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WO1988001434A1 - Porte-echantillon deplaçable pour un microscope a rayonnement corpusculaire - Google Patents

Porte-echantillon deplaçable pour un microscope a rayonnement corpusculaire Download PDF

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Publication number
WO1988001434A1
WO1988001434A1 PCT/EP1987/000456 EP8700456W WO8801434A1 WO 1988001434 A1 WO1988001434 A1 WO 1988001434A1 EP 8700456 W EP8700456 W EP 8700456W WO 8801434 A1 WO8801434 A1 WO 8801434A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
preparation
plate
carrier
support surface
preparation plate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP1987/000456
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Walter HOPPE (deceased)
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Max Planck Gesellschaft zur Foerderung der Wissenschaften eV
Original Assignee
Max Planck Gesellschaft zur Foerderung der Wissenschaften eV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Max Planck Gesellschaft zur Foerderung der Wissenschaften eV filed Critical Max Planck Gesellschaft zur Foerderung der Wissenschaften eV
Publication of WO1988001434A1 publication Critical patent/WO1988001434A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02—Details
    • H01J37/20—Means for supporting or positioning the object or the material; Means for adjusting diaphragms or lenses associated with the support

Definitions

  • the adjustable specimen holder is designed as a goniometer, which contains a goniometer rod that can be inserted from the side of the microscope.
  • the adjustment of the preparation in one direction of the X direction is brought about by the displacement of the goniometer rod along its axis, while the displacement in the other, the Y direction, is perpendicular to the longitudinal axis of the rod.
  • the preparation area to be observed can be brought into the axis of the beam path of the electron microscope by the Y movement, so that it does not migrate when the goniometer rod is tilted.
  • the primary object of the present invention is to simplify an adjustable specimen holder for a corpuscular beam microscope, in particular an electron microscope, to improve its accuracy and constancy over time, and to enable automation of the adjustment processes in a simpler way than before.
  • H. Ion or electron microscope is simple, precise and easy to automate in terms of control and can be integrated into existing, in particular digital, control devices.
  • the adjustment is carried out in combination with an electrical displacement and a correlation of the partial optical image generated. This enables a particularly exact adjustment, which is also particularly easy to automate, so that the operation of the microscope is made considerably easier.
  • FIG. 1 shows a plan view of a goniometer rod which is equipped with an adjustable specimen holder device according to an embodiment of the invention
  • Z shows an axial section in the direction of arrows II-II of FIG. 1;
  • Fig. 3 is an enlarged view of an Aktuatorele ent, as it is preferably used in the device according to Fig. 1 and Z;
  • Figure 4 is a plan view of part of a goniometer rod with an adjustable specimen holder device according to a second embodiment of the invention.
  • 5 shows a plan view of the front end of a goniometer rod with an adjustable specimen holder device according to a third embodiment of the invention;
  • 6 and 7 are diagrams for explaining a preferred mode of operation of the device according to FIG. 5.
  • the adjustable specimen holder device shown in FIGS. 1 and Z is mounted on a goniometer rod (10) of a goniometer (not shown) with side entry.
  • the goniometer rod has a hole (10a) for the passage of the corpuscular beam of the microscope.
  • Such goniometers are known, so that a further explanation is unnecessary. It should only be mentioned that the cumbersome precision adjustment devices for the goniometer rod present in these goniometers can be dispensed with, so that a simple rotatable mounting of the goniometer rod, possibly with the possibility of rough adjustment in the longitudinal and queuing directions, is sufficient.
  • the preparation in the device according to the invention is not firmly connected to the goniometer rod, but can be moved in a controlled manner with respect to the goniometer rod.
  • the goniometer rod has a flat support surface (1Z) on which a thin, here rectangular, preparation plate (14) is held in a force-fitting manner, e.g. B. by spring fingers (16) that press on the edge of the preparation plate.
  • the longitudinal axis (18) of the goniometer rod (10), about which it can optionally be tilted, runs in the plane of the surface (1Z) or at a short distance above it, so that the longitudinal axis (18) of the goniometer rod passes through that in the preparation plate (14) contained preparation goes.
