DE929744C

DE929744C - Infeed device for corpuscular beam devices

Info

Publication number: DE929744C
Application number: DES6940D
Authority: DE
Inventors: Franz Weigend
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1939-07-13
Filing date: 1939-07-14
Publication date: 1955-07-04

Description

Beim Arbeiten mit Korpuskularstrahlapparaten, insbesondere beim Arbeiten mit dem Elektronenmikroskop, ist es erforderlich, Körper, beispielsweise Untersuchungsobjekte und Blenden, olme Vakuumunterbrecliung in das Vakuum zu bringen oder aus ihm zu entfernen. Es ist bekannt, zur Einschleusung derartiger Gegenstände in einem die Röhre durchsetzenden Hahngehäuse einen Hahn anzubringen, dessen Küken mit einer als Schleusenraum dienenden, vom Strahl durchsetzten Bohrung versehen ist, die wechselseitig mit einer nach außen führenden Bohrung des Hahngehäuses und mit den Vakuumräumen verbindbar ist. Diese bekannte Einschleusvorrichtung eignet sich nicht ohne weiteres für solche Elektronenmikroskope, die zur Beobachtung von Oberflächen in auffallenden Elektronenstrahlen dienen.When working with particle beam apparatus, especially when working with the electron microscope, it is necessary to olme bodies, for example objects to be examined and diaphragms Bringing vacuum interruption into the vacuum or removing it from it. It is known to be smuggled of such objects to install a cock in a cock housing penetrating the tube, the cock of which with a lock chamber serving, penetrated by the beam hole is provided, which alternately with an outward leading bore of the tap housing and can be connected to the vacuum chambers. This well-known Infeed device is not readily suitable for such electron microscopes that are used for observation of surfaces in incident electron beams are used.

Die Erfindung betrifft eine Einschleusvorrichtung für Korpuskularstrahlapparate, die in ihrer Konstruktion von der eingangs beschriebenen abweicht, ao so daß sie sich für Elektronenmikroskope der zuletzt genannten Art eignet. Weiterhin betrifft die Erfindung neuartige Antriebsmittel, die dazu dienen, die in den Schleusenraum eingebrachten Gegenstände, also beispielsweise die Objektpatrone, nach Verbindung des Schleusenraumes mit dem Vakuum in die jeweils gewünschte Arbeitsstellung zu verschieben. The invention relates to a transfer device for corpuscular jet apparatus which, in its construction differs from the one described above, so that it is suitable for electron microscopes of the last named type is suitable. Furthermore, the invention relates to novel drive means which are used to the objects brought into the lock space, for example the object cartridge To move the connection of the lock area with the vacuum into the desired working position.

Diese Verbesserung ist auch für Durchstrahlungsmikroskope geeignet.This improvement is also suitable for transmission microscopes.

Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zum Einschleusen von Objekten in den Vakuumraum von Korpuskularstrahlapparaten, insbesondere Elektronenmikroskopen, unter Verwendung eines relativ zur Vakuumwand verstellbaren Schleusenraumes, aus dem heraus der Objektträger nach Abschluß der Außenluft mit Hilfe einer Antriebsvorrichtung in Richtung auf die Objektivlinse hin verstellbar ist, wobei erfindungsgemäß die Objektpatrone durch einen in die beweglichen Teile der Schleuse eingebauten, von außen zu betätigenden Antrieb aus dem Schleusenraum in die Betriebsstellung herauszubewegen ist. The invention relates to a device for introducing objects into the vacuum space of corpuscular beam apparatus, in particular electron microscopes, using a lock space adjustable relative to the vacuum wall, from which the slide is moved Shut off the outside air with the aid of a drive device in the direction of the objective lens is adjustable, according to the invention the object cartridge by a in the movable parts of the Lock built-in, externally operated drive is to be moved out of the lock space into the operating position.

