DE6602891U - An der pumpe arbeitendes korpuskularstrahlgeraet, insbesondere elektronenmikroskop, mit stellmotoren zur objektverstellung. - Google Patents

Description

SIEIiEKS IE^IEFG-ESEIiISCEAi¹T

München, den 22. Mai 1967 j

S 61 207/21 g Gbm PA 67/0539

An der Pumpe arbeitendes Korpuskularstrahlgerät, insbesondere Elektronenmikroskop, mit Stellmotoren zur Objektverstellung

Es ist ein an der Pumpe arbeitendes Korpuskularatrahlgerät, insbesondere ein Elektronenmikroskop, mit einem zu untersuchende Objekte aufnehmenden Objekttisch vorgeschlagen worden, der mittels zwei vakuumdicht durch das Vakuumgehäuse des Gerätes hindurchgeführter Stößel in zwei zueinander und zur

Hu/Adt

Aclise des Korpuskularstrahles senkrechten Richtungen verschiebbar ist; zur Betätigung der Stößel sind fernbediente Stellmotoren vorgesehen.

Die Neuerung stellt zum Teil eine Erweiterung, zum Teil eine Spezialisierung eines derartigen Korpuskularstrahlgerätes dar. Sie "betrifft demgemäß ebenfalls ein an der Pumpe arbeitendes Korpuskularstralilgerät, also ein Elektronen- oder Ionenmikroskop oder aber eine Beugu-igs einrichtung oder ein sonstiges Gerät, in dem ein Objekt zu untersuchen ist, mit zur Verstellung des zu untersuchenden Objektes dienenden Einrichtungen und zu deren Betätigung vorgesehenen fernbedienten Stellmotoren. Neuerungsgemäß 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 ist im Hinblick auf die kleinste erforderliche Objek verstellung gewählt.

Dabei können die Einrichtungen 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

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Korpuskularstrahl verstellbar ist. Eine derartige Stößelbe-

Ueuerung tätigung ist für die Anwendung der ixTrfrmamzg. aber nicht unbedingt erforderlich; man könnte auch an eine stabförmige Objek halterung denken, die ebenfalls durch Verwendung von Schrittmotoren eine Verstellung des Objektes relativ zum Korpuskular strahl gestattet. Yf eitern in kann es sich auch um eine Verstellung des Objektes in Bichtung der Achse des Gerätes handeln, wie sie zur Erfüllung bestimmter ScharfStellbedingungen } erforderlich ist.

!Teuerung
Weiterhin beinhaltet die SKtfissäccKg insofern eine Erweiterung

, als die Objekthalterung eine Kipppatrone 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 Durch führung 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 vorgesehene Schrittmotoren zu vorbinden gestatten, so daß dann auch eine Bewegung des Objekttischeö quer zum Korpuskularstrahl mittel Schrittmotoren vorgenommen werden kann.

Auch Objektdrehungen können mittels Schrittmotoren reproduzier bar durchgeführt v/erden.

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Neuerung
Die SüKf&a&HKg bezieht sich also ganz allgemein auf die Durchführung von Objektbewegungen, wobei die Spezialisierung gegen<übcr dorn Gerät nach dem Hauptpatent in der speziellen Ver- „ wondung von Schrittmotoren zu sehen ist. Diese Auswahl bestimmter Fjtoren und ihre Steuerung mittels Impulsen bieten Wesentliche Vorteile. Wie im folgenden noch im einzelnen erläutert wird, ist es möglich, durch Verwendung von vorein stellbaren Impulozählern 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 Koordinatensystem abzutasten, wobei die Koordinatenteilung durch die einzelnen Schritte reproduzierbar festliegt. Man kann also den einzelnen Objcktstollen Koordinatenwerte zuordnen und demgemäß diese Stellen nach Betrachtung anderer Objektstellen wieder aufsuchen.

