DE1226228B - Bewegbarer Praeparattisch fuer einen Korpus-kularstrahlapparat, insbesondere Elektronen-mikroskop oder Elektronenbeugungsgeraet - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

HOIj

Deutsche Kl.: 21g-37/10

Nummer: 1226 228

Aktenzeichen: M 42231 VIII c/21 g

Anmeldetag: 24. Juli 1959

Auslegetag: 6. Oktober 1966

Die Erfindung betrifft einen bewegbaren Präparattisch für einen Korpuskularstrahlapparat, insbesondere Elektronenmikroskop oder Elektronenbeugungsgerät.

Zur Untersuchung massiver Präparate entweder durch korpuskularoptische Abbildung der Oberfläche oder durch Beugung von Korpuskularstrahlen an der Oberfläche ist es notwendig, das zu untersuchende Präparat in eine bestimmte, definierte Lage und Orientierung relativ zu dem für die Untersuchung be- ίο nutzten korpuskularoptischen System zu bringen. So muß ζ. B. bei der Abbildung der Oberfläche die zu untersuchende Stelle der Präparatoberfläche in die Gegenstandsebene und auf die Linsenachse der Objektivlinse des abbildenden korpuskularoptischen Linsensystems gebracht werden. Außerdem muß die Präparatoberfläche um einen mehr oder weniger großen, durch die Art der Untersuchung bedingten Winkel gegen die Linsenachse geneigt sein. Häufig wird es auch notwendig sein, das Präparat ohne Veränderung der Lage seiner Oberfläche so zu drehen, daß der Winkel zwischen einer Vorzugsrichtung in der Präparatoberfläche und der linsenachse des Objektivs eine bestimmte, für die Untersuchung erforderliche Größe hat.

Ähnliche Forderungen ergeben sich auch bei der Untersuchung der Präparatoberfläche durch Korpuskularstrahlbeugung. Hierbei muß ζ. B. der Korpuskularstahl meistens fast streifend auf die Oberfläche einfallen und der Winkel zwischen einer Vorzugsrichtung des Präparats und dem einfallenden Strahl in der für die Untersuchung erforderlichen Weise einstellbar sein. Schließlich muß auch hier das Präparat in solcher Weise geradlinig verstellt werden können, daß man die zu untersuchende Präparatstelle in den Strahl schieben kann.

Zur Erfüllung dieser Forderungen benötigt man bekanntlich Präparattische, mit denen man drei Translationskoordinaten und zwei Rotationskoordinaten einstellen kann, denn das Drehen des Präparats um die Objektivlinsenachse ist für die korpuskularoptische Abbildung ohne Bedeutung, und gleichermaßen ist das Drehen des Präparats um den einfallenden Korpuskularstrahl für die Beugungsuntersuchung ohne Belang.

Die bisher bekannten Präparattische enthalten zwei Drehachsen, mit denen man die Rotationskoordinaten einstellen kann, und einen oder mehrere Triebe zur geradlinigen Verstellung des Präparats, mit deren Hilfe man — gegebenenfalls unter zusätzlichem Parallelverstellen des einfallenden Korpuskularstrahls ·— die zu untersuchende Präparatstelle in den Strahl Bewegbarer Präparattisch für einen Korpuskularstrahlapparat, insbesondere Elektronenmikroskop oder Elektronenbeugungsgerät

Anmelder:

Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung
der Wissenschaften e.V.,
Göttingen, Bunsenstr. 10

Als Erfinder benannt:

Dr. Wolfgang Dieter Riecke, Berlin

schieben kann. Zwar lassen sich mit diesen Präparattischen die obengenannten Einstellforderungen erfüllen, aber das praktische Arbeiten ist wegen des folgenden, in der Konstruktion dieser Tische begründeten Nachteils unübersichtlich und zeitraubend: weil nämlich bei den bisher bekannten Präparattischen das Präparat stets an einer der drehbaren Wellen befestigt wird, wandert beim Drehen die gerade untersuchte Präparatstelle im allgemeinen aus dem Korpuskularstrahl aus. Nur wenn diese untersuchte Stelle genau auf dem Durchstoßpunkt der Drehachse durch die Präparatoberfläche liegt, wandert sie beim Drehen nicht aus, und nur dann läßt sich auch das Justieren der untersuchten Präparatstelle in der korpuskularen Abbildung oder an Hand des Korpuskularbeugungsdiagramms kontinuierlich verfolgen, was aber für ein zügiges und übersichtliches Arbeiten notwendig zu fordern ist.

