DE1216454B

DE1216454B - Aperture arrangement for blocking out certain rays from the beam path of corpuscular beam devices working on the pump

Info

Publication number: DE1216454B
Application number: DES79455A
Authority: DE
Inventors: Willi Schomburg; Hans-Joachim Kempien
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1962-05-15
Filing date: 1962-05-15
Publication date: 1966-05-12

Description

Blendenanordnung zum Ausblenden bestimmter Strahlen aus dem Strahlengang von an der Pumpe arbeitenden Korpuskularstrahlgeräten Die Erfindung betrifft eine Blendenanordnung zum Ausblenden bestimmter Strahlen aus dem Strahlengang von an der Pumpe arbeitenden Korpuskularstrahlgeräten, insbesondere Nullstrahlblendenanordnung zum Ausblenden des Zentralstrahles bei Beugungsuntersuchungen in einem Elektronenmikroskop, bei der die Blende an einer in die Vakuumwand des Gerätes eingesetzten, eine Antriebsachse enthaltenden Betätigungseinrichtung befestigt ist, mittels der die Blende durch Schwenken und durch Verschieben in zwei zueinander und zur Strahlrichtung senkrechten Richtungen einstellbar ist.Aperture arrangement for masking certain rays from the beam path of corpuscular beam devices operating on the pump The invention relates to a Aperture arrangement to hide certain rays from the beam path from on the pump working corpuscular beam devices, in particular zero beam diaphragm arrangement to hide the central beam during diffraction examinations in an electron microscope, in which the diaphragm is attached to a drive shaft that is inserted into the vacuum wall of the device containing actuating device is attached, by means of which the diaphragm through Pivoting and shifting in two mutually perpendicular to each other and to the direction of the beam Directions is adjustable.

Beispielsweise bei Elektronenmikroskopen, mit denen Beugungsdiagramme aufgenommen werden sollen, besteht das Bedürfnis, den Zentralstrahl auszublenden, da dieser einen relativ hellen Bildpunkt ergibt, so daß die benachbarten denkleren Bildteile überstrahlt werden.For example, in electron microscopes with which diffraction diagrams are to be recorded, there is a need to hide the central beam, since this results in a relatively bright pixel, so that the neighboring ones think Parts of the image are outshone.

Um diesem Bedürfnis abzuhelfen, ist bereits eine als Nullstrahlblende bezeichnete Einrichtung bekanntgeworden, die dazu dient, den Zentralstrahl auszublenden. Diese Blende ist so mit dem Endbildschirm verbunden, daß sie nach Aufklappen des Schirmes im Strahlengang liegt. Diese Anordnung weist aber zwei wesentliche Nachteile auf. Der eine Nachteil ist darin zu sehen, daß infolge des nur so weit hochgeklappten Endbildschirmes, daß die Nullstrahlblende den Zentralstrahl zurückhält, nur das halbe Beugungsdiagramm erscheint. Der zweite Nachteil besteht darin, daß beim übergang von elektronenmikroskopischen Untersuchungen auf Beugungsuntersuchtungen und umgekehrt das Mikroskop jeweils nachzentriert werden muß, da die Nullstrahlblende in Bezug auf den Strahlengang festliegt.In order to remedy this need, one is already available as a zero-beam diaphragm designated device became known, which serves to hide the central beam. This screen is connected to the end screen in such a way that after opening the Umbrella lies in the beam path. However, this arrangement has two major disadvantages on. One disadvantage can be seen in the fact that it is only folded up so far as a result End screen that the zero beam stop holds back the central beam, only that half diffraction diagram appears. The second disadvantage is that when transitioning from electron microscopic examinations to diffraction examinations and vice versa the microscope must be re-centered in each case, since the zero beam diaphragm in relation is fixed on the beam path.

