DE1614528C - Korpuskularstrahlmikroskop mit Stell motoren zur Objektverstellung - Google Patents

Description

Das Hauplpatent betrifft ein Korpuskularstrahlmikroskop mit einem zu untersuchende Objekte aufnehmenden Objekttisch, der mittels zwei vakuumdicht durch das Vakuumgehäuse des Gerätes hindurchgeführter Stößel in zwei zueinander und zur Achse des Korpuskularstrahles senkrechten Richtungen verschiebbar ist; zur Betätigung der Stößel sind fernbediente Stellmotoren vorgesehen.

Die Erfindung stellt eine weitere Ausbildung des Korpuskularstrahlmikroskops nach der Hauptpatentanmeldung dar. Sie betrifft demgemäß ebenfalls ein Korpuskularstrahlmikroskop, also ein Elektronenoder Ionenmikroskop oder aber eine Beugungseinrichtung mit zur Verstellung des zu untersuchenden Objektes dienenden Einrichtungen und zu deren Betätigung vorgesehenen fernbedienten Stellmotoren. Erfindungsgemäß sind die Stellmotoren Schrittmotoren, denen Impulsgeber zugeordnet sind, die eine durch die Größe der gewünschten Objektverstellung gegebene Anzahl von Steuerimpulsen mit die Geschwindigkeit der Objektverstellung bestimmender Frequenz an die Schrittmotoren abgeben, und die je Impuls erfolgende Verstellung der Schrittmotoren bewirkt die kleinste erforderliche Objektverstellung.

Dabei können die Einrichtungen wie bei dem Gerät nach der Hauptpatentanmeldung eine Objekthalterung für das zu untersuchende Objekt enthalten, die mittels vakuumdicht durch das Vakuumgehäuse des Gerätes hindurchgeführter Stößel durch Betätigen von den Stößeln zugeordneten Schrittmotoren relativ zum Korpuskularstrahl verstellbar ist. Eine derartige Stößelbetätigung ist für die Anwendung der Erfindung aber nicht unbedingt erforderlich; man könnte auch an eine stabförmige Objekthalterung denken, die ebenfalls durch Verwendung von Schrittmotoren eine Verstellung des Objektes relativ zum Korpuskularstrahl gestattet. Weiterhin kann es sich auch um eine Verstellung des Objektes in Richtung der Achse des Gerätes handeln, wie sie zur Erfüllung bestimmter Scharfstellbedingungen erforderlich ist.

Weiterhin beinhaltet die Erfindung insofern eine Weiterbildung gegenüber dem Hauptpatent, als die Objekthalterung eine Kippatrone enthalten und durch Betätigen der Schrittmotoren der Winkel zwischen Objekt und Korpuskularstrahl verstellbar sein kann. In diesem Falle handelt es sich also nicht um die Durchführung von Bewegungen eines Objekttisches, sondern um die Durchführung von Bewegungen eines schwenkbaren, das Objekt haltenden Teiles einer Kippatrone, die allerdings auch in einen Objekttisch eingesetzt sein kann. Diesem Tisch können weitere Schrittmotoren oder Kupplungen zugeordnet sein, die ihn mit den für die Durchführung der Kippbewegung vorgesehenen Schrittmotoren zu verbinden gestatten, so daß dann auch eine Bewegung des Objekttisches quer zum Korpuskularstrahl mittels Schrittmotoren vorgenommen werden kann.

Auch Objektdrehungen können mittels Schrittmotoren reproduzierbar durchgeführt werden.

Diese Auswahl bestimmter Motoren und ihre Steuerung mittels Impulsen bieten wesentliche Vorteile. Wie im folgenden noch im einzelnen erläutert wird, ist es möglich, durch Verwendung von voreinstellbaren Impulszählern das Gerät so auszulegen, daß man auch während der Objektbewegung die Hände für die Durchführung anderer Einstellungen am Korpuskularstrahlgerät, beispielsweise für die Nachfokussierung von Linsen, frei hat. Weiterhin gibt die Bewegung des Objektes um diskrete Schritte die Möglichkeit, das Objekt praktisch in einem Koordi-■ natensystem abzutasten, wobei die Koordinatenteilung durch die einzelnen Schritte reproduzierbar festliegt. Man kann also den einzelnen Objektstellen Koordinatenwerte zuordnen und demgemäß diese Stellen nach Betrachtung anderer Objektstellen wieder aufsuchen.
Eine vorteilhafte Eigenschaft derartiger Schrittmotoren, nämlich die Regelbarkeit ihrer Schrittgeschwindigkeit in einem großen Bereich, beispielsweise zwischen 1 und 300 Schritten je Sekunde, macht sich hier insofern besonders günstig bemerkbar, als ohne Durchführung von Getriebeumschaltungen die Verstellgeschwindigkeit des Objektes den verschiedenen Vergrößerungen, beispielsweise in einem Elektronenmikroskop, angepaßt werden kann. Es ist einzusehen, daß bei einer starken Vergrößerung die Verstellgeschwindigkeit beim Absuchen eines Objektes

ao kleiner sein muß als bei schwacher Vergrößerung, da sich ein Schritt des Schrittmotors bei einer hohen Vergrößerung als großer Sprung des Objektes im Endbild bemerkbar macht.

