NL7908479A - Elektronenstraalbuis. - Google Patents

Description

*« - 1 -

Elektronenstraalbuis.

De uitvinding heeft betrekking op een elektronenstraalbuis, bijvoorbeeld voor een aftastmicroscoop.

In aftastelektronenmicroscopen is tot nu toe op grote schaal gebruik gemaakt van kathoden met gloeidraad voor het 5 leveren van een elektronenstraal. Deze kathoden met gloeidraad hebben evenwel het nadeel van een korte levensduur en grote afmetingen, terwijl zij een straal van relatief lage elektronen-optische helderheid leveren. Bij een dergelijke kathode zullen elektronen, die vanaf een groot 10 oppervlaktegebied met verschillende snelheden thermisch worden losgemaakt resulteren in een brede elektronenbundel met een relatief lage gemiddelde energie en een zeer lage stroomdichtheid. Teneinde de verwarmde kathode geschikt te maken voor praktisch gebruik in een aftastelektronen-15 microscoop moet worden voorzien in een nauwkeurig en kostbaar lenzenstelsel, dat in het gunstigste geval een compromis vormt, daar niet alle van de belangrijkste nadelen kunnen worden geëlimineerd.

Tot nu toe zijn vele pogingen gedaan voor het verkrijgen 20 van een stabiele werking en aanvaardbare levensduur van een veldemissiekathode. Een ernstig nadeel daarbij is dat deze zich moeten bevinden in een zeer goed vacuum teneinde beschadiging ten gevolge van ionenbombardement tot een minimum te beperken. Ook moet de invloed van het terecht komen van 25 moleculen op het emissie-oppervlakgebied en het verminderen van de werking tot een minimum worden beperkt teneinde de kans te verkleinen, dat een dergelijke hoge emissie plaatselijk wordt voortgebracht zodat een vacuumboog met een vernielende werking optreedt. Eén methode voor het beperken van deze 30 invloeden is het verhitten van de veldemissiekathode. Bij hogere temperaturen worden de atomen in het emitterende oppervlakgebied beweeglijker en worden dus minder verstoord door ionenbotsing. Dienovereenkomstig blijft de geometrie van het uiteinde van de veldemissiekathode gemakkelijker 35 behouden. Tegelijkertijd wordt de verblijftijd van op het oppervlak terechtkomende moleculen verlaagd, waardoor de kans op het vormen van een vacuumboog wordt verkleind.

790 8 4 79 * ’ ‘i - 2 -

Gebleken is, dat voor bet verschaffen van bruikbare stroomenergieniveau1s vanuit de verwarmde emittor een boog elektrisch veld nodig is (zie bet Amerikaanse octrooischrift No. 2.916.6681. Het continu aanbrengen van een boog 5 elektrisch veld op een verwarmde emittor bleek evenwel praktisch onaanvaardbaar wegens de hieruit voortvloeiende deformatie van de top, in vakkringen bekend onder de naam "build-up", wat leidt tot instabiliteit en elektrische doorslag. Om deze redenen is op ruimte schaal gebruik gemaakt 10 van een pulserende sturing van deze emittors, doch het aanbrengen van een hoog elektrisch veld is gewoonlijk beperkt tot relatief korte tijdsperioden, waarna het nodig is om de geometrievorm van de top te herstellen door middel van verwarmen of "flitsen" (flashing).

15 Verder is experimenteel gebleken, dat een smalle bundel van hoge stroomdichtheid kan worden voortgebracht vanuit een kristallijne plaat volgens Miller indices 1, 0, 0, kortweg aangeduid als 100-plaat, gevormd uit een materiaal met een cubische kristalstructuur zoals wolfraam of molybdeen. 20 Gebleken is evenwel, dat de werking onstabiel werd en bij lang gebruik gewoonlijk een beschadiging van de emittortop optrad als gevolg van een ontstane vacuumboog (zie het artikel "Activation Energy for the Surface Migration of Tungsten in the Presence of a High-Electric Field" door 25 P.C. Bettler and F.M. Charbonnier in "Physical Review" deel 119, No. 1, 1 juli I960). Later werd een stabiele werking verkregen door aan de emittortop een laag van een tweede element met een geringere werkingsfunktie toe te voegen zoals zirkonium (zie het Amerikaanse octrooischrift No.