Man kann die Einschleusvorrichtung vorzugsweise so ausbilden, daß der Hahnkegel nach dem Einführen der Objektpatrone durch Drehen um i8o° in die Stellung gebracht wird, in welcher der Schleusenraum mit dem Vakuumraum verbunden ist. Um die Objektpatrone aus dieser Lage heraus nun in die Betriebsstellung bringen zu können, wird gemäß der weiteren Erfindung vorzugsweise ein im Schleusenküken liegender, von außen zu betätigender Antrieb verwendet, der dazu dient, die Objektpatrone aus der Sacklochbohrung herauszuführen. Man kann zu diesem Zweck die Objektpatrone in eine Hülse einsetzen, die ihrerseits in der Sacklochbohrung verschiebbar angeordnet ist. Der Antrieb dieser Hülse selbst erfolgt dann gemäß der weiteren Erfindung vorzugsweise über eine zur Abdichtung mit einem entsprechenden Dichtungskegel versehene Welle. Um eine zwangläufige Verstellung der Objektpatrone in beiden Bewegungsrichtungen sicherzustellen, empfiehlt es sich, den Antrieb mit Hilfe von Zahnrädern und Zahnstangengetrieben vorzunehmen. Eine besonders einfache und leicht zu bedienende Einrichtung ergibt sich beispielsweise dann, wenn die Antriebsvorrichtung zum Bewegen der Objektpatrone in den Schleusenhahn selbst so eingebaut wird, daß die Achse der Antriebswelle zusammenfällt mit der Achse des Hahnkegels. In diesem Falle kann man die Einschwenkung des Objektes und die Betätigung der Objektpatrone von einer einzigen Stelle aus bedienen.You can preferably train the introduction device so that the cock cone after Insertion of the specimen cartridge by turning it through 180 ° into the position in which the Lock chamber is connected to the vacuum chamber. To get the object cartridge out of this position Now to be able to bring into the operating position, according to the further invention is preferably a In the lock plug lying, externally operated drive is used, which is used to the Guide the object cartridge out of the blind hole. You can use the object cartridge for this purpose insert into a sleeve, which in turn is arranged displaceably in the blind hole. The drive of this sleeve itself then takes place according to the further invention preferably via a to Sealing with a shaft provided with a corresponding sealing cone. An inevitable adjustment to ensure the specimen cartridge in both directions of movement, it is advisable to use the Carry out drive with the help of gear wheels and rack and pinion drives. A particularly simple one and easy-to-use device results, for example, when the drive device to move the specimen cartridge in the lock cock itself is installed so that the The axis of the drive shaft coincides with the axis of the cock cone. In this case you can the swiveling in of the object and the actuation of the object cartridge from a single point from operate.

Der oben beschriebene Zwanglaufantrieb für die Objektpatrone ist auch dann von Vorteil, wenn die Einschleusvorrichtung abweichend von der oben beschriebenen Konstruktion so ausgebildet ist, daß der Elektronenstrahl die die Objektpatrone aufnehmende Bohrung in der Betriebslage durchsetzt; denn auch in diesem Falle ergibt sich bei Verwendung der beschriebenen Konstruktion ein zwangläufiges Heben und Senken der Objektpatrone und damit eine einwandfreie Vermeidung der Gefahr des Steckenbleibens in der wassergekühlten Führungsbuchse bzw. ein besserer Wärmeaustausch dadurch, daß die Objektpatrone näher als bisher an die Wärmeaustauschflächen herangebracht werden kann. Die Figuren zeigen als Ausführungsbeispiel der Erfindung eine Einschleusvorrichtung für ein Elektronenmikroskop, das zur Beobachtung von Objektoberflächen in auffallender Elektronenstrahlung dient.The positive drive described above for the specimen cartridge is also advantageous if the Injection device is designed differently from the construction described above so that the electron beam penetrates the bore receiving the specimen cartridge in the operating position; because in this case, too, there is an inevitable result when using the construction described Raising and lowering the specimen cartridge and thus a proper avoidance of the risk of Getting stuck in the water-cooled guide bush or a better heat exchange as a result, that the specimen cartridge can be brought closer than before to the heat exchange surfaces. As an embodiment of the invention, the figures show an infeed device for an electron microscope, that for the observation of object surfaces in incident electron beams serves.