Wie im folgenden im einzelnen erläutert wird, ist es möglich, Antriebsorgane für die Schrittmotoren mit geringem Aufwand zu konstruieren, die die koordinatenmäßige Einstellung bestimmter Objektpunkte dadurch kurzzeitig vornehmen, daß gleichzeitig eine Bewegung in Richtung beider Koordinatenachsen erfolgt.

Bei der bevorzugten Ausführungsform steht, wie an sich bekannt, die Objekthalterung, also beispielsweise ein Objekttisch oder eine Kippatrone, unter dem Einfluß von zwei senkrecht zueinander und zum Korpuskularstrahl verlaufenden Stößeln, die unabhängig voneinander mittels der Schrittmotoren verstellbar sind. Dann ist die Möglichkeit gegeben, mittels der Schrittmotoren das Objekt entweder beliebig in einer Ebene quer zum Korpuskularstrahl oder in einem Raumwinkelbereich um die Achse des Korpuskularstrahles herum zu bewegen bzw. zu schwenken.

Die Unabhängigkeit der Einstellung in den beiden Richtungen läßt sich am einfachsten dadurch erzielen,

- daß jedem Stößel ein Schrittmotor zugeordnet ist.

Man kann jedoch zur Verstellung beider Stößel auch einen einzigen Schrittmotor und zwei Kupplungen vorsehen, durch die dieser eine Motor wahlweise mit dem einen oder dem anderen Stößel verbindbar ist.

Es kann zweckmäßig sein, die Schrittmotoren über ihnen individuell zugeordnete Verstellspindeln, deren Drehbewegungen in Translationsbewegungen der. Stößel umgesetzt werden, mit den Stößeln verbindbar zu machen. Die Verwendung derartiger Verstellspindeln, die auf die Stößel wirken, ist an sich bekannt, und als ein besonderer Vorteil der Erfindung ist die Möglichkeit anzusehen, diese bewährte Konstruktion beizubehalten.

Weiterhin kann es zweckmäßig sein, zusätzlich Mittel zur Betätigung der Objektverstellung von Hand vorzusehen, beispielsweise Handgriffe in solcher Anordnung, daß sie von der Bedienungsperson des Gerätes leicht zu erreichen sind. Sind derartige Handbetätigungsmittel vorgesehen, so wird man zwischen den Schrittmotoren und den Verstellspindeln Magnetkupplungen vorsehen, um die Handbetätigung mit geringer Kraft erfolgen zu lassen.

Aus Montagegründen ist es zweckmäßig, daß jeweils eine Verstellspindel mit dem ihr zugeordneten

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Schrittmotor sowie gegebenenfalls einer elektro- für Linkslauf oder den Stromkreis für Rechtslauf des magnetischen Kupplung und/oder einem Überset- Schrittmotors schließen. Man benötigt dann nur ein zungsgetriebe eine selbständige Baueinheit bildet, die einziges Einstellorgan sowohl für die Verstelldann beispielswiese an der Säule eines Elektronen- geschwindigkeit als auch die Versteilrichtung des mikroskops nach dem Zusammenbau derselben be- 5 Objektes, wobei das Einstellprinzip darin besteht, daß festigt wird. Um hier gegebenenfalls auftretende Her- das einstellbare elektrische Schaltungselement symstellungstoleranzen unwirksam zu machen, wird man metrisch zu einer Nullstellung ausgebildet ist. Die die Verstellspindel vorteilhafterweise aus mehreren, Nullstellung kann durch Rasten definiert sein,
durch Kardangelenke verbundenen Teilen zusammen- Verständlicherweise kann man als einstellbares setzen. Dies wird insbesondere bei Korpuskularstrahl- io Schaltungselement außer einem Potentiometer auch, mikroskopen, die ähnlich Elektronenmikroskopen einen einstellbaren Kondensator oder ein einstellaufgebaut sind oder selber Elektronenmikroskope bares anderes Schaltungselement verwenden,
darstellen, deshalb zweckmäßig sein, weil insbeson- Bei dieser Lösung sind das Einstellorgan und die dere bei Verwendung von Mitteln zur Handbetätigung Kontaktmittel zweckmäßigerweise auf einem in Richdie Verstellspindeln sich von einer für die Bedie- 15 tung seiner Achse verschiebbar gelagerten stangennungsperson bequem erreichbaren Höhe bis zum artigen Bauteil derart angeordnet, daß bei Verschiebe-Bereich der Objekthalterung erstrecken müssen und bewegungen des stangcnartigen Bauteils das Einstellhier, insbesondere bei einer mehrstufigen Abbildung organ die frequenzbestimmende elektrische Eigenin dem Gerät, bereits merkbare Toleranzen beinhal- schaft des elektrischen Schaltungselementes ändert tende Abmessungen zu überbrücken sind. 20 und die Kontaktmittel über Gegenkontakte in den

