DE2430696A1 - Elektronenmikroskop - Google Patents
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Description
Patentanwälte
Dr.-Ing. Wilhelm Reiche!.
DipL-Ing. Wolfgang Reichel
6 Frankfurt a. M. 1
Parksiraßel3
7948
ASSOCIATED ELECTRICAL INDUSTRIES LIMITED, 1 Stanhope Gate, London WlA IEH
Die Erfindung bezieht sich auf ein Elektronenmikroskop mit kombinierter
Sammel- und Objektivlinsenvorrichtung/ mit einem ersten und einem zweiten gelochten Polstück, die beide längs einer gemeinsamen
Achse ausgerichtet sind und ersten und zweiten, den Polstücken zugeordneten Magnetspulen.
Bei einer der einfachsten Bauweisen eines Transmissioris-Elektronenmikroskops
werden die Elektronen eines erhitzten. Wolframglühfadens
durch eine Anode beschleunigt und auf die Probe durch eine Kondensorlinse fokussiert- Die Probe ist allgemein im Magnetfeld
einer Objektivlinse angeordnet, die mit den durch die Probe übertragenen Elektronen ein vergrößertes Abbild der Probe darstellt.
Dieses Bild wird dann durch eine oder mehrere Projektionslinsen
auf einen Fluoreszensschirm projiziert. Die Intensität der Beleuchtung der Probe,-d.h. die Elektronenstromdichte, wird durch
die Kondensorlinse geregelt, und weist ein Maximum auf, wenn die Kondensorlinse so angeordnet ist, daß ein fokussiertes Bild der
Beleuchtungsquelle auf die Probe geworfen wird. Die Stromdichte kann entweder, dadurch reduziert werden, daß die Strahlung der
Elektronenkanone vermindert, die Größe der Kondensoröffnung verkleinert
oder die Beleuchtung über eine größere Fläche durch Änderung des Brennpunktes der Kondensorlinse aufgefächert wird, wooei
die zuletzt erwähnte Methode üblicherweise für häufige Änderungen angewandt wird. Die minimale Probengröße, das ist die Größe
der auf der Probe beleuchteten Fläche, erscheint dann, wenn die Beleuchtungsquelle auf der Probe durch die Kondensorlinse abgebildet
wird und unter diesen Bedingungen ist die Probengröße durch das Produkt der ursprünglichen Quellengröße und der Verstärkung
der Kondensorlinse gegeben.
Bei dem Bau eines Elektronenmikroskops ist es im allgemeinen üblich,
einen ausreichenden Raum zwischen den Kondensor- und Objektivlinsen zu lassen, um eine elektrische Stufe für die Regelung
der Lage und Richtung des Elektronenstrahls, eine Probenstufe und einen pneumatischen Mechanismus zum Auswechseln der Probe unterbringen
zu können. Daraus ergibt sich, daß die Arbeitsentfernung der Kondensorlinse, das ist die Distanz von der Kondensorlinse
bis zur Probe, üblicherweise vergleichbar ist mit der Entfernung von der Kondensorlinse zu der Quelle, so daß die Vergrößerung der
Kondensorlinse ungefähr eins beträgt, woraus sich eine Probengröße
in der gleichen Ordnung wie die Quellengröße ergibt, d.h. im Bereich
von etwa 5o Mikron für eine Thermionik ,-Quelle.
Ein Elektronenmikroskop mit einer einzelnen Kondensorlinse weist den wesentlichen Nachteil auf, daß für eine entsprechend geeignete
Proben-Stromdichte der Gesamtstrom auf die Probe wegen der ausgedehnten Probengröße groß sein muß. Daraus können ernsthafte Aufheizungsprobleme
auf der Probe entstehen und eine ausgeprägte Verschlechterung in der Bildqualität. Aus diesem Grund ist bei der
Entwicklung von hochauflösenden Elektronenmikroskopen eine zweite Kondensorlinse dem Bsleuchtungssystem zugefügt worden. Bei einem
derartigen Zwei-Kondensorsystem wird als erste Kondensorlinse eine starke Linse verwendet, die die Quelle auf eine Bildgröße in der
Größenordnung von 2 Mikron abbildet und dieses Bild wird dann auf die Probe durch die zweite Kondensorlinse mit einer Vergrößerung
von ungefähr eins fokussiert, um eine Probengröße im Bereich von 2 Mikron zu erhalten.