  • the preparation plate can contain a thin metal net or a carbon film as a support structure and, if necessary, be reinforced like a frame to increase the mechanical strength.
  • the force exerted by the spring fingers (16) on the preparation plate (14) should be as small as possible and essentially sufficient to prevent the preparation plate from being inadvertently shifted on the surface (1Z).
  • the surface (1Z) and / or the frame of the specimen holder plate can have a low-friction surface, e.g. B. made of titanium carbide, as is known for bearings that have to work under space conditions.
  • Two actuator elements (20) and (ZZ) are provided for the controlled displacement of the preparation plate (14) against the frictional force generated by the spring fingers (16).
  • a preferred embodiment of the actuator elements will be explained with reference to FIG. 3.
  • the front end (ZOa) or (ZZa) of the actuator elements (Z0) or (ZZ), which is provided with a needle-like tip, in all three spatial directions (related to the goniometer rod), i.e. the X- and the Y-direction, which run parallel to the supporting surface (1Z) and the Z-direction running perpendicularly thereto, can be moved in a controlled manner.
  • the movement stroke only needs to be in the micrometer range.
  • the tapered front ends ( ZOa, ZZa) of the actuator elements (Z0) or (ZZ) are a short distance above the specimen plate (14). If the specimen is now to be moved, for example, in the X direction, the front ends of the two actuator elements are first moved in the Z direction until they firmly engage the specimen plate (14). Now the ends (ZOa, ZZa) of the actuator elements CZO ) or (ZZ) engaging on the preparation plate (14) are moved in opposite directions in the X direction, eg. B. by extending one actuator element and shortening the other accordingly.
  • the actuator elements are lifted off the preparation plate (14) again and brought into their idle state. If the X shift is not yet sufficient, the above processes can be repeated any number of times.
  • the adjusting device thus works similarly to a pawl drive, but the adjusted element is not locked by a pawl, but non-positively by friction as a result of the pressing force of the spring fingers (16).
  • the front ends (ZOa, ZZa) of the actuator elements ( Z0 ) or ( ZZ) are brought back into engagement with the preparation plate (14) and then the front ends are moved in the same direction in the lateral direction (Fig 1) moves so that the specimen plate (14) is displaced parallel to the Y direction.
  • FIG. 3 shows a piezoelectrically operating embodiment of an actuator element.
  • the actuator element (Z0) shown in FIG. 3 is attached to the goniometer rod (10) via a mounting block (Z4).
  • the En ⁇ e (ZOB) having elongated, rod-like actuator (20) includes a first flat piezoelectric element (26), whose plane Deltage ⁇ in the longitudinal direction of the element (20) and runs perpendicular to the bearing surface (12) and its set sides are provided with electrodes, of which only one electrode ( 28) is visible in Fig. 3.
  • the piezoelectric part ( 26) is designed such that it bends when a voltage difference is applied between the electrodes so that the end (20a) pivots in the Y direction.
  • the flat piezoelectric part ( 26) is followed by a second • flat piezoelectric part (30), the plane of which is perpendicular to the plane of the part (26) and parallel to the plane of the surface ( 12 ) .
  • the piezoelectric part (30) has two electrodes ( 32) and allows the end (20a) of the actuator element to be moved in the Z direction, that is to say towards the preparation plate (16).
  • the actuator element (20) also contains a tubular part ( 34 ) , which is provided on the inside and outside with an electrode (36) or ( 38) and works as an electrostrictive element. When a voltage of appropriate polarity is applied between electrodes (36) and ( 38), the tubular part ( 34) lengthens or shortens, so that the end (20a) is shifted in a corresponding manner in the X direction.
  • the actuator element described can of course be modified in a variety of ways. So z. B. at the front end instead of a tip, a rough surface for attacking the preparation plate can be provided, which will be particularly useful when the surface of the preparation plate (16) is relatively uneven. Corresponding magnetostrictive elements can also be used instead of piezoelectric or electrostrictive elements. The operation of the electron microscope is not disturbed by the resulting magnetic fields, since the actuator elements are switched off again after the desired shift has been achieved.