Zum Stand der Technik gehört ferner eine Blendenanordnung, bei der die Blende an einer in die Vakuumwand des Gerätes eingesetzten, eine Antriebsachse enthaltenden Betätigungseinrichtung befestigt ist, mittels der die Blende durch Schwenken und durch Verschieben in zwei zueinander und zur Strahlachse senkrechten Richtungen einstellbar ist. Bei dieser bekannten Blendenanordnung ist aber nicht die Möglichkeit gegeben, die Blende wahlweise aus dem Strahlengang zu entfernen. Dies ist beispielsweise dann erforderlich, wenn es sich um eine Nullstrahlblende in einem Elektronenmikroskop handelt, die nur bei Beugungsuntersuchungen in den Strahlengang hineinragen darf, dagegen zur Durchführung üblicher elektronenoptischer Untersuchungen in dem Mikroskop aus dem Strahlengang entfernt werden muß. Die bei der bekannten Blendenanordnung vorhandene Schwenkbarkeit der Blende ist infolge Verwendung eines elastischen Dichtungsringes zu diesem Zweck nur sehr gering.The prior art also includes a diaphragm arrangement in which the diaphragm on a drive shaft inserted into the vacuum wall of the device containing actuating device is attached, by means of which the diaphragm through Pivoting and shifting in two mutually perpendicular to each other and to the beam axis Directions is adjustable. In this known diaphragm arrangement, however, is not given the opportunity to optionally remove the diaphragm from the beam path. This is necessary, for example, if it is a zero-beam diaphragm in an electron microscope, which is only used for diffraction studies in the Beam path may protrude, on the other hand, to carry out conventional electron-optical Examinations in the microscope must be removed from the beam path. The at the known diaphragm arrangement existing pivotability of the diaphragm is due to Very little use of an elastic sealing ring for this purpose.

Die Nachteile der bekannten Blendenanordnungen werden bei einer Anordnung, bei der ebenfalls die: Blende durch Schwenken und durch Verschieben in zwei zueinander und zur Strahlachse senkrechten Richtungen einstellbar ist, erfindungsgemäß dadurch vermieden, daß die Blende exzentrisch zur Antriebsachse an einem Schwenkhebel befestigt ist, der an dem in den Vakuumraum des Korpuskularstrahlgerätes hineinragenden Ende der Antriebsachse angeordnet ist und deren mittels eines an ihrem aus dem Vakuumraum herausragenden Ende angeordneten Drehknopfes erzeugbare Drehbewegung in eine Schwenkbewegung der Blende umsetzt, und daß in an sich bekannter Weise zur Erzeugung der Verschiebe-Bewegung der Blende die Drehachse verschiebbar in der Betätigungseinrichtung angeordnet ist.The disadvantages of the known diaphragm arrangements are in an arrangement in which also the: aperture by pivoting and by moving in two to each other and directions perpendicular to the beam axis can be set, according to the invention thereby avoided that the diaphragm is attached eccentrically to the drive axis on a pivot lever is the one at the end protruding into the vacuum space of the particle beam device the drive axle is arranged and its means of one on its from the vacuum space protruding end of the rotary knob can be generated in a pivoting movement the diaphragm converts, and that in a manner known per se to generate the displacement movement the aperture, the axis of rotation is arranged displaceably in the actuating device.

Die Tatsache, daß bei dieser Blendenanordnung die Drehachse nur dreh- und verschiebbar, aber nicht verkantbar wie bei der zuletzt beschriebenen bekannten Anordnung ist, hat zur Folge, daß die Betätigungseinrichtung nicht nur die Feinjustierung der Blende im Bereich des Elektronenstrahles ermöglicht,. sondern daß sie auch dazu dienen kann, die Blende wahlweise in den Bereich des Korpuskularstrahles oder aus diesem herauszubewegen.The fact that with this diaphragm arrangement the axis of rotation only rotates and slidable, but not tiltable, as in the case of the known one described last Arrangement is, has the consequence that the actuating device is not only the fine adjustment the aperture in the area of the electron beam allows. but that they too can serve, the diaphragm either in the area of the corpuscular beam or off to move this out.

Die Blende läßt sich also unabhängig vom Endbildschirm oder anderen Teilen des Korpuskularstrahlgerätes betätigen, wobei außerdem eine Zentrierung des Korpuskularstrahlgerätes beim Wechsel von einer Untersuchungsmethode auf eine andere nicht erforderlich ist, da die: Blende kreuziischartig relativ zum Strahlengang einstellbar ist.The aperture can therefore be independent of the end screen or others Actuate parts of the corpuscular beam device, with a centering of the Corpuscular beam device when changing from one Investigation method to another is not necessary, because the: diaphragm crisscross relative to the Beam path is adjustable.

