DE760135C

DE760135C - Elektronenmikroskop mit zweistufiger Abbildung, insbesondere ein Elektronenmikroskophoher Aufloesung (UEbermikroskop), und mit einem UEbersichtsbild geringer Vergroesserung (Zwischenbild)

Info

Publication number: DE760135C
Application number: DEL97579D
Authority: DE
Inventors: Hans Dr Phil Boersch; Hans Dr-Ing Mahl
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1939-03-30
Filing date: 1939-03-30
Publication date: 1953-11-16

Description

Elektronenmikroskop mit zweistufiger Abbildung, insbesondere ein Elektronenmikroskop hoher Auflösung (Übermikroskop), und mit einem Übersichtsbild geringer Vergrößerung (Zwischenbild) In einem zweistufigen Elektronenmikroskop, besonders also in einem. Elektronenmikroskop hoher Vergrößerung (Übermikroskop), besteht das Bedürfnis, außer dem hochvergrößerten Bild der zweiten Stufe noch ein Bild geringer Vergrößerung zu haben, welches einerseits eineBestimmung des gewähltenBildausschnitts ermöglicht, andererseits durch die Bezugnahme auf spezielle Einzelheiten die Vergrößerung zu bestimmen gestattet. Es ist bereits bekannt, zu diesem Zwecke das Zwischenbild auf einem. in der Zwischenbildebene befindlichen Leuchtschirm sichtbar zu machen. Diese Anordnung erweist sich jedoch beim praktischen Gebrauch des Elektronenmikroskops (Übermikroskops) als äußerst unzweckmäßig, da bei der großen Länge des Mikroskops eine gleichzeitige Beobachtung des Bildes der ersten Stufe und desjenigen der zweiten Stufe nicht möglich ist, Man kann nicht erreichen, daß der Beobachter, der das Bild der zweiten Stufe betrachtet, ohne seinen Platz zu wechseln, auch das Bild der ersten Stufe sehen kann. Die Erfindung will diesen in der Praxis erheblichen Mangel beseitigen, indem sie davon abgeht, daß das Zwischenbild beobachtet wird.

Es ist bereits eine Anordnung zur Beobachtung der im Strahlengang eines Elektronenmikroskops mit zwei oder mehr elektronen@

optischen Vergrößerungsstufen auftretenden

elektronenoptischen Bilder torgeschlagen

«-orden. bei der an den Stellen der Bilder

mit einem oder mehreren Löchern versehene

Leuchtschirme. die als Marstab ausgebildet

sein können, vorgesehen sind. Bei dieser An-

ordnung können die Auffangschirme gegebe-

nenfalls wahlweise durch Klappen in den

Strahlengang gebracht oder aus ihm entfernt

,werden, um nur mit dem Objektiv arbeiten

zu können.

Gemäß der Erfindung bildet eine zwischen

der Linse der ersten Stufe und der Zwischen-

bildeb2ne angebrachte Hilfslinse ein Bild so

in die Leuchtschirmebene ab, daß die engste

Stelle des die Abbildung vermittelnden

Strahlenganges in der nun ausgeschalteten

Linse der zweiten Stufe liegt.

Die gleiche Wirkung läßt sich erzielen,

wenn nach der Erfindung eine zwischen der

Linse der ersten Stufe und der Zwischenbild-

ebenA angebrachte Hilfslinse bei ausgeschal-

teter Linse der ersten Stufe ein gegenüber

dem Gegenstand vorzugsweise i : i abgebil-

detes Hilfsbild in der Zwischenbildebene ent-

wirft, «,-elches alsdann die Linse der zweiten

Stufe auf den Leuchtschirm abbildet.

Ferner kann nach der Erfindung bei Aus-

schaltung der Linse der zweiten Stufe unter

Ausnutzung der geringen Divergenz der ab-

bildenden Strahlung die Linse der ersten

Stufe, gegebenenfalls unter Änderung der

Brennweite. das Bild unmittelbar auf den

Leuchtschirm werfen. Gegebenenfalls sind

dabei die Linse der zweiten Stufe, zum'ndest

die Blenden geringer C)fnung ;. und ge-

geb°nenfalls di°Zwischenbildblende bewegbar

angeordnet, daß sie aus dem Strahlengang

zu entfernen. vorzugsweise herauszuklappen,

sind.

