DE1073655B - Verfahren zum Ändern der Bildhelligkeit in Korpuskularstrahlgeräten, insbesondere in Elektronenmikroskopen - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Bei Elektronenmikroskopen besteht oftmals dieForderung, die Stromstärke des auf das Objekt auf treffenden Elektronenstrahles und damit die Bildhelligkeit in gewissen Grenzen zu verändern. Beispielsweise ist eine solche Veränderung der Strahlstromstärke bei 5 der Beobachtung empfindlicher Objekte notwendig, sie ist weiterhin auch erforderlich, um bei hohen Vergrößerungsänderungen auf gleiche Helligkeit des Bildes einstellen zu können. .

Die Änderung der Bildhelligkeit in Korpuskular-Strahlgeräten, insbesondere in Elektronenmikroskopen, wurde bisher durch Variation der Stromstärke des von der Strahlquelle ausgehenden Korpuskularstrahles vorgenommen. Die Änderung dieses Stromes erfolgt dabei mit Hilfe einer oder, mehrerer Steuerelektroden, die im Beschleunigungsfeld liegen, und denen während des Betriebes einstellbare Spannungen zugeführt werden. Die notwendigen Spannungsquellen müssen auf Hochspannungspotential liegen- (bei Elektronenmikroskopen etwa 40 bis 100 kV) und regelbar sein. Zwischen dem vom Benutzer zu bedienenden Regelorgan und der Spannungsquelle muß deshalb ein Isolationsglied vorgesehen sein. Abgesehen von der Verteuerung, die eine solche Konstruktion mit sich bringt, besteht hier stets eine gewisse Gefahr für den Benutzer, da Spannungsüberschläge am Isolator durchaus im Breich der Möglichkeit liegen.

Ein weiterer entscheidender Nachteil der Bildhelligkeitsregelung durch Änderung der Stromstärke des vom Strahlerzeugungssystem gelieferten Strahles liegt darin, daß bereits durch Änderung des Steuerelektrodenpotentials die optischen Verhältnisse des Strahlerzeugungssystemes geändert werden, so daß z. B. der engste Strahlquerschnitt, der normalerweise in der Objektebene liegen soll, seine Lage verändert. Mit einer solchen Stromstärkeänderung ist weiterhin automatisch eine Änderung der Betriebsspannung verbunden, da aus Sicherheitsgründen der innere Widerstand der diese Spannung liefernden Hochspannuugsanlage sehr hoch sein muß. Dies hat zur Folge, daß sich bei einer Änderung der Strahlstromstärke die gesamten elektronenoptischen Verhältnisse im Gerät in unerwünschter, Weise verändern.

Das neue Verfahren zum Ändern der Bildhelligkeit in Korpuskularstrahlgeräten, insbesondere in EIektronenmikroskopen, vermeidet die geschilderten Nachteile dadurch, daß erfindungsgemäß bei konstantgehaltener Stromstärke des vom Strahlerzeugungssystem gelieferten Korpuskularstrahles dieser Strahl periodisch unterbrochen und die Unterbrechungszeit verändert wird. Es wird also hier infolge der Konstanthaltung der Strahlstromstärke eine Änderung der elektronenoptischen Verhältnisse mit Sicherheit vermieden. Zur Bildentstehung wird ein intermittieren-Verfahren zum Ändern der Bildhelligkeit

in Korpuskularstrahlgeräten, insbesondere in Elektronenmikroskopen

Anmelder: Fa. Carl Zeiss, Heidenheim/Brenz

Dr. Emst Gutter, Oberkochen (Württ.)_r ist als Erfinder genannt worden

der Korpuskularstrahl verwendet, dessen zeitlicher Mittelwert die Bildhelligkeit.bestimmt, ."....

Zur Vermeidung irgendwelcher störender Effekte ist es vorteilhaft, den Korpuskularstrahl im feldfreien Raum vor dem abzubildenden Objekt periodisch über eine die Beleuchtungsapertur begrenzende Blende zu führen. Auch in diesem Fall kommt hinter der Blende, d.h. also am Objekt ein intermittierender Korpuskularstrahl zur Wirkung.