Eine zweckmäßige Ausführungsform sieht eine Betätigungsvorrichtung mit einer Antriebsachse vor, an deren in den Vakuumraum des Korpuskularstrahlgerätes hineinragendem Ende ein die eigentliche Blende tragender Schwenkhebel befestigt ist, während das aus dem Vakuumraum herausragende Ende der Antriebsachse mit einem zur Durchführung der Schwenkbewegung dienenden Drehknopf zwecks Verschiebung der Blende lösbar verbunden ist.An expedient embodiment provides an actuating device with a drive shaft in front of which in the vacuum space of the corpuscular beam device protruding end attached to the actual panel carrying pivot lever is, while the protruding from the vacuum space end of the drive shaft with a to carry out the swivel movement serving rotary knob for the purpose of shifting the Aperture is releasably connected.

Zur Verschiebung der Blende ist die Antriebsachse im Drehknopf, beispielsweise unter Verwendung von Stiften, die in axial verlaufende Langlöcher im Drehknopf eingreifen, in Achsrichtung verschiebbar geführt. Die Verschiebung ist bei mittels einer mit einem Gewinde auf der Antriebsachse zusammenwirkenden Gewindebuchse näcli Lösen ihrer Verbindung mit dem Drehknopf erzielbar.To move the cover, the drive shaft is in the rotary knob, for example using pins that engage in axially extending elongated holes in the rotary knob, guided displaceably in the axial direction. The shift is by means of a with a thread on the drive shaft cooperating threaded bush nescli loosen their connection with the rotary knob can be achieved.

Zweckmäßigerweise ist an dem Drehknopf eine Rastvorrichtung vorgesehen, die dazu dient, die durch Schwenken erzielte Betriebsstellung der Blende zu fixieren. Diese Rastvorrichtung kann aus unter Federdruck stehenden Kugeln, die mit Ausnehmungen in einem feststehenden Teil der Betätigungseinrichtung zusammenwirken, bestehen.A latching device is expediently provided on the rotary knob, which is used to fix the operating position of the diaphragm achieved by pivoting. This locking device can consist of spring-loaded balls with recesses cooperate in a fixed part of the actuating device.

Zur Begrenzung der" Schwenkbewegung, beispielsweise auf eine Schwenkung von 90°, sind bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel .der Erfindung zusammenwirkende Anschläge an bei der Schwenkung bewegten Teilen der Betätigungseinrichtung einerseits und an feststehenden Teilen der Betätigungseinrichtung andererseits vorgesehen. Zur Justierung der Rastvorrichtung kann zwischen Antriebsachse und Drehknopf eine Buchse vorgesehen sein, in der die Antriebsachse beispielsweise unter Verwendung von Stiften, die in axial verlaufende Langlöcher in der Buchse eingreifen, in Achsrichtung verschiebbar geführt ist. Die Buchse isst mit dem Drehknopf zweckmäßig mittels Schrauben lösbar verbunden.To limit the "pivoting movement, for example to pivoting of 90 °, in a preferred embodiment. of the invention are cooperating Stops on parts of the actuating device that move during pivoting on the one hand and on the other hand, provided on fixed parts of the actuator. To adjust the locking device, a Bushing can be provided in which the drive axle is used, for example of pins that engage in axially extending slots in the socket, in the axial direction is slidably guided. The socket conveniently eats with the rotary knob by means of screws releasably connected.

Um eine schwergängige Betägigung der Antriebsachse zu gewährleiste, können zusätzliche Mittel, vorzugsweise die Antriebsachse gegen feststehende Teile der Betätigungseinrichtung verspannende Federn, vorgesehen sein.To ensure that the drive axle does not move easily, can add additional funds, preferably the drive axle against fixed parts springs tensioning the actuating device may be provided.