Das der elektromagnetischen Kupplung benach- Stromkreisen des Schrittmotors gleiten,

barte Ende der Verstellspindel wird man mit einer Besonders bequem ist die Betätigung derartiger

Ausgangswelle der elektromagnetischen Kupplung stangenartiger Bauteile, wenn ein solches Bauteil

durch eine Stift-Schlitz-Verbindung drehfest, aber in unter Federwirkung mit einem Ende gegen einen in

Achsrichtung der Verstellspindel Relativbewegungen 25 der Nullstellung zumindest ungefähr senkrecht zu ihm

zulassend verbinden. Da demgemäß das der elektro- stehenden Hebel drückt, der mit dem seinem als

magnetischen Kupplung benachbarte Teil der Ver- Handgriff dienenden Ende abgekehrten Ende in

stellspindel ohnehin besondere Arbeitsgänge bei der Achsrichtung des stangenartigen Bauteils schwenkbar

Herstellung erfordert, ist es zweckmäßig, bei Vor- eingespannt ist. Eine derartige Anordnung läßt sich

handensein eines Handrades für die Betätigung der 30 leicht im Bedienungspult, beispielsweise eines Elek-

Objektverstellung von Hand dieses Handrad auch tronenmikroskops, so anordnen, daß der Hebel mit

auf diesem Teil der Verstellspindel anzuordnen. seinem als Handgriff dienenden Ende aus der Tisch-

Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfin- platte herausragt und die übrigen Elemente des Andung ist die elektromagnetische Kupplung mit dem triebs sich unterhalb der Tischplatte befinden.
Schrittmotor mittels eines das ihr benachbarte Teil 35 Der Hebel kann mehreren Schrittmotoren in der der Verstellspindel mit dem Handrad übergreifenden Weise zugeordnet sein, daß mehrere stangenartige Bügels an dem Teil der Verstellspindel gehalten, das Bauteile aus verschiedenen Richtungen gegen ihn dem das Handrad tragenden Teil benachbart ist. Der drücken und er in diesen Richtungen schwenkbar Bügel ist mit seinem einen Ende an dem Gehäuse eingespannt ist. In dieser Weise kann man einen der Kupplung befestigt und umgreift mit seinem 40 einzigen Hebel beispielsweise allen zur Durchführung anderen Ende hülsenartig und Relativdrehungen zu- von Bewegungen eines Objekttisches in einer senklassend das von der Kupplung her gesehen zweite recht zum Korpuskularstrahl verlaufenden Ebene Teil der Verstellspindel. erforderlichen Schrittmotoren zuordnen.

Wie bereits bemerkt, ist ein Vorteil der Verwen- Man kann aber die Zuordnung auch so treffen,

dung von Schrittmotoren für die Objektverstellung 45 daß mehrere stangenartige Bauteile in einer gemein-

darin zu sehen, daß die Verstellgeschwindigkeit den samen, den Hebel enthaltenden Ebene liegend gegen

im Korpuskularstrahlgerät vorliegenden speziellen ihn drücken. In diesem Fall hat man jedoch keine

Verhältnissen, also in erster Linie der jeweils einge- Unabhängigkeit der durch die verschiedenen stangen-

stellten Vergrößerung, in einfacher Weise angepaßt artigen Bauteile ausgelösten Bewegungen, da bei

werden kann. Eine zweckmäßige diesbezügliche Aus- 5° senkrecht stehendem Hebel diese stangenartigen

führung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß Bauteile übereinanderliegend gegen den Hebel von

der Impulsgeber Mittel, wie Potentiometer, zur Ein- derselben Seite her drücken,

stellung verschiedener Impulsfrequenzen enthält. Die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung

Im einzelnen kann die Einstellvorrichtung für die mit mehreren aus verschiedenen Richtungen gegen

Schrittmotoren so aufgebaut sein, daß in einem fre- 55 einen Hebel drückenden stangenartigen Bauteilen

quenzbestimmenden Stromkreis des Impulsgebers ein wird in der Regel so aussehen, daß zwei stangenartige

einstellbares elektrisches Schaltungselement, Vorzugs- Bauteile um vorzugsweise 90° gegeneinander versetz?

weise ein Potentiometer, solcher Ausbildung liegt, gegen den Hebel drücken und dieser in allen Rich-

daß sich seine . frequenzbestimmende Eigenschaft, tungen schwenkbar eingespannt ist. Zur Einspannung

vorzugsweise also der Widerstandswert, beim Bewe- 60 trägt der Hebel an seinem eingespannten Ende

gen eines Einstellorgans, vorzugsweise eines Span- zweckmäßigerweise eine Kugel,

nungsabgriffs, ausgehend von einer die Abgabe von Bei dieser Ausbildung hat man also die bereits

Impulsen an die Schrittmotoren verhindernde Null- eingangs genannte vorteilhafte Möglichkeit, unter

stellung nach beiden Richtungen gleichsinnig ändert; Benutzung nur eines Hebels eine Einstellung des

ferner sind mit dem Einstellorgan Kontaktmittel ver- 65 Objekttisches oder einer Kippatrone innerhalb einer

bunden, die in Abhängigkeit davon, in welche der Ebene in beliebiger Richtung vorzunehmen, wobei

beiden Richtungen das Einstellorgan aus der Null- Bewegungen in zwei Koordinatenrichtungen gleich-

steüung jeweils bewegt ist, entweder den Stromkreis zeitig vor sich gehen können.