3Q 3.374.386, F.M. Charbonnier e.a.]. Ook in dit geval was echter het elektronenstraalstroomniveau beperkt en de kathodelevensduur eveneens.

In een ander van toepassing zijnd artikel "Angular Confinement of Field Electron and Ion Emission" door 35 L.W. Swanson en L.C. Crouser in "Journal of Applied

Physics", deel 40, No. 12, november 1969, worden verder de eigenschappen beschreven van een wolfraamemittor met een thermisch veldopbouw en een 100-vlak, dat bekleed is met zirkonium. Aan het einde van dit artikel wordt 4Q er evenwel op gewezen, dat voor het verkrijgen van aanzien- 790 84 79 “ 3 ^ « * lijke stroomniveau1s vanuit kathoden met lage temperatuur een zeer hoog vacuum nodig is, alsook zeer schone elektronen-collec tie-oppervlakken.

Een ander ernstig probleem, dat optreedt bij aftast-5 elektronenmicroscopen waarbij gebruik wordt gemaakt van veldemissiekathoden, is dat het dikwijls noodzakelijk is, om toegang te verkrijgen tot het inwendige van de elek-tronenstraalbuis, bijv. wanneer een defekte kathode moet worden vervangen of wanneer de preparaattafel binnen de 10 inrichting moet worden verzorgd. Voor deze toegang tot de buis is het nodig, dat het vacuum wordt prijsgegeven, wanneer men de microscoop weer wenst te gebruiken een lange wachttijd met zich medebrengt voor het herstellen van het vacuum.

Hiertoe heeft de uitvinding nu een buisomhulsel 15 ontwikkeld met twee~kamers, namelijk een kathodekamer en een preparaatkamer, die op verschillende drukniveau's kunnen worden gehouden en waarbij het vacuumdrukniveau in de ene kamer kan worden opgeheven, terwijl dat in de andere kamer in stand gehouden blijft.

20 Volgens de uitvinding is een verbeterde elektronen- straalbuis ontwikkeld, die geschikt is om te worden gebruikt in aftastelektronenmicroscopen, en gebruik gemaakt wordt van een thermische veldemissiekathode met veldopbouw (built-up), waarmede een in hoofdzaak.continue en stabiele 25 werking in een gematigde vacuumomgeving is verkregen.

In deze kathode zijn de tot nu toe onbereikbare eigenschappen van een hoge stroomdichtheid, een hoog energieniveau, een goede stabiliteit, geringe emittorafmetingen en een lange kathodelevensduur verenigd. Een dergelijke kathode kan 30 bijv. een levensduur van meer dan 1000 uur bereiken en een stroom van meer dan 200 yA trekken onder een hoek met de as van 10°. Verder kan bij deze kathode een vacuum worden gebruikt, die één of meer grootte-orden lager is dan die, welke vereist is voor de thans gebruikelijke veldemissie-35 kathoden, waardoor het mogelijk wordt gebruik te maken van een kleinere en minder kostbare vacuumpomp. Dit vergemakkelijkt het gebruik van een voorbewerkte kathode tezamen met een volledige ionenpomp in een vacuumgezogen buisomhulsel als een eenheidsstructuur. De juiste hoeveelheid warmte en 40 een hoog continu elektrisch veld worden in de juiste volg- 790 84 79 * '* - 4 - orde aangebracht teneinde de gewenste veldopbouw tot stand te brengen. Door bet veldopbouwgebied worden de elektronen vrijer geëmitteerd dan in elk ander gebied van de kristal-struktuur. Deze elektronen, die worden geëmitteerd vanuit 5 bet relatief kleine enkele kristallografische oppervlakgebied, dat overeenkomt met en loodrecht staat op de as van de kathode, levert aldus een elektronenstraal van zeer hoge helderheid. Verder is een dergelijk gedrag reproduceerbaar, zodat een dagelijks herhaalde werking in bijv. een aftast-10 elektronenmicroscoop kan worden vergemakkelijkt.