Zur spielfreien Betätigung der Antriebsachse kann diese unterteilt sein;, die Teile sind durch verspannte Blattfedern verbunden.For backlash-free actuation of the drive axle, it can be subdivided be; the parts are connected by tensioned leaf springs.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung mögen die Figuren dienen. Insbesondere F i g. 2 läßt erkennen, daß die von dem zweckmäßigerweise aus dünnem Bronzeblech bestehenden Schwenkhebel 1 getragene eigentliche Blende 2, .die sich im Bereich des Nullstrahles 3 befindet und zwecks Vermeidung der Entstehung von Röntgenstrahlen als Auffangtopf aus Bleialuminium ausgeführt ist, von der in das Gehäuse 4 eingebauten Betätigungseinrichtung gehalten ist. Wie F i g. 1 zeigt, enthält die Betätigungseinrichtung die Antriebsachse 5, an deren in den Vakuumraum des Elektronenmikroskops hineinragenden, in der Figur linken Ende über die Lagerbuchse 6 der Schwenkhebel l befestigt ist. Die Lagerbuchse 6 gestattet eine Grobjustierung der Blende 2. Das aus dem Vakuumraum herausragende, in der Figur rechte Ende der Antriebsachse 5 ist mit dem Drehknopf 7 lösbar verbunden. Die Mittel zur Lösung dieser Verbindung werden im einzelnen noch beschrieben. Bei dem in F i g. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt die Einstellung der Blende 2 in der einen Richtung durch Schwenken und in der anderen zur Strahlachse und zur Schwenkrichtung senkrechten Richtung durch Verschieben.The figures may serve to explain the invention in more detail. In particular F i g. 2 shows that the of the expediently made of thin bronze sheet existing pivot lever 1 worn actual aperture 2,. Which is in the area of the zero beam 3 is located and in order to avoid the formation of X-rays is designed as a collecting pan made of lead aluminum, of which built into the housing 4 Actuating device is held. Like F i g. 1 shows the actuator the drive shaft 5, on whose protruding into the vacuum space of the electron microscope, in the figure, the left end via the bearing bush 6 of the pivot lever l is attached. The bearing bush 6 allows a rough adjustment of the diaphragm 2. That from the vacuum space outstanding, in the figure right end of the drive shaft 5 is with the rotary knob 7 releasably connected. The means of resolving this connection are detailed still described. In the case of the one shown in FIG. 1 shown embodiment takes place the adjustment of the diaphragm 2 in one direction by pivoting and in the other the direction perpendicular to the beam axis and the swivel direction by shifting.

Die Schwenkbewegung, die zugleich zum Einbringen der Blende 2 in den Strahlengang dient, erfolgt durch Betätigung des Drehknopfes 7, der über die Buchse 8 mit der Antriebsachse 5 verbunden ist. Die Buchse 8 weist Langlöcher 9 und 10 in geeigneter Zahl auf, in die Stifte 11 und 12 in der Drehachse 5 eingreifen. Dadurch ist erreicht, daß die Drehachse 5 in der Buchse 8 in Drehrichtung fegt, aber in Richtung ihrer Achse verschiebbar geführt ist. Die Verschiebebewegung ist dabei mittels der mit einem Gewinde auf der Antriebsachse 5 zusammenwirkenden Gewindebuchse 13 erzielbar, nachdem die Verbindung der Gewindebuchse 13 mit dem Drehknopf 7 durch Lösen der in geeigneter Zahl vorgesehenen Schrauben 14 aufgehoben ist. Man erkennt, daß sich dann durch Drehen der Gewindebuchse 13, die sich nach wie vor auf dem Drehknopf 7 bzw. der Platte 15 abstützt, die Drehachse 5 und damit die Blende 2 in einer zur Richtung der Schwenkung und zur Strahlrichtung senkrechten Richtung bewegen läßt. Damit gestattet die beschriebene Einrichtung eine kreuztischartige Bewegung der Blende 2, so daß diese nicht nur in den Strahlengang gebracht und aus diesem entfernt, sondern auch in bezug auf den jeweils auszublendenden Strahl justiert werden kann.The pivoting movement, which at the same time for introducing the diaphragm 2 in the The beam path is used by actuating the rotary knob 7, which is located on the socket 8 is connected to the drive axle 5. The socket 8 has elongated holes 9 and 10 in a suitable number, in the pins 11 and 12 in the axis of rotation 5 engage. Through this it is achieved that the axis of rotation 5 sweeps in the socket 8 in the direction of rotation, but in Is guided displaceably in the direction of its axis. The shifting movement is included by means of the threaded bushing cooperating with a thread on the drive shaft 5 13 achievable after the connection of the threaded bushing 13 with the rotary knob 7 through Loosening the screws 14 provided in a suitable number is canceled. One recognises, that then by turning the threaded bushing 13, which is still on the rotary knob 7 or the plate 15 is supported, the axis of rotation 5 and thus the diaphragm 2 in a to Can move direction of pivoting and direction perpendicular to the beam direction. Thus, the device described allows a cross table-like movement of the Aperture 2, so that it is not only brought into the beam path and removed from it, but can also be adjusted with respect to the beam to be masked out.

