DE1035811B

DE1035811B - Verstelltrieb zur Bewegung des Objekttisches in Elektronenmikroskopen

Info

Publication number: DE1035811B
Application number: DES39889A
Authority: DE
Inventors: Henry Burmester
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1954-07-05
Filing date: 1954-07-05
Publication date: 1958-08-07

Description

Bei Elektronenmikroskopen werden für die Objekttischbewegung und auch für die Verstellung von im Strahlengang angeordneten Blenden mediani-sdie VersteUeinrichitungen benötigt, die von außen her durch die Vakuum wand hindurch bedient werden soMen. In vielen Fällen, handelt es sich dabei um eine Objektbewegung, die kreuztisehartig in einer Ebene quer zur Strahlachse erfolgen soll. Es sind schon verschiedene Konstruktionen bekannt, bei denen diese Querbewegungen mit Hilfe von Verstellisehrauiben durchgeführt werden, die mit ihrer Verstellachse quer zur Strahlachse Hegen. In diesem Falle müssen such die- Handgriffe für die Verstelleinrichtungen jeweils in unmittelbarer Nähe des zu verstellenden Objekte befinden. Wenn man Wert darauf legt, die Handgriffe für die Verstel !einrichtungen von Objektträgern, Blenden od. dgl. räumlich entfernt von diesen Objektträgern anzuordnen., kann man sich· solcher bekannter Verstelleinniohtungen bedienen, bei denen eine Umlenkung der Bewegungsrichtung um einen beliebigen festen Winkeil durch Vermittlung von Kniehebeln erfolgt. Diese Einrichtungen haben also den Zweck, dem Beobachter die Verstellung des in unbequemer Entfernung angeordneten Objekttisches beispielsweise mit Hilfe von Verlängerungsstangien zu erleichtern. Die bekannten Einrichtungen dieser Art gestatten es nicht, genau proportionale Bewegungen von der senkrechten Verstellstange auf den Objekttisch zu übertragen, da die wirksamen Hebelarme des Kniehebels nicht in jeder Bewegungsphase gleich lang sind, sondern sich bei der Bewegung ändern. Das ist dadurch bedingt, daß bei den bekannten Anordnungen zur Bewegungsübertragung Druckkugeln mit den Vers teil stangen verbunden sind, die mit ebenen Anlageflächen des Kniehebels zusammenarbeiten.

Die Erfindung betrifft einen Verstelltrieb zur Bewegung des Objekttisdhes in Elektronenmikroskopen quer zur Strahlachse mit Umlenkung der Bewegungsrichtung um einen beliebigen festen Winkel durch Vermittlung von Kniehebeln. Erfindungegemäß sind die Kniehebel und die gegen diese arbeitenden Teile im Bereich der gegenseitigen Berührungspunkte so ausgebildet, daß eine proportionale Übertragung der Bewegungen der parallel zur Strahlachse liegenden Verstellschrauben durch die Kniehebel auf die Druckstangen erfolgt, die mit dem quer verstellbaren Objekttisch verbunden sind, und dabei sind alle Teile durch Gegenfedern bewegungsscMüssig gedrückt. Auf diese Weise läßt sich eine wesentliche Verbesserung des Verstelltriebes für die Objekttiscbbewegung erzielen. Dadurch, daß man nunmehr eine proportionale Übertragung der Bewegungen von der parallel zur Strablachse liegenden Verstell stange auf den Objekttisch hat, ist es möglich,

Verstelltrieb

zur Bewegung des Objekttisches
in Elektronenmikroskopen

Anmelder:

Siemens & Halske Aktiengesellschaft,

Berlin und München,
München 2, Wittelsbacherplatz 2

Henry Burmester, Berlin-Mariendorf,
ist als Erfinder genannt worden

die Verschiebung selbst an einer linearen Meßskala ablesbar zu machen. Man ist daher in der Lage, einen bestimmten Objektpunkt durch Festlegung der zugeordneten Skalenteile leicht auch wieder aufzufinden, nachdem man den Objekttisch von dem betreffenden Punkt wiegbewegt hatte. Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Anordnung besteht darin, daß man die im Objekt sichtbaren Abstände nunmehr auch durch Ablesen des Bewegungsweges an der Skala messen kann. Man kann die Anordnung beispielsweise so ausführen, daß der Winkel zwischen den Armen des Kniehebels gleich dem Umlenkwinkel gemacht und die Arme mit ebenen Angriffsflächen versehen werden, an denen Verstell schraube und Druckstange mit Schneiden oder Spitzen anliegen. Die wirksamen Komponenten der Hebelarme sind in diesem Falle unabhängig von der Kippung des Kniehebels. Vorzuziehen sind jedoch AuisführungS'formen der Anordnung der vorliegenden Art, bei denen die beiden Arme des Kniehebels an den Angriffspunkten je eine nicht konkave Rotationsfläche aufweisen, deren Achsen die Endpunkte der Hebelarme enthalten und. parallel zur Hebelachse liegen und an denen auf der Seite des einen Armes die Verstellschraube, auf der Seite des anderen Armes die in Richtung ihrer Achse bewegliche Druckstange, beide mit ebener Endfläche, anliegen, dabei schließen die

so beiden Endflächen den gleichen Winkel ein wie die Kniehebelarme. Die Rotationsflächen können auch zu Schneiden oder Spitzen verkümmern; der Kniehebelwinkel ist bei dieser Ausführung im Grundsatz ber liebig. Dieser wesentliche Erfindungsgedanke möge an