403883/1065
Mit der neueren Entwicklung durch die Einführung von Röntgenstrahlen-Analysentechniken
beim Transmissions-Elektronenmikroskop, wobei Röntgenstrahlen von der Probe durch den Elektronenstrahl erzeugt,
erfaßt und gemessen werden, ist es sehr wünschenswert, wesentlich kleinere Probengrößen zu verwenden, etwa bis zu ofl Mikron
oder weniger, unf die räumliche Auflösung der Röntgenstrahlen-Detektorsy.steme
zu verbessern und gleichzeitig ist es erforderlich, den Strom auf die Probe z.u optimalisieren, um die Empfindlichkeit
zu erhöhen. Zusätzlich muß entsprechende Aufmerksamkeit dem mechanischen Aufbau gewidmet werden, um zu ermöglichen, daß
die Röntgenstrahlen-Detektoren in nächster Nähe zu der Probe angeordnet
sind und in einer Richtung eines starken RÖntgenstrahlenfeldes,
um keine Verluste bei der Meßempfindlichkeit zu erhalten..
Die Forderung nach hohen Stromproben in einem Bereich von unter einem Mikron kann nicht in der einfachen Weise gelöst werden, daß
eine weitere Stufe für die Verkleinerung vor der letzten Kondensorlinse
hinzugefügt wird. Dies ergibt nämlich zusätzlich zu dem unerwünschten
Anstieg in der Hohe der Anordnung und der daraus folgenden,
Verschlechterung der mechanischen Stabilität das wesentlich schwerwiegendere Problem der Festlegung der Aberration der
zuletzt angeordneten, die Probe abbildenden Kondensorlinse. Die
sphärische Aberration in dieser Linse bewirkt, daß die Elektronen durch ihre Peripherie hindurchgehen, wodurch sich ein unterschiedlicher
axialer Brennpunkt gegenüber den Elektronen ergibt, die nahe dem Linsenzentrum hindurchtreten, woraus sich der bekannte
sphärische Aberrationskreis ergibt.
Es läßt sich leicht nachweisen, daß für die Reduzierung der Größe
der Aberrationsfläche auf einen,mit der erforderlichen Probengröße
von o,l Mikron vergleichbaren Wert, der Vergrößerungsfaktoir der
letzten Kondensorlinse im Vergleich zu eins klein gehalten werden muß. Es ist daher für geeignete Linsen zum Abbilden der Probe im
Sub-Mikronbereich eine geringe Arbeitsdistanz wesentlich.
Eine Weise, in welcher die erforderliche geringe Arbeitsdistanz
erreicht werden kann, ist die Anwendung einer eisenfreien Minia-
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türlinse, wobei die geringen Abmessungen einer derartigen Linse es
ermöglichen/ diese sehr nahe zu der Objektivlinse ohne Störung des Durchgangs der von der Probe ausgestrahlten Röntgenstrahlen anzuordnen.
Die geringe Größe einer derartigen Linse führt jedoch nachteiligerweise zu hohen Stromdichten innerhalb der Windungen und
demzufolge zu Problemen mit der Wasserkühlung. Ein noch wesentlich größeres Problem ergibt sich bei einer derartigen Miniaturlinse dadurch/
daß die Feldsymmetrie durch die Symmetrie der Windungen bestimmt wird und nicht wie dies bei einer Eisen-Linse der Fall ist,
durch die wesentlich leichter zu erhaltende Symmetrie der Polstücke.
Bei einer Miniaturlinse muß daher der Gleichförmigkeit der Windungen große Aufmerksamkeit gewidmet werden, insbesondere in bezug
auf die Anschlüsse, die eingehenden und ausgehenden Drähte. Trotz dieses Aufwandes ist die damit erreichbare Arbeitsdistanz nicht
so klein wie es wünschenswert wäre.
Eine weitere Möglichkeit/ um sehr kleine Proben zu erhalten, ist die Verwendung eines sogenannten Einzelfeld-Kondensorobjektivs
wie es von Riecke und Ruska, Proc. 6th Int.Cong, for Electron
Microscopy, Kyoto, 1966 beschrieben wird. Es handelt sich dabei um eine Linse, bei der die Probe im oder sehr nahe zu dem Linsenzentrum
angeordnet ist, so daß nur ungefähr die Hälfte des Feldes für die Abbildung der die Probe verlassenden Elektronen benutzt
wird. Die Linsenerregung ist dabei im allgemeinen höher als bei herkömmlichen Objektivlinsen. Die andere Hälfte des Linsenfeldes,
auf der Quellenseite der Probe wirkt auf. die Elektronen ein und fokussiert sie auf die Probe. Daher ist die letzte, die Probe abbildende
Linse, Teil der Objektivlinse selbst und weist daher eine sehr kurze Arbeitsdistanz mit optimaler Verkleinerung und reduzierter
sphärischer Aberration auf.
Ein wesentlicher Nachteil bei der Anwendung einer derartigen Linse
besteht in ihrer fehlenden Flexibilität, da das gleiche magnetische Feld sowohl zum Fokussieren der Probe als auch des Bildes
verwendet wird und daher diese beiden wichtigen, unterschiedlichen Vorgänge nicht unabhängig voneinander ausgeführt werden können.
409883/106b
— D —
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Elektronenmikroskop
der eingangs beschriebenen Art derart zu verbessern, daß eine kurze Arbeitsdistanz für die, die Probe abbildende Kondensorlinse
erhalten wird, ohne daß die Nachteile der voranstehend beschriebenen, bekannten Systeme in Kauf genommen werden müssen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Lochplatte
zwischen dem ersten und zweiten gelochten Polstück mit ihrer Blendenöffnung zur gemeinsamen Achse derart ausgerichtet ist,
daß sie mit dem ersten und zweiten Polstück einen ersten und einen
zweiten Spalt bildet, die im Betrieb der Sammel- und Objektivlinsenvorrichtung
als Kondensor- und Objektivlinsenspalt vorgesehen sind, daß ein Magnetjoch das erste und zweite gelochte Polstück
und die Lochplatte miteinander verbindet, daß in den Magnetspulen im Betriebszustand'der Linsenvorrichtung magnetische Flüsse durch
das Magnetjoch hindurch und über den ersten und zweiten Spalt hinweg
erregbar sind, und daß ein Probenhalter im zweiten Spalt angeordnet
ist.
Das eine Vakuum-Pumpeneinrichtung, eine Elektronenkanone, eine
Sammel- und eine Objektivlinse, einen Probenhalter und eine Einrichtung
für den Empfang des Bildes der in dem Probenhalter befindlichen
Probe aufweisende Elektronenmikroskop zeichnet sich in weiterer Ausgestaltung der Erfindung dadurch aus, daß die Sammel-
und die Objektivlinse in einer Baueinheit zusammengefaßt sind, die
ein erstes und ein zweites gelochtes Polstück aufweist, zwischen denen eine Lochplatte mit ihrer Blendenöffnung zur gemeinsamen
Achse ausgerichtet angeordnet ist und mit den gelochten Polstücken einen ersten und einen zweiten" Spalt bildet, die im Betriebszustand
des Elektronenmikroskops als Kondensor- und Objektivlinsenspalt vorgesehen sind, daß ein Magnetjoch das erste sowie das
zweite Polstück und die Lochplatte miteinander verbindet, daß durch die erste und die zweite Magnetspule bei eingeschaltetem
Elektronenmikroskop magnetische Flüsse durch das Magnetjoch hindurch
und über den ersten und zweiten Spalt hinweg erregbar sind, und daß der Probenhalter im zweiten Spalt angeordnet ist.
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243D696
Die Erfindung wird im folgenden anhand von zeichnerisch dargestellten
Ausführungsbeispielen näher beschrieben. · Es zeigen:
Figur 1 - eine schematische Schnittansicht des Elektronenmikroskops
mit einer kombinierten Kondensor- und Objektivlinse, die vereinfacht dargestellt sind,
Figur 2 - eine Schnittansicht der kombinierten Kondensor- und Objektivlinse
im Detail, und
Figur 3 - eine Schnittansicht einer abgewandelten Form der kombinierten
Linsen nach Figur 2.
Das in Figur 1 schematisch dargestellte Mikroskop weist eine verlängerte,
evakuierbare Säule Io auf, die aus· einer Anzahl von Linsenelementen
11, 12 und 13 und einer Anzahl von Abstandselementen 14 besteht, die durch geeignete Vorrichtungen zusammengehalten
werden. Die Achse der Säule ist in der Zeichnung mit der Bezugszahl 15 belegt.
Eine Elektronenkanone 16 ist an einem Ende der Säule angeordnet und besteht aus einem V-förmigen Wolframglühfaden 17, der durch
eine schalenform!ge Anode 18 umgeben ist. Im Betrieb werden Elektronen
thermionisch von dem Glühfaden 17 abgestrahlt und längs der Richtung der Achse 15 infolge einer an die Anode in bezug auf den
Glühfaden angelegten positiven Spannung beschleunigt.
Die Elektronen der Elektronenkanone 16 werden mit Hilfe des Linsenelements
11 fokussiert, welches im weiteren als die erste Kondensorlinse bezeichnet wird. Bei dieser Linse 11 handelt es sich
um eine elektromagnetische, elektronisch-optische Linse, und da derartige Linsen gut^bekannt sind, wird sie nicht näher beschrieben.
Es sei nur noch erwähnt, daß diese Linse einen magnetischen Eisenaufbau 19 mit einem definierten Spalt 2o umfaßt und des weiteren
eine Magnetspule 21 enthält. Wenn die Spule 21 erregt ist, wird ein Magnetfluß in dem Eisenkern 19 und über den Spalt 2o hinweg
erzeugt. Das im Spalt 2o bestehende Magnetfeld übt die fokussierende Wirkung auf die Elektronen aus. Im Betrieb arbeitet die
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Linse II derart, daß sie ein verkleinertes elektronisches Abbild
der Emissionsspitze des Wolframglühfadens 17 abbildet, wobei in
der Zeichnung die Position dieses Bildes durch die Bezugszahl 22 gekennzeichnet ist.
Die Elektronen der ersten Kondensorlipse 11 treten in das Linsenelement
12 ein, das eine kombinierte zweite Kondensorlinse und
eine Objektivlinse für das Elektronenmikroskop bildet. Die kombinierte
Linse 12 besteht aus zwei zylinderförmigen Eisen-Polstükken
23 und 24, die Bohrungen aufweisen, deren Mittellinien mit der Achse 15 fluchten. Zwischen diesen Polstücken ist eine Eisenplatte
25 angeordnet, die eine Blendenöffnung 26 aufweist, die gleichfalls
mit der Achse 15 fluchtet. Die beiden Polstücke 23 und 24 und die gelochte Platte 25 definieren zwei Spalte , die als zweiter
Kondensorlinsenspalt. 27 bzw. als Objektivlinsenspalt 28 vorgesehen
sind. Die Polstücke 23, ,24 und die Platte 25 sind mittels
zylinderförmigen Eisenteilen 29, 3o magnetisch gekoppelt, die zusammen
mit den entsprechenden Polstücken ein Magnetjoch für die kombinierten Linsen bilden. Getrennte Magnetspulen 31 und 32 sind
in den Teilen 29, 3o angeordnet und es ist ersichtlich, daß die Erregung dieser Spulen 31 und 32 Magnetfelder in dem zweiten Kondensorlinsenspalt
27 und in dem Objektivlinsenspalt 28 erzeugt. Ein Probenhalter 33 für die Aufnahme einer Probe, die mit dem
Mikroskop untersucht werden soll, ist in dem Objektivlinsenspalt 28 vorgesehen.