Fig. ι zeigt einen Querschnitt durch die Schleus vorrichtung, Fig. 2 eine Ansicht; inFig. Ι shows a cross section through the lock device, Fig. 2 is a view; in

Fig. 3 ist ein Schnitt längs der Linie A-B dargestellt; dieFig. 3 is a section along the line AB ; the

Fig. 4 und 5 zeigen zwei Längsschnitte durch den Schleusenhahn mit seinen Einbauten und4 and 5 show two longitudinal sections through the lock valve with its internals and

Fig. 6 längs der Linie C-D.
Mit ι ist das die Objektschleuse umschließende Gehäuse bezeichnet, welches einen Teil der Vakuumwand bildet. In dieses Gehäuse ist der mit einem Dichtungskonus versehene Teil 2 eingesetzt, an dem der in der Figur nicht dargestellte Bestrahlungsapparat des Elektronenmikroskops angeschlossen ist. Das Gehäuse 1 ist auf die Objektivlinse 3 des Elektronenmikroskops gesetzt. Die Achse dieser Linse steht senkrecht auf der Achse des Teiles 2. Das untere Ende 4 der Objektivlinse ist mit einem Dichtungskonus· 5 versehen, der in einen entsprechenden, in der Figur nicht dargestellten Wandungsteil des Elektronenmikroskops paßt. Der Elektronenstrahl tritt in die dargestellte Anordnung in der Richtung des Pfeiles 8 durch den Teil 2 ein und wird an dem Objekt 6, das in der Objektivpatrone 7 gehaltert ist, reflektiert, so daß er in der Richtung des Pfeiles 9 in das Objektiv tritt.6 along the line CD.
With ι the housing enclosing the object lock is referred to, which forms part of the vacuum wall. The part 2, which is provided with a sealing cone and to which the irradiation apparatus of the electron microscope (not shown in the figure) is connected, is inserted into this housing. The housing 1 is placed on the objective lens 3 of the electron microscope. The axis of this lens is perpendicular to the axis of part 2. The lower end 4 of the objective lens is provided with a sealing cone 5 which fits into a corresponding wall part of the electron microscope, not shown in the figure. The electron beam enters the arrangement shown in the direction of the arrow 8 through the part 2 and is reflected on the object 6, which is held in the lens cartridge 7, so that it enters the lens in the direction of the arrow 9.

Zum Einschleusen der mit dem Objekt versehenen Objektpatrone 7 dient eine Einschleusvorrichtung, die einen Hahnkegel 10 besitzt. Dieser Kegel kann mit Hilfe des Handrades 11 verdreht werden. Der Kegel 10 wird durch eine Kegelfeder 12 festgehalten. In dem Kegel ist eine Sacklochbohrung 13 vorgesehen, in die eine Hülse 14 eingebaut ist, auf welche die Patrone 7 aufgeschraubt werden kann. Die Hülse 14 ist in der Sacklochbohrung auf und ab beweglich angeordnet. Sie besitzt zu diesem Zweck eine Stangenverzahnung 15, welche mit einem Zahnrad 16 zusammenarbeitet. Das Zahnrad 16 sitzt auf einer Welle 17, die parallel liegend zur Achse des Hahnkegels ro in den Hahn eingebaut und mit Hilfe der beiden Kugellager 18,19 gelagert ist. Am linken Ende ist auf der Welle 17 ein Zahnrad 20 befestigt, das in Eingriff steht mit einem zweiten Zahnrad 21, das seinerseits mit Hilfe einer von außen zu betätigenden Antriebswelle 22 verdreht werden kann. Die Einstellung erfolgt von Hand mit Hilfe des Handradßs 23. Zur Abdichtung der Antriebswelle 22 dient der Dichtungskonus 24, welcher mit der Welle fest verbunden ist.An infeed device is used to insert the object cartridge 7 provided with the object, which has a cock cone 10. This cone can be rotated with the aid of the handwheel 11 will. The cone 10 is held in place by a cone spring 12. There is a blind hole in the cone 13 is provided, in which a sleeve 14 is installed is on which the cartridge 7 can be screwed. The sleeve 14 is in the blind hole arranged movable up and down. For this purpose it has rack teeth 15, which cooperates with a gear 16. The gear 16 sits on a shaft 17 which is parallel Installed in the cock horizontally to the axis of the cock cone ro and with the help of the two ball bearings 18.19 is stored. At the left end, a gear 20 is attached to the shaft 17, which meshes stands with a second gear 21, which in turn can be operated with the help of an externally Drive shaft 22 can be rotated. The setting is made by hand using the handwheel 23. To seal the drive shaft 22, the sealing cone 24, which with the Shaft is firmly connected.