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Eine vorteilhafte Eigenschaft derartiger Schrittmotoren, /r;·; nämiich 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 Verstollgeschwindigkeit des Objektes den verschiedenen Vergrößerungen beispielsweise in einem Elektronen-

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mikroskop angepaßt v/erden kann. Es ist einzusehen, daß bei
einer starken Vergrößerung die Verstellgeschwindigkeit "beim Absuchen eines Objektes kleiner sein muß als tiei sehwacher
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» ( Anbriebsorgane für die Schrittmotoren mit geringem Aufwand zu

konstruieren, die die koordinatenmäßige Einstellung bestimmter Objektpunkte dadurch kursseitig vornehmen} daß gleichzeitig eine Bewegung in Richtung beider Koordinatenachsen erfolgt.

Bei der bevorzugten Ausführungsfoxm 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

neuerungsr-Stößeln, die •gnPy-w-ä-HTcrgTagpmäß 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

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

Es kann zweckmäßig sein, die Schrittmotoren über ihneü individuell zugeordnete Yeretellspindeln, deren Breh^ev/eguncen in Translationsbewegungen der Stößel umgesetzt v/erden, mit den O Stößeln verbindbar zu machen. Die Verwendung derartiger Verstellspindeln, die auf die Stößel wirken, ist an sich bekannt,

Neuerung und als ein besonderer Vorteil der Sx£fcßC&a«g: ist die Möglich-

" keit 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 derar-,-tige Handbetätigungsmittol 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 Schrittmotor sowie gegebenenfalls einer elektromagnetischen Kupplung und/oder einem Übersetzungsgetriebe eine selbständige Baueinheit bildet, die

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dann beispielsweise an der Säule eines Elektronenmikroskope nach dem Zusammenbau derselben befestigt wird. Um hier gegebenenfalls auftretende Herstollungstoleranzen unwirksam zu machen, wird man die Verstollspindel vorteilhafterweise aus _v ,mehreren, durch Kardangelenke verbundenen Teilen zusamraen- ^; setzen. Dies wird insbesondere bei Korpuskularetrahlgeräten, -die ähnlich ISlGkhronfirmiikrQskQ-nen aufgebaut sind oder selber ^Elektronenmikroskope darstellen, deshalb zweckmäßig sein, ■ ") weil insbesondere bei Verwendung von Mitteln zur Handbetätigt) gung die Verstcllspindc-ln sich von einer für die Bedienungsperson bequem erreichbaren Höhe bis zum Bereich der Objekthalterung erstrecken müssen und hier, insbesondere bei einer mehrstufigen Abbildung in dem Gerät, bereits merkbare Toleranzen beinhaltende Abmessungen z\x überbrücken sind.

Das der elektromagnetischen Kupplung benachbarte Ende der Vcrstellspindel wird man mit einer Ausgangswelle der elektromagnetischen Kupplung durch eine Stift-Schlitz-Verbindung drehfest, aber in Achsrichtung der Verstellspindel Relativ- ^bewegungen zulassend verbinden. Da demgemäß das der elektromagnetischen Kupplung benachbarte Teil der Verstellspindel ohnehin besondere Arbeitsgänge bei der Herstellung erfordert, ist es zweckmäßig, bei Vorhandensein eines Handrades für die Betätigung der Objektverstellung von Hand dieses Handrad auch auf diesem Teil der Verstellspindel anzuordnen.

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Bei der bevorzugten Ausführungsform der SgSSE&BESg ist die :

elektromagnetische Kupplung mit dem Schrittmotor mittels eines \; das ihr benachbarte Teil der Verstellspindel mit dem Handrad, übergreifenden Bügels an dem Teil der Verstellspinciel gehalten, das den das Handrad tragenden Teil benachbart ist. Der Bügel ist mit seinem einen Ende an dem Gehäuse der Kupplung "befestigt und umgreift mit seinem anderen Ende hülsenartig und Relativdrohungen zulassend das von der Kupplung her gesehen zweite g ■i'eil der Verstellspindel. ]

v/ie bereits bemerkt, ist ein Vorteil der Verwendung von Schrittmotoren für die Objektverstellung darin zu sehen, daß die Verstellgeschwindigkeit den im Korpuskularstrahlgerät vorliegenden speziellen Verhältnissen, also in erster Linie der jeweils eingestellten Vergrößerung, in einfacher Weise angepaßt worden kann. Eine zweckmäßige diesbezügliche Aus-

!Teuerung
führung der SjrfSxÄamg zeichnet sich dadurch aus, daß der Impulsgeber Mittel, wie Potentiometer, zur Einstellung verschiedener Impulsfrequenzen enthält.