Im Betrieb des Elektronenmikroskops wird der Erregungsstrom in
der zweiten Kondensorlinsenspule 31 auf einen Wert derart eingestellt,
daß das Magnetfeld in dem zweiten Kondensorlinsenspalt 27
die Elektronen der ersten Kondensorlinse 11 fokussiert, so daß ein weitgehend verkleinertes Elektronenabbild des Bildes 22 auf
der Oberfläche der Probe in dem Probenhalter 33 erhalten wird. Die stärke Verkleinerung der zweiten Kondensorlinse ist möglich,
da diese Linse eine sehr kurze Arbeitsdistanz aufweist, die ihrerseits
darauf zurückzuführen ist, daß die zweite Kondensorlinse und die Objektivlinse ein gemeinsames Polstück besitzen, das ist
die Platte 25, und daher nur durch die Dicke dieser Platte von-
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ρ _
einander getrennt sind. Zusätzlich wird noch der Vorteil erzielt, wie schon erwähnt, daß die kurze Arbeitsdistanz die sphärische
Aberration der zweiten Kondensorlinse herabsetzt.
Wie ersichtlich, bildet die zweite Kondensorlinse ein sehr feines
Prüfstück für die Beleuchtung der Probe. Ein charakteristischer Wert für die Größe dieser Probe liegt im Bereich von o,l Mikron.
Der Erregungsstrom in der Objektivlinsenspule 32 wird derart auf
einen Wert eingestellt, daß das Magnetfeld in dem Objektivlinsenspalt 28 diejenigen Elektronen fokussiert, die durch die Probe
hindurchgehen, um ein verstärktes Zwischenbild 34 der Fläche der Probe zu erhalten, die durch das Prüfstück beleuchtet wird. Die
Linse 13 wirkt als eine Projektionslinse für die weitere Verstärkung
dieses Bildes 34, um das endgültige Bild auf einem fluoreszierenden Schirm 35 am unteren Ende der Säule des Elektronenmikroskops
zu erhalten. Die Projektionslinse 13 wird, da derartige
Linsen zum Stand der Technik zählen, nicht im Detail beschrieben. Hier soll nur festgehalten werden, daß bei weiteren Ausführungsformen der Erfindung eine Anzahl von Projektionslinsen verwendet
werden kann, anstelle der einzelnen, in der Zeichnung gezeigten Linse.
Wie voranstehend erwähnt, ist der Aufbau der kombinierten Kondensor-
und Objektivlinse 12 in Figur 1 vereinfacht dargestellt. In Figur 2 ist der Aufbau der kombinierten Linse 12 mehr im Detail
und im vergrößerten Maßstab gezeigt.
Wie ersichtlich, ist die Platte 25 nicht eben ausgebildet, wie dies in Figur 1 dargestellt ist, sondern gewölbt, um mehr Platz
für einen Mechanismiis 36 zum Positionieren des Probenhalters 33 zu schaffen.
Die Dicke der Platte 25 muß ausreichend gewählt werden, um den in diese Platte von den übrigen Teilen des Magnetkreises, gebildet
aus den Polstücken 23, 24 und dem Magnetjoch 29, 3o übertretenden
magnetischen Fluß aufzunehmen, ohne daß das Material der Platte
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die magnetische Sättigung erreicht. Die magnetischen Flußlinien
von den Polstücken 23, 24 zu der Platte 25 treten in die Platte
über die gesamte Oberfläche ein, so daß der Fluß in der Platte in radialer Richtung nach auswärts mit steigendem Abstand von der
Achse 15 anwächst. Daher hängt die Minimaldicke der Platte von dem Abstand von der Linsenachse ab. Üblicherweise wird eine
gleichförmige Dicke verwendet. Eine Herabsetzung der Dicke der Platte 25 und somit der Arbeitsdistanz der zweiten Kondensorlinse
wird erreicht durch die Anordnung der Erregungsströme in der zweiten
Kondensor- und in der Objektivspule 29 bzw. 3o in e.iner Weise,
daß die Magnetflüsse in den Spalten 27 und 28 die gleiche Richtung
aufweisen. In diesem Zustand besitzen die Flüsse in der Platte 25 infolge der Flüsse in den beiden Spulen entgegengesetzte Richtungen
und haben daher die Tendenz, sich gegenseitig aufzuheben bzw.
auszulöschen, wodurch ein sehr kleiner resultierender Fluß in der
Platte erhalten wird. Bei geeigneter Wahl der Geometrie der Spalten
27 und 28 ist es möglich, diese Flüsse sehr genau auszubalancieren,
so daß der resultierende Fluß nahezu null ist. Es ist nicht möglich, einen exakt genauen Ausgleich unter allen Arbeitsbedingungen
zu- erhalten, da hierfür erforderlich wäre, daß die Ströme in den.beiden Spulen unabhängig voneinander einstellbar
sind. Auf diese Weise wird eine wesentliche Herabsetzung der Größe des magnetischen Flusses und ebenso eine Verminderung der
Dicke der Platte 25 erreicht.
Bei der Ausführungsform nach Figur 2 werden vier Paare von Strahlablenkungsspulen
37 eingesetzt, von denen nur zwei Paare in der Zeichnung abgebildet sind, die innerhalb der Bohrung des Polstükkes
23 angeordnet sind. Diese Spülen ermöglichen die Ablenkung des Elektronenstrahls, so daß eine Einstellung der seitlichen Position des Strahles und die Ausrichtung auf der Probe möglich ist.
Die Elektronenstrahl-Ablenkspulen können auch zum Abtasten des Prüfstückes über die Probe in einer Rasteranordnung verwendet werden,
so daß das Elektronenmikroskop im Abtastbetrieb eingesetzt werden kann.
4Q988 371086
- Io -
Die kombinierten Linsen umfassen auch einen Röntgenstrahlen-Detektor
38, der zwischen der Platte 25 und der Kondensorspule 31
angeordnet ist, um die von dem beleuchteten Punkt der Probe ausgesandten Röntgenstrahlen festzustellen, wodurch eine Röntgen-Strahlenanalyse
der untersuchten Probe durchgeführt werden kann. Die Anordnung des Röntgenstrahlen-Detektors in dieser Position
stellt sicher, daß er nahe zu der Probe angebracht ist, was für eine hohe Empfindlichkeit bei der Erfassung der Röntgenstrahlen
erforderlich ist und den weiteren Vorteil hat, daß das Magnetfeld im Spalt 27, durch den die Röntgenstrahlen zu dem Detektor
38 hindurchgehen, als ein Filter gegen Sekundärelektronen wirkt, die von der Probe ausgesandt werden, wodurch verhindert wird, daß
diese Elektronen den Detektor erreichen und Rausch- bzw. Störsignale herbeiführen.
Bei der in Figur 2 dargestellten Ausführungsform treten die Röntgenstrahlen
durch die Öffnung 26 in der Platte 25 hindurch und daher muß diese Öffnung groß genug gemacht werden, um eine direkte
Sichtverbindung von der Probe zu dem Detektor 38 zu ergeben. Dies kann insofern jedoch nachteilig sein, als es dadurch zu einer Überlappung
der Felder in den Spalten 27 und 28 in einiger Entfernung kommen kann, wodurch die Unabhängigkeit der Fokussierung der zweiten
Kondensor- und der Objektivlinsen gestört werden kann. Um
diese Nachteile zu vermeiden, ist vorteilhafterweise vorgesehen, daß der Kondensoranteil des Feldes den Spalt 28 nicht wesentlich
über die Probe hinaus durchdringt, wobei diese Maßnahme ohne grossen Einfluß bleibt, da im Betriebszustand der Strom in der Spule
3 2 zunächst derart eingestellt wird, daß das Bild fokussiert wird,
somit die Fokussierung der Probe nur geringfügig beeinflußbar ist, und daß anschließend der Strom in der Spule 31 derart geregelt
wird, daß die Probe fokussiert wird, wobei diese spätere Einstellung geringen Einfluß auf die Fokussierung des Bildes hat.
In Figur 3 ist eine weitere Ausführungsform der kombinierten Linsen
nach Figur 2 dargestellt, bei der die Blendenöffnung 26 in der Platte 25 auf die kleinste Größe reduziert ist, so daß die Überlappung
der Felder in den Spalten 27, 28 minimal ist. Aus prakti-
4Ö9883/1Ö65
sehen Gründen wird diese Öffnung ausreichend rund ausgestaltet,
um die Einführung eines astigmatischen Fehlers zu verhindern, wobei
die kleinste Öffnung üblicherweise in der Größenordnung von einem Millimeter liegt. Eine geeignete Dicke für die Platte 25 im
Bereich der Öffnung 26 beträgt dann ungefähr zwei Millimeter.
Bei dieser Ausführüngsform ist die Öffnung 26 zu klein, um den
Durchtritt von Röntgenstrahlen .von der Probe zu dem Detektor 38 zu ermöglichen. Aus diesem Grunde ist eine weitere Öffnung 39 in
der Platte 25 in einer Linie zwischen der Probe und dem Röntgenstrahlen-Detektor
38 vorgesehen. Es ist wichtig, daß die Kreissymmetrie im Bereich der Öffnung 26 beibehalten wird, um die Einführung
eines Astigmatismus oder einer ähnlichen Aberration zu verhindern, und aus diesem Grunde sind mindestens drei ähnliche
Öffnungen 39 ausgebildet, die winkelmäßig im gleichen Abstand um die Achse 15 angeordnet sind. Bei der in Figur 3 dargestellten,
bevorzugten Ausführungsform sind vier derartige Zusatzöffnungen
vorgesehen, eine für den Austritt der Röntgenstrahlen und die anderen drei zur Wahrung der Symmetrie.
Bei einer anderen Ausführungsform können mehrere Röntgenstrahlen-Detektoren
verwendet werden, von denen jeder Röntgenstrahlen durch eine oder mehrere der Austrittsöffnungen empfängt. Wahlweise ist
auch der Einsatz eines kreisringförmigen Röntgenstrahlen-Detektors
in Verbindung mit einer Anzahl von Austrittsöffnungen oder Schlitzen
möglich, wobei nur berücksichtigt werden muß, daß die Anzahl der Löcher oder Schlitze nicht derart groß gewählt wird, daß der
Eisenquerschnitt so stark herabgesetzt wird, daß das Eisen die magnetische Sättigung erreicht. -"
Das Elektronenmikroskop nach Figur 1 kann auch für eine flächenbegrenzte
Elektronendiffraktionsbetriebsart verwendet werden. Diese Betriebsweise setzt die Bildung eines Elektronen-Beugungsgitters
einer kleinen Fläche auf der Probe voraus, wobei diese Fläche ausgewählt wird, indem zuerst die Proben in der üblichen
Abbildungsart betrachtet werden. Die Fläche kann auch durch die Anwendung einer Öffnung in der Ebene des Zwischenbildes 34 der
40*9883/ 106b
ausgewählt werden, und zwar für Flächen bis etwa ein Mikron im Durchmesser, wobei jedoch die Aberration der Objektivlinse im
allgemeinen eine Anwendung dieser Methode für Flächen kleiner als ein Mikron nicht mehr zuläßt. Wahlweise kann für kleine Flächen
eine derartige Fläche durch Herabsetzung der durch das Prüfstück beleuchteten Fläche ausgewählt werden. Wie schon voranstehend beschrieben
ermöglicht die kombinierte Kondensor-Objektivlinse 12 eine Herabsetzung der Probenfläche bis auf einige hundert Angstrom
im Durchmesser.
409883/106S
Claims (7)
1., Elektronenmikroskop, mit kombinierter Sammel- und Objektivlinsenvorrichtung,
mit einem ersten und einem zweiten gelochten Polstück, die beide längs einer gemeinsamen Achse ausgerichtet
sind und ersten und zweiten, den Polstücken zugeordneten Magnetspulen,
d a d u rc h g e k e η η ζ e ic h net,
daß eine Lochplatte (25) zwischen dem ersten und zweiten gelochten
Polstück (23 bzw. 24) mit ihrer Blendenöffnung zur gemeinsamen Achse derart ausgerichtet ist, daß sie mit dem
ersten und zweiten Polstück einen ersten und einen zweiten
Spalt (27 bzw. 28) bildet, die im Betrieb der Sammel- und Objektivlinsenvorrichtung
als Kondensor- und Objektivlinsenspalt vorgesehen sind, daß ein Magnetjoch (29, 3o) das erste und
zweite gelochte Polstück (23 bzw. 24) und die Lochplatte (25) miteinander verbindet, daß in den Magnetspulen (31, 32) im
Betriebszustand der Linsenvorrichtung magnetische FLüsse durch das Magnetjoch (29,3o) hindurch und über den ersten und zweiten
Spalt (27 bzw. 2-8) hinweg erregbar sind, und daß ein Probenhalter (33) im zweiten Spalt (28) angeordnet ist.
