DE102011005731B4 - Device for sample analysis by means of X-ray spectroscopy - Google Patents
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Abstract
Einrichtung zur Analyse einer Probe (1) mittels Röntgenspektroskopie zur Elementanalyse und Elementqualifizierung, umfassend – eine mikroskopische Anordnung zur Beobachtung der Probe (1), wobei sich der zu analysierende Probenbereich in der Fokusebene eines Mikroskopobjektivs (2) befindet, – eine Elektronenquelle (3), von der ein Elektronenstrahl (4) auf einen mittels der mikroskopischen Anordnung ausgewählten Bereich der Probe (1) ausrichtbar ist, und – einen Röntgenstrahlen-Detektor (6), ausgebildet zur Detektion der durch die Wechselwirkung des Elektronenstrahls (4) mit dem Probenmaterial entstehenden Röntgenstrahlung (5), wobei – die Elektronenquelle (3) und der Röntgenstrahlen-Detektor (6) als Baueinheit in Form eines Analysemoduls (7) ausgebildet sind, und wobei – das Analysemodul (7) gemeinsam mit dem Mikroskopobjektiv (2) auf einem Objektivwechsler angeordnet ist, oder wobei – das Analysemodul (7) mit einer Schwenkvorrichtung (21) zum Einschwenken in einen Bereich zwischen Mikroskopobjektiv (2) und Probe (1) in Verbindung steht, wobei das Einschwenken unter Beibehaltung des Arbeitsabstandes zwischen Mikroskopobjektiv (2) und Probe (1) oder nach Vergrößerung des Abstandes zwischen Mikroskopobjektiv (2) und Probe (1) verwirklichbar ist, so dass der Objektivwechsler oder die Schwenkvorrichtung zum temporären Positionieren des Analysemoduls (7) in einer Arbeitsposition, in der sich der zu analysierende Probenbereich im Elektronenstrahl (4) und zugleich im Empfangsbereich des Röntgenstrahlen-Detektors (6) befindet, ausgebildet ist, wobei – eine Abschirmung (8) vorhanden ist, durch welche die Elektronenquelle (3), der Röntgenstrahlen-Detektor (6) und der zu analysierende Probenbereich von der umgebenden freien Atmosphäre hermetisch getrennt sind und wobei eine Vorrichtung zum Beschicken des Raumvolumens innerhalb der Abschirmung (8) mit einem Gas, vorzugsweise mit Helium, vorhanden ist.Device for analyzing a sample (1) by means of X-ray spectroscopy for elemental analysis and element qualification, comprising - a microscopic arrangement for observing the sample (1), wherein the sample region to be analyzed is located in the focal plane of a microscope objective (2), - an electron source (3) from which an electron beam (4) can be aligned with a region of the sample (1) selected by means of the microscopic arrangement, and - an X-ray detector (6) designed to detect the substance produced by the interaction of the electron beam (4) with the sample material X-radiation (5), wherein - the electron source (3) and the X-ray detector (6) are designed as a structural unit in the form of an analysis module (7), and wherein - the analysis module (7) together with the microscope objective (2) on an objective changer is arranged, or wherein - the analysis module (7) with a pivoting device (21) for pivoting in a Bere I between the microscope objective (2) and sample (1) is in communication, wherein the pivoting while maintaining the working distance between the microscope objective (2) and sample (1) or after increasing the distance between the microscope objective (2) and sample (1) can be realized, such that the objective changer or the pivoting device is designed for temporary positioning of the analysis module (7) in a working position in which the sample region to be analyzed is located in the electron beam (4) and at the same time in the reception region of the X-ray detector (6), wherein Shield (8) is provided, by which the electron source (3), the X-ray detector (6) and the sample area to be analyzed are hermetically separated from the surrounding free atmosphere and wherein a device for feeding the volume of space within the shield (8) a gas, preferably with helium, is present.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Analyse einer Probe durch spektroskopische Auswertung von Röntgenstrahlung, die aufgrund der Wechselwirkung eines Elektronenstrahls mit dem Probenmaterial entsteht. Die Erfindung ist insbesondere geeignet zur Elementanalyse und Elementqualifizierung bei der Materialmikroskopie, z. B. bei metallurgischen Proben oder bei der Schmutzpartikel-Analyse.The invention relates to a device for analyzing a sample by spectroscopic evaluation of X-radiation, which arises due to the interaction of an electron beam with the sample material. The invention is particularly suitable for elemental analysis and elemental qualification in materials microscopy, e.g. As in metallurgical samples or in the particle analysis.
Die Elementanalyse ist eine Methode zur Reinheitskontrolle organischer und anorganischer Materialien durch Ermittlung der darin enthaltenen Elemente, wie Kohlenstoff, Wasserstoff, Stickstoff oder Schwefel. Es wird zwischen qualitativer Elementanalyse, bei der lediglich die Bestandteile bestimmt werden, und quantitativer Elementanalyse unterschieden, bei der auch die Massenanteile der gefundenen Elemente bestimmt werden.Elemental analysis is a method for controlling the purity of organic and inorganic materials by determining the elements contained therein, such as carbon, hydrogen, nitrogen or sulfur. A distinction is made between qualitative elemental analysis, in which only the constituents are determined, and quantitative elemental analysis, in which the mass fractions of the found elements are determined.
Nach heutigem Stand der Technik werden zur Elementanalyse unterschiedliche Verfahren eingesetzt, wie EDX (Energiedispersive Röntgenspektroskopie), XRF (Sequentielle Röntgen-Fluoreszenz-Analyse) oder Photolumineszenz.According to the current state of the art, different methods are used for elemental analysis, such as EDX (energy dispersive X-ray spectroscopy), XRF (sequential X-ray fluorescence analysis) or photoluminescence.
Alle diese bekannten Verfahren haben den Nachteil, dass sie als eigenständige Methoden und Verfahren räumlich getrennt von einem Lichtmikroskop zum Einsatz kommen. Dies führt zu einer Unterbrechung des Arbeitsablaufs, da die zu untersuchende Probe mit einem separaten Gerät untersucht werden muss, was einhergeht mit einer Reihe von Nachteilen, wie das wiederholte Aufsuchen der gleichen Probenstelle, Präparation und Einschleusen der Probe in Vakuumumgebung insbesondere bei der EDX-Analyse, Beschädigung der Probe usw.All of these known methods have the disadvantage that they are used as independent methods and methods spatially separated from a light microscope. This leads to an interruption of the workflow, since the sample to be examined must be examined with a separate device, which is accompanied by a number of disadvantages, such as the repeated visit of the same sample site, preparation and introduction of the sample in a vacuum environment, in particular in the EDX analysis , Damage to the sample, etc.
In
Zudem ist keine Abschirmung für die Röntgenstrahlung vorhanden, und die Zeitdauer für eine Messung ist relativ groß.In addition, there is no shielding for the X-radiation, and the time for a measurement is relatively large.
In
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Die
In der
Ausgehend davon besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine Einrichtung zur Probenanalyse durch Röntgenspektroskopie der eingangs beschriebenen Art so weiterzubilden, dass die Analyse einer Probe unmittelbar nach deren mikroskopisch vergrößerter Darstellung vorgenommen werden kann und die Analyse mit einem kompakten Modul erfolgen kann.Proceeding from this, the object of the invention is to develop a device for sample analysis by X-ray spectroscopy of the type described above so that the analysis of a sample can be made immediately after their microscopically enlarged representation and the analysis can be done with a compact module.
Erfindungsgemäß umfasst eine solche Einrichtung
- – eine mikroskopische Anordnung zur Beobachtung der Probe, wobei sich der zu analysierende Probenbereich in der Fokusebene eines Mikroskopobjektivs befindet,
- – eine Elektronenquelle, von der ein Elektronenstrahl auf einen mittels der mikroskopischen Anordnung ausgewählten Bereich der Probe ausrichtbar ist, und
- – einen Röntgenstrahlen-Detektor, ausgebildet zur Detektion der durch die Wechselwirkung des Elektronenstrahls mit dem Probenmaterial entstehenden Röntgenstrahlung, wobei
- – die Elektronenquelle und der Röntgenstrahlen-Detektor als Baueinheit in Form eines Analysemoduls ausgebildet sind, und wobei
- – das Analysemodul gemeinsam mit dem Mikroskopobjektiv auf einem Objektivwechsler angeordnet ist, oder wobei
- – das Analysemodul mit einer Schwenkvorrichtung zum Einschwenken in einen Bereich zwischen Mikroskopobjektiv und Probe in Verbindung steht, wobei das Einschwenken unter Beibehaltung des Arbeitsabstandes zwischen Mikroskopobjektiv und Probe oder nach Vergrößerung des Abstandes zwischen Mikroskopobjektiv und Probe verwirklichbar ist, so dass der Objektivwechsler oder die Schwenkvorrichtung zum temporären Positionieren des Analysemoduls in einer Arbeitsposition, in der sich der zu analysierende Probenbereich im Elektronenstrahl und zugleich im Empfangsbereich des Röntgenstrahlen-Detektors befindet, ausgebildet ist, wobei
- A microscopic arrangement for observing the sample, wherein the sample region to be analyzed is located in the focal plane of a microscope objective,