  • FIG. 4 shows an embodiment of the present specimen holding device, which allows the specimen to be rotated.
  • the preparation plate (114) is circular and preferably has a somewhat wider, optionally mechanically reinforced edge (114a).
  • the spring fingers (116) are arranged at angular intervals of 90 degrees symmetrically around the center of the preparation plate, through which the beam path axis of the device also passes.
  • the actuator elements ( 120, 122 ) correspond to the actuator elements (20) or (22) in FIG. 2 and can be designed as shown in FIG. 3.
  • a third possibility is provided, namely to pivot the ends of the actuator elements (1Z0, 1Z2) diametrically on the specimen plate (114) in opposite directions in the Y direction, as is indicated, for example, by the arrows' in FIG. 4 .
  • This obviously causes a corresponding rotation of the preparation plate (14).
  • the goniometer rod is tilted by a desired angle and then the preparation for the different pictures is gradually moved through the actuator elements ( 120, 1 Z) turned.
  • the maximum tilt angle of the goniometer rod is limited by the dimensions of the bore (10a) of the goniometer rod provided for the electron beam. This limitation does not apply to the embodiment of the device according to the invention shown in FIG. 5.
  • the Ein ⁇ direction in FIG. 5 includes a condensed Goniometerstab (210) which is slightly forward of the axis of the beam path of the device 's ends.
  • the goniometer rod (210) forms a contact surface (212) corresponding to the surface (12) in FIGS.
  • the device according to FIG. 5 contains two actuator elements (220, 222) arranged parallel to one another, the front ends (220a, 222a ) of which are positioned in such a way that they are able to engage an edge region of the circular preparation plate (214). Movement of the ends of the actuator elements engaging on the preparation plate (214) can obviously cause the preparation plate to rotate. As can easily be seen, however, the center point of a rotation effected in this way does not coincide with the center point (0) of the preparation plate (214). As shown in FIG.
  • Preparation plate Z14 is.
  • the angle ⁇ is, with good approximation, equal to arc sin Zx / d, where d is the distance between the points of attack of the ends
  • the plane of the preparation plate can be tilted by rotating the goniometer rod (214) by a very large angle, possibly up to 80 degrees and above, with respect to the device axis without the risk of shading of the electron beam occurs.
  • the adjustment processes described above are preferably checked by correlation and optionally controlled. This is done by correlating an image taken before the start of the adjustment with an image generated during the adjustment or after an adjustment step, with an optical correlator, for example, as used in DE-OS 33 25855 is described.
  • the exposure of the preparation to the corpuscular radiation can be kept low by not carrying out the correlation with the part of the preparation to be examined, but with another preparation 1 or even with the carrier film. It is possible to work with much lower magnification than with the actual recording of the preparation part Ls of interest, and one can then use a relatively coarse-grained carbon film or a specimen carrier which has a relatively coarse-pore network with statistically distributed pores in the correlation which is carried out for the purpose of adjusting the preparation. The final fine correlation of the recorded image is then carried out in a known manner during image processing in the computer.
  • the correlation can optionally be carried out at magnifications of 500 to 1000 times.
  • the maximum of the resulting correlation function shifts from, left to right.
  • the control of the adjustment of the preparation via the correlation function is particularly important when the preparation is rotated, as was explained with reference to FIGS. 4 and 5. Emigration of the turning center can easily be avoided by countermeasures using the correlation function.
  • the slide can be adjusted in several coordinate directions at the same time. For example, displacements in the X and / or Y direction and / or rotations can be combined.

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Description

Verstellbare Präparathalterung für ein Korpus ularstrahlen- πukroskop
BESCHREIBUNG
Die Entwicklung von Korpuskularstrahlenmikroskopen, insbesondere von Elektronenmikroskopen, hat in den letzten Jahren hinsichtlich der Vereinfachung der Bedienung und der Automatisierung der verschiedenen Steuerungsfunktionen große Fortschritte gemacht. Die Präparathalte- rungsvorrichtungen, die im allgemeinen eine Verstellung des Präparats in zwei in der Präparatebene liegenden Richtungen sowie häufig auch eine sogenannte euzentrische Drehung um eine senkrecht durch die Achse des Strahlenganges des Gerätes gehende Drehachse ermöglichen müssen, sind hinter dieser Entwicklung jedoch erheblich zurückgeblieben.