Wie-aus F i g.1 weiterhin ersichtlich, sind an dem Drehknopf 7 unter dem Druck von Federn 16 stehende - Kugeln 17 in geeigneter Anzahl vorgesehen, die mit Ausnehmungen 18' in dem feststehenden buchsenartigen Teil 18 zusammenwirken. Diese Teile bilden eine Rastvorrichtung, die zur Fixierung der durch Schwenken erzielten Betriebsstellung der Blende dient.As can also be seen from FIG. 1, the rotary knob 7 under the pressure of springs 16 standing - balls 17 provided in a suitable number, the cooperate with recesses 18 'in the stationary sleeve-like part 18. These parts form a locking device that is used to fix the achieved by pivoting The operating position of the diaphragm is used.

Zur Justierung dieser Rastvorrichtung dient die Buchse 8 zwischen Drehknopf 7 und Antriebsachse 5. Diese Buchse ist nämlich, wie F i g. 2 zeigt, mit dem Drehknopf mittels einer geeigneten Anzahl Schrauben 20 lösbar verbunden. Nach Lösen dieser Schrauben 20 ist es möglich, mittels einer geeigneten Handhabe die Achse 5 mit der Buchse 8 so weit zu drehen, daß die durch die Kugeln 17 und die Ausnehmungen 18' dargestellte Raststellung mit der gewünschten Stellung der Blende 2 zum Ausblenden des Zentralstrahles zusammenfällt. Als Handhabe dient in diesem Ausführungsbeispiel ein Schraubenzieher, der mit dem stirnseitigen Schlitz 21 in der Antriebsachse 5 in Eingriff gebracht wird.To adjust this locking device, the socket 8 is used between Rotary knob 7 and drive shaft 5. This socket is, as shown in FIG. 2 shows with releasably connected to the rotary knob by means of a suitable number of screws 20. To Loosening these screws 20, it is possible by means of a suitable handle To rotate the axis 5 with the bushing 8 so far that the balls 17 and the Recesses 18 'shown latching position with the desired position of the diaphragm 2 coincides to hide the central ray. As a handle serves in this Embodiment a screwdriver with the front-side slot 21 in the drive axle 5 is brought into engagement.

Das büchsenartige Teil 18 weist ferner die Ausnehmung 22 auf, die im Zusammenwirken mit dem Stift 23 in dem Drehknopf 7 die Schwenkung des Schwenkhebels 1 mit der Blende 2 auf einen bestimmten Winkel, beispielsweise 90°, begrenzt, so daß ein Anstoßen der Blende an die Wand des Vakuumraumes des Elektronenmikroskops verhindert ist.The sleeve-like part 18 also has the recess 22 which, in cooperation with the pin 23 in the rotary knob 7, limits the pivoting of the pivot lever 1 with the diaphragm 2 to a certain angle, for example 90 °, so that the diaphragm hits the Wall of the vacuum space of the electron microscope is prevented.

Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ist ferner dafür Sorge getragen, daß infolge einer spielfreien und schwergängigen Betätigung der Antriebsachse 5 die kontinuierliche Einstellung der Blende 2 sowohl" in Richtung der Schwenkbewegung als auch in Richtung der Verschiebebewegung gewährleistet ist. Hierzu dienen die Feder 24, die als Druckfeder ausgebildet ist und die Antriebsachse 5 gegen das feststehende Teil 18 verspannt, sowie die verspannte Feder 27, die die beiden Teile der unterteilten Achse 5 verbindet.In the embodiment described, care is also taken that, as a result of play-free and sluggish actuation of the drive shaft 5, the continuous adjustment of the diaphragm 2 is guaranteed both in the direction of the pivoting movement and in the direction of the displacement movement is formed and the drive axle 5 is braced against the stationary part 18 , as well as the tensioned spring 27 which connects the two parts of the subdivided axle 5.