Verder kan deze elektronenstraalbuis zodanig zijn uitgevoerd, dat het geëvacueerde omhulsel bestaat uit met elkaar in verbinding staande kamers, waarvan de ene kamer op de noodzakelijke lage druk wordt gehouden en de kathode 15 bevat, terwijl de andere kamer op een hoger drukniveau kan worden gehouden en de preparaattafel bevat. Deze kamers kunnen van elkaar worden geïsoleerd, Een communicatie tussen de kamers wordt gevormd door een kleine opening. Deze opening heeft een afmeting, enerzijds voldoende, klein, opdat het 20 drukverschil tussen de kamers kan worden in stand gehouden, anderzijds groot genoeg om de elektronenstraal door deze opening te laten gaan. Teneinde een snelle vervanging van de kathode mogelijk te maken, wordt de kamer, die de oude kathode bevat, vervangen door een tevoren op het juiste vacuum— 25 drukniveau gebrachte kamer, die een nieuwe kathode tezamen met een volledige ionenpomp bevat. Nadat de nieuwe kathode-kamer is aangebracht aan het andere deel van de buis, wordt een opening geponst door een metalen membraan in de kathode-kamer teneinde de elektronenstraal vanuit de kathode door te 30 laten naar de preparaatkamer. Het ponsmechanisme is ondergebracht in de montage-inrichting en het doorprikken kan plaatsvinden onder vacuum zonder dat hierbij het yacuumdruk-niveau op enigerlei wijze verloren gaat.

De uitvinding maakt verder gebruik van een verbeterde 35 veldemissiekathode, waarmede de voordelen, die tot nu toe niet bereikbaar waren in een enkelvoudige veldemissiebron, zoals een continu of pulserende elektronenstraal met een geringe dwarsdoorsnede, een hoge stroomdichtheid en een relatief hoog stroomenergieniveau worden verenigd, terwijl 40 tegelijkertijd een goede stabiliteit, een reproduceerbaar 790 84 79 — 5 — < « prestatiegedrag, een lange kathodelevensduur en een werking in een gematigd vacuummilieu worden verschaft.

De uitvinding beoogt bovendien te voorzien in een verbeterde aftastelektronenmicroscoop, waarin gebruik 5 is gemaakt van een thermische veldopbouwkathode.

Een verder oogmerk van de uitvinding is een aftastelek-tronenmicroscoop te verschaffen, die kleiner en minder kostbaar is dan de tot nu toe bekende uitvoeringsvormen.

Ook beoogt de uitvinding te voorzien in een aftast-10 elektronenmicroscoop die bestaat uit een aantal kamers, die onder verschillende drukken kunnen werken en die scheidbaar kunnen zijn.

De uitvinding beoogt tevens een onderhoud van de kathode of preparaattafel mogelijk te maken zonder hierbij 15 het vacuum van de gehele buis prijs te geven.

Een ander oogmerk van de uitvinding is het op snelle wijze vervangen van de kathode te vergemakkelijken door een tevoren op het gewenste vacuumdrukniveau gebrachte kathodekamer te monteren en door een opening in een afsluit-20 membraandeel onder vacuum te ponsen teneinde de elektronen- straal door te laten.

Een verder oogmerk van de uitvinding is te voorzien in een tot een eenheid gevormde elektronenkanonconstructie, die een kathode en een vacuumpomp omvat, die gemonteerd 25 zijn in een buisvormig omhulsel, dat kan worden afgedicht, gebakken en tevoren worden vacuumgezogen tijdens het vervaardigingsproces teneinde een onmiddellijk gebruik te vergemakkelijken wanneer deze constructie-eenheid is ondergebracht in een aftastelektronenmicroscoop.

30 Nog een verder oogmerk van de uitvinding is te voorzien in een kathode, die kan zijn voorbewerkt of opgebouwd alvorens te zijn ondergebracht in een aftastelektronen-microscoop.

De uitvinding zal hieronder nader worden toegelicht 35 aan de hand van de tekening, waarin bij wijze van voorbeeld enige uitvoeringsvormen van de elektronenstraalbuis met de veldemissiekathode voor het uitvoeren van de werkwijze volgens de uitvinding zijn weergegeven. Hierin toont: fig. 1 schematisch een gunstige uitvoeringsvorm van een 40 TF veldemissiekathode met 100-vlak volgens de uitvinding, 790 84 79 *τ- 6L —- fig. 2 in perspectief de hoofdvlakken van een kern— gecentreerde cuhische kristalstruktuur, voorgesteld door de Miller-indices, waarbij deze struktuur georiënteerd is voor een emissie vanuit het 100-vlak, 5 fig. 3a, 3b en 3c een schematische voorstelling van de overgang van de elektronenemissie vanuit de 310-vlakken naar die vanuit het 100-vlak, fig. 4 shcematisch een gunstige uitvoeringsvorm van de elektronenstraalbuis volgens de uitvinding, 10 fig. 5 op vergrote schaal een doorsnede van een gedeel te van de elektronenstraalbuis met een gunstige uitvoeringswijze van de onderlinge verbinding tussen scheidbare kamers, fig. 5a een isometrische voorstelling van een gedeelte 15 van de inrichting volgens fig. 5, waarin een nokschijf, die in contact is met een ponsorgaan, is weergegeven, en fig. 6 op vergrote schaal een doorsnede van een gedeelte van de elektronenstraalbuis, waarin een tweede uitvoeringswijze van de verbinding tussen de scheidbare 20 kamers is weergegeven.