Zur Änderung der Bildhelligkeit wird in dem angegebenen Fall die Amplitude der Strahlablenkung geändert. Beispielsweise wird bei elektrostatischer Strahlablenkung durch Erhöhen der angelegten Ablenkspannung die Auslenkung in der Blendenebene größer, wodurch die Durchlaßzeit im Verhältnis zur Periodendauer und somit der allein beobachtbare zeitliche Mittelwert der Bildhelligkeit verringert wird. Um Bildstörungen durch die pulsierende Beleuchtung zu unterdrücken, werden vorteilhaft Ablenkfrequenzen über 1000 Hz benutzt.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Ausführungsbeispiele darstellenden Fig. 1 und 2 näher erläutert. Dabei zeigt

Fig. 1 ein Elektronenmikroskop, bei welchem die Bildhelligkeit nach dem Verfahren gemäß der Erfindung geändert wird, in schematischer Darstellung,

Fig. 2 eine Teilansicht eines Elektronenmikroskopes, bei welchem die Bildhelligkeit durch Ablenkung des Elektronenstrahles mittels eines elektromagnetischen Ablenksystem^ geändert wird.

In Fig. 1 ist mit 1 die Kathode, mit 2 die Wehnelt-Elektrode und mit 3 dieAnode eines Elektronenstrahlerzeugungssystemes bezeichnet. Die Anode 3 liegt dabei auf Erdpotential, während alle übrigen Elektroden auf Hochspannungspotential liegen. Der vom Strahlerzeugungssystem 1, 2, 3 erzeugte Elektronenstrahl ist mit 4 bezeichnet. Dieser Strahl tritt durch eine die maximaleBeleuchtungsapertur festlegende ge-

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erdete Blende 5 und trifft auf das zu beobachtende Objektö. Mittels einer Objektivlinse 7, einer weiteren Blende 8 und eines Projektivs 9 wird ein Bild des Objektes 6 auf einem Leuchtschirm 10 erzeugt. Dieser Leuchtschirm kann durch ein Fenster 11 beobachtet werden.

Zwischen der Anode 3 und der Blende 5 ist ein elektrostatisches Ablenksystem 12 angeordnet, das mit einer Wechselspannungsquelle 13 in Verbindung steht.

Vor der Beobachtung wird ein Elektronenstrahl be- ίο stimmter Stärke durch entsprechende Wahl der Vorspannung des Wehnelt-Zylinders 2 gewählt. Dieser Elektronenstrahl wird durch das Ablenksystem 12 periodisch über die Blende 5 geführt. Auf diese Weise trifft auf das Objekt 6 ein intermittierender Elektronenstrahl. Der zeitliche Mittelwert des am Objekt 6 zur Wirkung kommenden Elektronenstrahles und damit auch die Bildhelligkeit des auf dem Leuchtschirm 10 entstehenden Bildes wird durch Ändern der Amplitude der dem Ablenksystem 12 zugeführten Wechselspannung bestimmt. Wird beispielsweise die Ablenkspannung verkleinert, so wird die Durchlaßzeit im Verhältnis zur Periodendauer vergrößert und die Bildhelligkeit steigt an. Entsprechend wird durch eine Vergrößerung der Ablenkamplitude eine Verringerung der Bildhelligkeit erzielt.

An Stelle des in Fig. 1 dargestellten elektrostatischen Ablenksystemes 12 kann auch, wie in Fig. 2 dargestellt, ein elektromagnetisches Ablenksystem 14 Verwendung finden. Das dargestellte Ablenksystem besteht aus zwei einander gegenüberliegenden in Serie geschalteten und von Wechselstrom durchflossenen Spulen, welche jeweils mit einem Kern aus permeablem Material versehen sind. Die Strahlablenkung erfolgt in der in Fig. 2 dargestellten Vorrichtung senkrecht zur Zeichenebene.

An Stelle des in Fig. 2 dargestellten Ablenksystemes kann im einfachsten Fall ein aus zwei einander gegenüberliegenden, in Serie geschalteten und von Wechselstrom durchflossenen Luftspulen bestehendes elektromagnetisches Ablenksystem Verwendung finden.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Ändern der Bildhelligkeit in Korpuskularstrahlgeräten, insbesondere in Elektronenmikroskopen, dadurch gekennzeichnet, daß bei konstantgehaltener Stromstärke des vom Strahlerzeugungssystem gelieferten Strahles dieder Strahl periodisch unterbrochen und die Unterbrechungszeit verändert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei Anwendung in einem Elektronenmikroskop, dadurch gekennzeichnet, daß der Korpuskularstrahl im feldfreien Raum vor dem abzubildenden Objekt periodisch über eine die Beleuchtungsapertur begrenzende Blende geführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitude der Strahlablenkung verändert wird,

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkfrequenz größer als 1000 Hz gewählt wird.

5. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein zwischen der Anode des Strahlerzeugungssystems und der die Beleuchtungsapertur begrenzenden Blende angeordnetes Strahlablenkungssystem.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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