&09 580/498

Fig. 1 erläutert werden. Hier ist 30 die Verstellscbraube, 31 der Kniehebel mit dem Armwinkel β und 32 die Druckstange. Die ebenen Endflächen 33 und 34 der Teile 30 bzw. 32 arbeiten gegen die Rotationsflächen 35 und 36 und schließen ebenfalls den Winkel β ein, Die Armlängen des Hebels sind in jeder Lage durch r_t und r₂ gegeben. Wird die Verstellschracrbe 30 um die Strecke S₁ bewegt, so wird der Hebel 31 um den Winkel α gekippt und die Druckstange 32 um den Weg J₂ verschoben. Wie man aus der Figur leicht erkennt, ist J₁ = ^₁ * sin cc, ^S2~^ri ' ^{sm a}~^s2 ' ^cos (/5—90°), also

r₂ · sin α
^S2~ cos 09 — 90°)

Da β konstant ist, sind beide Strecken proportional; wenn das das Fall ist, ist aber auch die Ausgangslage der Bewegung gleichgültig. Wkd die Verstellschraube 30 nicht normal zu ihrer Endfläche verschoben, so tritt, wie man unmittelbar einsieht, nur eine weitere konstante Winkelfunktion hinzu.

Der technisch einfachste Kniehebel trieb nach dem Erfindungsprinzip ist so ausgebildet, daß die beiden Arme des Kniehebels den Umlenkungswinkel einschließen und an den Angriffspunkten je eine Kugelfläche aufweisen, dabei Hegen die Verstell schraube und die Druckstange mit zu ihrer Achse normalen Endflächen an den Kugeln an. Besonders häufig wird eine rechtwinklige Umlenkung der Bewegungsrichtung in Frage kommen. Zweckmäßig wird man die Kugeln in Stahl ausführen und die Endflächen von Verstell sch raube und Druckstange mit eilner ebenen Auflage ebenfalls aus Stahl versehen. Die Eindrucktiefe der Kugel in der Gegenfläche ist dann vernachlässigbar klein. In der weiteren Ausgestaltung der Anordnung wird Rücksicht auf größte Präzision der Bewegungsvorgänge genommen. Hier sind besonders wichtig die verdrehungssichere Lagerung der Teile und die möglichste Unterdrückung toter Bewegungen. So ist es günstig, die Achslänge des Kniehebels in der gleichen Größenordnung vorzusehen wie die Länge der Hebelarme. Die Kniehebel achse wird¹ in Spitzen gelagert, dabei ist die Lagerung nachstellbar und sicherbar. Entsprechende Maßnahmen sind für die Lagerung der Schraubenspindel vorteilhaft; man wird also die Fübrungslänge der Schraubenspindel so wählen, daß sie um ein Mehrfaches größer ist als ihr Durchmesser. Ihre Spielfreiheit kann man durch eine sichtbare Gegenmutter einstellbar machen; der Totgang der Spindel wiird dadurch weitgehend unterdrückt. An der Verstellschraube kann eine Skala angebracht werden, an der die Verstellung der D-rucketange ablesbar ist. Bei der Ausführung des Kniehebels ist diese Skala linear.

Wie Versuche gezeigt haben, kann das Schwenklager des Kniehebels auch durch mehrere rechtwinklig gekreuzte Blattfedern gebildet werden. Sorgt man dafür, daß sich die Teillängen der Blattfedern beiderseits des Drehpunktes etwa wie 1 :3 verhalten, so bleibt bei den kleinen Winkeln, um die der Hebel im Betrieb geschwenkt wird, der Drehpunkt mit völlig ausreichender Genauigkeit konstant.

Die Fig. 2 bis 4 zeigen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit rechtwinkligem Kniehebel.

Fig. 2 ist ein Aufriß der Anordnung in der Ebene des Kniehebels,

Fig. 3 ein Querschnitt in Richtung A-B,

Fig. 4 eine Aufsicht auf den Kniehebel und seine Befestigung.

