DE923616C - Mit magnetischen Polschuhlinsen ausgeruestetes Elektronenmikroskop - Google Patents

Description

• Mit magnetischen Polschuhlinsen ausgerüstetes Elektronenmikroskop Bei magnetischen Linsen, wie sie beispielsweise in Elektronenmikroskopen verwendet werden, besteht bekanntlich die Möglichkeit, durch Änderung der Feldstärke die Brennweite der Linse zu verändern. Diese Möglichkeit hat man bisher bei Elektronenmikroskopen dazu ausgenutzt, mit ein und derselben magnetischen Linse verschiedene Vergrößerungen des Objektes zu erzielen. Dabei änderte sich der Erregerzustand der Polschuhe der Linse vom Sättigungszustand bis zu sehr kleinen Induktionen. Außerdem wurde bisher der Sättigungszustand vielfach bei den aus räumlichen Gründen erreichbaren kleinsten Objektabständen nicht erreicht. Arbeitet man mit magnetischen Polschüh@linsen im unigesättigten Bereich, so bringen die niemals völlig zu vermeidenden magnetischen Inhomogenitäten Fehler bei der Abbildung. Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß diese durch die magnetischen Inhomogenitäten bedingten Fehler zurücktreten, wenn man stets mit gesättigten Polschuhen arbeitet. Erfindungsgemäß sind daher einer magnetischen Polschuhlinse zur Veränderung ihrer Brennweite zwei oder mehrere Polschuhe zugeordnet, die gegeneinander ausgetauscht werden können und von denen jeder so bemessen ist, .daß er bei .der zugehörigen Strahlspannung gesättigt ist. Man wird die Polschuhe vorzugsweise so dimensionieren, daß sie zwar gerade gesättigt sind, jedoch noch ein steiles Feld erzeugen. Bei Anwendung der Erfindung geht man also von der bisherigen Übung, ein einziges Objektiv für alle Vergrößerungen zu benutzen, ab und benutzt zwecks Erreichung der geeigneten Sättigung für jede gewünschteVergrößerungein besonderes, gerade hierfür bemessenes Polschuhpaar. Arbeitet man im Elektronenmikroskop mit verschiedener Strahlspannung, so empfiehlt es sich, für eine geforderte Vergrößerung jeweils für einen bestimmten Strahlspannungswert auch ein besonderes Polschuhpaar zu verwenden. Man wird also beispielsweise beim Betrieb mit drei verschiedenen Strahlspannungen und zwei Objektivvergrößerungen sechs verschiedene entsprechend bemessene Polschuhpaare anwenden. Unter Umständen kann es allerdings auch gelingen, ein Polschuhpaar gleichzeitig für hohe Vergrößerung bei kleiner Strahlspannung und für kleine Vergrößerung bei hoher Strahlspannung richtig zu dimensionieren, so daß sich dementsprechend dann die Zahl der benötigten Polschuhe ermäßigt. Für die Projektionslinse des Elektronenmikroskops wird man ebenfalls mehrere auswechselbare Polschuhpaare verwenden, um auch hier verzerrungsfreie Felder zu erhalten.
• Man wird die jeweils einer magnetischen Linse zugeordneten Polachuhpaare gemäß der weiteren Erfindung im Vakuumraum des Mikroskops derart anordnen, daß sie durch von außen her zu bedienende Antriebsmittel unter Vakuum ausgewechselt werden können. Bei einer solchen Anordnung ist der Übergang von einer Vergrößerung zur anderen in kürzester Zeit ohne Schwierigkeit durchzuführen. Man kann beispielsweise die einzelnen Polschuhe auf einem gemeinsamen Träger montieren, der durch einen äußeren Antrieb verstellt werden kann. Für derartige Anordnungen sind in der Zeichnung Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
• Fig. i und 2 zeigt im Längs- und Querschnitt eine magnetische Objektivlinse eines Elektronenmikroskops. In diesem Falle ist ein Polschuhträger vorhanden, mit dessen Hilfe .die Polschuhe quer zur Strahlrichtung verstellt werden können. Mit r ist die Wicklung der Objektivlinse bezeichnet. 2 ist der Eisenmantel der Linse. Dieser Eisenmantel umschließt einen oberhalb der Wicklung i angeordneten Polschuhträger 3, auf dem drei verschiedene Polsdhu'hp.aare 4, 5 und 6 befestigt_sind. Die ausmagnetischem Material bestehenden Polschuhe werden durch den aufs unmagnetischem Material z. B. Messing, bestehenden Halter gehalten.- Durch eine Antriebsspindel 7, die mit Hilfe eines in die Vakuumwand 8 eingesetzten drehbaren Schliffes 9 angetrieben werden kann, wird der Träger 3 mit Hilfe der daran befestigten Antriebsmutter io quer zur Richtung i i des Elektronenstrahls verstellt. In der dargestellten Betriebslage befindet sich das Polschuhpaar 6, dem die große Brennweite zugeordnet ist, im Strahlengang. Durch Verstellung des Trägers 3 von links nach rechts kann das Polschuhpaar 5 mit der mittleren Brennweite und schließlich das Polschuhpaar 4 mit der kleinsten Brennweite in Betrieb genommen werden. Der Raum 12; in welchen sich der Träger 3 erstreckt, ist vom Wicklungsraum i durch eine Messingplatte 13 abgetrennt. Fig. 3 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei welchem der Polschuhträger so angeordnet ist, daß die einzelnen Polschuhe in der Strahlrichtung verstellt werden können. In diesem Ausführungsbeispiel ist eine Projektionslinse eines Elektronenmikroskops dargestellt. Mit 21 ist die Wicklung der Linse, mit 22 der magnetische Mantel bezeichnet. Der durch das magnetische Material frei gelassene ringförmige Innenspalt ist durch einen Messingring 23 ausgefüllt. Mit 24 ist der Polschuhträger bezeichnet. Diesem sind drei Polschuhpaare 25, 26 und 27 zugeordnet. Die einzelnen Polschuhe sind voneinander .durch entsprechende Ringe 28,:29 und 3o aus nicht magnetischem Material getrennt. Die Polschuhe und die Ringe bilden einen einheitlichen Körper. Dieser besitzt auf seiner linken Seite eine Zahnstange 3 i, die durch ein Zahnrad 32 in der Strahlrichtung verstellt werden kann. Das Zahnrad 32 kann durch in der Figur nicht dargestellte, von außen her z. B. mit Hilfe eines Vakuumschliffes zu betätigende Antriebsmittel verstellt werden. Die Brennweite der durch die Polschuhe 27 gebildeten Linse wird vorzugsweise so bemessen, daß der Brennpunkt dieser Linse gerade in dem Bereich zwischen den Polschuhen 25 liegt. Auf diese Weise wird sicher erreicht, daß die Polschuhe 25, welche verhältnismäßig kleine Bohrungen haben, den Strahlengang nicht stören. In der dargestellten Betriebslage ist das mittlere Polschuhpaar 26, dem eine mittlere Brennweite zugeordnet ist, eingeschaltet. Durch Verstellen des Polschuhträgers 24 nach unten kann das Polschuhpaar 27 mit der größten Brennweite und durch Verstellen des Polschuhträgers 24 nach oben kann das Polschuhpaar 25 mit der kürzesten Brennweite in Betrieb genommen werden. Mit 33 ist eine in das Mikroskop eingebaute Scheibe bezeichnet, die mehrere verschieden große Blendenöffnungen 34, 35 usw. besitzt. Diese Scheibe 33 kann mit Hilfe der Kegelräder 36, 37 und des konischen Schliffes 38 von außen verdreht werden, so daß man .dem jeweils in Betrieb befindlichen Polschühpaar die entsprechende Blende zuordnen kann.
• Um den Einfluß von Inhomogenitäten im äußeren Eisenkreis der Polschuhe hintanzuhalten, wird man den Eisenkreis zweckmäßig so bemessen, daß an allen Stellen, an .denen durch konstruktive Maßnahmen (Luftkanäle, Schraubenlöcher, Betätigungsschlitze od. .dgl.) die Rotationssymmetrie des Kreises gestört ist, im Gegensatz zum Polschuhmaterial keine Sättigung herrscht. Da bei der Erfindung von einer Änderung .der Durchflutung zur groben Einstellung .auf die gewünschte Vergrößerung und die gewählte Strahlspannung kein Gebrauch gemacht wird, kann man auf eine Regelbarkeit der Durchflutung über sehr große Bereiche ganz verzichten und damit an elektrischem Aufwand sparen. Man wird dann die verschiedenen Polschuhpaare so dimensionieren, daß nur ein Teil der magnetischen Gesamtspannung am Linsenluftspalt liegt und ein anderer Teil an einer Stelle, an der er optisch nicht wirksam ist. Man. erzielt dies durch Anbringen von Spalten oder Nebenschlüssen; bei magnetostatischen Linsen wird man die Methode des Nebenschlusses vorziehen.
• Die zur Scharfstellung des Bildes dienende Feinregelung kann man bei elektromagnetischen Linsen mit Hilfe eines regelbaren Nebenschlusses durchführen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Mit magnetischen Polschuhlinsen ausgerüstetes Elektronenmikroskop, dadurch gekennzeichnet, daß einer magnetischen Linse zur Veränderung ihrer Brennweite zwei oder mehrere Polschuhe zugeordnet sind, die gegeneinander ausgetauscht werden können und von denen jeder so bemessen ist, daß er beider zugehörigen Strahlspannung gesättigt ist. a. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die einer Linse zugeordneten Polschuhe im Vakuumraum des Mikroskops derart angeordnet sind, daß sie durch von außen her zu bedienende Antriebsmittel unter Vakuum ausgewechselt werden können. 3. Einrichtung nach Anspruch i oder a, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Polschuhe auf einem gemeinsamen Träger montiert sind, der durch einen äußeren Antrieb verstellt werden kann. q.. Einrichtung nach Anspruch 3 für eine Projektionslinse, dadurch gekennzeichnet, daß der Polschuhträger so angeordnet ist, daß die Polschuhe quer zur Strahlrichtung verstellt werden. 5. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Polschuhträger so angeordnet ist, daß die Polschuhe quer zur Strahlrichtung verstellt werden. 6. Einrichtung nach Anspruch i oder einem der folgenden, gekennzeichnet durch eine solche Bemessung des magnetischen Kreises der Linse, daß an allen den Stellen, in denen durch konstruktive Maßnahmen (Luftkanäle, Schraubenlöcher, Betätigungsschlitze) die Rotationssymmetrie des magnetischen Kreises gestört ist, keine Sättigung herrscht.