Da bei dieser Einstellung der Hebel seine Lage relativ zu den Enden der stangenartigen Bauteile, mit denen sich diese auf ihm abstützen, ändert, ist es zweckmäßig, dem Hebel ballige Auflageflächen für die Enden der stangenartigen Bauteile zu geben, die ihrerseits Auflageflächen solcher Größe tragen, daß der Hebel in allen Stellungen die Lage aller stangenartigen Bauteile bestimmt. Die verschiedenen Auflageflächen dürfen also nie außer Eingriff miteinander kommen.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung sind zwischen den Impulsgebern und den Schrittmotoren voreinstellbare Impulszähler angeordnet. Derartige elektronische Zähler sind, ebenso wie Impulsgeber elektronischer oder elektrisch-mechanischer Bauart, dem Fachmann wohlbekannt. Als Impulsgeber können beispielsweise Einrichtungen verwendet werden, wie sie für die Ablenkimpulse von Elektronenstrahl-Oszillographen Verwendung finden.

Die Verwendung voreinstellbarer Impulszähler gibt die Möglichkeit, Objekteinzelheiten, deren Koordinaten in der Voreinstellung der Impulszähler gespeichert sind, direkt anzusteuern, wobei außerdem nur eine Auslösetaste od. dgl. für den Einstellvorgang betätigt zu werden braucht.

Eine derartige Objektverstellung kann außer zur gewünschten Einstellung eines anderen Objektbercichs oder Objektwinkels auch dann mit Vorteil vorgenommen werden, wenn eine unerwünschte Objektwanderung kompensiert werden muß. Eine derartige Objektwanderung kann beispielsweise bei einer Objektkippung dann auftreten, wenn die Kippachse nicht, wie dies beispielsweise für Stereountersuchungen an sich erforderlich ist, genau im Objekt liegt. In diesem Falle kann man mittels der Schrittmotoren und insbesondere bei Verwendung voreinstellbarer Impulszähler, die nur eine durch ihre Voreinstellung bestimmte Anzahl von Impulsen an die Schrittmotoren gelangen lassen, eine Kompensation durchführen. Weiterhin können unerwünschte Objektwanderungen durch Temperatureinflüsse auftreten. Ist ein derartiger Temperatureinfluß, der sich in der Regel während eines gewissen Zeitraumes bemerkbar macht, quantitativ bekannt, so kann man ihn in den Impulszählern speichern .und entsprechend dieser Speicherung gegenläufige Bewegungen des Objektes mittels der Stellmotoren vornehmen.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand der Figuren erläutert, von denen die F i g. 1 und 2 zwei senkrecht zueinander liegende, teilweise im Schnitt wiedergegebene Ansichten eines mit einer Verstellspihdel über eine elektromagnetische Kupplung verbundenen Schrittmotors darstellen, während die F i g. 3 und 4 eine erste konstruktive Möglichkeit für den Aufbau einer Betätigungseinrichtung und F i g. 5 ,eine andere Ausgestaltung der Betätigungseinrichtung zeigen. Die Anordnungen nach den F i g. 1 und 2 sind um 90° im Uhrzeigersinn gedreht zu denken.

In den F i g. 1 und 2 ist allgemein mit 1 eine Verstellspindel bezeichnet, die an ihrem oberen, nur in F i g. 1 dargestellten Ende die Schräge 2 besitzt, die mit einer entsprechenden Gegenschräge an einem darüberliegenden, auf nicht dargestellte Stößel wirkenden, ebenfalls nicht dargestellten Spindelteil zusammenwirkt. Die beiden eine Kupplung bildenden schrägen Flächen werden mittels Überwurfmuttern 3 im zusammengebauten Zustand gegcneinandergepreßt.

Wie F i g. 1 zeigt, setzt sich die Verstellspindel in ihrem dargestellten Verlauf aus vier Teilen 4, 5, 6 und 7 zusammen, von denen die drei erstgenannten Teile durch Kardangelenke 8 und 9 miteinander verbunden sind, so daß etwaige Herstellungstoleranzen in den einzelnen Teilen der Mikroskopsäule 10, die in Fi g. 2 angedeutet und an der die Verstellstange 1 festgelegt ist, ausgeglichen werden.