Zum Einsetzen einer Objektpatrone wird der Hahn 10 durch Drehen am Handrad 11 so eingestellt, daß die Saqklochbohrung 13 der Einschleusöffnung 25 gegenübersteht. In dieser Betriebslage wird die Patrone 7 auf die Hülse 14 aufgeschraubt. Die Patrone 7 befindet sich dann innerhalb der Bohrung 13, so daß ein Verdrehen des Hahnes 10 möglich ist. Der Hahn wird nun um 180° verdreht, so daß er die in der Fig. 1 dargestellte Lage einnimmt, in welcher die Bohrung 13 auf das Objektiv 3 zu weist. Danach wird nun die Objektpatrone 7 zusammen mit der Hülse 14 durch Drehen am Handrad 23 aus der Bohrung 13To insert a specimen cartridge, the stopcock 10 is set by turning the handwheel 11 so that that the Saqklochbohrung 13 faces the inlet opening 25. In this operating position the cartridge 7 is screwed onto the sleeve 14. The cartridge 7 is then located within the bore 13, so that a rotation of the Hahnes 10 is possible. The cock is now rotated 180 ° so that it is the one shown in FIG Assumes a position in which the bore 13 points towards the objective 3. After that is now the specimen cartridge 7 together with the sleeve 14 by turning the handwheel 23 out of the bore 13

nach unten vorgeschoben,, bis sie in die in der Fig. ι dargestellte Betriebsstellung gekommen ist. Mit 26 und 27 sind Kühlkanäle bezeichnet, die während des Betriebes von Kühlwasser durchströmt werden. 28 ist die zugehörige Kühlwasser leitung. Die Anordnung wird vorzugsweise so ausgebildet, daß die Objektivpatrone in der Hülse parallel zu ihrer Achse verschoben werden kann, um die Lageänderungen der Patronen ausgleichen zu können, welche verschiedenem Einschleifzustand des Hauptkükens entsprechen.advanced down, until it is in the in the Fig. Ι shown operating position has come. With 26 and 27 cooling channels are referred to, the are flowed through by cooling water during operation. 28 is the associated cooling water line. The arrangement is preferably designed so that the lens cartridge in the sleeve is parallel to its axis can be shifted in order to compensate for changes in the position of the cartridges, which correspond to the different grinding status of the main plug.

Claims

Patent claims:

i. Device for introducing objects into the vacuum space of corpuscular beam devices, in particular electron microscopes, using a lock chamber that can be adjusted relative to the vacuum wall that out of the slide after the outside air has been closed with the help of a drive device is adjustable in the direction of the objective lens, characterized in that the Object cartridge through a built into the moving parts of the lock from the outside actuating drive is to be moved out of the lock chamber into the operating position.

2. Apparatus according to claim 1, characterized by a rotatable, the lock space enclosing body, e.g. B. a sluice cock that after inserting the specimen cartridge is brought into the position in which the lock chamber with the Vacuum space is connected.

3. Transfer device according to claim 2, characterized in that the object cartridge is inserted into a sleeve located in the lock bore.

4. transfer device according to claim 3, characterized in that the drive of the Sleeve takes place via a shaft provided with a cone for sealing.

5. Transfer device according to claim 4, characterized in that the axis of the drive shaft coincides with the Hahnicegel axis.

6. transfer device according to claim 4 or 5, characterized in that the Rotation of the drive shaft through gears on a built into the sluice valve for Axis parallel shaft and from this through a pinion on a rack gear the object sleeve is transferred.

7. Infeed device according to claim 1 or one of the following, characterized in that the object cartridge is parallel in the sleeve is arranged displaceable to the axis.

8. Application of the arrangement according to claim ι or one of the following for electron microscopes, which are used to observe thin objects in transmitted electron beams.

For this purpose ι sheet of drawings

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