DE2140990A1

DE2140990A1 - Elektronenstrahlaufzeichnungsanordnung

Info

Publication number: DE2140990A1
Application number: DE19712140990
Authority: DE
Inventors: Sakae Tanashi; Tanaka Kazumitsu; Goto Nobuo; Akishima; Tokio Miyauchi (Japan). P
Original assignee: Jeol Ltd
Current assignee: Jeol Ltd
Priority date: 1970-08-20
Filing date: 1971-08-16
Publication date: 1972-03-16
Also published as: FR2104476A5; DE2140990C3; NL7111349A; NL148740B; GB1361295A; DE2140990B2; CA934808A; JPS509127B1; US3701847A

Description

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NIHON DENSHI KABUSHIKI KAISHA, 1418 Nakagami Akishima,

Tokyo /JAPAN

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Aufnahme und zum Aufzeichnen von Bildern und/oder anderen Informationen unter Verwendung von mehrerern Elektronenstrahien, wobei Insbesondere eine Vielzahl von Informationen auf verschiedenen Teilen eines
gegenüber Strahlungsenergie empfindlichen Aufnahme» und Aufzeichnungsmediums, z. B. eines fotographischen Filmes_s aufgenommen und aufgezeichnet werden soll.

Die Aufnahme und Aufzeichnung von Informationen eines Farbfemsehbildes auf einem länglichen fotographischen Film ist einfarbig unter Verwendung von Elektronenstrahlen bekannt. Hierbei wird das

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Helligkeitssignal der Farbfernsehbild-Information auf einem der rahmenartigen Bilder, die eine erste Reihe von rahmenartigen Bildern bilden, aufgenommen und aufgezeichnet, während das Farbsignal, das durch Mischen zweier unähnlicher Signale, z. B. durch ein Mischen von B-Y und R-Y-Signalen entsteht, in einem entsprechenden rahmenartigen Bild einer zweiten Reihe von rahmenartigen Bildern aufgenommen und aufgezeichnet wird, die zu der erstgenannten Reihe parallel verläuft.

Eine derartige bekannte Aufnahme- und Aufzeichnungsvorrichtung ist in "Journal of the S.M.P.T.E., vol. 79, No. 8, August 1970, pp 677-686 " beschrieben. Bei dieser bekannten Anordnung sind zwei Elektronenkanonen vorgesehen. Der Elektronenstrahl der einen Elektronenkanone wird durch dme Helligkeitssignal moduliert, während der Elektronenstrahl der anderen Kanone durch das Farbsign&I moduliert wird. Die beiden Elektronenkanontn sind derart angeordnet, daß dit hiervon zu dem Aufnahm®- m^i Aufzeichnungsmedium auegehenden Elektronenstrahlen um einen Winkel von ca. 30° gegenüber der Senkrechten zur Längsachse des Auf ze Ic hmmo mediums geneigt sind. Einzelne Kondensor linsen werden zur Konvergierung der jeweiligen Elektronenstrahlen benutzt, während einseine Ablenkspulen zur Abtastung der Strahlen dienen, so daß verschiedene Flächen des Aufzeichnungsund Aufnahmemediums bestrahlt werden.

Wenn bei einer derartigen Anordnung der Elektronenstrahl das Aufnahmemedium in Längsrichtung abtastet, ändert sich der Durchmesser des Elektronenstrahlpunktes allmählich, so daß eine genaue Aufnahme und Aufzeichnung unmöglich ist. Außerdem kann bei der Rasterabtastung keine exponierte bzw. bestrahlte Fläche erzielt werden, die völlig genau rechteckig ist.

