DE2325994C3 - Object holding device for electron microscopes - Google Patents
Object holding device for electron microscopesInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Objekt-Haltevorrichtung für Elektronenmikroskope mit einem unter Vakuum setzbaren Objekttisch und einer Einstelleinrichtung für die Korrektur der Lage des Objektes, bei der eine Trageinrichtung für den Objekttisch luftdicht in eine die das Innere einer Objektkammer von der Außenatmosphäre trennende Kammerwand durchgreifende Wandöffnung eingepaßt ist.The invention relates to an object holding device for electron microscopes with a vacuum settable object table and an adjustment device for correcting the position of the object in which one Carrying device for the object table airtight into the inside of an object chamber from the outside atmosphere separating chamber wall is fitted through wall opening.
Bei bekannten Objekl-Haltevorrichtungen dieser Art (DT-OS 15 39 718) wird die Lage des Objektes im Betriebsvakuum mit Hilfe eines Objektirägers von außen her bestimmt. Der Objektträger ist mit einer besonderen Vorrichtung zur Bestimmung seiner axialen Lage versehen, diese Vorrichtung stützt sich über ein Drehteil an der evakuierten Kammer ab, gegenüber welcher es abgedichtet ist. Der Aufbau ist kompliziert und stellt nicht sicher, daß bei äußeren Erschütterungen die Probe keine Vibrationen gegenüber den kammcrfcstcn Teilen ausführt.In known object holding devices of this type (DT-OS 15 39 718), the position of the object in the operating vacuum determined from the outside with the help of a slide. The slide comes with a special one Device for determining its axial position provided, this device is based on a rotating part on the evacuated chamber from which it is sealed. The structure is complicated and poses not sure that the sample will not vibrate against the chamber in the event of external vibrations Share executes.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Objekt-llaltcvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der das Objekt in konstruktiv möglichst einfacher Weise in der Betriebsstellung gegen Vibrationen gesichert gehalten wird.The invention is based on the object of an object storage device to create the type mentioned, in which the object in constructive as possible is held in a simple manner secured against vibrations in the operating position.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Trageinrichtung so ausgebildet ist, daß der Objekttisch im Betriebszustand durch den atmosphärischen Druck an einem Magnetpol der Objektiv-Elektronenlinse oder einem ähnlich ortsfesten Teil des Elektronenmikroskops iibgcslüi/t ist.This is achieved according to the invention in that the support device is designed in such a way that the object table in the operating state by the atmospheric pressure at a magnetic pole of the objective electron lens or a similar stationary part of the electron microscope iibgcslüi / t is.
Dadurch wird erreicht, daß im betriebsbereiten Zustand der atmosphärische Außendnick die Trageinrichtune in ihrer eingesetzten Lage äußerst einfach festlegt, sobald der Innenraum der Objektkammer für den Bes triebszustand evakuiert wird. Darüber hinaus kann bei Wechseln eines Objektes der Objekttisch ohne Schwierigkeiten zugänglich gemacht werden, indem man den Innenraum der Objektkammer belüftet und danach die Trageinrichtung mit dem Objekttisch aus der KammerThereby it is achieved that in the operational state the atmospheric outer pitch of the carrying device extremely easy to set in their inserted position as soon as the interior of the object chamber for the Bes operating state is evacuated. In addition, when changing an object, the object table can be used without difficulty be made accessible by ventilating the interior of the object chamber and then the Carrying device with the object table out of the chamber
ίο herauszieht.ίο pulls out.
Weiterhin wird durch das Anpressen des Objekttisches bzw. eines Teiles desselben unter atmosphärischem Druck gegen einen Magnetpol der Objektiv-Elektronenlinseneinrichtung oder eines entsprechendFurthermore, by pressing the object table or a part thereof under atmospheric pressure against a magnetic pole of the objective electron lens device or one accordingly
ι«: ortsfesten Teiles des Elektronenmikroskops vermieden, " daß während des Betriebes Vibrationen auftreten, der Auftreffpunkt des Elektronenstrahles auf dem Objekt bleibt daher selbst bei Erschütterungen von außen unverändert. ι «: fixed part of the electron microscope avoided, "That vibrations occur during operation, the point of impact of the electron beam on the object therefore remains unchanged even in the event of external vibrations.
In besonders bevorzugter Ausführung weist die Trageinrichtung einen rundstangenförmigen, unmittelbar mit der Bodenmitte eines zylindrischen Objekttisches verbundenen Innenschaft und einen rundstangenförmigen Außenschaft auf. der in der WandöffnungIn a particularly preferred embodiment, the support device has a round rod-shaped, directly inner shaft connected to the bottom center of a cylindrical object table and a round rod-shaped one Outer socket on. the one in the wall opening
dicht und drehbar geführt ist und der von dem Innenschaft koaxial und exzentrisch in dichter Verdrehlagerung durchgriffen ist. Eine solche Anordnung mit Innen- und Außenschaft ist durch die deutsche Patentanmeldung A 7 09 421 g 37/10 an sich bekannt.is tightly and rotatably guided and that of the inner shaft is penetrated coaxially and eccentrically in a tight rotary bearing. Such an arrangement with interior and outer shaft is known per se from German patent application A 7 09 421 g 37/10.
Da der unmittelbar mit dem Objektivtisch verbundene Innenschaft in außermittiger Anordnung dicht und drehbar in dem Außenschaft koaxial gelagert ist. der seinerseits dicht und drehbar in der Wandöffnung der Objektkammer gelagert ist, läßt sich die Lage des Ob-Since the inner shaft, which is directly connected to the lens table, is dense and in an eccentric arrangement is rotatably mounted coaxially in the outer shaft. which in turn is tight and rotatable in the wall opening of the Object chamber is stored, the position of the ob-
jekttisches bzw. die Lage des auf ein Objekt aufircffenden Elek'ronenstrahles auf einfache Weise durch Drehen der beiden Schäfte einstellen bzw. korrigieren. Eine solche Einrichtung zur Korrektur der Lage des Objekts ist besonders einfach.project table or the position of the object pointing to Adjust or correct the electron beam in a simple manner by turning the two shafts. One Such a device for correcting the position of the object is particularly simple.
In weiterhin bevorzugter Ausführung ist am äußeren Ende des Innenschaftes ein Einstellglied mit einer Einstellzone angeordnet, die etwa die Größe der Aufnahmeöffnung des zylindrischen Objekttisches für das Objekt aufweist, dieser Einstellzone ist ein die Lage desIn a further preferred embodiment, there is an adjustment member with an adjustment zone at the outer end of the inner shaft arranged, which is approximately the size of the receiving opening of the cylindrical object table for the object has, this setting zone is the location of the
Elektronenstrahls auf dem Objekt wiedergebendes Anzeigeteil zugeordnet.Associated display part reproducing the electron beam on the object.
Im allgemeinen bedarf es äußerst komplizierter Anordnungen, um ein Anzeigen der Lage eines auf ein Objekt atiftreffenden Elektronenstrahls zu erreichen,In general, extremely complicated arrangements are required to display the location of an on a To reach object ati-striking electron beam,
und zwar während der Benutzung des Elektronenmikroskops. Bei der Objekt Haltevorrichtung nach der vorgeschilderten bevorzugten Ausführung dagegen ist in Form des Einslellteiles mit der Einstellzone etwa der Größe der im Objekttisch vorgesehenen Aussparung für das Objekt und koaxialer Ausrichtung zu dieser eine ganz besonders einfache Anzeigeeinrichtung geschaffen, die auch bei Feinregulierung der Lage des Objektes die Änderung augenblicklich und lückenlos wiedergibt. Trotz der erreichbaren Genauigkeit gestaltet sichwhile using the electron microscope. In the case of the object holding device according to the In contrast, the preferred embodiment described above is in the form of the insert part with the adjustment zone, for example Size of the recess provided in the object table for the object and coaxial alignment with this one especially simple display device created, which also with fine adjustment of the position of the object reflects the change instantly and without gaps. In spite of the achievable accuracy
der Aufbau einer solchen Vorrichtung ausgesprochen einfach und stabil.the structure of such a device is extremely simple and stable.
Die Erfindung wird nachfolgend an Hand eines in der Zeichnung schvjmatisch wiedergegebenen Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt The invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment schematically reproduced in the drawing. It shows
F i g. 1 eine Seiten-Schnittansicht eines Atisfiihrungsbeispieles der erfindungsgemäßen Objekt-Haltevorrichtung eines Abtast-Elcklronemnikroskops,F i g. 1 is a side sectional view of an exemplary embodiment the object holding device according to the invention of a scanning electron microscope,
F i g. 2 eine Ansicht des Ausführiiiigsbcispicls gemäßF i g. 2 is a view of the embodiment according to FIG
F i g. 1 in Richtung der Pfeile II-!I.F i g. 1 in the direction of arrows II-! I.
Wie aus der Zeichnung hervorgeht, ist ein Außenschaft 3 mit kreisrundem Querschnitt mittels eines m-Ringes 4 in einer Wandöffnung 2 dichtend und drehbar gelagert geführt, die sich η einer Wand la einer Objektkammer 1 befindet.As can be seen from the drawing, an outer shaft 3 with a circular cross-section is guided in a sealing and rotatable manner by means of an m-ring 4 in a wall opening 2 , which is located η of a wall 1 a of an object chamber 1.
Ein !nnenschaft 6 mit ebenfalls kreisrundem Querschnitt, dessen eines Ende unmittelbar mit dem Zentrum des Bodens eines zylindrischen Objekltisches 5 in Verbindung steht, ist in einer achsparallelen, exzentrisch angeordneten Bohrung über eine O-Ringdichtung 7 eng in dem Außenschaft ve.-drehbar gelagert.An inner shaft 6 also with a circular cross-section, one end of which directly with the center of the bottom of a cylindrical object table 5 in Connection is, is in an axially parallel, eccentric arranged bore via an O-ring seal 7 tightly mounted in the outer shaft rotatably.
Am Bodenumtang des Objekttis,ches 5 ist ein Flansch 5a ausgebildet, der mit einem Stufenteil 2a der Wandöffnung 2 der Objektkammerwand in Eingriff steht, die an einem Magnetpol 8 einer Elektronenlinse festgelegt ist. Wird das Innere der Objektkammer 1 unter Vakuum gesetzt, dann wird der Flansch 5.1 unter dem atmosphärischen Atißendruck immer gegen den Stufenteil 2;j gedrückt.On the bottom circumference of the object table 5, a flange 5a is formed, which is connected to a step part 2a of the wall opening 2 of the object chamber wall is in engagement, which is fixed to a magnetic pole 8 of an electron lens is. If the interior of the object chamber 1 is placed under vacuum, then the flange 5.1 becomes under the atmospheric The pressure always pressed against the step part 2; j.
Ein Einstellteil 9 mit einer etwa die Größe der Aufnahmeöffnung des Objekttisches 5 für das Objekt aufweisenden Einstellzone 9a ist durch eine Schraube 10 am äußeren Ende des Innenschaftes 6 festgelegt. Die Mitte des kreisrunden Bodens des Objekttisches liegt dabei koaxial zu der Mitte der Einstellzone 9a.An adjustment part 9 with an approximately the size of the receiving opening of the object table 5 for the object The adjustment zone 9a is defined by a screw 10 at the outer end of the inner shaft 6. the The center of the circular base of the stage is coaxial with the center of the adjustment zone 9a.
Weiterhin vorgesehen ist ein Anzeigeelement 13 mit einem Anzeigeteil 1.3a, der die jeweilige Lage 11<7 des Elektronenstrahls 12 auf einem auf dem Objekttisch gehaltenen Objekt 11 angibt und sich nahe der genannten Prüfzone 9a befindet.Also provided is a display element 13 with a display part 1.3a, which shows the respective position 11 <7 of the Specifies electron beam 12 on an object 11 held on the object table and is close to said Check zone 9a is located.
Das Anzeigeelement 13 ist über eine Schwenkachse 14 an einem Stützzylinder 15 gelagert, der seinerseits an der Objektkammerwand la befestigt ist. In diesem Stützzylinder 15 ist eine Feder 16 angeordnet, die das Lager des Anzeigcelemcntes 13 über einen Stempel 15.7 druckbelastet. Aufgrund der äußeren Formgebung des Lagers ist es möglich, das Anzeigeelement in zwei stabile Stellungen zu verschwenken, nämlich einmal in die Arbeitsstellung, in der der Anzeigeteil 13a der Ein-Stellzone 9a zugeordnet ist, und zum anderen in eine um 90 Grad dazu verschwenkte Lage, in der die Entfernung des Außenschaftes 3 aus der Wandöffnung ermöglicht wird.The display element 13 is mounted on a pivot axis 14 on a support cylinder 15, which in turn is attached to the object chamber wall la. In this A spring 16 is arranged on the support cylinder 15, which supports the bearing of the display element 13 via a stamp 15.7 pressure loaded. Due to the external shape of the bearing, it is possible to have the display element in two To pivot stable positions, namely once in the working position in which the display part 13a of the adjustment zone 9a is assigned, and on the other hand in a position pivoted by 90 degrees in relation to this, in which the distance of the outer shaft 3 is made possible from the wall opening.
In der Zeichnung ist mit dem Bezugszeichen 17 ein Kollektornetz, mit 18 ein Szintillator, mit 19 ein Fotoelektronen-Führungsteil und mit 20 ein Fotoelektronen-Vervielfacher angegeben. Ein gewünschter Teil des Objekts 11 wird mit einem Elektronenstrahl 12 abgetastet, die dabei erzeugten, von der Oberfläche des Objekts ausgehenden Sekundärelcktroncn werden durch das Sammelnd/. 17 eingefangen und zum Szintillator 18 geleitet, wo sie in Licht umgewandelt werden, das dann im Fotoelcklronenvcrviclfältigcr 20 in elektrischen Strum umgesetzt wird, um ein vergrößertes Bild des gewünschten Teiles des Objektes durch einen (nicht dargestellten) Verstärker auf eine Braun'sche Röhre zu projizieren.In the drawing, reference numeral 17 denotes a collector network, 18 a scintillator, 19 a photoelectron guide part and indicated at 20 a photoelectron multiplier. A desired part of the object 11 is scanned with an electron beam 12, the secondary leakages generated in this way, emanating from the surface of the object, are transmitted through the collecting /. 17 captured and sent to scintillator 18 where they are converted into light that is then converted into electrical current in the photocoupler 20 to produce an enlarged image of the desired part of the object through an amplifier (not shown) to a Braun tube project.
Bei der den vorgeschilderten Aufbau aufweisenden Objekt-Haltevorrichtung für Elektronenmikroskope wird eine Feinregulierung bzw. Korrektur der Lage 11a, in der der Elektronenstrahl 12 auf das Objekt 11 auftriffl, durch Drehen des Außenschaftes 3 und des Innenschaftes 6 bewirkt, welch letzter relativ zum Außenschaft außermittig angeordnet ist, und zwar durch Halten des oberen Endes des Außenschaftes 3 und des Einstellteils 9. Die durch diesen Vorgang geänderte Bestrahlungslage des Elektronenstrahls auf das Objekt wird durch den Anzeigeteil 13a des Anzeigeelements 13 auf der Einstellzone 9a angezeigt.In the case of the object holding device for electron microscopes having the structure described above a fine adjustment or correction of the position 11a in which the electron beam 12 hits the object 11 auftriffl, caused by turning the outer shaft 3 and the inner shaft 6, which latter relative to the The outer shaft is arranged eccentrically by holding the upper end of the outer shaft 3 and the adjustment part 9. The irradiation position of the electron beam changed by this process to the Object is displayed by the display part 13a of the display element 13 on the setting zone 9a.
Trotz einer derartigen Einstellung der Lage des Objekts bleibt der Flansch 5a des Objekttisches 5 stets gegen den am Magnetpol 8 der Elektronenh'nse festgelegten Stufenieil 2a gepreßt. Dadurch wird die Bestrahlungslage des Elektronenstrahls auf das Objekt frei von äußeren Vibrationseinflüssen gehalten, und das Bild auf der Braunschen Röhre wird nicht gestört.Despite such an adjustment of the position of the object, the flange 5a of the object table 5 always remains pressed against the stepped part 2a fixed on the magnetic pole 8 of the electron sleeve. This is the irradiation position of the electron beam on the object is kept free from external vibration influences, and the image on the Braun tube is not disturbed.
Zum Auswechseln des Objektes 11 wird das evakuierte Innere der Objektkammer 1 belüftet, d. h. wieder atmosphärischem Druck ausgesetzt, das Anzeigeelement 13 wird nach oben verschwenkt und der Außenschaft 3 wird zusammen mit dem Objekttisch 5 und dem Innenschafl 6 aus der Wandöffnung herausgezogen. Dann wird das am Objekttisch 5 gehaltene Objekt 11 gewechselt.To replace the object 11, the evacuated interior of the object chamber 1 is ventilated, i. H. again exposed to atmospheric pressure, the display element 13 is pivoted upwards and the outer shaft 3 is pulled out of the wall opening together with the object table 5 and the inner shell 6. Then the object 11 held on the object table 5 is changed.
Der Objekttisch 5 kann auf einfache Weise wieder in der Objektkammer 1 angeordnet werden, indem man ihn zusammen mit dem Innenschaft 6 und dem Außenschaft 3 in die in der Objektkammerwand befindliche Wandöffnung 2 hineinschiebt. Bei Erzeugen eines Vakuums im Inneren der Objektkammer 1 werden sowohl der Innen- als auch der Außenschaft nach innen gesogen und dichten somit die Wandöffnung 2 hermetisch ab. Der Objekttisch 5 wird in seiner vorbestimmten Lage gehalten, wobei der Flansch 5a des Objektiisches 5 an dem Stufenteil 2a abgestützt gepreßt wird. Die Anzeige der Auftrefflage des Elektronenstrahls durch den Anzeigeteil 13a und das Korrigieren der Lage des Objekts durch Drehen des Innenschaftes 6 und des Außenschaftes 3 des Objektivtisches werden ebenso wie vorstehend beschrieben durchgeführt.The object table 5 can be arranged again in the object chamber 1 in a simple manner by it together with the inner shaft 6 and the outer shaft 3 into the one located in the object chamber wall Wall opening 2 pushes in. When a vacuum is created inside the object chamber 1, both the inner and outer shaft sucked inwards and thus hermetically seal the wall opening 2. The stage 5 is in its predetermined Position held, wherein the flange 5a of the Object 5 is pressed supported on the step part 2a. the Display of the position of incidence of the electron beam by the display part 13a and the correction of the position of the Objects by rotating the inner shaft 6 and the outer shaft 3 of the lens table are also carried out as described above.
Wie bereits im einzelnen erläutert, weist die erfindiingsgemäße Objekt-Haltevorrichtung für Elektronenmikroskope die Vorteile auf, daß die Konstruktion in hohem Maße vereinfacht wird, die Bedienung einfach ist und die Aufrechterhaltung der Auftrefflage des Elektronenstrahls auf das Objekt verbessert wird.As already explained in detail, the inventive Object holding device for electron microscopes the advantages that the construction in is simplified to a great extent, operation is simple and the impact position of the Electron beam on the object is improved.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
Claims (3)
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Legal Events
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