Diese letztgenannte Forderung wird bei einem bewegbaren Präparattisch erfindungsgemäß dadurch erfüllt, daß der Präparattisch aus einer Kardananordnung besteht, wobei der Schnittpunkt der drei sich genau schneidenden, aber nicht notwendig aufeinander senkrechten Drehachsen der Kardananordnung in der zu untersuchenden Stelle des Präparats liegt.

Darüber hinaus sind bei der Auswahl günstiger Drehachsen und Translationsverstellrichtungen einige weitere Gesichtspunkte berücksichtigt: Das Orientieren des Präparats wird nämlich besonders übersichtlich, wenn

a) man bei Abbildungsgeräten die Neigung der Präparatoberfläche zur Objektivlinsenachse einerseits und den Winkel zwischen dieser Achse und einer in der Präparatoberfläche liegenden Vorzugsrichtung andererseits unabhängig voneinander einstellen kann,

b) man bei Beugungsgeräten den Einfallswinkel des Strahles einerseits und den Winkel zwischen die-

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sem und einer in der Präparatoberfläche liegenden Vorzugsrichtung andererseits unabhängig voneinander wählen kann,

c) man das Präparat geradlinig verstellen kann, ohne daß sich seine Orientierung ändert, d. h., ohne daß es gleichzeitig mit der geradlinigen Verschiebung eine Drehung ausführt,

d) der Drehachsenschnittpunkt eine feste Lage im Korpuskularstrahlapparat hat und sich daher auch während der Translationsverstellungen nicht verschiebt, so daß man jede interessierende Präparatstelle in den Drehachsenschnittpunkt bringen kann.

is

Mit dem beschriebenen Präparattisch lassen sich diese Bewegungen des. Präparats in präziser Weise vornehmen. Dabei ist wesentlich, daß alle Drehachsen sehr genau durch die untersuchte Stelle der Präparatoberfläche gehen. In dieser Hinsicht vor allem unterscheidet sich die vorliegende Anordnung vorteilhaft von den bisher bekannten Einrichtungen. Denn da bei Abbildungsgeräten der Durchmesser des abgebildeten Bereichs, ebenso wie bei Beugungseinrichtungen die Größe des bestrahlten und daher untersuchten Oberflächenteils nur wenige hundertstel Millimeter beträgt, müssen sich die Drehachsen etwa auf ein hundertstel Millimeter genau schneiden. Diese Genauigkeit wird bei den bisher bekannten Geräten nicht erreicht.

Ein beschriebener Präparattisch ist in A b b. 1 sehematisch dargestellt. Die drei Drehachsen 1, 2, 3 der Kardananordnung (die gerätefeste Achse ist mit 1 bezeichnet) kann man dadurch sehr genau zum Schnitt bringen, daß man mindestens zwei der Achslager durch Querverschieben mittels Stellschrauben justiert. Die Oberfläche des Präparats 4 wird durch geradliniges Verstellen des Rohres 5 in Richtung der Kardanachse 3 in den Achsenschnittpunkt 6 geschoben. Benutzt man den Präparattisch bei einer Beugungseinrichtung, so muß der Korpuskularstrahl durch seitliches Verschieben der Korpuskularstrahlquelle oder mit Hilfe magnetischer oder elektrischer Ablenksysteme auf den Drehachsenschnittpunkt 6 gerichtet werden; dann liegt auch die untersuchte Präparatstelle im Drehachsenschnittpunkt.

Bei einem Korpuskularstrahlapparat zur korpuskularoptischen Abbildung der Präparatoberfläche liegt die untersuchte Präparatstelle in der Gegenstandsebene und auf der Objektivachse des korpuskularoptischen Abbildungssystems. Benutzt man den in A b b. 1 dargestellten Präparattisch für einen derartigen Korpuskularstrahlapparat, so schneiden sich die drei Drehachsen der Kardananordnung ebenfalls in der zu untersuchenden Präparatstelle, d. h. in der Gegenstandsebene und auf der Objektivachse des korpuskularoptischen Abbildungssystems. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, daß man die Objektivlinse mittels Stellschrauben in geeigneter Weise justiert. Man kann aber auch alle drei Kardanachsen mit Hilfe von Einstellschrauben verschiebbar machen und sie in den auf der Objektivachse liegenden Gegenstandspunkt justieren. Natürlich müssen die Kardanachsen nicht notwendig senkrecht aufeinander stehen, wie es in A b b. 1 dargestellt ist; manchmal werden von 90° abweichende Winkel konstruktiv günstiger sein.

Es ist besonders vorteilhaft, auch Drehbewegungen, die nicht um eine der Kardanachsen stattfinden, mit der beschriebenen Kardananordnung zu führen. Wenn man nur die drei Kardanachsen genau zum Schnitt bringt, kann man das Präparat um jede beliebige, auch nicht mit den Kardanachsen zusammenfallende Achse drehen, wobei diese Drehachse dann ebenfalls stets durch den Kardanmittelpunkt 6 geht. Die Drehbewegung um die nicht mit den Kardanachsen zusammenfallende Achse setzt sich dann bekanntlich aus Drehungen um die drei Kardanachsen zusammen. Dies ist in A b b. 1 a, 1 b, 1 c für eine Drehung um die nicht mit einer Kardanachse übereinstimmende Drehachse 8 dargestellt.

Solche Drehbewegungen werden dann zweckmäßig mit Hilfe einer besonderen zum Präparattisch gehörenden Verstelleinrichtung ausgeführt, die beispielsweise in der in A b b. 2 dargestellten Art aufgebaut werden kann. Der Achsenschnittpunkt der hier nicht gezeichneten Kardanführung ist wieder mit 6 bezeichnet, der das Präparat tragende Stab mit 5. Durch Verschieben des Führungsstücks 9 in der Kreuztischebene 10 kann die Präparatoberfläche senkrecht zur Drehachse 11 eingestellt werden. Beim Drehen des Präparats um die Achse 11 wird der Kreuztisch mitsamt dem Stab 5 um die Achse gedreht. Schließlich kann auch die Drehachse 11 durch Schwenken des Bügels 12 gegen den Korpuskularstrahl 7 oder bei Abbildungsgeräten gegen die Objektivachse gekippt werden. Ein besonderer Vorzug der hier dargestellten Verstelleinrichtung besteht darin, daß eine mit dem Kreuztisch senkrecht zur Drehachse 11 eingestellte Präparatoberfläche auch beim Drehen um die Achse und beim Kippen der Achse 11 senkrecht zur Drehachse 11 bleibt und dadurch das Orientieren des Präparats nach dem Obengesagten besonders übersichtlich wird.

Die Richtungen der Translationsverstellungen wählt man zweckmäßig so aus, daß zwei der Verstelleinrichtungen aufeinander und auf der Drehachse 11 senkrecht stehen, weil dann eine einmal senkrecht zu dieser Achse eingestellte und durch den Kardanmittelpunkt 6 gehende Oberfläche auch nach der Querverstellung durch den Punkt 6 geht. Das Führungsstück 9 der A b b. 2 ist daher in der in Ab b. 3 a und 3 b dargestellten Weise aufgebaut. Da die Kardanachse 3 mit der Drehachse 11 im allgemeinen nicht zusammenfällt, muß der Stab 5 bei der Querverstellung eine Bewegung in Richtung der Kardanachse 3 ausführen. Andererseits darf sich bei Drehbewegungen der Stab 5 nicht in Richtung der Kardanachse 3 verschieben, damit die untersuchte Präparatstelle im Kardanmittelpunkt 6 festgehalten wird. Deshalb koppelt man bei Drehbewegungen den Stab 5 mit der Klemmvorrichtung 13 an eine Führung 14, die über das Rohr 15 mit der Welle 16 der Kardanachse 3 verbunden ist. Die Führung 14 verhindert eine Bewegung des Stabes 5 in Richtung der Kardanachse 3 (A b b. 3 a). Zur Querverschiebung des Präparats wird das Klemmstück 13 gelöst und der Stab 5 mit dem Klemmstück 17 an die Führung 18 gekoppelt, die nur Bewegungen senkrecht zur Drehachse 11 zuläßt (A b b. 3 b).