Durch Dichtungen 25 und 26 sowie weitere, im einzelnen nicht dargestellte Dichtungen an erforderlichen Stellen der Betätigungseinrichtung ist dafür gesorgt, daß der luftdichte Abschluß des Vakuumraumes erhalten bleibt. Dabei werden zweckmäßigerweise Werkstoffe vermieden, die die Gefahr einer Verschmutzung des Objektes mit sich bringen.By seals 25 and 26 and others, not shown in detail Seals at the required points on the actuating device are ensured that the airtight seal of the vacuum space is maintained. It will be expedient Avoided materials that pose the risk of contamination of the object.

Hierdurch ist eine Blendenanordnung zum Ausblenden bestimmter Strahlen in an der Pumpe arbeitenden Korpuskularstrahlgeräten geschaffen, die mittels einer konstruktiv wenig aufwendigen Betätigungseinrichtung während der durchgeführten Untersuchungen in den Strahlengang gebracht und aus ihm entfernt werden kann; außerdem ist eine Justierung der Blende relativ zum Strahlengang während der Untersuchung möglich. Darüber hinaus bietet die beschriebene Einrichtung die Bequemlichkeit der Fixierung der einmal gefundenen Einstellung.This creates a diaphragm arrangement for blocking out certain rays created in working on the pump corpuscular beam devices, which by means of a structurally less complex actuating device during the performed Examinations can be brought into and removed from the beam path; aside from that is an adjustment of the diaphragm relative to the beam path during the examination possible. In addition, the device described offers the convenience of Fixation of the setting once found.

Die Betätigungseinrichtung kann auch zur Einstellung anderer Gegenstände, wie z. B. von Objekten, verwendet werden.The actuation device can also be used to adjust other objects, such as B. of objects.

Claims

Claims: 1. Diaphragm arrangement for blocking out certain rays from the beam path of corpuscular beam devices working on the pump, in particular Zero-beam diaphragm arrangement for masking out the central beam in diffraction studies in an electron microscope, in which the diaphragm is attached to one in the vacuum wall of the Device used, a drive axis containing actuator attached is, by means of which the diaphragm by pivoting and by moving in two to each other and directions perpendicular to the beam axis can be set, characterized in that that the cover is attached eccentrically to the drive axis on a swivel lever, at the end of the projecting into the vacuum space of the particle beam device Drive axis is arranged and by means of one on her from the vacuum space protruding end of the rotary knob can be generated in a pivoting movement the diaphragm converts, and that in a manner known per se to generate the displacement movement the aperture, the axis of rotation is arranged displaceably in the actuating device. z. Aperture arrangement according to Claim 1, characterized in that for displacement the cover the drive shaft in the rotary knob, for example using pins, which engage in axially extending elongated holes in the rotary knob, can be moved in the axial direction is guided, the displacement by means of a thread on the drive shaft cooperating threaded bushing achieved after loosening their connection with the rotary knob is. 3. Aperture arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that on the rotary knob is preferably made of spring-loaded balls with recesses cooperate in a fixed part of the actuating device, existing Latching device is provided, which is used to fix the achieved by pivoting The operating position of the diaphragm is used. 4. panel arrangement according to claim 1, 2 or 3, characterized in that to limit the pivoting movement, for example on a pivot of 90 °, interacting stops on moving during pivoting Parts of the actuating device on the one hand and fixed parts of the actuating device on the other hand are provided. 5. aperture arrangement according to claim 2, 3 or 4, characterized characterized in that for adjusting the locking device between the drive axis and Rotary knob a socket is provided in which the drive axle, for example, below Use of pins that engage in axially extending elongated holes in the socket, Is guided displaceably in the axial direction, and expediently by means of the rotary knob Screws is releasably connected. 6. Aperture arrangement according to one or more of the Claims 1 to 5, characterized in that additional means, preferably bracing the drive axle against stationary parts of the actuating device Springs are provided that make the drive axle stiff. 7. Bezel arrangement according to one or more of claims 1 to 6, characterized in that for Backlash-free actuation of the drive axle divides this and braces the parts Leaf springs are connected. Publications considered: German Auslegeschrift No. 1125 566.