2. Elektronenmikroskop nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß Elemente für die Erregung der ersten und zweiten Magnetspule (31 bzw. 32) vorgesehen sind, und daß die durch die Magnetspulen (31, 32) induzierten, gerichteten magnetischen Flüsse in der Lochplatte (25) sich gegenseitig schwächen bzw. auslöschen. - - "
dadurch gekennzeichnet, daß Elemente für die Erregung der ersten und zweiten Magnetspule (31 bzw. 32) vorgesehen sind, und daß die durch die Magnetspulen (31, 32) induzierten, gerichteten magnetischen Flüsse in der Lochplatte (25) sich gegenseitig schwächen bzw. auslöschen. - - "
3. Elektronenmikroskop nach Anspruch 1 oder Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Röntgenstrahlen-Detektor (3 8) auf der- näher der ersten
Magnetspule (31) liegenden Seite der Lochplatte (25) zur Auf- . nähme der von eine Probe im Probenhalter (33) ausgesandten
Röntgenstrahlen angeordnet ist.
409883/108S
4. Elektronenmikroskop nach den Ansprüchen 1, 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Lochplatte (25) mit einer Anzahl weiterer, symmetrisch
um die gemeinsame Achse angeordneter Öffnungen (3 9) versehen . ist, und daß der Röntgenstrahlen-Detektor (38) während des Betriebes
der Vorrichtung von der im Probenbehälter (33) befindlichen Probe durch eine oder mehrere dieser Öffnungen (39)
Röntgenstrahlung empfängt.
5. Elektronenmikroskop nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere, weitere Magnetspulen (37) dem ersten
Polstück (23) zur Erzeugung von seitlich abgelenkten magnetischen Flüssen zugeordnet sind.
6. Elektronenmikroskop nach einem oder mehreren der Ansprüche 1
bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die Lochplatte (25) in der Mitte schalenförmig ausgebildet
7. Elektronenmikroskop mit einer Vakuum-Pumpeneinrichtung,einer
Elektronenkanone, einer Sammel- und einer Objektivlinse, einem Probenhalter und einer Einrichtung für den Empfang des Bildes
der in dem Probenhalter befindlichen Probe, dadurch gekennze ic h η e t,
daß die Sammel- und die Objektivlinse in einer, Baueinheit zusammengefaßt sind, die ein erstes und ein zweites gelochtes
Polstück (23 bzw. 24) aufweist, zwischen denen eine Lochplatte (25) mit ihrer Blendenöffnung zur gemeinsamen Achse ausgerichtet
angeordnet ist und mit den gelochten Polstücken einen ersten und einen zweiten Spalt (27 bzw. 28) bildet, die im Betriebszustand
des Elektronenmikroskops als Kondensor- und Objektivlinsenspalt vorgesehen sind, daß ein Magnetjoch (29, 3o)
das erste sowie das zweite Polstück und die Lochplatte (25) mit-
4G9883/1Ö6Ü
einander verbindet, daß durch die erste und die zweite Magnetspule
(31 bzw. 32) bei eingeschaltetem Elektronenmikroskop magnetische Flüsse durch das Magnetjoch (29, 3o) hindurch und
über den ersten und zweiten Spalt (27 bzw. 28) hinweg erregbar
sind, und daß der Probenhalter (33) im zweiten Spalt (28) angeordnet ist.
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Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GB3076473A GB1420803A (en) | 1973-06-28 | 1973-06-28 | Electron microscopes |
Publications (1)
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