Das Teil 7 ist dagegen an seinen Enden in spezieller Weise ausgebildet. Mit seinem in Fig. 1 unteren Ende ist es nämlich an der Ausgangswelle 11 der allgemein mit 12 bezeichneten elektromagnetischen Kupplung drehfest, aber in Achsrichtung Relativbewegungen zulassend verbunden. Hierzu ist in der Ausgangswelle 11 der Schlitz 13 vorgesehen, durch den der Stift 14 in dem Spindelteil 7 hindurchragt.

Die Verbindung zwischen den Spindelteilen 6 und 7 ist ebenfalls durch einen Stift 15 vorgenommen, wobei das Teil 7 ebenfalls eine Ausnehmung 16 besitzt.

Der Zusammenhalt der Teile 7 und 12 in Achsrichtung wird durch den Bügel 17 gewährleistet. Er trägt an seinem in F i g. 1 oberen Ende das hülsenförmige Lager 18, in dem das Spindelteil 6 drehbar gelagert ist. An seinem in Fig. 1 unteren Ende ist der Bügel 17 fest mit der elektromagnetischen Kupplung 12 verbunden. Der Bügel 17 umgreift den Handgriff 19, der zur Objektverstellung von Hand dient. Die Kupplung 12 gibt die Möglichkeit, den Handgriff 19 zu betätigen, ohne daß der über das Übersetzungsgetriebe 20 mit der Kupplung 12 verbundene Schrittmotor 21 bekannter Bauart mitgedreht werden muß. Die wesentlichen Bestandteile der elektromagnetischen Kupplung 12 sind die aus magnetisch wirksamem Material bestehenden beiden Kupplungskörper 22 und 23, die mit Messingfuttern 24 und 25 ausgekleidet sind. Die Kupplungskörper 22 und 23 sind von einer Wicklung 26 zur Erzeugung des magnetischen Flusses umgeben, der sich über die Kupplungskörper 22 und 23 sowie den im Augenblick des Einschaltens des Stromes durch die Wicklung 26 bestehenden kleinen Luftspalt zwischen den Kupplungsteilen 22 und 23 schließt.

Wie ersichtlich, ist am Gehäuse 27 der Kupplung 12 mittels Schrauben 28 der Bügel 17 festgelegt.

Ebenfalls mittels Schrauben 29 ist das in bekannter Weise konstruierte Übersetzungsgetriebe 20 über Flansche an dem Gehäuse 27 festgelegt, während Schrauben 30 ebenfalls über Flansche den Schrittmotor 21 an dem Getriebe 20 halten. Die ganze in ¹ den F i g. 1 und 2 dargestellte Anordnung bildet also eine konstruktive Einheit, die nach Zusammenbau der Säule beispielsweise eines Elektronenmikroskops an dieser durch Anziehen der Überwurfmutter 3 und durch Befestigen beispielsweise in der in F i g. 2 bei 31 angedeuteten Weise festgelegt wird.

In dem behandelten Ausführungsbeispiel ist also jeder Verstellspindel ein Schrittmotor zugeordnet. Eine weitere Verstellspindel kann um 90° gegen die Spindel 1 versetzt angeordnet und einem anderen Stößel zugeordnet sein, wobei dann beide Verstellstangen zur Durchführung von Verstellbewegungen eines Objekttisches in einer Ebene senkfecht zum Korpuskularstrahl dienen können. Weitere derartige Verstelleinrichtungen können vorgesehen sein, um Kippbewegungen eines in einer Kippatrone in den Objekttisch eingesetzten Objektes durchzuführen.
F i g. 3 zeigt die wesentlichen Teile eines Betäti-

gungsmechanismus in einer Seitenansicht, F i g. 4 die entsprechende Aufsicht. Wesentliche Bestandteile dieser Anordnung bilden stangenartige Bauteile 40 und 41, von denen nur das Teil 40 so weit dargestellt ist, daß die Ausbildung des Kontakte tragenden Endes im einzelnen erkennbar ist. Die stangenartigen Bauteile 40 und 41 sind in ihrer Achse verschiebbar bei 42 und 43 beispielsweise im Bedienungspult eines Elektronenmikroskops gelagert. Man erkennt, daß mittels Druckfedern 44 und 45 die Bauteile 40 und 41 mit ihren Auflageflächen 46 und 47 gegen die ballige Auflagefläche 48 des Hebels 49 gedrückt werden, der, wie F i g. 3 zeigt, an seinem unteren Ende die Kugel 50 trägt, die in der allgemein mit 51 bezeichneten Vorrichtung federnd festgeklemmt ist, so daß er eine durch Betätigung eingestellte Winkeleinstellung oc beibehält.

Der linke Teil der F i g. 3 läßt die Vorgänge bei der Einstellung eines bestimmten Winkels α für diejenige Koordinate erkennen, der das stangenartige Bauteil 40 zugeordnet ist. Eine entsprechende Kontaktanordnung ist für das stangenartige Bauteil 41 vorhanden, aber nicht dargestellt.