Bei vielen Elektronenmikroskopen ist die verstellbare Präparathalterung als Goniometer ausgebildet, welches einen von der Seite des Mikroskops her einführbaren Goniometerstab enthält. Die Verstellung des Präparats in der einen Richtung der X-Richtung, wird durch die Verschiebung des Goniometerstabes längs seiner Achse bewirkt, während die Verschiebung in der anderen, der Y-Richtung senkrecht zur Längsachse des Stabes erfolgt. Durch die Y-Bewegung kann der zu beobachtende Präparatbereich in die Achse des Strahlenganges des Elektroneπmikroskopes gebracht werden, so daß er beim Kippen des Goniometerstabes nicht auswandert.
Der vorliegenden Erfindung liegt in erster Linie die Aufgabe zugrunde, eine verstellbare Präparathalterung für ein Korpuskularstrahlenmikros- kop, insbesondere ein Elektronenmikroskop, zu vereinfachen, ihre Genau¬ igkeit und zeitliche Konstanz zu verbessern und eine Automatisierung der Verstellvorgänge auf einfachere Weise als bisher zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird durch die in den Patentansprüchen gekennzeichnete und im folgenden erläuterte Erfindung gelöst. Die erfindungsgemäße verstellbare Präparathalterungseinrichtung für ein Korpuskularstrahlen- Cd. h. Ionen- oder Elektronen-) Mikroskop ist einfach, genau sowie hinsichtlich der Steuerung gut zu automati¬ sieren und in bestehende, insbesondere digitale Steuereinrichtungen zu integrieren.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung, die im übrigen auch bei anderen als der erfindungsgemäßen verstellbaren Präparat¬ halterungseinrichtung Anwendung finden kann, erfolgt die Verstellung in Kombination mit einer elektrischen Verschiebung sowie einer Korrelation des erzeugten tei Ichenoptischen Bildes. Dies ermöglicht eine besonders exakte Verstellung, die außerdem auch besonders gut automatisierbar ist, so daß die Bedienung des Mikroskops dadurch erheblich erleichtert wird.
Im folgenden werden Ausführungsbeisp ele der Erfindung unter Bezug¬ nahme auf die Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Goniometerstab, der mit einer ver¬ stellbaren Präparathalterungseinrichtung gemäß einer Ausfüh¬ rungsform der Erfindung ausgerüstet ist;
Fig. Z einen Axialschnitt in Richtung der Pfeile II-II der Fig. 1;
Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung eines Aktuatorele ents, wie es bei der Einrichtung gemäß Fig. 1 und Z vorzugsweise verwendet wi rd;
Fig. 4 eine Draufsicht auf einen Teil eines Goniometerstabes mit einer verstellbaren Präparathalterungseinrichtung gemäß- einer zweiten Ausfü rungsform der Erfindung; Fig. 5 eine Draufsicht auf das vordere Ende eines Goniometerstabs mit einer verstellbaren Präparathalterungseinrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 6 und 7 Diagramme zur Erläuterung einer bevorzugten Betriebswei¬ se der Einrichtung gemäß Fig. 5.
Die in den Figuren 1 und Z dargestellte verstellbare Präparathalte¬ rungseinrichtung ist auf einem Goniometerstab (10) eines nicht darge¬ stellten Goniometers mit Seiteneinführung montiert. Der Goniometer¬ stab hat ein Loch (10a) zum Durchtritt des Korpuskularstrahles des Mikroskops. Derartige Goniometer sind bekannt, so daß sich eine nähere Erläuterung erübrigt. Erwähnt sei nur, daß die bei diesen Goniometern vorhandenen, umständlichen Präz sions-VerstelIvorrich- tungen für den Goniometerstab entfallen können, so daß eine einfache drehbare Lagerung des Goniometerstabs, gegebenenfalls mit der Möglichkeit einer Grobjustierung in Längs- und Quei—Richtung genügt.