- An electron source, from which an electron beam to an electron microscope Arrangement selected region of the sample is alignable, and
- - An X-ray detector, designed to detect the resulting by the interaction of the electron beam with the sample material X-ray radiation, wherein
- - The electron source and the X-ray detector are designed as a unit in the form of an analysis module, and wherein
- - The analysis module is arranged together with the microscope objective on an objective changer, or wherein
- - The analysis module is connected to a pivoting device for pivoting into a region between the microscope objective and the sample, the pivoting while maintaining the working distance between microscope objective and sample or after increasing the distance between microscope objective and sample is feasible, so that the objective changer or the pivoting device for Temporary positioning of the analysis module in a working position in which the sample area to be analyzed in the electron beam and at the same time in the receiving area of the X-ray detector is formed, wherein
Im Unterschied zum Stand der Technik ist es mit dem erfindungsgemäßen Gerät möglich, sowohl die lichtmikroskopische als auch die elektronenstrahlangeregte Untersuchung durchzuführen, ohne dass eine erhebliche Unterbrechung des Arbeitsablaufes wegen eines Wechsels zwischen zwei örtlich voneinander getrennten Geräten erforderlich ist. Außerdem sind höhere Durchsatzraten bei der Analyse einer Serie von Proben möglich.In contrast to the prior art, it is possible with the device according to the invention to perform both the light microscopic and the electron beam excited examination, without a significant interruption of the workflow is required because of a change between two locally separate devices. In addition, higher throughput rates are possible when analyzing a series of samples.
Ausgestaltungsmerkmale der erfindungsgemäßen Einrichtung sind in den Patentansprüchen 2 bis 6 angegeben.Design features of the device according to the invention are specified in the
Mit einem laseroptischen Zielstrahl im sichtbaren Wellenlängenbereich kann auf einfache Weise eine Markierung oder Kalibrierung der Elektronenauftreffstelle auf der Probe vorgenommen werden. Alternativ kann zum gleichen Zweck ein phosphoreszierendes Element zur Kennzeichnung oder Kalibrierung der Elektronenauftreffstelle vorgesehen sein.With a laser-optical aiming beam in the visible wavelength range, a marking or calibration of the electron impact point on the specimen can be carried out in a simple manner. Alternatively, for the same purpose, a phosphorescent element may be provided for characterizing or calibrating the electron impact site.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn ein oder mehrere, der lichtmikroskopischen Anordnung zugeordnete Objektive gemeinsam mit dem Analysemodul auf einer Wechseleinrichtung angeordnet sind, um sie zum Zweck der aktiven Verwendung wahlweise gegeneinander austauschen zu können.It is particularly advantageous if one or more objectives associated with the light-microscopic arrangement are arranged together with the analysis module on an exchange device in order to be able to selectively exchange them with one another for the purpose of active use.
In einer ebenfalls vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind der Bereich zur visuellen Beobachtung der Probe mit Hilfe einer lichtmikroskopischen Anordnung einerseits und der Bereich zur Analyse der Probe mit dem Analysemodul andererseits zwar innerhalb der erfindungsgemäßen Einrichtung, jedoch räumlich voneinander getrennt angeordnet, wie weiter unten anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert wird.In a likewise advantageous embodiment of the invention, the area for visual observation of the sample by means of a light microscope arrangement on the one hand and the area for analysis of the sample with the analysis module on the other hand, although within the device according to the invention, but spatially separated from each other, as below with reference to an embodiment is explained in more detail.
Die Probe ist während der Analyse mittels der Elektronenstrahlquelle und des Röntgenstrahlen-Detektors vorteilhaft von einem Gas unter oder nahe Atmosphärendruck umgeben.The sample is advantageously surrounded by a gas under or near atmospheric pressure during analysis by the electron beam source and the X-ray detector.
Mit der erfindungsgemäßen Einrichtung kann ein mikroskopisch kleiner Probenbereich ortsaufgelöst analysiert werden, wobei aufgrund der vorgesehenen Strahlstärken innerhalb weniger Sekunden eine Punktanalyse möglich ist.With the device according to the invention, a microscopically small sample area can be analyzed in a spatially resolved manner, wherein a point analysis is possible within a few seconds due to the intended beam strengths.
