DE3842757A1 - Tragbares raster-elektronenmikroskop - Google Patents
Tragbares raster-elektronenmikroskopInfo
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/26—Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes
- H01J37/28—Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes with scanning beams
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Description
Die Erfindung betrifft ein tragbares Raster-Elektronen
mikroskop.
In jüngster Zeit fanden Raster-Elektronenmikroskope auf
zahlreichen Gebieten wachsenden Einsatz, die sich aufgrund
ihrer großen Tiefenschärfe besonders in Fertigungsprozes
sen und zu Oberflächenuntersuchungen, besonders bei Be
lastungsprüfungen, eignen.
Ein Nachteil der herkömmlichen Raster-Elektronenmikroskope
liegt jedoch in der beschränkten Größe des untersuchten
Objektes, so daß destruktive Untersuchungsmethoden not
wendig sind, bei denen eine Untersuchungsprobe mit solchen
Abmessungen genommen werden muß, die noch die Einführung
in die Präparatkammer gestatten, womit häufig eine Beein
trächtigung oder eine irreparable Veränderung bzw. Zer
störung der Objekte verbunden ist, von denen die Proben
genommen wurden.
Zur Beseitigung dieser Nachteile wurde ein Elektronen
mikroskop konstruiert, dessen Vakuumteil vom Umgebungsraum
durch eine Blende mit sehr geringem Durchmesser,
typischerweise 30 µm, getrennt ist, wobei dieser Vakuum
teil von einer leistungsfähigen Vakuumanlage evakuiert und
so dauernd diese künstlich eingefügte Vakuum-Undichtigkeit
kompensiert wird.
Zu den Nachteilen dieser Lösung gehören das durch die
mikroskopisch kleinen Abmessungen der Blendenöffnung stark
eingeschränkte Bildfeld, die Inhomogenität des Vakuums in
der Ebene der optischen Achse und die Diffusion der vom
Objekt rückgestreuten Elektronen, wodurch in der Folge
Bilder mit nur mittlerer Qualität erhalten werden.
Zur Beseitigung dieser Nachteile wurde ein tragbares
Raster-Elektronenmikroskop konstruiert, das eine im
unteren Teil offene und zum vakuumdichten Aufsetzen auf
eine feste Objektoberfläche der untersuchten Stelle ange
paßte Kammer aufweist. Der eigentliche Tubus des Raster-
Elektronenmikroskops kann zur besseren Wahl der untersuch
ten Stelle mit einem kugelförmigen Bett verbunden sein, um
das der Tubus geneigt werden kann, um so Lage und Richtung
des zentralen Elektronenbündels ändern zu können.
Die Nachteile dieser Lösung beruhen darin, daß bei größe
ren Ausschwenkwinkeln des Tubus eine Bildverzerrung und
aufgrund der größeren Entfernung zwischen der untersuchten
Oberfläche und der Ausgangslinse der Optik eine Änderung
der Bildvergrößerung auftritt. Ein weiterer Nachteil die
ser Lösung ist, daß zur Durchführung der Untersuchung die
Umgebung der untersuchten Stelle eine Planfläche mit Ab
messungen sein muß, die genau den Abmessungen der Dichtung
am Boden der Präparatkammer des Raster-Elektronenmikrosko
pes entspricht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein tragbares
Raster-Elektronenmikroskop anzugeben, das die oben erläu
terten Nachteile der herkömmlichen tragbaren Raster-Elek
tronenmikroskope nicht aufweist und insbesondere an die
verschiedensten Größen und Formen von Objektoberflächen
anpaßbar ist und bei der Verschiebung des Tubus beim Auf
suchen der Untersuchungsstelle keine Bildverzerrungen oder
Änderungen der Vergrößerungen ergibt.
Die Aufgabe wird anspruchsgemäß gelöst. Die Unteransprüche
betreffen vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindungs
konzeption.
Das erfindungsgemäße tragbare Raster-Elektronenmikroskop
umfaßt als wesentliche Bestandteile einen Tubus und eine
den Tubus tragende, mit einer Vakuumanlage verbindbare und
auf das zu untersuchende Objekt vakuumdicht aufsetzbare
Objektkammer; es ist dadurch gekennzeichnet, daß die
Objektkammer im Mittelteil ihres Bodens eine Luke auf
weist, deren Abmessungen größer sind als die entsprechende
maximale Auslenkung des Raster-Elektronenstrahls in der
Ebene der Luke und die vakuumdicht auf einer Grundplatte
angeordnet ist, die in ihrem der Luke entsprechenden Mit
telteil eine Öffnung sowie an ihrer unteren Fläche um die
Öffnung herum eine verlaufende Vakuumdichtung aufweist.
Die Grundplatte weist vorteilhaft Stellschrauben zum ein
stellbaren Aufsetzen der Grundplatte auf das zu unter
suchende Objekt und/oder Verschiebungsschrauben zur Ver
schiebung der Objektkammer relativ zur Grundplatte auf.
Außerdem ist die Ausstattung des Raster-Elektronenmikro
skops mit einem ganzen Satz von Grundplatten, deren Unter
fläche und Vakuumdichtung der Größe und Form der jeweili
gen typischen untersuchten Objektoberfläche angepaßt ist.
Die Vorteile des tragbaren Raster-Elektronenmikroskops
gemäß der Erfindung beruhen besonders darauf, daß bei Ver
schiebung des Mikroskoptubus während der Aufsuchung der
Untersuchungsstelle weder eine Bildverzerrung noch eine
Veränderung des Vergrößerungsfaktors infolge einer Ände
rung der Neigung des Raster-Elektronenbündels auftreten
können. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß für un
terschiedliche untersuchte Oberflächen geeignete, einfach
austauschbare Grundplatten mit zugehöriger Dichtung vor
gesehen sind, die in Größe und Form der jeweiligen Umge
bung der untersuchten Stelle angepaßt sind.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher
erläutert, in der eine beispielhafte Ausführung des trag
baren Raster-Elektronenmikroskops gemäß der Erfindung dar
gestellt ist.
Das dargestellte erfindungsgemäße Raster-Elektronenmikro
skop weist eine Grundplatte 2 mit einer Vakuumdichtung 3
auf, die mit ihrer unteren Fläche vakuumdicht auf die
Oberfläche 1 des zu untersuchenden Objekts aufsetzbar ist.
Die Grundplatte 2 weist eine Öffnung 4 auf. Auf der Grund
platte 2 liegt die Objektkammer 5, in deren Boden sich die
Luke 6 befindet. An der Objektkammer 5 ist der Tubus 7
angeordnet; mit der Objektkammer 5 ist ferner die Vakuum
anlage 8 verbunden. Die Grundplatte 2 trägt Stellschrauben
9; die Objektkammer 5 ist mit Verschiebungsschrauben 10
versehen.
Zwischen der Objektkammer 5 und der Grundplatte 2 befindet
sich eine zweite Vakuumdichtung 11.
Die beiden Vakuumdichtungen 3 bzw. 11 sind vorzugsweise O-
Ring-Dichtungen.
Zur Durchführung von Untersuchungen wird das erfindungsge
mäße tragbare Raster-Elektronenmikroskop zur zu untersu
chenden Stelle gebracht, wobei die Grundplatte 2 so auf
die zu untersuchende Oberfläche 1 aufgesetzt wird, daß
sich die interessierende Fläche innerhalb der Öffnung 4
befindet und die Vakuumdichtung 3 mit ihrem gesamten Um
fang auf der Oberfläche 1, welche die interessierende
Fläche umschließt, aufliegt. Dann wird der Tubus 7 mit
Hilfe der Vakuumanlage 8 evakuiert; durch Anziehen der
Stellschrauben 9, die auf der untersuchten Oberfläche 1
zur Anlage kommen, wird das Elektronenmikroskop, besonders
zur Erzielung einer größeren Vibrationsfreiheit, stabili
siert. Das Elektronenmikroskop wird dann in Betrieb ge
setzt, und der Elektronenstrahl rastert die untersuchte
Oberfläche 1 in der Nähe der Achse des Tubus 7 ab. Mit den
Verschiebungsschrauben 10 kann, bei Übersichtsvergröße
rung, der Tubus 7 mit der Objektkammer 5 über die unter
suchte Oberfläche 1 verschoben werden; nach dem Auffinden
des gesuchten Details wird zur eigentlichen Untersuchung
übergegangen.
Das erfindungsgemäße tragbare Raster-Elektronenmikroskop
eignet sich besonders vorteilhaft zur zerstörungsfreien
Analyse größerer Flächen, z.B. zur Ermittlung von Ermü
dungsdeformationen an Flugzeug-Tragflächen, sowie etwa zur
Untersuchung von Raketenbauteilen und praktisch beliebi
gen, auch größeren Maschinenteilen.
Claims (7)
1. Tragbares Raster-Elektronenmikroskop mit einem Tubus
(7), einer auf das zu untersuchende Objekt (1) vakuum
dicht aufsetzbaren den Tubus (7) tragenden Objektkammer
(5) und einer mit der Objektkammer verbindbaren Vakuum
anlage (8),
dadurch gekennzeichnet, daß
die Objektkammer (5) im Mittelteil ihres Bodens eine
Luke (6) aufweist, deren Abmessungen größer sind als
die entsprechende maximale Auslenkung des Raster-
Elektronenstrahls in der Ebene der Luke (6) und die
vakuumdicht auf einer Grundplatte (2) angeordnet ist,
die in ihrem der Luke (6) entsprechenden Mittelteil
eine Öffnung (4) sowie an ihrer unteren Fläche eine um
die Öffnung (4) herum verlaufende Vakuumdichtung (3)
aufweist.
2. Raster-Elektronenmikroskop nach Anspruch 1, gekenn
zeichnet durch eine Grundplatte (2), deren untere Flä
che in Größe und Form der Oberfläche (1) des zu unter
suchenden Objekts angepaßt ist.
3. Raster-Elektronenmikroskop nach Anspruch 1 oder 2, da
durch gekennzeichnet, daß zwischen der Objektkammer (5)
und der Grundplatte (2) eine um die Luke (6) herum ver
laufende Vakuumdichtung (11) vorgesehen ist.
4. Raster-Elektronenmikroskop nach Anspruch 3, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Vakuumdichtung (3) und/oder die
Vakuumdichtung (11) O-Ring-Dichtungen sind.
5. Raster-Elektronenmikroskop nach einem der Ansprüche 1
bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundplatte (2)
Stellschrauben (9) aufweist, die auf der Oberfläche (1)
des zu untersuchenden Objekts aufsetzbar sind.
6. Raster-Elektronenmikroskop nach einem der Ansprüche 1
bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Objektkammer (5)
Verschiebungsschrauben (9) aufweist, mit denen die Ob
jektkammer (5) relativ zur Grundplatte (2) in der Ebene
ihrer unteren Fläche verschiebbar ist.
7. Raster-Elektronenmikroskop nach einem der Ansprüche 1
bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß es mit einem Satz
von Grundplatten (2) ausgestattet ist, deren untere
Fläche und deren Vakuumdichtung (3) jeweils in Größe
und Form einer typischen Oberfläche (1) eines zu
untersuchenden Objekts angepaßt ist.
Applications Claiming Priority (1)
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Family Applications (1)
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DE (1) | DE3842757A1 (de) |
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CS267642B1 (en) | 1990-02-12 |
CS944987A1 (en) | 1989-06-13 |
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