In de in fig. 1 weergegeven uitvoeringsvorm van de kathode volgens de uitvinding is een elektronenemitterend deel 1, dat hieronder verder zal worden aangeduid met veldemittortop, bevestigd aan een steungloeidraad 10, die 25 een kathode vormt. De veldemittortop 1 kan bestaan uit monokristallijn wolfraam, molybdeen of een dergelijk materiaal en zodanig zijn gevormd, dat het 100-vlak van de kern-gecentreerde cubische kristalroosterstruktuur is geplaatst in de top 2, die relatief stomp is, dat wil 30 zeggen een kromtestraal heeft in de grootte-orde van een tiende tot enige tienden microns, terwijl deze voor tot nu toe bekende kathoden ligt tussen 0,1 ταμ - 0,1 μ.

De steungloeidraad 10 kan bestaan uit een U-vormig gebogen wolfraamdraad en de laatste 2½ mm draad in de onmiddellijke 35 nabijheid van de veldemittortop 1 wordt weggeëtst tot een geschikte diameter teneinde een verwarming tot een hoge temperatuur mogelijk te maken door een elektrische stroom door de draad te laten gaan. Deze stroom wordt toegevoerd vanuit een wisselstroombron 18 van lage spanning via een 4Q scheidingstransformator 5. De transformator 5 moet geschikt 790 84 79 « · - 7 - zijn om weerstand te bieden aan hoge spanningsverschillen tussen de primaire en secundaire wikkeling. Een negatieve hoge gelijkspanningsbron 20, die geschikt is tot het leveren van een gelijkstroom van enige tienden mA, is 5 aangesloten op de kathode. Een anode 8 is gewoonlijk, hoewel niet noodzakelijk geaard via een mA-meter 9, die gebruikt wordt voor het meten van de grootte van de emissie-stroom.

De in fig. 1 weergegeven veldemissie-elektronenbron 10 wordt bedreven in een gematigde- omgeving, hoewel een vacuum van 1 x 10 torr de voorkeur verdient, is een werking in een gering vacuum zoals van 1 x 10 torr mogelijk zoals hieronder zal worden uiteengezet. Allereerst wordt de emittortop 2 kortstondig verhit tot een tempe-15 ratuur van meer dan circa 2300°K, waarbij gebruik wordt gemaakt van een wisselstroombron. Door dit kortstondig verhitten (flashing) wordt de emittortop gereinigd van onzuiverheden. Vervolgens wordt de temperatuur van de veldemittortop 1 ingesteld op een temperatuur, die iets 20 boven de waarde ligt, waarbij de thermionische emissié begint, namelijk ongeveer 1900°K. Hierna wordt een negatieve hoge gelijkspanning aangelegd aan de veldemittortop 1 vanuit de bron 20. Deze spanning wordt verhoogd totdat een emissiestroom van 1-100 mA, al naar gelang de straal 25 van de top 2, wordt aangewezen op de mA-meter 9. Op dit tijdstip zal de top 2 gewoonlijk elektronen emitteren volgens de assen, die loodrecht staan op de kristallo-grafsische 310-vlakken. Hieronder volgt een uiteenzetting van de emissiewijze aan de hand van fig. 2 en 3a. Opgemerkt 30 wordt, dat soms andere emissiewijzen kunnen plaatsvinden.

Wanneer de hoogspanning langzaam is toegenomen wordt aan de emittortop een elektrostatische veldgradiënt tot stand gebracht, wat resulteert in een opbouw, daar de kristal-struktuur van vorm begint te veranderen. De elektronen-35 emissie op dit punt is weergegeven in fig. 3b. Wanneer de gradiënt van het elektrostatische veld dan een voldoende grootte,gewoonlijk enige tientallen megavolt per centimeter, heeft bereikt, zal de kristalvorm aan de top 2 worden veranderd tot een punt, waar de elektronenemissie 40 overgaat naar het 100-vlak zoals in fig, 3c is weergegeven.