Die weiteren Vorteile der erfindungsgemäßen Anordnung liegen neben der Möglichkeit zur direkten Probenanalyse darin, dass die Selektierung der gewünschten Probenstelle unmittelbar im Lichtmikroskopbild möglich ist. Mit dem optional vorgesehenen automatischen Verschieben der Probe relativ zur Elektronenquelle kann die selektierte Probenstelle unter der Elektronenquelle zentriert werden und das Röntgenspektrum kann automatisch aufgenommen und ausgewertet werden.The further advantages of the arrangement according to the invention, in addition to the possibility for direct sample analysis, are that the selection of the desired sample spot is possible directly in the light microscope image. With the optional automatic displacement of the sample relative to the electron source, the selected sample site can be centered under the electron source and the X-ray spectrum can be automatically recorded and evaluated.
Besonders vorteilhaft ist die kompakte Bauweise der Elektronenquelle und des Röntgenstrahlen-Detektors in Form des Analysemoduls.Particularly advantageous is the compact design of the electron source and the X-ray detector in the form of the analysis module.
Konkrete Vorteile im Vergleich zum Stand der Technik ergeben sich weiterhin
- – für den Arbeitsablauf bei der Materialmikroskopie aufgrund der kompletten Integration des Analysemoduls in einen Objektivrevolver ohne die Notwendigkeit, hierfür den Ort der Probe zu verändern. Dies bedeutet eine erhebliche Zeit- und Kostenersparnis bei der Analyse,
- – bezüglich des Messsignals und der Messzeit, da aufgrund der Ausführung in Form eines Analysemoduls der Abstand von Anregungsquelle und Detektor zur Probe auf ein Minimum von beispielsweise < 0.5 mm reduziert werden kann. Durch diesen sehr geringen Abstand werden eine effizientere Probenanregung und die Detektion von Röntgenquanten nahezu im gesamten Messraum erzielt. Dies geht einher mit einem deutlich verbesserten Messsignal-Rauschverhältnis und einer Verkürzung der Messzeit im Vergleich zu bekannten Verfahren.
- – hinsichtlich der lateralen Auflösung, da die Evakuierung des Messbereichs die Messung in Vakuumumgebung auf der Mikroskop-Plattform ermöglicht. Durch die Messung in Vakuumumgebung wird die Streuung der Elektronen reduziert, wodurch die laterale Ortsauflösung insbesondere bei der Analyse von Strukturen < 5 μm – im Gegensatz zur Messung in Helium-Atmosphäre – reduziert werden kann,
- – für die Justage, da aufgrund der festen Zuordnung der Komponenten innerhalb eines gemeinsamen Gehäuses der Aufwand bei der Justage der optischen Achsen von Lichtmikroskop und EDX-Analysemodul minimal ist,
- – für den Arbeitsablauf bei der EDX-Messung, da bei der lichtmikroskopischen Beobachtung der zu untersuchende Probenbereich mit dem Fadenkreuz im Okular zur Deckung gebracht wird. Das Fadenkreuz markiert die Stelle an der – nach Positionierung des EDX-Analysemoduls auf der optischen Achse durch Drehen des Objektivrevolvers oder Einschwenken in die optische Achse – die Elementanalyse erfolgt. Das Fadenkreuz entspricht dem Auftreffpunkt des Elektronenstrahls und damit dem Ort, an dem durch Elektronen-Materie-Wechselwirkung die materialspezifische Emission von Röntgenstrahlen erfolgt,
- – hinsichtlich einer automatisierten Helium-Spülung, indem beim Einschwenken des Analysemoduls ein Relais angesteuert und dadurch das Ventil der He-Zuleitung geöffnet wird. Durch den geringen Medien-Zufluss und die geringere Dichte von Helium verbleibt das Helium in dem Messvolumen des Analysemoduls und verdrängt die Luft, wodurch sich zugleich die Elektronen-Transparenz der anregenden Primärelektronen deutlich erhöht,
- – bezüglich einer optionalen Evakuierung des Messvolumens, indem die hermetische Verrieglung des Messvolumens über die Zuleitung auch die Evakuierung des Messvolumens ermöglicht,
- – ein vereinfachter Start der Messung: per Tastendruck erfolgt die Emission des Elektronenstrahls auf den mit dem Fadenkreuz markierten Probenbereich bei simultaner Detektion bzw. Integration der Röntgenquanten mit einem energiedispersiven Detektor,
- – in bezug auf die Abschirmung der Röntgenstrahlung durch die Kapselung des Messbereichs mit einem Teleskopgehäuse kann die bei der Messung erzeugte Röntgenstrahlung auf ein für den Benutzer ungefährliches Maß reduziert werden. Die Messung durch Anregung mit dem Primärelektronenstrahl ist nur möglich, wenn der Messbereich komplett gekapselt ist und der ideale Arbeitsabstand für einen bestmöglichen Fokus des anregenden Elektronenstrahls auf der Probe eingestellt ist. Der ideale Arbeitsabstand ist dann erreicht, wenn beispielsweise die Triggerschwelle für das Auslösen einer Schaltfunktion durch die relative Bewegung des Teleskopgehäuses ausgelöst wird,
