DE972910C - Magnetisches Elektronenmikroskop mit veraenderbarer Vergroesserung - Google Patents

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 29. OKTOBER 1959

B 30/5 VIII cj2ig

Die Erfindung bezieht sich auf ein magnetisches Elektronenmikroskop mit veränderbarer Vergrößerung durch wahlweise Verwendung von Projektivlinsen mit verschiedener öffnungsweite.

In der Technik des Mikroskopierens ist die Gewinnung von Übersichtsbildern mit kleinen Vergrößerungen mindestens ebenso wichtig wie die größten Vergrößerungen, die nur einen sehr kleinen Bildausschnitt zu beobachten gestatten und daher vielfach zu Fehlschlüssen führen.

Bei den Lichtmikroskopen sind die sogenannten Revolver zum schnellen Wechseln der Vergrößerung während der Objektbeobachtung unentbehrlich geworden. Bei Elektronenmikroskopen sind der Durchmesser der Projektivlinse und ihre Brennweite für die Vergrößerung maßgebend. Bei jeder durch Vergrößerung der Brennweite kleiner eingestellten Vergrößerung erhält man aber auch ein kleineres Bildfeld, jedoch kein größeres Übersichtsbild. Kleine Vergrößerungen ohne Bildfeldbegrenzung kann man bei magnetischen Elektronenmikroskopen durch Einbau von Polschuhen mit größerem Durchmesser als dem für große Vergrößerungen erforderlichen erreichen. Ein derartiger, von Fall zu Fall vorzunehmender Umbau ist aber sehr umständlich und zeitraubend. Aus diesem Grunde wurde bei einer bekannten Konstruktion die Möglichkeit geschaffen, die Polschuhe durch einen Antrieb von außen zu wechseln, so daß verschiedene Vergrößerungen ohne wesentlichen Zeitaufwand nacheinander eingestellt werden können. In diesem Fall bebedeutet aber nicht nur der erforderliche Antrieb eine Komplikation, sondern es ist auch durch die verschiedenen Polschuhe im Projektiv eine unsym-

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metrische Anhäufung von Eisen gegeben, welche leicht zu Bildfehlern führen kann.

Eine andere Lösung, ein Elektronenmikroskop für große und kleine Vergrößerungen ohne BiIdfeldbegrenzung einzurichten, ist gemäß der Erfindung dadurch gegeben, daß in Richtung der Strahlachse zwischen der Objektivlinse und der bildnahen Projektivlinse zusätzlich mindestens zwei Projektivlinsen mit entsprechend der unterschiedlichen

ίο Vergrößerung unterschiedlichem Polschuhinnendurchmesser wahlweise elektrisch einschaltbar fest angeordnet sind, und zwar so, daß jede Projektivlinse mit größerem Polschuhinnendurchmesser den engsten Querschnitt im Objektiv auf den engsten Querschnitt des dabei ausgeschalteten Projektivs mit dem kleinsten Polschuhinnendurchmesser und gleichzeitig ein Zwischenbild ohne Bildfeldbegrenzung auf den Endbildleuchtschirm abzubilden gestattet. Mit dieser Anordnung ist es gelungen, verschiedene Vergrößerungen lediglich durch elektrische Umschaltung bequem und rasch herzustellen. Eine Mehrzahl von abnehmenden Vergrößerungen wird dabei durch Hilfsprojektive erzielt, deren Polschuhdurchmesser mit zunehmendem Abstand vom Hauptprojektiv größer wird. Die für die Erzielung einer bestimmten Vergrößerung sich ergebende Lage eines bestimmten Hilfsprojektivs kann im voraus genau berechnet werden. Beachtlich ist vor allem aber auch, daß durch gleichzeitiges Einschalten von mindestens zwei oder mehr Projektionslinsen fast alle gewünschten Vergrößerungsstufen, welche zwischen den den Einzellinsen entsprechenden Vergrößerungen liegen, lückenlos eingestellt werden können.

Mehrere im Strahlgang eines Elektronenmikroskops hintereinander angeordnete Blenden, die nicht als Linsen ausgebildet sind, haben diese Wirkung natürlich nicht.

Der durch die Erfindung erzielte technische Fortschritt beruht darauf, daß eine Linse dazu verwendet wird, gleichzeitig zwei Bilder auf ganz bestimmte Stellen scharf abzubilden, und zwar einerseits den engsten Querschnitt im Objektiv auf den engsten Querschnitt des Projektivs mit dem kleinsten Polschuhinnendurchmesser und ein Zwischenbild auf den Endbildleuchtschirm. Dies wird dadurch erreicht, daß die engste Stelle im Objektiv fest ist, während das Zwischenbild in eine beliebige Lage gebracht werden kann.

Bei bekannten Elektronenmikroskopen wird das Zwischenbild immer an derselben Stelle abgebildet. Verschiedene Vergrößerungen können daher bei ihnen nur durch umständliches Auswechseln der Polschuhe der Projektivlinse hergestellt werden und durch dadurch erforderlich werdende neue Einstellung des Projektivs.

In der Zeichnung ist der elektronenoptische Aufbau eines Elektronenmikroskops mit einem Hauptprojektiv und zwei Hilfsprojektiven schematisch dargestellt.

Im einzelnen veranschaulicht 1 die Kathode einer Elektronenstrahlröhre und 2 eine Kondensorlinse, durch welche die Elektronenstrahlen auf einem Objekt 3 gesammelt werden. Die Strahlen, die das Objekt durchquert haben, kommen in den Bereich des Objektivs 4, durch welches alle von den einzelnen Objektpunkten ausgehenden Strahlen in den entsprechenden Bildpunkten eines Zwischenbildes auf einem Zwischenbildleuchtschirm 5 gesammelt werden. Mit einem Projektiv 6 wird dann das Zwischenbild auf einen Endbildleuchtschirm abgebildet.

Über dem hochvergrößernden Projektiv 6 (Hauptprojektiv) sind noch zwei weitere Projektionslinsen 8 und 9 (Hilfsprojektive) angeordnet mit größerem Polschuhdurchmesser als demjenigen des Hauptprojektivs 6. Jedem dieser Hilf sprojektive 8 und 9 entspricht eine besondere Vergrößerung. Der Strahlengang für die den Projektiven 9 bzw. 6 entsprechenden Vergrößerungen ist durch gestrichelte bzw. ausgezogene Linien angedeutet. An der Stelle 5' entsteht das Zwischenbild bei Verwendung des Projektivs 9.

Die Vergrößerungsstufen werden zweckmäßig so angesetzt, daß sich die erzielten Vergrößerungen um einen konstanten Faktor unterscheiden. Man wird z. B. eine 3oofache, 3ooofache und 3oooofache Vergrößerung wählen und dabei die ersten beiden Stufen mit den Hilfsprojektiven 8, 9 und die letzte Stufe mit dem Hauptprojektiv 6 gewinnen. Die Zwischenstufen der Vergrößerungen können dann, wie bereits erwähnt wurde, durch gleichzeitige Verwendung von mindestens zwei Projektiven fast lückenlos eingestellt werden.

Die optischen Verzeichnungen im Endbild eines Elektronenmikroskops sind um so kleiner, je kleiner der Durchmesser des wirksamen Elektronenstrahlenbündels — d. h. desjenigen Elektronenstrahlenbündels, welches zur Erzeugung des Elektronenbildes auf dem Endbildleuchtschirm beiträgt — im Vergleich zum Polschuhinnendurchmesser der verwendeten Elektronenlinse ist. Aus konstruktiven Gründen wird aber der Polschuhinnendurchmesser nicht zu groß gemacht. Zweckmäßig wird mit einem Polschuhinnendurchmesser gearbeitet, der mindestens doppelt so groß ist wie der Durchmesser des wirksamen Elektronenstrahlenbündels. Besonders günstige Verhältnisse ergeben sich, wenn der Polschuhinnendurchmesser viermal so groß ist wie der Durchmesser des wirksamen Elektronenstrahlenbündels. In der Zeichnung sind diese Verhältnisse aus Gründen der Übersichtlichkeit verzerrt dargestellt. Ein mit Hilfsproiektiven versehenes Elektronenmikroskop ist besonders auch zur Herstellung von Beugungsbildern geeignet, indem eine der Hilfslinsen 8 und 9 als Beugungslinse zur Konzentrierung des Elektronenstrahlenbündels auf dem Leuchtschirm oder dem Objekt verwendet wird. Das zu untersuchende Objekt wird dabei von einer in der Zeichnung nicht dargestellten, unterhalb der Linse angeordneten Vorrichtung gehalten.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Magnetisches Elektronenmikroskop mit veränderbarer Vergrößerung durch wahlweise Verwendung von Projektivlinsen mit verschiedener Öffnungsweite, dadurch gekennzeichnet,

   daß in Richtung der Strahlachse zwischen der Objektivlinse (4) und der bildnahen Projektivlinse (6) zusätzlich mindestens zwei Projektivlinsen (8, 9) mit entsprechend der unterschiedliehen Vergrößerung unterschiedlichem Polschuhinnendurchmesser wahlweise elektrisch einschaltbar fest angeordnet sind, und zwar so, daß jedeProjektivlinse mit größerem Polschuhinnendurchmesser den engsten Querschnitt im Objektiv auf den engsten Querschnitt des dabei ausgeschalteten Projektivs mit dem kleinsten Polschuhinnendurchmesser und gleichzeitig ein Zwischenbild ohne Bildfeldbegrenzung auf den Endbildleuchtschirm abzubilden gestattet.
2. 2. Elektronenmikroskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Polschuhinnendurchmesser mindestens eines der Projektive mindestens doppelt so groß ist wie der Durchmesser des wirksamen Elektronenstrahlenbündeis in diesem Projektiv.
3. 3. Elektronenmikroskop nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die durch die verschiedenen Projektive erzielbaren Vergrößerungen um einen im wesentlichen konstanten Faktor unterscheiden.
4. 4. Elektronenmikroskop nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Schalteinrichtung, welche die Verwendung jedes einzelnen Projektivs für sich zur Einstellung der Endstufen und die gleichzeitige Verwendung von mindestens zwei Projektiven zur Einstellung der Zwischenstufen der Vergrößerungen gestattet.
5. 5. Elektronenmikroskop nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet durch die Verwendung einer der Projektivlinsen als Beugungslinse zur Herstellung von Elektronenbeugungsbildern von einem unterhalb dieser Linse angeordneten Objekt.

   In Betracht gezogene ältere Patente:

   österreichische Patentschrift Nr. 137 611;

   USA.-Patentschrift Nr. 2323328;

   Philips' Techn. Rundschau, 9. Jahrgang, 1947, Heft 2, S. 39ff.; Kolloid-Zeitschrift, Bd. 116, 1950, Heft2, S. 107; Deutsche Technik, Bd. 8, 1940, S. 436/437;

   Archiv für Elektrotechnik, 1944, S. 102 und S. 108;

   Siemens Zeitschrift, 1940, Heft 6, S. 217 bis 227.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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