Ein Ausführungsbeispiel eines für eine Beugungseinrichtung bestimmten Präparattisches zeigt A b b. 4. Die dort eingezeichneten Bezugsnummern sind die gleichen, die für entsprechende Einzelheiten der A b b. 1 und 3 verwendet sind. Darüber hinaus bedeutet: 19 Triebe zur Querverstellung; 20 Triebe zum Einstellen der Präparatoberfläche senkrecht zur Drehachse 11; 21 Gehäuse des Beugungsapparates; 22 An-

koppelung an die Kardanführung; 23 Ankoppelung zur Verstellung senkrecht zur Drehachse 11; 24 Trieb zum Verstellen des Präparats in Richtung der Kardanachse 3; 25 Beugungsdiagramm.

Claims (8)

Patentansprüche:.

1. Bewegbarer Präparattisch für einen Korpuskularstrahlapparat, insbesondere Elektronenmikroskop oder Elektronenbeugungsgerät, dadurch gekennzeichnet, daß der Präparattisch aus einer Kardananordnung besteht, wobei der Schnittpunkt der drei sich genau schneidenden, aber nicht notwendig aufeinander senkrechten Drehachsen der Kardananordnung in der zu untersuchenden Stelle des Präparates liegt.

2. Präparattisch nach Anspruch 1 für einen Korpuskularstrahlapparat zur korpuskularoptischen Abbildung der Präparatoberfläche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schnittpunkt der Kardanachsen in der Gegenstandsebene und auf der Objektivachse des korpuskularoptischen Abbildungssystems liegt.

3. Präparattisch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Kardananordnung eine leicht lösbare Klemmvorrichtung angebracht ist, die den Präparatträger mechanisch starr mit der Kardananordnung verbindet.

4. Präparattisch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Kardananordnung zum geradlinigen Verstellen des Präparatträgers in zwei nicht notwendig mit den Kardanachsen zusammenfallenden und vorzugsweise aufeinander senkrechten Richtungen ein Kreuztisch angebracht ist.

5. Präparattisch nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit einem schwenkbaren Bügel starr verbundene Führung vorgesehen ist, mit der der Präparatträger mittels einer leicht lösbaren Klemmvorrichtung verbunden werden kann und die eine geradlinige Verstellung nur senkrecht zu einer nicht notwendig mit einer Kardanachse zusammenfallenden Drehachse zuläßt.

6. Präparattisch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Kardananordnung eine Einrichtung zum geradlinigen Verstellen des Präparatträgers angebracht ist, deren Verstellrichtung in Richtung einer Kardanachse liegt.

7. Präparattisch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an einem schwenkbaren Bügel ein Kreuztisch angeordnet ist, mit dem — durch Verschieben eines Führungsstückes — eine der Kardanachsen gegen eine vorgegebene Drehachse gekippt werden kann.

8. Präparattisch nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der zum Kippen einer Kardanachse dienende Kreuztisch in einem mit einem schwenkbaren Bügel verbundenen Lager drehbar angeordnet ist, wobei die Lagerachse durch den Kardanachsenschnittpunkt geht, so daß beim Drehen der Winkel zwischen der Drehachse und der mittels der Kreuztischführung gekippten Kardanachse konstant bleibt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 724 183.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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