Es kann auch zweckmäßig sein, die An-

ordnung so auszubilden, daß eine zwischen

der Linse der zweiten Stufe und der Zwischen-

bildebene angebrachte Hilfslinse im Zusam-

menivirken mit der Linse der ersten Stufe

ein gegenüber dem Zwischenbild verkleinertes,

gegenüber dem Gegenstand vorzugsweise i : i

abgebildetes Hilfsbild entwirft. welches die

Linse der zweiten Stufe alsdann auf den l

Leuchtschirm abbildet.

Die Beobachtung des Zwischenbildleucht-

schirmes kann überdies nach der Erfindung

vermieden i:-erderi. @v°nnbei Abbildungdtircli-

strahlter oder bestrahlter Objekte zur Erzie-

lung einer genügend kleinen Divergenz zwi-

schen Objekt und Strahlerzeugungssystein

eine Hilfslinse einen in der 'Nähe des Objek-

tes liegenden Elektronenfleck derart herstellt, !

daß die durch diesen Fleck gellend-n Elektro-

nen ein Schattenbild geringer Vergrößerung

in der Zwischenbildbene entwerfen.

Bei einem Elektronenmikroskop mit zwei-

; stufiger Abbildung, insbesondere einem Elek-

3 trotrentnihroacap hoher Vergrößerung (Cber-

inikroskol). ,und mit einen #Cbersichtsbild

geringer Vergrößerung

ohne

Zwisclieiiliildleuclitscliii-iii ist ferner die Mög-

lichkeit gegeben, daß bei Ausschaltung der

Linse der ersten Stute unter Ausnutzung der

geringen Divergenz der abbildenden Strahlung

die Linse der zweiten Stufe ,vie bei der z«-ei-

lachen Abbildung die Zwischenbildel)ene auf

i den Leuchtschirm abbildet.

Der Gegenstand der Erfindung ist iiii folgen-

' den an Hand der Abbildungen nähr erläutert.

In Abb. i bedeutet G den Gegeiistaild, der

durchstrahlt oder bestrahlt «-erden kann oder

4 auch selbst zur Emission von Elektronen ge-

efgn.et sein kann. Das Bild dieses Cegen-

standeswird mit Hilfeeiner-erst-en elektrischen

oder magnetischen Linse I abgebildet. Es ent-

i steht ein Zwischctibild Z_. In der Ebene dieses

Bildes ist vielfach, aber nicht notwendiger-

weise. eine Blende B angebracht. 'Mit Hilfe

einer weiteren elektrischen oder magnetischen

Linse II wird dieses Zwischenbild in die

Ebene des zweiten Bildes, die im folgenden

kurz Leuchtschirm genannt wird und mit I_

bezeichnet ist, abgebildet. -Natürlich können

statt des Leuchtschirms im Bedarfsfalle auch

andere Auffanglektroden. wie z. B. photo-

grarhische Platten oder Abtastson(Ien, ein-

gesetzt «-erden. Eine Möglichkeit. in der

Leuchtschirmebene ein L be:-siclitst),ld zu

erhalten. besteht null darin. die Linse I der

ersten Stufe auszuschalten und wie vorli.r mit

der Linse der zweiten Stufe die Zwischen-

bildebene auf den Leuchtschirm abzubilden.

nee den hohen Spannungen, mit denen ein

Elelztroneiimil#:roslzop hoher Vergrößerung be-

trieben werden muß, ist nämlich im allgemei-

nen die Strahlung so wenig divergent, daß

praktisch in der Zwischenhildebene bei aus-

geschalteter erster Linse ein Schattenbild des

Objektes entstellt, welche: dann von der

zweiten Linse abgebildet werden kann. Das

Übersichtsbild entsteht in diesem Falle also

nur in der der Vergrößerung der zweiten

Stufe entsprechenden Vergrößerung.

Es ist möglich, zur Erzielung einer ge-

nügend kleinen Divergenz bei der Abbildung

bestrahlter oder durchstrahlter Obiekte be-

sondere Hilfsmittel vorzusehen. -Man kann

z. B. zwischen Objekt und Bestrahlungsquelle

eine Hilfslinse anordil°n. welche die von der

Strahlenquelle ausgehende Strahlung in einen

Fleck konzentriert. der in der \ ähe des

Objektes liegt. Es verläuft also die abbildende

Strahlung durch einen Punkt und entwirft,

weine dieser Punkt nicht zu nahe am Objekt

liegt. von diesem ein Schattenbild geringer

Vergrößerung in die Zwisclienbildebene.

In ähnlicher Weise kann man. die Linse der zweiten ,Stufe ausschalten und mit der Linse der ersten Stufe das Bild unmittelbar auf den Leuchtschirm werfen. Gegenüber dem Zwischenbild ist. dieses Leuchtschirmbild wegen der größeren Entfernung in geringem Maße vergrößert. Diese Vergrößerung kann man durch entsprechende Änderung der Brennweite der ersten Linse wieder kompensieren. Auch in diesem Falle wird von der geringen Divergenz der abbildenden Strahlung Gebrauch gemacht; praktisch erscheint auch ohne besondere Nachstellung der Linse das Bild in der Leuchtschirmebene scharf. Allerdings wirkt hier die zweite Linse mit ihren engen Blenden oder Polschuhen als Begrenzung des Bildfeldes. Es ist daher zweckmäßig, diese Linse oder zum. mindesten die engen Blenden dieser Linse aus dem Strahlengang zu entfernen Zweckmäßig ist daher, die ganze Linse bzw. die Blenden geringer Öffnung, klappbar anzuordnen. -Ist in der Zwischenbildebene eine Blende vorgesehen, so wird auch diese zweckmäßig bei der Herstellung des Zwischenbildes entfernt, z. B. aus dem Strahlengang geklappt.

Eine andere Möglichkeit zur Beobachtung des Zwischenbildes sei an Hand der Abb. 2 beschrieben. Die Bezeichnungen haben hier dieselbe Bedeutung wie in Abb. i. Gegenüber dem Elektronenmikroskop nach Abb. i ist hier aber noch eine Hilfslinse H vorgesehen. Auch hier wird zur Erzeugung des Übersichtsbildes, wie soeben beschrieben, die Linse II ausgeschaltet. Um aber zu vermeiden, daß die Elektroden oder Polschuhe als Blenden wirken, ist die Hilfslinse 9 so eingestellt, daß der durch sie und die Linse I erzeugte Strahlengang seine engste Stelle in der Linse II hat. Wegen der geringen Entfernung zwischen der Linse II und der Blende B wird dadurch praktisch zugleich erreicht, da,ß die Strahlung auch die Blendenöffnung B ungehindert durchsetzt. Ort und Brennweite der Hilfslinse H sind dabei so eingestellt, daß das Übersichtsbild in der Leuchtschirmebene keine zu hohe Vergrößerung aufweist. Zur Beobachtung des Bildes der zweiten Stufe wird dann die Hilfslinse H wieder ausgeschaltet und die Linse II eingeschaltet.
Eine andere Möglichkeit, mittels einer Hilfslinse die erwünschte Abbildung zu erhalten, besteht nach Abb. 3 darin, daß man durch Einschalten der Hilfslinse im Zusammenwirken mit der Linse I ein möglichst verkleinertes Bild des Gegenstandes in der Nähe der Zwischenbildebene entwirft. Dieses Bild kann dann wegen der vorhandenen Tiefenschärfe praktisch mit derselben Einstellung der Linse II auf den Leuchtschirm abgebildet werden, wie das Zwischenbild. Bei diesem Verfahren, bei dem zur Erzielung eines Übersichtsbildes sämtliche drei Linsen eingeschaltet sind, soll das mit I und H hergestellte Zwischenbild gegenüber dem eigentlichen Zwischenbild verkleinert, gegenüber dem Objekt aber zweckmäßig im Verhältnis i : i abgebildet sein.
Gemäß Abb. q, wird bei sonst ähnlicher Anordnung zurr Erzielung des Übe-rsicht.sbildes die Linse I ausgeschaltet, die Linse H eingeschaltet, so daß diese ein kleineres Zwischenbild in der Zwischenbildebene entwirft, welches gegenüber dem Gegenstand vorzugsweise im Verhältnis i : i abgebildet ist. Dieses kleinere Zwischenbild wird mit Hilfe der Linse II auf den Leuchtschirm ab,-gebildet und liefert das Übersichtsbild.
Während das an Hand der Abb. i erläuterte Verfahren, in weitgehendem Maße von der großen Tiefenschärfe der Abbildung Gebrauch macht, was bis zu einem gewissen Grad auch bei dem Verfahren nach Abb.3 der Fall ist, liefern die Verfahren nach Abb. 2 und 4. auch dann brauchbare Ergebnisse, wenn infolge besonderer Eigentümlichkeiten des Strahlenganges die sonst beobachtete Tiefenschärfe nicht vorhanden ist.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Elektronenmikroskop, mit zweistufiger Abbildung, insbesondere ein, Elektronenmikroskop hoher Vergrößerung (Übermikroskop), und mit einem Übersichtsbild geringer Vergrößerung (Zwischenbild), dadurch gekennzeichnet, daß eine zwischen der Linse der ersten Stufe und der Z.wischenbildebene angebrachte Hilfslinse ein Bild so in die Leuchtachirmebene, abbildet, daß die engste Stelle des die Abbildung vermittelnden Strahlenganges in der nun ausgeschalteten Linse der zweiten Stufe liegt. z. Elektronenmikroskop mit zweistufiger Abbildung, insbesondere ein Elektronenmikroskop hoher Vergrößerung (Übermikroskop) und mit einem Übersichtsbild geringer Vergrößerung (Zwischenbild), dadurch gekennzeichnet, daß eine zwischen der Linse der ersten Stufe und der Zwischenbildebene angebrachte Hilfslinse bei ausgeschalteter Linse der ersten Stufe ein gegenüber dem Gegenstand vorzugsweise i : i abgebildetes Hilfsbild in der Z.wischenbildebene entwirft, welches alsdann die Linse der zweiten Stufe auf den Leuchtschirm abbildet. 3. Elektronenmikroskop mit zweistufiger Abbildung, insbesondere ein Elektronenmikroskop hoher Vergrößerung (Übermikroskop), und mit einem Übersichtsbild geringer Vergrößerung (Zwischenbild). dadurch gekennzeichnet, daß bei Ausschaltung der Linse der zweiten Stufe unter Ausnutzung der geringen Divergenz der abbildenden Strahlung die Linse der ersten Stufe, gegebenenfalls unter Änderung der Brennweite, das Bild unmittelbar auf den Leuchtschirm wirft. .1. Elektronenmikroskop nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Linse der zweiten Stufe, zum mindesten die Blenden geringer Öffnung, und gegebenenfalls die Zwischenbildblende b2-,vegbar angeordnet sind, daß sie aus dein Strahlengang zu entfernen. vorzugsweise herauszukIappen, sind. 5. Elektronenmikroskop mit zweistufiger Abbildung, insbesondere ein Elektronenmikroskop hoher Vergrößerung (Übermikroskop), und mit einem Übersichtsbild geringer Vergrößerung (Zwischenbild). dadurch gekennzeichnet, daß eine zwischen der Linse der zweiten Stufe und der Zwischenbildebene angebrachte Hilfslinse im Zusammenwirken mit der Linse der ersten Stufe ein gegenüber dem Zwischenbild verkleinertes, gegenüber dem Gegenstand vorzugsweise 1:1 abgebildetes Hilfsbild entwirft, welches die Linse der zweiten Stufe alsdann auf den Leuchtschirm abbildet. 6. Elektronenmikroskop mit zweistufiger Abbildung, insbesondere ein Elektronenmikroskop hoher Vergrößerung (tUr- j mikroskop), und mit einem Übersichtsbild geringer Vergrößerung (Zwischenbild). dadurch gekennzeichnet, daß bei Abbildung durchstrahlter oder bestrahlter Objekte zur Erzielung einer genügend kleinen Divergenz zwischen Objekt und Strahlerzeugungssystem eine Hilfslinse einen in der -Nähe des Objektes liegenden Elektronenfleck derart herstellt, daß die durch diesen Fleck gehenden Elektronen ein Schattenbild geringer Vergrößerung in der Zwischenbildebene entwerfen. . Elektronenmikroskop mit zweistufiger Abbildung, insbesondere ein Elektronenmikroskop hoher Vergrößerung (LTt)ermikroskop), und mit einem Übersichtsbild geringer Vergrößerung (Zwischenbild) ohne Zwischenbildleuchtschirm. dadurch gekennzeichnet, daß bei Ausschaltung der Linse der ersten Stufe unter _Ausnutzung der geringen Divergenz der abbildenden Strahlung die Linse der zweiten Stufe wie bei der zweifachen Abbildung die Zwischenbildebene auf den Leuchtschirm abbildet. Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: Deutsche Patentschrift -Nr. 679 857; »A New Electron Microscope« im Journal of Scientific Instruments Vol. _XIV, 1937, S. 17, Fig. I, S.22, Abs.3; Zeitschrift Physik 1934, S. 9.1, Fig. 1; Busch u. Brücke. »Beiträge zur Elektronenoptik«, Leipzig 1937, S..19 bis 51, insbesondere Abb. 56 auf S. 5o.