790 8479 -=5-8-^

# V

Deze emissie-omkering zal gepaard gaan met een gelijktijdige aangroei van de totale emissiestroom. In dit stadium kan een stabiele continue emissie van ten minste 200 μΑ over een vaste hoek van 10° langs de as, loodrecht op het 100-5 vlak worden in stand gehouden door de temperatuur en de gradiënt van het elektrostatische veld op de laatstgenoemde waarden te houden.

Hoewel het gewenst is om de kathode gedurende een aanzienlijke tijdsperiode op een continue wijze te sturen, is 10 het mogelijk om de elektronenstraal van hoge stroomdichtheid uit te schakelen en op een later tijdstip te laten terugkeren met reproduceerbare resultaten teneinde aldus een intermitterende of pulserende werkingswijze te verkrijgen.

Een dergelijke intermitterende werking kan onder meerdere 15 als volgt worden verkregen:

Indien gebruik wordt gemaakt van een onderbreekbewerking, waarbij eerst de temperatuur wordt verlaagd tot de omgevingstemperatuur en vervolgens de hoogspanning wordt uitgeschakeld, zal de elektronenbundel direkt worden geëmitteerd 20 langs de kristallografische voorkeursas naar de volgende inschakelcyclus, waarbij de hoogspanning eerst wordt ingeschakeld, en vervolgens de kathode wordt verwarmd door het aanleggen van een lage spanning hieraan. Het blijkt dan, dat een pulserende werkingswijze kan worden verkregen door 25 enkel de temperatuur en de spanning te regelen, bijvoorbeeld door de hoge spanning in te schakelen even voordat de verwarmingsstroom wordt toegevoerd en vervolgens deze spanning aan te schakelen nadat de kathode tot een voldoende niveau is afgekoeld.

30 Hoewel in het bovenbeschreven geval gebruik werd gemaakt van een kathode met een thermische veldopbouw in het 100-vlak, zijn ook gunstige resultaten geboekt met een veldemissie-kathode met een thermische veldopbouw, waarbij de kristallografische voorkeursas loodrecht staat op het 31Q-vlak (Miller-35 indices}. Bij een kathode met een thermische veldopbouw in het 310-vlak kan namelijk evenzeer een stabiele en in hoofdzaak continue werking worden verkregen.

Pig. 4 toont een uitvoeringsvorm van de aftastelektronen-microscoop volgens.de uitvinding, waarin een 40 thermische veldopbouwemissiekathode 10 is geplaatst in een kamer /90 84 79 * - 9 - 12 van een geëvacueerd buisvormig omhulsel 14. Het buisvormige omhulsel 14 kan zijn gevormd uit glas, keramisch, materiaal of een dergelijk materiaal alsook uit metaal.

De kathodekamer 12 wordt op een hoog vacuumniveau van 5 1,0 x 10 ^ torr of hoger gehouden door een hoogvacuumpomp 16, die bij voorkeur in de kathodekamer is geplaatst.

Een laagspanningsgelijkstroombron 18 en een boogspannings-gelijkstroombron 20 zijn aangebracht voor het besturen van de kathode 10 zoals boven beschreven.

10 Een tweede kamer 24, die overeenkomt met de preparaat- kamer in een aftastelektronenmicroscoop en die elektronen-straalafbuigelementen, alsmede een (niet nader weergegeven! preparaattafel bevat, wordt door een vacuumpomp 26 op een —5 —6 lager vacuumniveau van 1 x 10 of 1 x 10 torr gehouden.

15 De kathodekamer 12 en de preparaatkamer 24 zijn van elkaar gescheiden door een wand 26 die voorzien is van een opening 28, die op êên lijn is geplaatst met de emittortop van de kathode 10, waarbij de door de kathode 10 geëmitteerde elektronenstraal door deze opening heen kan gaan. De af-20 meting van de opening 28 is zodanig gekozen, dat de druk van de kathodekamer 12 door de hoogvacuumpomp 16 kan worden in stand gehouden ondanks de lek door de opening 28 vanuit de op een lager vacuumdrukniveau zijnde preparaatkamer 24.

Een openingsdiameter van 0,5 mm is voldoende om het druk-25 verschil in stand te houden. Door een magnetische lens 30, die kan worden vervangen door een elektrostatische lens, wordt de elektronenbundel gefocusseerd tot een zeer klein dwarsdoorsnede-oppervlak. Het is duidelijk, dat voor de elektronenmicroscoop een elektronenstraalafbuigstelsel en 30 andere in fig. 4 niet nader weergegeven organen nodig zijn, doch deze vallen niet onder de uitvinding en zullen daarom niet nader worden beschreven.

De kathodekamer kan scheidbaar zijn van de preparaatkamer teneinde een snelle vervanging van de kathode mogelijk 35 te maken, dat wil zeggen, indien de bestaande kathode moet worden vervangen ten gevolge van een defect of een onvolkomen werking kan de gehele kamer die de kathode bevat, worden verwijderd van de bijbehorende tweede kamer, die een trefplaatstruktuur bevat, en worden vervangen door een 40 nieuwe tevoren op het gewenste vacuumniveau gebrachte en 790 84 79 - IQ - afgedichte kamer of kan de elektronenstraalbuis, die de voorbewerkte kathode bevat in zijn geheel worden vervangen. Een dergelijke vervangbare kathode of elektronenbron kan ook als zelfstandige elektronenbroneenheid behalve 5 bij een aftastmicroscoop worden gebruikt in andere toepassingsgevallenr bijv. in een kathodestraalbuis, waarin de trefplaatconstructie een luminescentiebeeldscherm is.

De eenheidsconstructie kan verder een ionenpomp bevatten voor het tijdens het gebruikt constant houden van het 10 vereiste vacuummilieu. Verder kan ook de tweede kamer, die de trefplaatconstructie bevat, zijn uitgevoerd als direkt beschikbare vervangingseenheid. Een montage-orgaan voor snelle verwisseling maakt het mogelijk, dat de gewenste eenheid gemakkelijk in een korte tijdsperiode 15 kan worden vervangen en zonder noemenswaardig tijdsver-lies in werking kan worden gesteld.

Fig. 5 toont een gunstige uitvoeringsvorm voor het mechanisch koppelen van de kamers. De tevoren vacuum— gezogen kathodekamer 12 bevat een montageflens 3Q en een 20 dun metalen afdichtmembraan 32. Ook behoren tot deze kamér 12 de kathode 10 en de wand 26 met de opening 28.

In een opening van de flens 3Q in de nabijheid van het metalen afdichtmembraan 32 is een stop 34 aangebracht, die een hol naaldvormig prik- of ponsorgaan 36 bevat. De 25 kathodekamer met toebehoren wordt vervolgens gemonteerd tezamen met afsluitende 0-ringen of pakkingen 4Q en 42 aan een hierop passende flens 44 op de preparaatkamer 24.

De op elkaar passende flenzen 30 en 44 worden stevig met elkaar verbonden door middel vna een klem 46. Nadat de 30 preparaatkamer 44 vacuum is gepompt tot het gewenste vacuumniveau wordt een bedieningsnokschijf 50 ingedrukt tot deze op ëén lijn is gekomen met het prikorgaan 36. Vervolgens wordt de nokschijf 50 gedraaid, waardoor de nok hiervan tegen het prikorgaan 36 drukt teneinde dit 35 prikorgaan te laten prikken in het metalen afdichtmembraan 32 (zie fig. 5al zonder dat het vacuumniveau wordt verminderd. Nadat het prikorgaan 36 het membraan 32 heeft doorgeprikt wordt het op zijn plaats gehouden door een nippel-deel in de nabijheid van het conische uiteinde hiervan.

40 De elektronenstraal kan dan vanuit de kathode 10 door de 790 8 479 - 11 - opening 28 heen gaan en vervolgens- door het holle naaldvormige prikorgaan 36 heen zijn weg vervolgen, naar de preparaatkamer.

Fig. 6 toont een gewijzigde uitvoeringsvorm voor het 5 mechanisch koppelen van de kathodekamer en de preparaatkamer. De delen hierin, die corresponderen met die in fig. 4 en 5, zijn met dezelfde verwijzingscijfers aangeduid, die nu evenwel voorzien zijn van een 1. Een tevoren gevacueerde kathodekamer 12* bevat een montagevoet 30' 10 en een metalen afdichtmembraan 32*. Verder behoren tot deze kathodekamer de kathode 10' en de wand 26’ met de opening 28'. Een hol naaldvormig prikorgaan 36* is geplaatst in een opening in een montagehouder 44' van de preparaatkamer 24'. Over de montagevoet is een kraag 46' 15 geschoven en een gespleten steunring 38 is ingebracht in een gefreesde groef in de voet 30'. De kathodekamer met toebehoren wordt vervolgens gemonteerd tezamen met 0-ringen of pakkingen 40' en 42' aan een passende houder 44' op de preparaatkamer 24'. De kraag 46' wordt gedraaid 20 teneinde in ingrijping te komen met de schroefdraad- windingen aan de lip van de houder 44 *. Wanneer de preparaatkamer 24’ vacuum wordt gepompt, wordt de kraag 46* geschroefd op de houder 44*, waardoor het prikorgaan 36* wordt gedwongen door het membraan 32’ te prikken. Wanneer de 25 kraag 46' eenmaal is vastgeschroefd zijn de kamers afgesloten voor atmosferische druk en kan de elektronenstraal door het. holle prikorgaan 36' gaan overeenkomstig boven is beschreven voor de voorgaande uitvoeringsvorm.

Het zal duidelijk zijn dat naast de bovenbeschreven 30 uitvoeringsvoorbeelden velerlei gewijzigde uitvoeringsvormen kunnen worden ontwikkeld zonder hierbij buiten het kamer van de uitvinding te treden.

- conclusies - 790 8479

Claims (20)

1. Elektronenstraalbuis, bijvoorbeeld voor.een ... aftastelektronenmicroscoop, met bet kenmerk, dat deze bestaat uit: een geëvacueerd buisvormig omhulsel met een eerste 5 kamer en een tweede kamer, waarbij de eerste kamer op een lagere druk kan worden gehouden dan de tweede kamer, uit een tussenverbindingsmiddel voor het verschaffen van een communicerende verbinding tussen de eerste en de tweede kamer, 10 een veldemissie-elektronenbron, die axiaal in de eerste kamer is opgesteld in de nabijheid van het verbindingsmiddel en op één lijn met dit verbindingsmiddel, middelen aangesloten op de veldemissie-elektronenbron voor het verschaffen van een stabiele en in hoofdzaak 15 continue werking hiervan, en bestaande uit een laagspannings-bron voor het verwannen van de elektronenbron tot een temperatuur, die iets lager is dan de temperatuur, waarbij een aanzienlijke thermionische elektronenemissie optreedt, en uit een hoogspanningsbron voor het aan de emittorpunt 20 van de elektronenbron tot stand brengen van een elektrostatische veldgradiënt van een grootte, die voldoende is om de vorm van de top te doen veranderen en een verhoogde emissiestroom in de vorm van een elektronenbundel te leveren langs een voorkeursas, en 25 focusseerorganen, geplaatst in de tweede kamer.

2. Elektronenstraalbuis volgens conclusie 1, m e t * het kenmerk, dat het tussenverbindingsmiddel een opening heeft in de nabijheid van de veldemissie-elektronenbron, welke opening voldoende groot is om de 3Q elektronenstraal hier doorheen te laten gaan, en voldoende klein om het drukverschil over deze opening in stand te houden.

3. Elektronenstraalbuis volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de veldemissiebron een 35 wolfraamkathode heeft. 790 84 79 - 13 -

4. Elektronenstraalbuls volgens conclusie 3, m e t het kenmerk, dat de wolfraamkathode een thermische veldopbouwkathode is met als hoofdemittorvlak een kristallografisch 10Q-vlak.

5. Elektronenstraalbuls volgens conclusie 3, m e t het kenmerk, dat de wolfraamkathode een thermische veldopbouwkathode is met als hoofdemittorvlak een kristallografisch 310-vlak.

6. Elektronenstraalbuls volgens ëên der voorgaande 10 conclusies, met het kenmerk, dat de eerste kamer en de tweede kamer scheidbaar en weer verenigbaar zijn.

7. Elektronenstraalbuls volgens conclusie 6, m e t het kenmerk, dat de eerste kamer een afgesloten eenheidsconstructie vormt, die de kathode bevat, welke 15 de elektronenbron vormt, en een ionenpomp.

8. Elektronenstraalbuls volgens conclusie 7, m e t het kenmerk, dat de eerste kamer is afgedicht en tevoren vacuum gezogen voordat deze eerste kamer wordt samengevoegd met de tweede kamer.

9. Elektronenstraalbuls volgens conclusie 8, m e t het kenmerk, dat de kathode is voorbewerkt tot de gewenste werkingstoestand, voordat de eerste kamer wordt aaneengevoegd met de tweede kamer.

10. Elektronenstraalbuls volgens conclusie 9, m e t 25 het kenmerk, dat het tussenverbindingsmiddel organen heeft voor het mechanisch met elkaar koppelen van de kamers, en uit een inrichting voor het doorprikken van een afsluitend membraandeel in de eerste kamer teneinde een communicatie te verschaffen tussen de eerste kamer en 30 de tweede kamer.

11. Elektronenstraalbuls volgens conclusie IQ, met het kenmerk, dat de doorprikinrichting een hol ponselement heeft, dat axiaal geplaatst is met de elektro- 790 84 79 -r , V - 14 - nenbron teneinde de elektronenstraal daar doorbeen te laten gaan.

12, Elektronenstraalbuis volgens één der voorgaande conclusies, met bet kenmerk, dat de eerste 5 kamer op een tevoren bepaalde vacuumdrukniveau kan zijn alvorens te worden aaneengevoegd met de tweede kamer en dat de eerste kamer aan bet bevestigingsuiteinde biervan voorzien is van een membraan voor bet in stand houden van bet vacuumniveau hierin.

13. Elektronenstraalbuis volgens êën der voorgaande conclusies, met bet kenmerk, dat de eerste kamer wordt omgeven door een uit glas of keramisch materiaal gevormd omhulsel.

14. Elektronenstraalbuis volgens één der voorgaande 15 conclusies, met bet kenmerk, dat de doorprik- inricbting bestaat uit een bol ponsorgaan, dat inwendig geplaatst is en bevestigd is aan een as, die dwars of bet membraanvlak is gericht, en uit een uitwendig orgaan, dat werkzaam verbonden is met bet ponsorgaan teneinde 20 bet ponsorgaan in axiale richting door bet membraan te doen bewegen.

15. Elektronenstraalbuis volgens conclusie 14, m e t bet kenmerk, dat bet uitwendige orgaan, dat werkzaam verbonden is met bet ponsorgaan bestaat uit een 25 as, waarop zich een nokscbijf bevindt, die geplaatst is in de nabijheid van bet ponsorgaan, welke as in axiale richting, alsook in de rotatiericbting beweegbaar is teneinde de nokscbijf te koppelen met bet ponsorgaan of deze koppeling te verbreken.

16. Elektronenstraalbuis volgens conclusie 14, m e t bet kenmerk, dat bet uitwendige orgaan, dat werkzaam verbonden is met bet ponsorgaan bestaat uit een kraag- of ringdeel, dat de omtrek van de elektronenbuis omgeeft, welk ringdeel voorzien is van schroefdraadwindingen, 790 84 79 .-15- die passen of schroefdraadwindingen van het ponsorgaan of van de draagconstructie van dit ponsorgaan teneinde dit ponsorgaan naar het membraan toe of hier vandaan te bewegen door het ringdeel te draaien.

17. Elektronenstraalbuis volgens ëén der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat deze bestaat uit een omhulsel, uit een elektronenbron, die geplaatst is in het omhulsel voor het verschaffen van een gestabiliseerde bron van elektronen langs een as, die samenvalt met de as 10 van de elektronenbron en uit een afsluitorgaan, dat gevormd wordt door het omhulsel in de nabijheid van en op een lijn geplaatst met de elektronenbron voor het afsluiten van het omhulsel teneinde het omhulsel op een vacuumniveau te houden, welk afsluitorgaan geschikt is om te worden doorgeprikt 15 wanneer de elektronenstraalbuis passend is gemonteerd op een tweede omhulselconstructie, die een elektronenstraal-trefplaat bevat.

18. Elektronenstraalbuis volgens conclusie 17, m e t het kenmerk, dat deze een ionenpomp bevat voor het 2Q in stand houden van het vacuum hierin.

19. Eerste, resp. tweede kamer voor een elektronenstraalbuis volgens êën der conclusies 1-18, uitgevoerd als losneembaar constructie-element.

20. Doorprikinrichting bestemd voor een elektronen-25 straalbuis volgens êén der conclusies 1-18. 790 84 79