- – aufgrund der räumlichen Trennung von Analysemodul und Mikroskopobjektiv, indem das Analysemodul anstelle des Mikroskopobjektivs in den optischen Strahlengang eingeschwenkt wird,
- – bei der Kalibrierung und Justage des einschwenkbaren Analysemoduls, da die optischen Achsen von Mikroskopobjektiv und Analysemodul deckungsgleich sind. Wenn das Fadenkreuz mittig und scharf abgebildet wird, z. B. mittels Autofokus-System mit Kantenauswertung, stimmt sowohl die Position als auch der Abstand für die EDX-Analyse zu der vorher mit dem Lichtmikroskop markierten Probenstelle.
- - For the process of material microscopy due to the complete integration of the analysis module in a nosepiece without the need to change the location of the sample. This means a considerable time and cost savings in the analysis,
- - With respect to the measurement signal and the measurement time, since due to the execution in the form of an analysis module, the distance from the excitation source and detector to the sample to a minimum, for example, <0.5 mm can be reduced. This very short distance results in more efficient sample excitation and the detection of X-ray quanta almost in the entire measurement space. This is accompanied by a significantly improved signal-to-noise ratio and a shortening of the measurement time in comparison to known methods.
- - in terms of lateral resolution, since the evacuation of the measuring range allows the measurement in a vacuum environment on the microscope platform. By measuring in a vacuum environment, the scattering of the electrons is reduced, whereby the lateral spatial resolution, in particular in the analysis of structures <5 microns - in contrast to the measurement in helium atmosphere - can be reduced,
- - For the adjustment, since due to the fixed assignment of the components within a common housing, the effort in the adjustment of the optical axes of light microscope and EDX analysis module is minimal,
- - For the workflow in the EDX measurement, as in light microscopic observation of the sample area to be examined is brought into line with the crosshairs in the eyepiece. The crosshair marks the point at which - after positioning the EDX analysis module on the optical axis by rotating the objective turret or swiveling into the optical axis - the element analysis takes place. The crosshair corresponds to the point of impact of the electron beam and thus to the location at which the material-specific emission of X-rays takes place by electron-matter interaction.
- - With regard to an automated helium flushing, by activating a relay during pivoting of the analysis module and thereby opening the valve of the He supply line. Due to the low media inflow and the lower density of helium, the helium remains in the measurement volume of the analysis module and displaces the air, which at the same time significantly increases the electron transparency of the exciting primary electrons,
- With regard to an optional evacuation of the measuring volume, in that the hermetic locking of the measuring volume via the supply line also enables the evacuation of the measuring volume,
- A simplified start of the measurement: at the touch of a button, the emission of the electron beam to the sample area marked with the crosshairs takes place with simultaneous detection or integration of the X-ray quanta with an energy-dispersive detector,
- With respect to the shielding of the X-radiation by the encapsulation of the measuring area with a telescope housing, the X-ray radiation generated during the measurement can be reduced to a level which is harmless to the user. The measurement by excitation with the primary electron beam is only possible if the measuring range is completely encapsulated and the ideal working distance is set for the best possible focus of the exciting electron beam on the sample. The ideal working distance is reached when, for example, the trigger threshold for triggering a switching function is triggered by the relative movement of the telescope housing,
- Due to the spatial separation of the analysis module and the microscope objective, in that the analysis module is pivoted into the optical beam path instead of the microscope objective,
- - during calibration and adjustment of the swivel-in analysis module, since the optical axes of the microscope objective and the analysis module are congruent. If the crosshairs are shown in the middle and sharp, z. B. by autofocus system with edge evaluation, both the position and the distance for the EDX analysis to the previously marked with the light microscope sample point.