Das stangenartige Bauteil 40 trägt an seinem in Fig. 3 linken Ende zwei Kontakte52 und 53, von denen der Kontakt 52 mit Gegenkontakten 54 und 55 je nachdem zusammenwirkt, ob das stangenartige Bauteil 40 aus seiner figürlich dargestellten Nullstellung nach links oder rechts um eine dem jeweiligen Winkel « entsprechende Strecke bewegt ist. Von den Gegenkontakten 54 und 55 liegt der erstgenannte in dem Stromkreis für Linkslauf und der zweitgenannte in dem Stromkreis für Rechtslauf des im einzelnen nicht dargestellten Schrittmotors mit bekanntem Aufbau, so daß bei Bewegung des Hebels 49 in Fig. 1 nach links der Stromkreis für Linkslauf und bei Bewegung des Hebels 49 nach rechts der Stromkreis für Rechtslauf des Motors geschlossen wird. Der Motor erhält dann aus dem Impulsgeber 56 über den voreinstellbaren Impulszähler 57 und den Schalter 58 Impulse, die eine Verstellung des Objektes durch Schritte des Motors zur Folge haben. Dabei ist die Größe der Objektverstellung von der Anzahl der an den Schrittmotor abgegebenen Impulse und die Geschwindigkeit der Objektverstellung von der Impulsfrequenz abhängig. Die Anzahl der Impulse wird in diesem Ausführungsbeispiel durch den voreinstellbaren Impulszähler 57 bestimmt, in dem beispielsweise eine bestimmte Anzahl von Impulsen gespeichert ist und der so viele der vom Impulsgeber 56 erzeugten Impulse über den Kontakt 52 an die Klemme A' bzw. B' des Motors gelangen läßt, wie der Differenz zwischen seiner Speicherkapazität und seiner Voreinstellung entspricht. Dann öffnet er seinen Kontakt 58. A und B sind die jeweils anderen Klemmen am Motor. Die Impulse können beispielsweise eine Amplitude von 10 V haben; ihre Frequenz kann beispielsweise zwischen 1 und 300 je Sekunde betragen.

Zur Einstellung der Frequenz ist in diesem Ausführungsbeispiel das Potentiometer 59 vorgesehen, das in diesem Fall als Drahtpotentiometer ausgebildet ist. Die Wicklung ist symmetrisch bezüglich der Nullstellung 60 ausgebildet, so daß bei Bewegung des Abgriffs 53 aus der dargestellten Nullage in F i g. 3 sowohl nach links als auch nach rechts die Impulsfrequenz von niedrigen Werten auf hohe Werte ansteigt. Daher ist es möglich, durch Betätigen des Hebels 49 sowohl die Richtung als auch die Geschwindigkeit der Objektverstellung mittels des Schrittmotors zu ändern.

Das Potentiometer 59 liegt im frequenzbestimmenden Stromkreis des Impulsgebers 56, der ferner die Speisespannungsquelle 61 enthält.

Wie F i g. 4 zeigt, gestattet der Hebel 49 infolge seiner kugelartigen Ausbildung am Einspannende 50 die gleichzeitige Betätigung von zwei stangenartigen

ίο Bauteilen 40 und 41 und damit zwei Schrittmotoren, so daß der Objekttisch oder die Kippatrone in zwei zueinander senkrechten Richtungen gleichzeitig mit voneinander unabhängigen Geschwindigkeiten verstellt werden können. Die Größe der Neigungswinkel ex des Hebels in Richtung der beiden stangenartigen Bauteile 40 und 41 ist ein Maß für die Geschwindigkeit der Objektverstellung in diesen beiden Richtungen, das Vorzeichen dieser Winkel bestimmt die Richtung der Verstellung. Befindet sich der Winkel α in dem in F i g. 4 mit I bezeichneten Quadranten, so haben unter Zugrundelegung der für die Anschlüsse Λ' und B' oben definierten Bedeutungen (A' Linkslauf, B' Rechtslauf) beide Bauteile 40 und 41 dem Rechtslauf ihrer Motoren zugeordnete Stellungen. Befindet sich der Hebel 49 im Quadranten II, so läuft der dem Bauteil 40 zugeordnete Schrittmotor im Rechtssinn, der dem Bauteil 41 zugeordnete Motor im Linkssinn. Im Quadranten III liegt bei beiden Motoren Linkslauf vor, während im Quadranten IV das Bauteil 40 Linkslauf und das Bauteil 41 Rechtslauf veranlaßt.

Man kann die Zuordnung der Quadranten zum

Bildschirm gegebenenfalls unter Berücksichtigung einer Bilddrehung in dem Korpuskularstrahlgerät so treffen, daß die Bewegung des Hebels in einer bestimmten Richtung eine im Bild beobachtete Objektverstellung in derselben Richtung bewirkt. Bei elektromagnetischen Abbildungslinsen tritt bekanntlich eine Bilddrehung auf, die, sofern nicht zusätzliche Kompensationsmaßnahmen getroffen sind, von der Erregung der Linse und damit ihrer Vergrößerung abhängt. Um hier die genannte Zuordnung zwischen den Quadranten beibehalten zu können, kann es zweckmäßig sein, die in Fig. 3 mit 51 bezeichnete Anordnung drehbar im Bedienungspult zu halten, so daß nach einer bei einer Änderung der Bilddrehung vorgenommenen Justierung durch Drehung der die Quadranten enthaltenden Ebene um die Achse des Hebels 49 wiederum die gewünschte Zuordnung vorhanden ist.

F i g. 5 zeigt eine andere Ausbildung der Einrichtung zur Steuerung der Impulsfrequenz und damit der Verstellgeschwindigkeit. Hier ist ein Drehpotentiometer 70 vorgesehen, das im frequenzbestimmenden, wiederum eine Speisespannungsquelle 61 enthaltenden Stromkreis des Impulsgebers 56 angeordnet ist und dessen als Schleifer ausgebildeter Abgriff 73 mittels einer Schnur 74 od. dgl., die in der Rollenführung

75 verläuft, an dem einen Ende eines stangenartigen Bauteils 76 analog den Bauteilen 40 und 41 in den Fig. 3 und 4 befestigt ist. Dieses Ende des Bauteils

76 trägt wiederum einen Kontakt 52 für die Auswahl der Verstellrichtung.

Bei jeder Bewegung des stangenartigen Bauteils 76 in Fi g. 5 nach links oder rechts bewirkt die Rollenanordnung 75 eine Umlenkung der Schnur 74, die dann gegen die Wirkung einer nicht dargestellten Feder den Abgriff 73 aus der dargestellten Nullstellung in eine der Auslenkung α des in Fig. 3 mit 49

bezeichneten Hebels entsprechende Stellung bewegt. Demgemäß wird eine bestimmte Impulsfrequenz des Impulsgebers 56 eingestellt.

Mit der Erfindung ist es möglich, ein Objekt schrittweise, gegebenenfalls in verschiedenen Riehtungen, abzutasten, wobei die Erfindung dahingehende Ausbaumöglichkeiten besitzt, daß diese Abtastung bzw. die Einstellung eines bestimmten Objektbereichs automatisch nach Betätigen einer Taste vorgenommen wird. Die koordinatenartige Unterteilung des Objektes durch einen oder mehrere Schrittmotoren bringt den Vorteil einer mit einfachen Mitteln erzielten Reproduzierbarkeit der Lage interessierender Objektstellen.

Claims (21)

Patentansprüche:

1. Korpuskularstrahlmikroskop mit zur Verstellung eines zu untersuchenden Objektes' die- _ao nenden Einrichtungen und zu deren Betätigung vorgesehenen fernbedienten Stellmotoren, nach Patent 1564 657, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellmotoren Schrittmotoren (21) sind, denen Impulsgeber (56) zugeordnet sind, die eine durch die Größe der gewünschten Objektverstellung gegebene Anzahl von Steuerimpulsen und die Geschwindigkeit der Objektverstellung bestimmender Frequenz an die Schrittmotoren (21) abgeben, und daß die je Impuls erfolgende Verstellung der Schrittmotoren (21) die kleinste erforderliche Objektverstellung bewirkt.

2. Korpuskularstrahlmikroskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Objekthalterung mit einer Kippatrone vorgesehen ist und durch Betätigen der Schrittmotoren (21) der Winkel zwischen Objekt und Korpuskularstrahl verstellbar ist.

3. Korpuskularstrahlmikroskop nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzliche Mittel (19, 12) zur Betätigung von Hand vorgesehen sind.

4. Korpuskularstrahlmikroskop nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Schrittmotoren (21) und den Verstellspindeln (1) Magnetkupplungen (12) vorgesehen sind.

5. Korpuskularstrahlmikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsgeber (56) Mittel, wie Potentiometer (59; 70), zur Einstellung verschiedener Impuls- so frequenzen enthält.

6. Korpuskularstrahlmikroskop nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in einem frequenzbestimmenden Stromkreis des Impulsgebers (51) ein einstellbares elektrisches Schaltungselement, vorzugsweise ein Potentiometer (59; 70), solcher Ausbildung liegt, daß sich seine frequenzbestimmende elektrische Eigenschaft, vorzugsweise der Widerstandswert, beim Bewegen eines Einstellorgans, vorzugsweise eines Spannungsabgriffs (53), ausgehend von einer die Abgabe von Impulsen an die Schrittmotoren (21) verhindernden Nullstellung nach beiden Richtungen gleichsinnig ändert, und daß mit dem Einstellorgan (53) Kontaktmittel (52) verbunden sind, die in Abhängigkeit davon, in welche der beiden Richtungen das Einstellorgan (53) aus der Nullstellung jeweils bewegt ist, entweder den Stromkreis des betreffenden Schrittmotors (21) für Linkslauf oder den Stromkreis für Rechtslauf des Schrittmotors schließen.

7. Korpuskularstrahlmikroskop nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Einstellorgan (53; 73) und die Kontaktmittel (52) mit einem in Richtung seiner Achse verschiebbar gelagerten stangenartigen Bauteil (40, 41; 76) derart verbunden sind, daß bei Verschiebebewegungen des stangenartigen Bauteils (40, 41; 76) das Einstellorgan (53; 73) die frequenzbestimmende elektrische Eigenschaft des elektrischen Schaltungselements (59; 70) ändert und die Kontaktmittel (52) über Gegenkontakte (54, 55) in den Stromkreisen des Schrittmotors (21) gleiten.

8. Korpuskularstrahlmikroskop nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das stangenartige Bauteil (40, 41; 76) unter Federwirkung (44, 45) mit einem Ende gegen einen in der Nullstellung zumindest ungefähr senkrecht zu ihm stehenden Hebel (49) drückt, der mit dem seinem als Handgriff dienenden Ende abgekehrten Ende (50) in Achsrichtung des stangenartigen Bauteils (40, 41; 76) schwenkbar eingespannt (51) ist.

9. Korpuskularstrahlmikroskop nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Hebel (49) mehreren Schrittmotoren (21) in der Weise zugeordnet ist, daß mehrere stangenartige Bauteile (40, 41) aus verschiedenen Richtungen gegen ihn drücken und er in diesen Richtungen schwenkbar eingespannt (51) ist.

10. Korpuskularstrahlmikroskop nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Hebel (49) mehreren Schrittmotoren (21) in der Weise zugeordnet ist, daß mehrere stangenartige Bauteile in einer gemeinsamen, den Hebel enthaltenden Ebene liegend gegen ihn drücken.

11. Korpuskularstrahlmikroskop nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwei stangenartige Bauteile (40, 41) um vorzugsweise 90° gegeneinander versetzt angeordnet gegen den Hebel (49) drücken und dieser in allen Richtungen schwenkbar eingespannt (51) ist.

12. Korpuskularstrahlmikroskop nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Hebel. (49) an seinem eingespannten Ende eine Kugel (50) trägt.

13. Korpuskularstrahlmikroskop nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Hebel (49) ballige Auflageflächen (48) für die Enden der stangenartigen Bauteile (40, 41) besitzt, die ihrerseits Auflageflächen (46, 47) solcher Größe tragen, daß der Hebel (49) in allen Stellungen die Lage aller stangenartigen Bauteile (40, 41) bestimmt.

14. Korpuskularstrahlmikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Impulsgeber (56) und den Schrittmotoren (21) voreinstellbare Impulszähler (57) angeordnet sind.

15. Korpuskularstrahlmikroskop nach einem der Ansprüche 3 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils eine Verstellspindel (1) mit dem ihr zugeordneten Schrittmotor (21) sowie gegebenenfalls einer elektromagnetischen Kupplung (12) und/oder einem Übersetzungsgetriebe (20) eine selbständige Baueinheit bildet.

16. Korpuskularstrahlmikroskop nach An-

Spruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellspindel (1) aus mehreren, durch Kardangelenke (8, 9) verbundenen Teilen (4 bis 7) zusammengesetzt ist.

17. Korpuskularstrahlmikroskop nach den Ansprächen 3 und 16, dadurch gekennzeichnet, daß eines der Spindelteile (7) ein Handrad (19) trägt.

18. Korpuskularstrahlmikroskop nach einem der Ansprüche 4 bis 17,.dadurch gekennzeichnet, daß das der elektromagnetischen Kupplung (12) benachbarte Ende der Verstellspindel (1) mit einer Ausgangswelle (11) der elektromagnetischen Kupplung (12) durch eine Stift-Schlitz-Verbindung (13, 14) drehfest, aber in Achsrichtung der Verstellspindel (1) Relativbewegungen zulassend verbunden ist.

19. Korpuskularstrahlmikroskop nach den Ansprüchen 17 und 18, dadurch gekennzeichnet, daß das der elektromagnetischen Kupplung (12) be-

nachbarte Teil (7) der Verstellspindel (1) das Handrad (19) trägt.

20. Korpuskularstrahlmikroskop nach den Ansprüchen 15 und 19, dadurch gekennzeichnet, daß die elektromagnetische Kupplung (12) mit dem Schrittmotor (21) mittels eines das ihr benachbarte Teil (7) der Verstellspindel mit dem Handrad (19) übergreifenden Bügels (17) an dem Teil (6) der Verstellspindel gehalten ist, das dem das Handrad (19) tragenden Teil (7) benachbart ist.

21. Korpuskularstrahlmikroskop nach einem der Ansprüche 9 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vermeidung einer Änderung der Zuordnung zwischen Schwenkrichtung (α) des Hebels (49) und dadurch bewirkter, im Bild beobachteter Objektverstellung infolge Änderungen einer im Gerät hervorgerufenen Bilddrehung die stangenartigen Bauteile (40, 41) um die Achse des Hebels (49) drehbar gelagert sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen