DE911412C

DE911412C - Korpuskularstrahlapparat, insbesondere Elektronenmikroskop

Info

Publication number: DE911412C
Application number: DES10270D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Ernst Ruska
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1942-04-29
Filing date: 1942-04-30
Publication date: 1954-05-13

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Korpuskularstrahlapparat, insbesondere ein Elektronenmikroskop, mit einer Einrichtung zur Untersuchung von Objekten, die einem hohen Gasdruck von beispielsweise oberhalb 20 mm Hg ausgesetzt sind, um Reaktionen dieses Gases mit dem Objekt zu verfolgen. Es kann aber auch wertvoll sein, die Objekte zur Verhinderung rascher Austrocknung in einer Gasatmosphäre zu untersuchen. Erfindungsgemäß dient der zum Ein- und Ausschleusen des Objektes verwendete, vorzugsweise vom Objektiv, beispielsweise von den Polschuhen, lösbare Objekthalter selbst als Gaskammer und ist mit Kanälen versehen, die zu einem Gasreservoir führen. Durch diese Kombination der Reaktionsgaskammer mit dem ein- und ausschleusbaren Objekthalter ergibt sich eine sehr einfache konstruktive Lösung für die Erfindungsaufgabe. Man wird den hohl ausgebildeten Objekthalter vorzugsweise so ausgestalten, daß der durch ihn gebildete Reaktionsgasraum im ao Bereich des Strahlenganges einerseits durch eine Drosselblende und andererseits durch die Objektträgerblende abgeschlossen ist. Da die meist üblichen äußerst dünnen Objektträgerfolien oder auch frei in den Strahlengang hineinragende Objekte durch den zwischen der Prüfgaskammer und dem Hauptvakuumraum bestehenden Druckunterschied sehr stark beansprucht werden, kann man gemäß der weiteren Erfindung den Objekthalter auch so ausbilden, daß die Objektträgerfolie beiderseits

durch gleichen Druck belastet ist. Zu diesem Zweck wird man den hohl ausgebildeten Objekthalter im Bereich des Strahlenganges nach beiden Seiten hin durch Drosselblenden abschließen, wobei sich dann die Objektträgerblende zwischen den beiden Drosselbknden befindet. Man kann nun auf die Objektträgerfolie beiderseits den Druck des Prüfgases wirken lassen. Es ist aber auch möglich, die Anordnung so auszugestalten, daß zu beiden Seiten ίο der Objektträgerfolie verschiedene Gase vorzugsweise mit gleichem Druck wirken. Diese Anordnung kann beispielsweise angewendet werden, wenn man Objekte, die sich auf beiden Seiten der Objektträgerfolie befinden, gleichzeitig aber getrennt mit verschiedenen Gasen untersuchen will. Man kann die erwähnte Anordnung aber auch vorzugsweise dazu benutzen, um die Streuung der Elektronen, welche durch das Vorhandensein von Gasen hervorgerufen wird, mögliehst klein zu halten. In diesem Falle wird man beispielsweise auf der Seite der einseitig mit Objekten beschickten Folie, welche den Objekten abgewendet ist, ein Gegendruckgas, vorzugsweise Wasserstoff oder Helium, anwenden, das bei dem gewählten Druck ein besonders kleines Streuvermögen auf die abbildenden Elektronenstrahlen hat.

Durch die vorbeschriebene Anordnung ist in jedem Falle dafür gesorgt, daß das Volumen hohen Druckes im Objekthalter nur über die beiden Drosselblenden mit dem Vakuumraum des Mikroskops in Verbindung steht. Der Objekthalter wird gemäß der weiteren Erfindung vorzugsweise so ausgebildet, daß er seitlich in das Gerät einschiebbar ist und daß er bei Anwendung einer magnetischen Objektivlinse in den Raum zwischen den beiden Polschuhen hineinragt. Um einen allmählichen Druckabfall von dem hohen Druck im schleusbaren Objekthalter zum Hauptvakuum des Gerätes zu erzielen, wird man den Objekthalter vorteilhaft in einen Raum des Apparates einführen, der gegenüber dem Hauptvakuum durch zwei in der Gerätachse liegende Drosselblenden abgeschlossen ist und mit einer Vorvakuumpumpe, beispielsweise einer rotierenden ölpumpe, verbunden ist. Dieser an die Vorvakuumpumpe angeschlossene Aufnahmeraum des Objekthalters kann bei magnetischen Objektiven vorzugsweise zwischen den beiden Polschuhen des Objektivs liegen.

Bei Verwendung der Erfindung für magnetische Objektive besteht leicht die Möglichkeit, die Anordnung so· zu wählen, daß die Wicklung des Objektivs noch in der gleichen Ebene liegt wie mindestens der bildseitige Objektivpolschuh. Ferner ist bei dieser Anwendungsform auch wichtig, daß die empfindliehen Teile des Objektivs (die Polschuhe) beim Objektwechsel unverändert im Mikroskop verbleiben können. Weitere für die Erfindung wesentliche Merkmale ergeben sich bei der Behandlung des folgenden Ausführungsbeispiels.

Fig. ι zeigt schematisch einen Querschnitt durch das Objektiv eines Elektronenmikroskops, welches mit einer Anordnung zur Untersuchung von elektronendurchstrahlten Objekten bei Gasdrucken oberhalb 20 mm Hg ausgerüstet ist. Mit 1 ist die magnetische Ummantelung der Objektivspule 2 6g bezeichnet. 3 ist der obere, 4 der untere Polschuh des Objektivs. Zwischen den beiden Polschuhen ist ein vom Vakuumraum getrennter Raum 5 vorgesehen, der durch eine Leitung 6 mit einer nicht dargestellten Vorvakuumpumpe verbunden werden kann. Der Raum 5 steht mit dem oberen Teil' 7 des Hauptvakuums über eine Drosselblende 8 in Verbindung, die mit Hilfe der Schraube 9 im Polschuh 3 befestigt ist. In entsprechender Weise steht der Raum 5 mit dem unteren Teil des Hauptvakuumraumes IO über eine Drosselblende 11 in Verbindung, die mit Hilfe des Halters 12 in den unteren Polschuh eingeschraubt ist. Die Halter 9 und 12 können aus magnetischem Material bestehen und bilden somit die inneren Teile der Polschuhe. In den Raum 5 kann von der Seite her ein rohrförmiger O'bjekthalter 13 eingeschoben werden, der mit Hilfe der Gummidichtung 14 abgedichtet wird. Dieser Objekthalter besitzt zwei Gaskammern 15, 16, die durch das Mittelstück 17 voneinander getrennt sind. Im Bereich der Gerätachse ist am Mittelstück 17 die Objektträgerblende 18 befestigt. Die Hohlräume 15 und 16 stehen mit dem Raum 5 über die Drosselblenden 19, 20 in Verbindung, so daß das Volumen hohen Druckes des Halters· über diese beiden Drosselblenden 19, 20 mit dem Vorvakuumraum 5 und dieser über die Drosselblenden 8 und 11 mit dem Hauptvakuumraum 7, 10 verbunden ist. Der Objekthalter 13 kann zum Ein- und Ausschleusen des Objektes seitlich aus dem Mikroskop entnommen werden. Bei Untersuchungen von Folien, die mit Objekten beschickt sind, kann entweder in beide Kammern 15, 16 das Prüfgas eingeleitet werden. Man kann die Anordnung aber auch so betreiben, daß das Prüfgas nur in diejenige Kammer, beispielsweise die Kammer 15, eingeleitet wird, welche der mit den Objekten beschickten Folienseite zugekehrt is,t, während in die andere Kammer 16 ein Gegendruckgas, vorzugsweise Wasserstoff, eingeleitet wird, das bei den jeweils gegebenen Druck- Verhältnissen eine besonders kleine Streuung der Elektronen zur Folge hat.

Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf den in die Kammer 5 eingeführten Objekthalter 13. Um beliebige Objektausschnitte aufsuchen zu können, besitzt der uo Objekthalter eine federnde Wand 21, die mit den beiden Verstellstiften 22 und 23 zusammenarbeitet. Diese Verstellstifte sind gegenüber der Achse des Halters 13 je um 120⁰ räumlich versetzt und mit von außen zu bedienenden Verstellschrauben od. dgl. versehen, so daß es möglich ist, beliebige Querbewegungen des Objektes gegenüber der Strahlachse durchzuführen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

I- Korpuskularstrahlapparat, insbesondere Elektronenmikroskop, mit einer Einrichtung zur Untersuchung von Objekten, die einem hohen Gasdruck ausgesetzt sind, dadurch

gekennzeichnet, daß der zum Ein-und Ausschleusen des Objektes dienende, vorzugsweise vom Objektiv lösbare Objekthalter als Gaskammer dient und mit Kanälen versehen ist, die zu einem Gasreservoir führen.
2. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Prüfgasraum des hohl ausgebildeten Objekthalters im Bereich des Strahlenganges einerseits durch eine Drossel-ίο blende und andererseits durch die Objektträgerblende abgeschlossen ist.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der hohl ausgebildete Objekthalter im Bereich des Strahlenganges nach beiden Seiten hin durch Drosselblenden abgeschlossen ist und daß sich die Objektträgerblende zwischen diesen beiden Drosselblenden befindet.
4. Anordnung nach Anspruch 1 oder einem der ao folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der ein- und ausschleusbare Objekthalter in einen Raum des Apparates eingeführt wird, der gegenüber dem Hauptvakuum durch zwei in der Gerätachse liegende Drossdblenden abgeschlossen ist und der an eine Vorvakuumpumpe angeschlossen ist.
5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der an die Vorvakuumpumpe angeschlossene Aufnahmeraum des. Objekthalters zwischen den beiden Polschuhen einer magnetisehen Objektivlinse liegt.
6. Anordnung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden zur Untersuchung von auf Folien angeordneten Objekten, gekennzeichnet durch eine derartige Unterteilung des Objekthalters, daß sich auf den beiden Seiten der Objektfolie verschiedene Gase befinden können.
7. Anordnung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der hohle Objekthalter seitlich in das Gerät ein*- schiebbar ist.
8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Objekthalter innerhalb des Gerätes quer zum Strahlengang beweglich angeordnet ist und daß dem Objekthalter eine Feder, beispielsweise eine federnde Wand, und zwei hierzu um 120⁰ gegeneinander versetzte Verstellstifte zugeordnet sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

9517 5.