Die Analyseeinrichtung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:The analysis device will be explained in more detail below with reference to exemplary embodiments. In the accompanying drawings show:
Zu erkennen ist in
Die bei Elektronenbestrahlung von der Probe
Die Empfangsrichtung des Röntgenstrahlen-Detektors
Im Zusammenhang mit der hier zu lösenden Aufgabe ist eine kompakte Elektronenquelle
An den Elektronenstrahl
Innerhalb der Elektronenquelle
Durch druckbegrenzende Aperturen innerhalb des Pumpsystems kann der Druckgradient präzise angepasst werden. Daraus folgend ist die Elektronenquelle derart ausgestaltet, dass im oberen Bereich die Erzeugung der freien Elektronen stattfindet, die dann zum unteren Ende hin mit Hilfe einer Elektronenoptik (nicht dargestellt) fokussiert werden und dort die Elektronenquelle
Erfindungsgemäß sind die Elektronenquelle
Aufgrund dieser Ausgestaltung ist es auf einfache Weise möglich, das Analysemodul
Die Röntgenstrahlung
Das gesamte System wird von einer zentralen Ansteuereinheit (nicht dargestellt) kontrolliert, die sowohl die lichtmikroskopische Einrichtung steuert und deren Daten empfängt und verarbeitet als auch mit der Elektronenquelle
Ferner ist das Analysemodul
Die Abschirmung
Die erfindungsgemäße Einrichtung ist optional mit einer Gaszuführung
Zum Zweck der sicheren Schließung der Abschirmung
Weiterhin ist eine elektronentransparente Membran
Aus Gründen der Übersichtlichkeit werden für gleiche Baugruppen, die schon anhand
Im Unterschied zu
Das Einschwenken erfolgt durch Drehung um eine parallel zur optischen Achse des Mikroskopobjektivs
Nach erfolgter Analyse, Spülung des Volumens innerhalb der Abschirmung
Bei der in
Aufgrund des senkrechten Einfalls der Elektronen auf die Probe
Beim Anheben des Probentisches in Richtung der optischen Achse
In anderen Worten: Wird der untere, verfahrbare Teil der Abschirmung
Zu miniaturisierten Ausführung einer Elektronenquelle ist folgendes anzumerken: Um einen Elektronenstrahl mit einer Energie von 30 KeV zu erzeugen, ist eine Baulänge einer einfachen Elektrodenanordnung von < 3 mm ausreichend. Es können beispielsweise in einem Elektronenemitter freie Elektronen generiert werden, die dann entlang der Beschleunigungsstrecke beschleunigt und in einer Einzellinse gebündelt werden, bevor sie durch eine Apertur austreten. In einer sehr vereinfachten Ausführungsform kann auch auf die Einzellinse verzichtet werden, indem der Elektronenstrahl nur durch die Apertur abgeschnitten wird, wobei jedoch ein geringerer Strom in Kauf zu nehmen ist.For a miniaturized version of an electron source, the following should be noted: In order to produce an electron beam with an energy of 30 KeV, a length of a simple electrode arrangement of <3 mm is sufficient. For example, free electrons can be generated in an electron emitter, which are then accelerated along the acceleration path and concentrated in a single lens before they exit through an aperture. In a very simplified embodiment can also be dispensed with the Einzelellinse by the electron beam is cut only through the aperture, but a lower current is to be accepted.
Die fokussierende Elektronenoptik kann beispielsweise aus einem Schichtsystem aus leitenden und isolierenden Schichten bestehen, wobei die leitenden Schichten auf unterschiedliche Potentiale gelegt werden, so dass die freien Elektronen durch die entstehenden Felder gebündelt, beschleunigt und fokussiert werden. Die Elektronenoptik ist ferner zur Austrittsöffnung der Elektronen hin angeordnet, die eine druckbegrenzende Apertur zur Umgebung im normalen Luftdruck darstellt. Bei dem Vakuumsystem innerhalb der Elektronenquelle handelt es sich um ein mehrstufiges Vakuumsystem auch mit verschiedenen druckbegrenzenden Elementen.The focusing electron optics may, for example, consist of a layer system of conductive and insulating layers, wherein the conductive layers are set to different potentials, so that the free electrons are bundled, accelerated and focused by the resulting fields. The electron optics is further arranged to the exit opening of the electrons, which is a pressure-limiting aperture to the environment in the normal air pressure. The vacuum system within the electron source is a multi-stage vacuum system also with various pressure-limiting elements.
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