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Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, den vorgenannten Nachteilen abzuhelfen und eine verbesserte Anordnung in Vorschlag zu bringen, wobei es insbesondere möglich sein soll, die Richtung der Elektronenstrahlen zu ändern. Diese Aufgabe wird gelöst durch eine erfindungsgemäße Anordnung, die gekennzeichnet ist durch mehrere Elektronenkanonen zur Erzeugung von mehreren Elektronenstrahlen, durch eine Kondensorlinse, durch die die verschiedenen Elektronenstrahlen konvergiert werden, welche sich im Linsenmittelpunkt schneiden, durch einen Support zur Unterstützung eines Aufnahme- und Aufzeichnungsmediums in einer Aufnahme- und Aufzeichnungskammer, durch Bildzerlegungs- und Abtastmittel, durch die die verschiedenen Elektronenstrahlen gleichzeitig zerlegt bzw. abgetastet werden, so daß verschiedene Flächen des Aufnahme- und Aufzeichnungsmediums bestrahlt werden und durch Antriebsmittel zum Transport des Aufnahme- und Auf zeichnungsmediuifls, so daß auf dem gegenüber Strahlenenergie empfindlichen, länglichen Aufzeichnungsmedium eine Vielzahl von Informationen an verschiedenen Stellen aufgezeichnet wird.

Gemäß einer bevorzugten Äusführungsform ist eine Elektronenkanonenkammer vorgesehen, in der ein hohes Vakuum selbst dann aufrechterhalten werden kann, wenn die Aufnahmekammer mit der Atmosphäre in Verbindung steht. Hierbei ist es von Vorteil, eine Abschirmblende unmittelbar unterhalb der Kondensorlinse anzuordnen.

Erfindungsgemäß besteht der Vorteil, daß die Zeit verkürzt werden kann, innerhalb der das Aufnahme- und Aufzeichnungsmedium einem hohen Vakuum ausgesetzt werden kann.

Bei der erfindungsgemäßen Anordnung sind mindestens zwei Elektronenkanonen vorgesehen, von denen die eine einen Elektronenstrahl aus-

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sendet, der durch eine Information, wie z. B. durch das Helligkeitssignal einer Farbfernsehbildinformation moduliert ist. Die andere Elektronenkanone sendet einen Elektronenstrahl aus, der durch eine andere Information, z. B. durch das Farbsignal moduliert ist, welches durch Mischen zweier ungleicher Signale entsteht.

Damit die beiden Strahlen auf verschiedenen Teilen des Aufnahmemediums auftreffen, die in Querrichtung nebeneinander liegen, schneiden die beiden Strahlen einander im Mittelpunkt der gemeinsamen Kondensorlinse.

Um den Punktdurchmesser zu reduzieren und hierdurch die Aufzeichnungsgenauigkeit zu erhöhen, wird das Aufnahme- und Aufzeichnungsmedium derart angeordnet, daß der Abstand zwischen dem Medium und dem Mittelpunkt der Kondensorlinse erheblich kleiner ist als der Abstand zwischen dem Linsenmittelpunkt und den Elektronenkanonen.

Eine gleic hzeitige Strahlabtastung ist dadurch gewährleistet, daß Bildzerlegungs- und Abtastmittel zwischen dem Aufnahmemedium und der Kondensorlinse angeordnet werden, um verschiedene Flächen des Aufnahmemediums zu bestrahlen bzw. zu be lichten.

Da der Schneidewinkel der beiden Elektronenstrahlen sehr klein gemacht werden kann, ändert sich der Durchmesser des Punktes auf dem Aufnahmemedium nur sehr geringfügig und die bestrahlten und belichteten Flächen haben völlig genau die Form eines Rechteckes.

Bei der erfindungsgemäßen Anordnung kann eine Vielzahl von Elektronenstrahlen mit hoher Genauigkeit konvergiert werden, wobei nur

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eine Kondensorlinse erforderlich ist. Außerdem ist nur eine Abtastanordnung erforderlich, um die Vielzahl von Elektronenstrahlen abzutasten und die Bildzerlegung vorzunehmen.

Wennjeine magnetische Kondensor linse anstelle einer elektrostatischen Linse benutzt wird, werden die gekrümmten Strahlen sowohl gedreht als auch konvergiert, so daß irgendeine Änderung in der Magnetfeldintensität entsprechende Änderungen der E lektronenst rahlauf treffstellen verursacht. Dieser Nachteil, der bei bekannten Anordnungen zu verzeichnen ist, wird erfindungsgemäß dadurch vermieden, daß die Elektronenkanonen gegenüber der Ebene des Aufzeichnungsmediums drehbar sind. Hierdurch ist eine Korrektur der Elektronenstrahlauftreffstellen möglich.

Da der Schneidewinkel der beiden Elektronenstrahlen einstellbar ist, kann der Abstand zwischen den Auftreffstellen auf dem Aufzeichnungsmedium vergrößert oder verkleinert werden, ohne daß eine Verschiebung des Aufzeichnungsmediums erforderlich ist.

Weitere Einzelheiten und Merkmale sind aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen und anhand der beiliegenden Zeichnung ersichtlich,,
In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Prinzipdarstellung der Funktionsweise einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung zur Aufnahme und Aufzeichnung von Elektronenstrahlen, wobei zwei Elektronenkanone« vorgesehen sind;

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Fig. 2 eine Schnittdarstellung der Anordnung gemäß Figur 1, wobei einige Einzelheiten dargestellt sind;

Fig. 3 einen Schnitt durch eine Aufnahmekammer und eine Filmkammer;

Fig. 4 eine Draufsicht auf ein belichtetes Aufnahme- und Aufzeichnungsmedium, das mittels der Anordnung gemäß Figur 2 belichtet wurde.

Bei der in Figur 1 schematisch dargestellten Anordnung ist eine Lochblende 1 innerhalb einer Kondensor linse 2 derart angeordnet, daß die Öffnung la mit dem Mittelpunkt der Kondensorlinse 2 fluchtet. Zwei Elektronenkanonen 3a, 3b sind derart angeordnet, daß hiervon ausgehende Elektronenstrahlen 4a, 4b einander im Mittelpunkt der Kondensorlinse 2 schneiden, d. h. in der Öffnung la der Lochblende 1. Die beiden Elektronenstrahlen 4a, 4b werden somit gesammelt und konvergiert und treffen quer auf ein Aufnahme- und Aufzeichnungsmedium 5 an verschiedenen Stellen auf. Mittels eines Pfeiles β ist die Richtung angezeigt, in der das Aufnahme- und Aufzeichnungsmedium 5 transportiert wird.

Eine Abtasteinrichtung 7 Bildzerlegung bzw. Bildfeldzerlegung ist zwischen der Kondensorlinse 2 und dem Aufzeichnangsmedium 5 angeordnet. Hierdurch wird eine Querzeilen- oder Rasterabtastung bewirkt und es werden verschiedene Bereiche und Flächen auf dem Aufzeichmngsmedium in Querrichtung bestrahlt bzw. belichtet.

Um den Durchmesser des Elektronenstrahipunktes bis auf 2a. 1 Mikron zu verringern und hierdurch die Aufnahme- und Aufzeichnungsgenauig-

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keit zu verbessern, ist die Anordnung derart ausgebildet, daß der Abstand zwischen den Elektronenkanonen 3a und 3b und dem Mittelpunkt der Kondensorlinse 2, der mit dem Bezugszeichen L^ bezeichnet ist, mindestens zweimal, vorzugsweise fünfmal so groß ist wie der Abstand zwischen dem Mittelpunkt der Kondensor linse 2 und dem Aufzeichnungsmedium 5, der mit dem Bezugszeichen L„ bezeichnet ist.

Bei der vorgenannten Anordnung wird der Elektronenstrahl 4a dur cn das Helligkeitssignal, welches gewöhnlich als Y-Signal bezeichnet wird, moduliert, während der Elektronenstrahl 4b durch das Farbsignal moduliert wird, welches durch eine Mischung von zwei ungleichen Farbsignalen (z. B. R-Y-und B-Y-Signale) hergestellt wird. Das Y-Signal und das Farbsignal werden somit gleichzeitig in Querformation auf den verschiedenen Bereichen bzw» Bildern auf dem Aufnahmemedium aufgezeichnet. Hierbei bildet nacheinander der Elektronenstrahl 4a die Y-Signal-Bilder 8a, 8b, 8c ...., während der Elektronenstrahl 4b nacheinander die Farbsignalbilder 9a, 9b, 9c .... .bildet.

Mit dieser Anordnung, bei der ein Abstand L zwischen den auftreffenden Elektronenstrahlen nur wenige mm beträgt, kann ein sogenann-

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ter Schneidwinkel Öl in der Größenordnung von 1 bis 5 erreicht werden und es ist ein relativ großer Trennabstand 1„ zwischen den beiden Elektronenkanonen 3a und 3b möglich.

Wenn L=4 mm, L₁= 300 mm und L„= 60 mm ist, so errechnet sich el zu ungefähr 4 ° und 1„ zu 20 mm.

Die Rasterverzerrung ist somit minimal und zwar unabhängig von der Richtung der Abtastung oder dem Ausmaß der Ablenkung.

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Bei der in Figur 2 und 3 in näheren Einzelheiten dargestellten Anord-

und nung ist eine Aufnahme- und Aufzeichnungskammer 10 eine Elektronenkanonenkammer 11 vorgesehen, sowie zwei Filmkammern 12a und 12b. Die Kammern 10 und 11 werden hochvakuuiert und zwar auf

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einen Wert von mehr als 10 Torr. Für die Evakuierung ist eine nicht dargestellte Vakuumpumpe über Auslaßrohre 13a und 13b angeschlossen. In den Kammern 12a und 12b wird ein Vakuum von ungefähr 10" Torr mittels einer zweiten ebenfalls nicht dargestellten Vakuum-

P pumpe eingestellt.

Die Aufnahmekammer 10 ist von den Filmkammern 12a und 12b durch Schlitzblenden 14a und 14b getrennt, die mit Schlitzen 15a und 15b versehen sind, durch welche ein Aufnahme- und Aufzeichnungsmedium 16 hindurchgeführt wird.

Das Medium 16 ist durch einen Support 17 unterstützt, der innerhalb der Kammer 10 angeordnet ist. In der Kammer 10 sind ferner mit einer Wand 19 verbundene Abtastmittel 19 und Antriebsmittel 20 angeordnet, die z. B. aus einer Spule oder Rolle bestehen können. Durch die Antriebsmittel 20 wird das Medium 16 transportiert.

Das Aufnahmemedium 16, das z. B. aus einem fotografischem Film bestehen kann, wird auf einer Zufuhr»pule 21a, die sich in der Filmkammer 12a befindet, aufgewickelt und wird durch den Schlitz 15a in die Aufnahmekammer 10 transportiert. Innerhalb der Aufnahmekammer 10 wird das Aufnahmemedium 16 über den Support 17 geführt und durch die Antriebsmittel 20 transportiert. Sodann wird es auf eine Aufwickelspule 21b, der es durch den Schlitz 15b zugeführt wird, aufgewickelt. Die Spule 21b befindet sich innerhalb der Filmkammer 12b.

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Für die Führung des Mediums 16 durch die Schlitze 15a und 15b sind Rollen 22a, 22b und 22c vorgesehen.

Eine magnetische Kondensorlinse 23, die eine Erregerspule 24 und Magnetjoche 25a und 25b aufweist, ist an der Wandung 19 befestigt undiliegt somit zwischen der Aufnahme kammer 10 und der Elektronenkanonenkammer 11. Die Elektronenstrahlen werden somit durch das Magnetfeld in dem kleinen Spalt zwischen den Jochen 25a und 25b gesammelt und konvergiert.

Eine Lochblende 26 ist innerhalb der Linse 23 durch einen Halter 27 derart angeordnet, daß die Blendenöffnung 26a mit dem Mittelpunkt der Linse fluchtet.

Zwei Elektronenkanonen 28a und 28b sind mit Platten 29a und 29b. die um einen bestimmten Winkel gegeneinander geneigt sind, verbunden, sodaß die ausgestrahlten Elektronenstrahlen 33a und 33b einander im Mittelpunkt der Linse 23, d. h. in der Öffnung 26a der Blende 26 schneiden.

Die Elektronenkanonen sind herkömmlicher Bauart und weisen drei Elektroden auf, nämlich eine Kathode, eine Anode und eine Kontroll- und Steuerelektrode.

Die Platte 29a ist auf einer Gleitfläche der Platte 29b gleitend angeordnet, wobei für die Verschiebung eine Einstellschraub® vorgesehen ist. Außerdem ist eine. Feder 31 vorgesehen, die die Platte 29a gegem die Einstellschraube 30 drückt.

Die Gleitfläche 32 der Platte 29b ist krelssegmsntartig aus wobei der Mit telpunkt dieses Kreissegmentes mit dem MittelpunM

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der Kondensorlinse 23 zusammenfällt.

Wenn die Platte 29a längs der Gleitfläche 32 verschoben wird, bleibt der Punkt, wo sich die beiden Elektronenstrahlen schneiden, der gleiche und es ändert sich nur der Schneidwinkel, d. h. der Winkel β ο , unter dem sich die beiden Elektronenstrahlen 33a und 33b schneiden. Somit ändert sich der Abstand zwischen den auftreffenden Elektronenstrahlen, der in Figur 1 mit L bezeichnet ist.

Ein aus einem Schneckenrad 35 und einer Schnecke 34 bestehendes Schneckengetriebe dient zur Drehung eines Drehteiles 36, das mit dem Schneckenrad 35 verbunden ist. Da die Platte 29b mit dem Drehteil 36 verbunden ist, werden bei einer Betätigung des Schneckengetriebes die Platten 29a und 29b gegenüber dem Aufzeichnungsmedium 16 gedreht, so daß die E lektronenstrahlauftreffstellen eingestellt werden können. Der Vorteil dieser neuartigen mechanischen Einstellung liegt darin, daß die Elektronenstrahlen auf das Aufnahme- und Aufzeichnungsmedium in genauer Querformation auftreffen. Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß, wenn geneigte Strahlen durch die magnetische Kondensorlinse hindurchgehen, die unvermeidliche Strahlverschiebung auf dem Aufzeichnungsmedium durch die magnetische Linse korrigiert werden kann.

Zwischen der Kondensorlinse 23 und der Abtastanordnung 18 ist eine Lochblende 37 angeordnet, die es gestattet, den unteren Teil der Linse mittels eines Knopfes 38 zu öffnen und zu schließen, so daß wahlweise die Kammern 10 und 11 vereinigt und getrennt werden können. Es ist somit möglich, entweder die Kammer 10 oder die Kammer 11 mit der Atmosphäre zu verbinden, ohne daß das Vakuum in der anderen Kammer beeinträchtigt wird.

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Zwei ungleiche Signale, die aufgezeichnet werden sollen, werden den Steuerelektroden der Elektronenkanonen über Kabel 40a und 40b, die Teil eines Hauptkabels 39 bilden, zugeführt, so daß die Elektronenstrahlen 33a und 33b moduliert werden. Die modulierten Elektronenstrahlen schneiden einander im Mittelpunkt der Kondensorlinse 23 und tasten sodann gleichzeitig verschiedene Bereiche und Flächen auf dem Aufnahmemedium 16 ab, das über den Support 17 geführt wird.

Wenn ein Farbfernsehbildsignal auf dem Medium 16 aufgezeichnet werden soll, werden erfindungsgemäß das Y-Signal und das Farbsignal jeweils den Elektronenkanonen 28a und 28b zugeführt. Der durch das Y-Signal modulierte Elektronenstrahl 33a und der durch das Farbsignal modulierte Elektronenstrahl 33b schneiden einander im Mittelpunkt der Kondensorlinse 23. Nach dem Durchgang durch die Linse werden die beiden Strahlen gleichzeitig in Querrichtung über verschiedene Flächen und Bereiche

des Aufzeichnungsmediums 16 durch die Abtastmittel 18 abgetastet und zerlegt.