Der Kniehebel 1 ist an einem mit dem Mikroskop fest verbundenen Befestigungsrahmen 2 mit seiner Achse 3 und deren komischen Enden 4, 5 in Lagerbolzen 6, 7 gelagert. Das Spiel der Lagerung ist durch Madenschrauben 8, 9 einstellbar; die Einstellung ist durch weitere Madensehrauben 10, 11 und Druckstifte 12, 13 gesichert. Die Endflächen der Stifte 12, 13 sind keilförmig eingeschnitten, so daß sie den Zylinderflachen der Lagerbolzen in zwei Geraden anliegen. Die

ίο Endpunkte der Hebelarme sind durch die Mittelpunkte der Stahlkugeln 14, 15 gegeben. Der Hebel arbeitet einerseits gegen die Verstellschraube 16, andererseits gegen eine Druckstange 17, die in das Innere des Mikroskops führt und die Verschiebung des Objekttisches bewirkt. Sowohl die Schraube 16 wie di'e Druckstange 17 sind an ihren Enden durch Stahlplättchen 18 bzw. 19 abgedeckt. Die VersteHschraube 16 ist durch einen Lagerkörper 20 lang geführt, ein Teil der Führung ist als Gewinde 21 ausge-

ao bildet. Der Sitz der Schraube im Gewinde kann durch die Gegenmutter 21 α beeinflußt werden, die ihrerseits durch den Ring 22 und die Schrauben 23 feststellbar ist. Die Verstellschraube 16 ist fest mit einem über den Lagerkörper 20 übergreifenden Zylinder 24 verbunden, der auf der konischen Fläche 25 eine Skala trägt, während die zugehörige Marke auf 20 angebracht ist. An der Schraubenwelle kann mit Hilfe der Überfangmutter 26 eine Verlängerungsstange 27 angebracht werden, die bis in Griffnähe des bedienenden Beobachters führt. Die Vers teil sch raube mit Zubehör kann bei 28 von dem Befestigungsrahmen 3 abgelöst werden.

Bei einer weiteren Aus füh rungs form der Erfindung nach Fig. 5 und 6 ist der Kniehebel 1 mit Hilfe von gekreuzten Blattfedern 29 am festen Rahmen 2 gelagert. Wie Fig. 6 zeigt, verhalten sich die Teillängen der Federn beiderseits des Drehpunktes wie 1 :3.

Claims

Patentansprüche:

1. Verstelltrieb zur Bewegung des Objekttisches in Elektronenmikroskopen quer zur Strahl achse mit Umlenkung der Bewegungsrichtung um einen beliebigen festen Winkel durch Vermittlung von Kniehebeln, gekennzeichnet durch die Ausbildung der Kniehebel und der gegen diese arbeitenden Teile im Bereich der gegenseitigen Berührungspunkte zwecks proportionaler Übertragung der Bewegung der parallel zur Strahllachse liegenden Verstellschrauiben durch die Kniehebel auf die Druckstangen, die mit dem quer verstellbaren Objekttisch verbunden sind und bei dem alle Teile durch Gegenfedern bewegungsschlüssig gedrückt sind.

2. Verstelltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Arme des Kniehebels an den Angriffspunkten je eine nicht konkave Rotationsfläche aufweisen, deren Achsen die Endpunkte der Hebelarme enthalten und parallel zur Hebelachse liegen und an denen auf der Seite des einen Armes die Verstell sch raube, auf der Seite des anderen Armes die in Richtung ihrer Achse bewegliche Druckstange, beide mit ebener Endfläche, anliegen, und daß die beiden Endflächen den gleichen Winkel einschließen wie die Kmehebelarme.

3. Verstelltrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Arme des Knieheböls den Umlenkwinkel einschließen und an den Angriff spunkten. je eine Kugelfläche aufweisen und daß die Verstellschraube und die Druckstange mit

zu ihrer Achse normalen Endflächen an den Kugeln anliegen.

4. Verstelltrieb nach Anspruch-3, gekennzeichnet durch rechtwinklige Umlenkung der Bewegungsrichtung.

5. Verstelltriieb nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die an den Hebelarmen vorgesehenen Kugeln in Stahl ausgeführt sind und die Endstücke von Verstell schraube und Druckstange ebenfalls eine ebene Auflage aus Stahl erhalten.

6. Verstelltrieb nach Anspruch 1 oder einem oder mehreren der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Achslänge des Kniehebels von der gleichen Größenordnung ist wie die Länge der Hebelarme.

7. Verstelltrieb nach Anspruch 1 oder einem oder mehreren der folgenden, gekennzeichnet durch eine nachstellbare und sicherbare Konuslagerang der Kniehebelachse.

8. Verstelltrieb nach Anspruch 1 oder einem oder mehreren der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungslänge der Schraubenspindel um ein Mehrfaches größer ist als ihr Durchmesser.

9. Verstelltrieb nach Anspruch 1 oder einem ader mehreren der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Spielireiiheit der Schraubenspindel durch eine sicher-bare Gegenmutter einstellbar ist.

10. Verstelltrieb nach Anspruch 1 oder einem oder mehreren der folgendien, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellung der Druckstange an einer an der Verstellschraube angebrachten Skala ablesbar ist.

11. Verstelltirieb nach Anspruch 1 oder einem oder mehreren der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das Schwenklager des Kniehebels durch mehrere rechtwinklig gekreuzte Blattfedern gebildet ist.

12. Verstelltrieb nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Teillängen der Blattfedern beiderseits des Drehpunktes (Kreuzungspunktes) sich etwa wie 1 : 3 verhalten.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 891 118, 898 210,
328, 916 200;
Optik, Bd. 5, 1949, S. 534 bis 548.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen