solche Verbindung in beispielsweiser Ausführungsform ist durch 49 und 5o angedeutet),.
der zwischen den Platten 3 und 47 gebildete Schlitz genau in Visierlinie mit dem
zwischen den Platten 2 und 45 gebildeten Schlitz. Es ist selbstverständlich möglich,
an 45 in entsprechender Weise beispielsweise noch einen dritten Schlitz anzubringen,
der dann ebenfalls in Visierlinie mit dem Schlitz 8 und 15 liegt. 45 ist daher rückwärtig
abgebrochen gezeichnet, um diese Möglichkeit anzudeuten.
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Auch ist es möglich, wie in Abb. 13 dargestellt, den Teil 45 der Abb.
12 durch den Teil 51 zu ersetzen, an dem in gleicher Weise wie in Abb. 12 der vordere
Schlitz auch der hintere Schlitz hergestellt werden kann. Die Teile 51, 52 und 53
sind selbstverständlich an den aufeinanderliegenden Flächen wieder hochgradig eben.
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Die in den Abb. 1a und 13 gegebenen Darstellungen zeigen zunächst
nur, wie man mehrere Schlitze, die von verschiedenen Materialien begrenzt sind,
in Visierlinie bringen kann. Durch Ineinandersetzen zweier solcher Systeme, z. B.
entsprechend Abb. 6, erhält man dann Anordnungen. bei welchen zwei oder mehrere
Kreuzkanalblenden aus verschiedenem Material hintereinanderliegen. Die Bildung der
Schlitze hierbei kann selbstverständlich auch nach den in Abb. 7 bis io gegebenen
L'berlegungen erfolgen. Wenn beispielsweise der von den Teilen 3 und 47 begrenzte
Schlitz 8 der Abb. 12 weiter sein soll als der Schlitz 15, etwa zur V oraussonderung,
so ist es ferner auch möglich, statt einer Anordnung nach Abb. 7 durch Einfügen
einer Folie zwischen 46 und 47 bereits eine einseitige Erweiterung des Schlitzes
8 zu erzielen. Die Erweiterung nach der anderen Seite wird dann einfach durch passende
Wahl der Dicke derFolien6 und 7 erreicht.
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Bei der Verwendung von Elektronenstrahlen, insbesondere solchen niederer
Geschwindigkeit, zur Objektdurchstrahlung besteht die Gefahr, daß durch eine sich
auf der Blende ansammelnde Ladung die Elektronenstrahlen vor Erreichung der Blende
abgebremst werden. Diese Abbremsung kann vermieden werden, wenn die Blendenteile,
falls sie aus einem leitenden oder halbleitenden Stoff, beispielsweise Metall oder
Halbleitendem Glas, hergestellt sind, mit einer Ableitung zur Erde verbunden werden.
Die in Abb. i i dargestellte Blende ist beispielsweise mit Anschlußklemmen 55 und
56 für diese Ableitung versehen.
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Auch wenn die Blende nicht aus einem leitenden oder halbleitenden
Stoff, sondern beispielsweise aus Glas hergestellt ist, besteht die Möglichkeit,
die Ansammlung von Ladungen auf den Blendenteilen dadurch zu vermeiden, daß man
diese erfindungsgemäß ganz oder teilweise mit dünnen Metallüberzügen, die vorzugsweise
durch Kathodenzerstäubung hergestellt sind, überzieht und diese zur Erde ableitet.
Eine solche Anordnung ist beispielsweise in Abb. 14 dargestellt, in der die Platten
3, 47, 16 und 57 auf ihrer der Strahlenquelle zugekehrten Seite mit einem Metallüberzug
58 und 59 versehen sind, an dem jeweils ein Ableitungsdraht 6o bzw. 61 angelötet
oder auf andere Weise angebracht ist. Die Metallschicht kann sich natürlich auch
auf den Begrenzungsflächen der Schlitze fortsetzen. Wenn sie, wie in Abb. 14 dargestellt,
nur auf den der Strahlenquelle zugewandten bzw. diesen parallelen Flächen, die ja
nicht geschliffen und poliert werden, hergestellt werden soll, so können diese Metallschichten
auch in an sich bekannter Weise vor der Herstellung der hochgradig ebenen Flächen
eingebrannt werden.