Im einzelnen kann die Einstellvorrichtung für die Schrittmotoren so aufgebaut sein, daß in einem frequenzbestimmenden Stromkreis des Impulsgebers ein einstellbares elektrisches Schaltungselement, vorzugsweise ein Potentiometer, solcher Ausbildung liegt, daß sich aeine frequenzbestimmende Eigenschaft, vorzugsweise also der Widerstandswert, beim Bewegen

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eines Einstellorgans, vorzugsweise eines Spannurigsabgriffs, ausgehend von einer die Abgabe von Impulsen an die Schrittmotoren verhindernde Nullstellung nach beiden Richtungen gleichsinnig ändert; ferner sind mit dem Einstellorgan Kontaktmittel verbunden, die in Abhängigkeit davon, in welche der beiden Richtungen das Einstellorgan aus der Nullstellung jeweils bewegt ist, entweder den Stromkreis für Linkslauf oder den Stromkreis für Rechtslauf des Schrittmotors schließen. Man benötigt dann nur ein einziges Einstellorgan sowohl für die Verstellgeschwindigkeit als auch die Verstellrichtung des Objektes, v/obei das Einstellprinzip darin besteht, daß das einstellbare elektrische Schaltungselement symmetrisch zu einer! Nullstellung ausgebildet ist. Die Nullstellung kann durch Rasten definiert sein.

Verständlicherv/eise kann man als einstellbares Schaltungselement außer einem Potentiometer auch einen einstellbaren Kondensator oder ein einstellbares anderes Schaltungselement verwenden.

Bei dieser Lösung sind das Einstcllorgan und die kontaktmittel zweckinäßigerwoisc auf einem in Richtung seiner Achse verschiebbar gelagerten stangenartigen Bauteil derart angeordnet, daß bei VerncViiobebewegungen des stangenartigen Baubeils das Einstcllorgan die frequences⁴·immendG elektrische !Eigenschaft des elektrischen Schaltungselemente^ ändert und die Kontakt-

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mittel üter Gegenkontakte in den Stromkreisen des Schrittmotors gleiten.

Besonders bequem ist die Betätigung derartiger stangenartiger Bauteile, v/enn ein solches Bauteil unter Federwirkung mit einem Ende gegen einen in der Nullstellung zumindest ungefähr senkrecht zu ihm stehenden HeLeI drückt, der mit dem seinem als Handgriff dienenden Ende abgekehrten Ende in Achsrichtung des s£<ingenartigen Bauteils schwenkbar eingespannt ist. Eine derartige Anordnung läßt sich leicht im Bedienungspult beispielsweise eines Elektronenmikroskops so anordnen, daß der Hebel mit seinem als Handgriff dienenden Ende aus der lischplatte herausragt und die übrigen Elemente des Antriebs sich unterhalb der Tischplatte befinden.

Der Hebel kann mehreren Schrittmotoren in der Weise zugeordnet sein, daß mehrere stangenartige Bauteile aus verschiedenen Richtungen gegen ihn drücken und er in diesen Richtungen schwenkbar eingespannt ist. In dieser Weise kann man einen einzigen Hebel beispielsweise allen zur Durchführung von Bewegungen eines Objekttisches in einer senkrecht zum Korpuskularstrahl verlaufenden Ebene erforderlichen Schrittmotoren zuordnen.

Man kann aber die Zuordnung auch so treffen, daß mehrere stangenartige Bauteile in einer geraeinsamen, den Hebel enthalten-

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den Ebene liegend gegen ihn drücken. In diesem l?ail hat man jedoch keine Unabhängigkeit; der durch die verschiedenen stan— genartigen Bauteile ausgelösten Bewegungen, da "bei senkrecht stehendem Hebel diese stangenartigen Bauteile übereinanderliegend gegen den Hebel von derselben Seite her drücken.

Die bevorzugte Ausiührungsform der Erfindung mit mehreren aus verschiedenen Richtungen gegen einen Hebel drückenden stangen— artigen Bauteilen wird in der Hegel so aussehe?., daß zwei stangenartige Bauteile um vorzugsweise 90° gegeneinander ver~ .setzt gegen den Hebel drücken und dieser in allen Richtungen schwenkbar eingespannt ist. Zur Einspannung trägt der Hebel an seinem eingespannten Ende zweckmäßigerweise eine Kugel.

' Bei dieser Ausbildung hat man also die bereits eingangs genann

te vorteilhafte Möglichkeit, unter Benutzung nur eines Hebels eine Einstellung des Objekttisches oder einer Kippatrone inner halb einer Ebene in beliebiger Richtung vorzunehmen, wobei Bewegungen in zwei Koordinatenrichtungen gleichzeitig vor sich gehen können.

Da bei dieser Einstellung der Hebel seine Lage relativ su den Enden der stangenartigen Bauteile, mit denen sich diese auf ihm abstützen, ändert, ist es zweckmäßig, dem Hebel ballige AuflagoflUchen für die Enden der stangenartigen Bauteile zu geben, die ihrerseits Auflageflachen solcher Größe tragen,

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daß der Hobel in allen Stellungen die Lage aller stangenartigen Bauteile bestimmt. Dio verschiedenen Auflageflächen dürfen also nie aui?er Eingriff miteinander kommen.

Neuerung
Bei einer Weiterbildung der ExiittftKMg sind zwischen den

Impulsgebern und den Schrittmotoren voreinstellbare Impuls-

so wie Impulsgeber elektronischer oder elektrisch-mechanischer ^?

/ Bauart, dem Fachmann wohlbekannt. Als Impulsgeber können j

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beispielsweise Einrichtungen verwendet v/erden, wie sie für ^ die Ablonkimpulse von Elektronenstrahl-Oszillographen Ver- ^.

Wendung finden. · *'*

Die Verwendung voreinstellbarer Impulszähler gibt die Möglich- ₄|

keit, Objekteinzelheiten, deren Koordinaten in der Voreinstellung der Impulszähler gepseichert sind, direkt ansu-, 15 steuern, wobei außerdem nur eine Auslösetaste od.dgl. für ί den Einstellvorgang betätigt zu werden braucht.

Eine derartige Objektvcrstellung kann außer zur gewünschten | Einstellung eines anderen Objektbereichs oder Objektwinkels auch dann mit Vorteil vorgenommen werden, wenn eine unerv/iinschte Objektwanderung kompensiert werden muß. Eine derartige Objektwanderung kann beispielsweise bei einer Objektkippung dann auftreten, wenn die Kippachse nicht, v/ie dies beispielsYfeise für Stereountersuchungen an sich erforderlich ist, genau im Objekt liegt. In diesem Palle kann man mittels

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der Schrittmotoren und insbesondere bei Verwendung voreinstoirbarer 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 ;dcr Regol 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.

Neuerung
/„ Im folgenden wird die Saafctodtoig: an Hand der figuren erläutert, von denen die Figuren 1 und 2 zwei senkrecht zueinander liegende, teilweise im Schnitt Aviedergegebene Ansichten eines mit einer Verstellspindel über eine elektromagnetische Kupplung verbundenen Schrittmotors darstellen, während die Figuren 3

und 4 eine erste konstruktive Möglichkeit für den Aufbau , einer Betätigungseinrichtung und Figur 5 eine andere Ausgestaltung der Betätigungseinrichtung zeigen» Die Anordnungen

{j nach den Figuren 1 und 2 sind um 90° im Uhrzeigersinn gedreht „ '; zu denken.

In den Figuren 1 und 2 ist allgemein mit 1 eine Verstellspinel bezeichnet, die an ihrem oberen, nur in Figur 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

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schrägen Flächen v/erden mittels Überwurfmuttern 3 im zusammengebauten Zustand gegeneinander gepreßt.

Mio Figur 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 ünu 9 iTritüirisnaer vorbanden sind, so daß etwaige Herstellungstoleranzen in den einzelnen Teilen der Mikroskopsäule 10, die in Figur 2 angedeutet und an der die Verstellstange 1 festgelegt ist, ausgeglichen werden.

Das Teil 7 ist dagegen an seinen Enden in spezieller ¥eise ausgebildet. Mit seinem in Figur 1 unteren Ende ist es nämlich an der Ausgangswello 11 der allgemein mit 12 bezeichneten elektromagnetischen Kupplung drehfest, aber in Achsrichtung Relativbewegungen zulassend verbunden. Hierzu ist ic, der Ausgangswellc 11 der Schlitz 13 vorgesehen, durch den der Stift 14 in dem Spindolteil 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 Figur 1 oberen Ende das hülsenfürmigo lager 18, in dem das Spindel-

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teil 6 drehb_ar gelagert ist. An seinem in Figur 1 unteren Ende
ist der Bügel 17 fest mit der elektromagnetischen Kupplung 12
verbunden. Der Bügel 17 umgreift den Handgriff 19, der zui
Objektverstellung von Hand dient. Die Kupplung 12 gibt die

<-_h . 5 " , Möglichkeit, den Handgriff 155 zu betätigen, ohne daß der über % "das Übersetzungsgetriebe 20 mit der Kupplung 12 verbundene |

„.Schrittmotor 21 bekannter Bauart mitgedreht werden muß. jl

/~\ Die wesentlichen Bestandteile der elektromagnetischen Kupp- ■[

~* t -r . is;

'■"lung 12 sind die aus magnetisch wirksamem Material bestehenden!⁵ - beiden Kupplungskörper 22 und 23, die mit Messingfuttern 24

^v 'und 25 ausgekleidet sind. Die Kupplungskörper 22 und 23 sind $

'· ."",von einer Wicklung 26 zur Erzeugung des magnetischen Flusses |

'·{}'. '*';''-umcoben, der sich über die Kupplungskörper 22 und 23 sowie dep| ' ¹^ ' ,α "im Augenblick des Einschalt ens des Stromes durch die Wicklung ϊ

'■■ \) 5 '"«" 26 bestehenden kloinen luftspalt zv/ischen den Kupplungsteilen | ⁴·"Τ '" ^?ϊ"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 ¥eise
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 den Figuren 1 und. 2 dargestellte Anordnung bildet alsc

er c *

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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 Figur 2 bei 31 angedeuteten Weise festgelegt

•3 wird.

I:i dem behandelten Ausführungsbeispiel ist also jeder Verstell-

spi.nd.cl ein Scaritt-isotor zugeordnet. Sine weitere Verstell- |

spindel kann um 90° gegen die Spindel 1 versetzt angeordnet |

und einen anderen Stößel zugeordnet sein, wobei dann beide |

Versteilstangen zur Durchführung von Verstellbewegungen eines ^

Objekttisches in einer Ebene senkrecht zum Korpuskularstrahl |

dienen können. Weitere derartige Verstelleinrichtungen können §

vorgesehen sein, um Kippbewegungen eines in einer Kippatrone | in den Objekttisch eingesetzten Objektes durchzuführen.

Figur 3 zeigt die wesentlichen Teiles eines Betätigungsmechanismus in einer Seitenansicht, i'igur 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 *ΐ

IS und 45 dio Bauteile 40 und 41 mit ihren Auflageflächen 46 | und 47 gegen die balligo Auflagefläche 48 des Hebels 49 ge-

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drückt v/erden, der, v/ie ?igur 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 α beibehält.

Der linke Teil der I"igur 3 läßt die Vorgänge bei der Einstel-

lung eines bestimmten Winkels α für diejenige Koordinate erkennen, der das stangenartige Bauteil 40 zugeordnet ist. Sine entsprechende Kontaktanordnung ist für das stangenartige Bauteil 41 vorhanden, aber nicht dargestellt.

Das stangenartige Bauteil 4-0 trägt an seinem in Pigur 3 linken Ende sv/ei Kontakte 52 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 α entsprechende Strecke bewegt ist. Von den Gegenkontakten 54 und 55 liegt der erstgenannte in dem Stromkreis für Linkölauf 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 Figur 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 Objektos durch Schritte des Motors zur Folge haben. Dabei ist die Größe der Objektverstellung von der Anzahl der an den Schritt-

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motor abgegebenen Impulse und die Geschwindigkeit der Objekt- \^rer st ellung 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 A¹ bzw. B' des Motors gelangen läßt, wie der Differenz zwischen seiner Speicherkapazität und seiner Yoreinstellung 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 1

das Potentiometer 59 vorgesehen, das in diesem Jail 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 Figur sowohl nach links als auch nach rechts die Impulsfrequenz von niedrigen Vierten auf hohe Vierte ansteigt. Daher ist es möglich, durch Betätigen dec Hebels 49 sowohl die Richtung als auch die Geschwindigkeit der Objektverstellung mittels des Schrittmotors zu ändern.

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

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Wie Figur 4 zeigt, gestattet der Hebel 49 infolge seiner kugelartigen Ausbildung am Einspannende 50 die gleichzeitige Betätigung von zwei stangenartigen Bauteilen 40 und 41 und damit zwei Schrittiaotoren., so daß der Objekttisch oder die Kippatrone in zwei zueinander senkrechten Richtungen gleichzeitig mit voneinander unabhängigen Geschwindigkeiten verstollt werden können. Die Größe der Neigungswinkel α des Hebels in Richtung der beiden stangenartigen Bauteile 40 und 41 ist ein Haß 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 ?igur 4 mit I bezeichneten Quadranten, so haben unter Zugrundelegung der für die Anschlüsse A' und B¹ oben definierten Bedeutungen (A¹ Linkslauf, B¹ Rechtslauf) beide Bauteile 40 und 41 dem R.echtslauf ihrer Motoren zugeordnete Stellungen. Befindet sieh 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 Mlddrehcmg in dem Korpuskularstrahlgerät so treffen, daß die Bewegung des Hebels in einer bestimmten Richtung eine im Bild beobachtete Objekt-

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Verstellung in derselben Richtung bewirkt. Bei elektromagnetischen Abbildungslinsen tritt bekanntlich eine Bilddrehung auf, die, soforn 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 Figur 3 mit 51 bezeichnete Anordnung drehbar im Bedienungspult zu halten, so daß nach einer bei einer Änderung der Bilddrehung vorgenommenen Juotierung durch Drehung der die Quadranten enthaltenden Ebene um "äie Achse des Hebels 49 wiederum die gewünschte Zuordnung vorhanden ist.

Figur 5 zeigt eine andere Ausbildung der Einrichtung zur Steuerung der Impulsfrequenz und damit der Verstellgesc.hwindigkeit. Hier ist ein Drehpotentiometer 70 vorgesehen, das im '' frequenzbestiramenden, wiederum eine Speisespannungsquelle 71 enthaltenden Stromkreis des Impulsgebers 72 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 Figuren ^ und« 4 befestigt ist;« Dieses Ende des Bauteiles 76 trägt wiederum einen Kontakt 77 für die Auswahl der Verstellrichtung.

Bei jeder Bewegung des stangenartigen Bauteils 76 in Figur 5

ι nach links oder rechts bewirkt die E.ollenanordnung 75 eine .

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Umlenkung der Schnur 74» die dann gegen die Yfirkung einer nicht dargestellten Feder den Abgriff 73 aus der dargestellten Nullstellung in eine der Auslenkung α des in Figur 3 mit 49 bezeichneten Hebels entsprechende Stellung bewegt. Demgemaß wird eine bestimmte Impulsfrequenz des Impulsgebers 72 eingestellt.

Neuerung

Hit der £&:£&»&»»$ ist es möglich, ein Objekt schrittweise gegebenenfalls in verschiedenen Richtungen abzutasten, wobei ; Neuerung
die XSiDtRASHS dahingehende Ausbaurnöglichkeiten besitzt, daß ,.· „diese Abtastung bzw. die Einstellung eines bestimmten Objektbcroic.hG 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.

5 Figuren
27 Ansprüche

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Claims (27)

PA 9/710/2784 - 22 - Schutz- ansprüche

1. An der Pumpe arbeitendes Korpuskularstrahlgerät, insbesondero Elektronenmikroskop, mit zur Verstellung eines zu untersuchenden Objektes dienenden Einrichtungen und zu dea:en Betätigung vorgesehenen fernbedienten Stellmotoren, jasids

^ dadurch gekennzeichnet, daß die Stellmotoren Schrittmotoren (21) sind, denen Impulsgeber (56; 72) zugeordnet sind, die eine durch die Größe der gevrünschten Ob j ektver stellung gegebene Anzahl von Steuerimpulsen mit die Geschwindigkeit der Objektverstellung bestimmender Frequenz an die Schrittmotoren (21) abgeben, und daß die je Impuls erfolgende Verstellung der Schrittmotoren (21) im Hinblick auf die kleinste erforderliche Objektverstellung gewählt ist.

2. Korpuskularotrahlgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen eine Objekthalterung für das au untersuchende Objekt enthalten, die mittels vakuumdicht durch das VakuumgehäU3c des Gerätes hindurchgeführter Stößel durch Betätigen von den Stößeln zugeordneten Schrittmotoren (21) relativ ziun Korpuskularstrahl verstellbar ist.

3. KorpuGkularstrahlgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Objekthalterung eine Kippatrone enthält und durch Betätigen de&' Schrittmotoren (21) der Winkel zv/iachen Objekt und Korpuskularstrahl verstellbar ist.

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4. Korpuskularstrahlgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Objekthalterung einen gegebenenfalls eine Objektpatrone aufnehmenden Objekttisch enthält, der durch Betätigen der Schrittmotoren (21) senkrecht zum Korpuskularstrahl verschiebbar ist.

5. PCorpusknlarstrahlgerät nach einem der /-/.isprüche 2 bis 4₅ dadurch gekennzeichnet, daß, wie an sich bekannt, die Objekthalterung unter dem Einfluß von zwei senkrecht zueinander und zum Korpuskularstrahl verlaufenden Stößeln steht, die unabhängig voneinander mittels der Schrittmotoren (21) verstellbar sind.

6. Korpuskularstrahlgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Stößel ein Schrittmotor (21) zugeordnet

7. Korpuskularstrahlgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verstellung beider Stößel ein einziger Schrittmotor (21) und eine Kupplung vorgesehen sind, durch die er wahlweise mit dem einen oder dem anderen Stößel verbindbar ist.

8. Korpuskularstrahlgerät nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schrittmotoren (21) über ihnen individuoll zugeordnete Verstellspindeln (1), deren Drehbewegungen in Translationsbewegungen der Stößel umgesetzt werden, mit den Stößeln verbindbar sind.

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9. Korpuskularstrahlgerät nach einem der Ansprüche 1 "bio 8, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzliche Mittel (19, 12) zur BetUtigung von Hand vorgesehen sind.

10. Korpuskularstrahlgcrat nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Schrittmotoren (2i) und den Yerstellspindeln (1) Magnetkupplungen (12) vorgesehen sind.

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11. Korpuskularstrahlgerat nach einem der Ansprüche 1 Ms 10,

dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsgeber (56; 72) Mittel, wie Potentiometer (59; 70), zur Einstellung verschiedener Impulsfrequenzen enthält.

12. Korpuskularstrahlgerat nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß in einem frequenzbestimmenden Stromkreis des Impulsgebero (56; 72) ein einstellbares elektrisches Schaltungs-i element j vorzugsweise ein Potentiometer (59; 70), solcher Aus-

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/"■ ^! bildung liegt, daß sich seine frequenzbestimmende elektrische f

• ;:..,; ^Eigenschaft, vorzugsv/eise der \liderstandswert, beim Bewegen eines Einstellorgans, vorzugsweise eines Spannungsabgriffs (53; 73), ausgehend von einer die Abgabe von Impulsen an die Schrittmotoren (21) verhindernden Nullstellung nach beiden Richtungen gleichsinnig ändert, und dai3 mit dem Sinstellorgan (53; 73) Kontaktmittel (56; 77) verbunden sind, die in. Abhängigkeit davon, in welche der beiden Richtungen das Einstellorgan (53; 73) aus der Imllstellung jeweils bewegt ist, entweder den Stromkreis des betreffenden Schrittmotors (21) für linkslauf oder den Stromkreis für Rechtslauf des Schrittmotors schließen. jH f-| (\ ^/ O (Q "| -25-

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13. Korpuskularstrahlgerät nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Einstellorgan (53; 73) und die Kontaktmittel (52; 77) auf einem in Richtung seiner Achse verschiebbar gelagerten stungenartigen Bauteil (40, 41; 76) derart angeordnet sind, daß bei Verschiebebewegungen des stangenartigen Bauteils (40, 41; 76) das Einstellorgan (53; 75) die frequenabestiramendc elektrische Eigenschaft des elektrischen Schaltungselements (59: 70) ändert und die Kontaktmittol (52; 77) über Gegenkontakto (54, 55) in den Stromkreisen des Schrittmotors (21) gleiten.

14- Korpuokularstrahlgerät nach Anspruch 13» dadurch gekennzeichnet, daß das stangenartige Bauteil (40, 41; 76) unter Feuerwirkung (44, 45) mit einem Ende gegen einen in der , Nullst ellung zuraindest-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.

15.,Korpuskularstrahlgerät nach Anspruch 14, 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.

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16. Korpuskularstrahlgerät nach Anspruch 14 oder 15, 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.

17. Korpuskularstrahlgerät nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß sv/ei stangenartige Bauteile (40, 41) um vorzugs-

C ) weise 90° gegeneinander versetzt angeordnet gegen den Hebel

(49) drücken und dieser in allen Richtungen schv/enkbar eingespannt (51) ist.

18. Korpuskularstrahlgerät nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Hebel (49) an seinem eingespannten Ende eine

; Kugel (53) trägt.

19. Korpuskularstrahlgerät nach Anspruch 18, 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.

20. Korpuskularstrahlgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Impulsgeber (56) und den Schrittmotoren (21) voreinstellbare Impulszähler (57) angeordnet sind.

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21. Korpuskularstrahlgerät nach einem der Ansprüche 8 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils eine Verstellspindel (1) mit dem ihr zugeordneten Schrittmotor (21) sowie gegebenenfnllü einer elektromagnetischen Kupplung (12) und/oder einem übersetzungsgetriebe (20) eine selbständige Baueinheit bildet.

22. Korpuskularstrahlgcrät nach Anspruch 21, dadurch gekenn- .* zeichnet, daß die Verstellsgdndc-l (1) aus mehreren, durch _:^*

/"Λ , Kardangelenke (8, 9) verbundenen Teilen (4-7) zusammengesetzt ■ i/ ,'-ist.

23. Korpuskularstrahlgerät nach den Ansprüchen 8, 9 und 22, 'dadurch gekennzeichnet, daß einco der Teile (7) ein Handrad •?(19) trägt. ' '^:-"

•24. Korpuskularstrahlgerät nach einem der Ansprüche 10 bis 23,' '^'"dadurch gekennzeichnet, daß das der elektromagnetischen Kupp--^; • lung (12) benachbarte Ende der Verstollspindol (1) mit s^i!iier ^ I.Ausgangsv/elle (11) der elektromagnetischen Kupplung (12) '· - -'durchweine Stiit-Schlitz-Verbindung-(13, 14) ■ drehtest ΐ «after in Achsrichtung der Yerstellspindel (1) Relativbewegungen zulassend verbunden ist.

25- Korpuskularstrahlgerät nach den Ansprüchen 23 und 24, dadurch gekennzeichnet, daß das der elektromagnetischen Kupplung (12) benachbarte Teil (7) der Yerstellspindel (1) ; ^f* das Handrad (19) trägt.

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26, Korpuskularstrahlgerät nach den Ansprüchen 21 und 25, dadurch gekennzeichnet, daß die elektromagnetische Kupplung (12) mit dem Schrittmotor (21) mittels eines das ihr

benachbarte Seil (7) der Verstellspingel mit dem Handrad (1S) übergreifenden Bügels (17) an dem Teil (6) der Verstellspindel gehalten ist, das dem das Handrad (19) tragenden 2cil (7) benachbart ist.

27. KörpuGrCularstrahlgerät nach einem der Ansprüche 15 bis 26, | dadurch gekennzeichnet, daß zur Veruieidung einer Änderung der Zuordnung zwischen Schwenkrichtung (α) des Hebels (49) und dadurch "bewirkter, im Bild beobachteter Ob j ektvers teilung infolge Änderungen einer im Gerät hervorgerufenen Bilddrehung die stangenartigen Bauteile (40, 41) um die Achse des Hebels (49) drehbar gelagert sind.

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