Ein mittels der vorgenannten Vorrichtung bestrahltes bzw. belichtetes Aufzeichnungsmedium ist in Figur 4 dargestellt, das zwei Reihen von

rahmenartigen Bildern 42a, 42b, 42c ... und 41a, 41b, 41c. aufweist,

die von den beiden Elektronenstrahlen erzeugt worden sind. Die Reihe

41 ist hierbei dem Elektronenstrahl 33a zugeordnet, während die Reihe

42 dem Elektronenstrahl 33b zugeordnet ist.

In Abwandlung von demyorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel können anstelle von geradlinigen auch gekrümmte Elektronenstrahlen benutzt werden, die einander im Linsenmittelpunkt schneiden, wofür Ablenkmittel vorgesehen sind, die zwischen den Elektronenkanonen und der Kondens orlinse angeordnet sind.

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Die Zahl der aufgezeichneten Signale muß nicht unbedingt Zwei sein. Durch eine einfache Vergrößerung der Zahl der Elektronenkanonen kann auch entsprechend die Zahl der Signale vergrößert werden.

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Claims

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Patentansprüche

l.i Anordnung zur Aufzeichnung und Aufnahme von Elektronenstrahlen, gekennzeichnet durch mehrere Elektronenkanonen zur Erzeugung von mehreren Elektronenstrahlen, durch eine Kondensorlinse, durch die die verschiedenen Elektronenstrahlen konvergiert werden, welche sich im Linsenmittelpunkt schneiden, durch einen Support zur Unterstützung eines Aufnahme- und Aufzeichnungsmediums in einer Aufnahme- und Aufzeichnungskammer, durch Abtastmittel, durch die die verschiedenen Elektronenstrahlen gleichzeitig abgetastet werden, so daß verschiedene Flächen des Aufnahme- und Aufzeichnungsmediums bestrahlt werden und durch Antriebsmittel zum Transport des Aufnahme- und Aufzeichnungsmediums, so daß auf dem gegenüber Strahlenenergie empfindlichen, länglichen Aufzeichnungsmedium eine Vielzahl von Informationen an verschiedenen Stellen aufgezeichnet wird.
2. Anordnung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen den Elektronenkanonen und dem Mittelpunkt der Kondensorlinse größer ist als der Abstand zwischen dem Linsenmittelpunkt und dem Support.
3. Anordnung gemäß Anspruch 2,. dadurch gekennzeichnet, daß die Elektronenkanonen an einer Platte mit bestimmter Neigung befestigt sind, so daß die Elektronenstrahlen einander im Mittelpunkt der Kondensorlinse schneiden.

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4. Anordnung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektronenkanone!! (28a, 28b) jeweils mit einer zugeordneten Platte (29a, 29b) verbunden sind, wobei die eine der Platten (29a, 29b) gegenüber dem Mittelpunkt der Kondensorlinse verschiebbar ist, so daß der Schneidwinkel der beiden Elektronenstrahlen (33a, 33b) einstellbar ist.
5. Anordnung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten (29a, 29b) gegenüber dem Aufzeichnungs- und Aufnahmemediums (16) drehbar sind.
6. Anordnung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Lochblende vorgesehen ist, deren Blendenöffnung mit dem Mittelpunkt der Kondensorlinse fluchtet, wodurch die Elektronenstrahlen hindurchgehen.
7. Anordnung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß. eine Abschirmlochblende (37) zwischen der Kondensor linse und der Abtasteinrichtung angeordnet ist, durch welche die Elektronenkanonenkammer und die Aufnahmekammer wahlweise getrennt und miteinander verbunden werden können.
8. Anordnung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zufuhr und eine Aufnahmespule vorgesehen sind, die jweils in einer zugeorndeten gesonderten Filmkammer angeordnet sind und daß in den Filmkammern ein gegenüber der Aufnahmekammer unterschiedliches Vakuum besteht.

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