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In weniger vollkommener Weise können Auf Ladungen der Blende durch
eine außen auf den Parallelflächen zu den hochgradig ebenen Flächen, also außen
auf der Kreuzkanalblende aufgebrachte. Metallbelegung, die an Erde gelegt ist, unschädlich
gemacht werden, da durch diese Belegungen dieWandladungen kapazitiv fixiert bzw.
abgeleitet werden.
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Es ist erfindungsgemäß auch möglich, bei der Verwendung von Elektronenstrahlen
zur Durchstrahlung
die metallische Blende oder die auf"der Blende
angebrachten Metallschichten an die Anodenspannung zu legen, wodurch die Blende
gleichzeitig als Anode dienen kann. Weiterhin ist es auch möglich, bei der Anordnung
nach Abb. 14 an die metallische Schicht 59 eine höhere Spannung zu legen als an
58, um die Elektronen beim Durchgang durch den ersten Schlitz nach dem zweiten Schlitz
hin zu beschleunigen.
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Bei Verwendung insbesondere sehr schneller Elektronenstrahlen zur
Durchstrahlung ist es unter Umständen vorteilhaft, die die Schlitze begrenzenden
Flächen ebenfalls metallisch auszuführen oder ganz oder teilweise mit Metallüberzügen
zu versehen und durch metallische Zuleitungen negativ aufzuladen, um dadurch den
Strahlquerschnittnoch «-eiter zu verengern bzw. ein Abfließen von Elektronen über
die Schlitzwände und damit einen Verlust an Strahlungsenergie zu verhindern.
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Um Verunreinigungen der Schlitze durch 'Staub u. dgl. zu vermeiden,
können die Kreuzkanalblenden auch in Gehäusen untergebracht werden, die beiderseits
durch Lenardfenster geschlossen sind. Diese erfindungsgemäße Anordnung läßt sich
auch dann treffen, wenn das Objekt mit langsamen Elektronenstrahlen, die auch in
dünnsten L enardfenstern schon stark gestreut werden, durchstrahlt werden soll,
wem man die zur Durchstrahlung verwendete Elektronenstrahlung vor Eintritt in das
Blendensystem stark beschleunigt und nach Austritt aus dem zweiten Lenardfenster
das ausgesonderte Bündel vor dem Auftreffen auf dem Objekt wieder stark verlangsamt.
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Geeignete Anordnungen zur Geschwindigkeitsänderung von Elektronenstrahlen
wurden beispielsweise von Lenard beschrieben. Sie beruhen z. B. darauf, daß der
in seiner Geschwindigkeit zu ändernde Strahl durch die zentrale Bohrung einer kreisflächigen
Kondensatorplatte in ein Kondensatorfeld eintritt und durch eine entsprechende Bohrung
einer der ersten Kondensatorplatte parallel gestellten gleichgestalteten Kondensatorplatte
wieder austritt. Durch geeignete Wahl der Spannung an den beiden Kondensatorplatten
ist wahlweise eine Beschleunigung oder Verzögerung des Strahles möglich.
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Die Genauigkeit, mit der die Ebenheit der für die erfindungsgemäßen
Blenden benötigten Platten hergestellt werden kann, ist außer von dem Herstellungsverfahren
selbst in hohem Grade auch von der Wahl des Stoffes abhängig, aus dem die Platten
hergestellt werden. Der für die Herstellung der Blendenplatten benutzte Stoff soll
für die zur Durchstrahlung verwendete Strahlung möglichst undurchlässig sein und
sich zu hochgradig ebenen Platten verarbeiten lassen, deren Ebenheitsgrad beständig
ist. Bei der Natur der vorzugsweise in Frage kommenden Strahlung, wie Röntgenstrahlen,
Elektronenstrahlen undUltraviolettstrahlen, könnte Glas, vorzugsweise Bleiglas,
besonders geeignet erscheinen. Es ist aber kaum möglich, aus einem solchen Stoff
Platten mit einer Abweichung von weniger als etwa 1/2o Lichtwellenlänge von der
idealen Ebene herzustellen. Außerdem wird bei Verwendung dieser Platten durch geringe
Temperaturschwankungen der Ebenheitsgrad ungünstig beeinflußt, so daß die ursprünglich
vorhandene Ebenheit nicht erhalten bleibt. Es ist ja bekannt, daß, wenn man eine
für die Prüfung von Ebenheiten als Standard hergestellte hochgradig ebene Platte
aus gewöhnlichem Glas zum Zweck der Einleitung der Prüfung einer zu untersuchenden
Platte mit dieser in Kontakt bringt, durch die hierbei verursachte Wärmestörung
die Platten mehrere Stunden lang in Kontakt belassen werden müssen, bevor ein Urteil
über den Ebenheitsgrad möglich ist.
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Es wurde erkannt, daß wohl das geeignetste Material für die Herstellung
der einseitig hochgradig ebenen Platten für die Zwecke der vorliegenden Erfindung
homogen geschmolzener Quarz ist, da aus diesem Stoff Platten hergestellt werden
können, deren Abweichung von der idealen Ebene weniger als 1/ioo Lichtwellenlänge
beträgt. Der tatsächlich erreichte Ebenheitsgrad liegt wahrscheinlich sogar noch
unter diesem Wert, der zur Zeit die untere Grenze der Meßbarkeit von Ebenheiten
darstellt. Die besondere Eignung des geschmolzenen OOuarzes scheint durch seinen
außerordentlich kleinen thermischen Ausdehnungskoeffizienten bedingt zu sein, der
bekanntlich etwa fünfzehnmal kleiner ist als der von gewöhnlichem Glas. Diese Eigenschaft
des geschmolzenen Quarzes ist für die vorliegende Erfindung auch deshalb von allergrößter
Bedeutung, weil Veränderungen der Blende durch die im Gebrauch kaum ganz zu vermeidenden
Temperaturänderungen nicht merkbar in Erscheinung treten, vor allem, wenn durch
die erfindungsgemäße Anbringung einer zusätzlichen Vorblende, wie sie beispielsweise
an Hand der Abb. 13
beschrieben worden ist, eine Voraussonderung des auf die
Quarzblende geleiteten Bündels vorgenommen wird.
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Ein Nachteil des Quarzes, der ihn zunächst für den vorliegenden Zweck
ungeeignet erscheinen ließ, ist darin zu sehen, daß er in hohem Grade für Ultraviolettlicht
und auch für-Röntgenstrahlen -mit Ausnahme der weichen Strahlen - durchlässig ist.
Dieser Nachteil wird dadurch ausgeschaltet, daß zur Erzielung eines besonders hohen
Auflösungsvermögens in den in Frage stehenden Anordnungen bei Verwendung von Quarzblenden
mit sehr langwelliger Röntgenstrahlung oder sehr kurzwelligem Ultraviolettlicht
oder sehr langsamen Kathodenstrahlen, die auch in der Quarzblende noch gut absorbiert
werden, gearbeitet wird.
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Es ist aber erfindungsgemäß auch möglich, die hochgradig ebenen Platten
aus Quarz mit beispielsweise durch Kathodenzerstäubung hergestellten Metallüberzügen
zu versehen, die z. B. für Ultraviolettlicht auch bei sehr geringer Dicke schon
in hohem Grade undurchlässig sind.
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Schließlich ist es auch möglich, das Absorptionsvermögen des Quarzes
für verschiedene Strahlung, beispielsweise Röntgenstrahlung, erfindungsgemäß dadurch
zu vergrößern, daß ihm in von der Her-
Stellung des Bleiglases her
bekannter Weise Bleiverbindungen zugemischt werden, die Blendenteile also aus bleihaltigem
Ouarzglas hergestellt werden.