Ein wesentlicher Unterschied zu den bekannten Goniometei— räparathal- terungseinrichtungen besteht darin, daß das Präparat bei der erfindungsgemäßen Einrichtung nicht fest mit dem Goniometerstab verbunden, sondern bezüglich des Goniometerstabes gesteuert beweglich ist. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 und Z weist der Goniometerstab eine ebene Auflage-Fläche (1Z) auf, auf der ein dünnes, hier rechteckiges Präparatplättchen (14) kraftschlüssig gehaltert ist, z. B. durch Federfinger (16), die auf den Rand des Präparatplättchens drücken. Die Längsachse (18) des Goniometerstabs (10), um den dieser gegebenenfalls gekippt werden kann, verläuft in der Ebene der Fläche (1Z) oder in einem geringen Abstand oberhalb von dieser, so daß die Längsachse (18) des Goniometerstabes durch das im Präparatplättchen (14) enthaltene Präparat geht. Das Präparatplättchen kann ein dünnes Metallnetz oder eine Kohlefolie als Trägerstruktur enthalten und gegebenenfalls zur Erhöhung der mechanischen Festigkeit rahmenartig verstärkt sein.
Die von den Federfingern (16) auf das Präparatplättchen (14) ausgeübte Kraft soll möglichst klein sein und im wesentlichen gerade ausreichen, eine unbeabsichtigte Verschiebung des Präparatplättchens auf der Fläche (1Z) zu verhindern. Die Fläche (1Z) und/oder der Rahmen des Präparathalterungsplättchens können mit einer reibungs¬ armen Oberfläche, z. B. aus Titancarbid, versehen sein, wie es für Lager, die unter Weltraumbedingungen arbeiten müssen, bekannt ist.
Zur gesteuerten Verschiebung des Präparatplättchens (14) gegen die von den Federfingern (16) erzeugte Reibungskraft sind zwei Aktuator¬ elemente (20) und (ZZ) vorgesehen. Eine bevorzugte Ausführungsform der Aktuatorelemente wird noch unter Bezugnahme auf die Figur 3 erläutert werden. Im Augenblick genügt es zu sagen, daß das vordere, mit einer nadelartigen Spitze versehene Ende (ZOa) bzw. (ZZa) der Aktuatorelemente (Z0) bzw. (ZZ) in allen drei (auf den Goniometerstab bezogenen) Raumrichtungen, also der X- und der Y-Richtung, die parallel zur AufLagefLache (1Z) verlaufen sowie der senkrecht hierzu verlaufenden Z-Richtung gesteuert beweglich ist. Der Bewegungshub braucht jeweils nur im Mikrometerbereich liegen.
Im Ruhezustand befinden sich die spitz zulaufenden vorderen Enden (ZOa, ZZa) der Aktuatorelemente (Z0) bzw. (ZZ) in geringem Abstand oberhalb des Präparatplättchens (14). Wenn das Präparat nun bei¬ spielsweise in X-Richtung verschoben werden soll, so werden zuerst die Vorderenden der beiden Aktuatorelemente in Z-Richtung bewegt, bis sie fest am Präparatplättchen (14) angreifen. Nun werden die am Präparatplättchen (14) angreifenden Enden (ZOa, ZZa) der Aktuatorele¬ mente CZO) bzw. (ZZ) gegensinnig in X-Richtung bewegt, z. B. indem das eine Aktuatorelement verlängert und das andere entsprechend vei— kürzt wird. Nach einem solchen Bewegungshub, durch den das Präparat¬ plättchen (14) gegen die Kraft der Federfinger (16) um eine kleine Strecke in X-Richtung verschoben wird, werden die Aktuatorelemente wieder vom Präparatplättchen (14) abgehoben und in ihren Ruhezustand gebracht. Falls die X-Verschiebung noch nicht ausreicht, können die obigen Vorgänge beliebig oft wiederholt werden. Die Verstellvoi— richtung arbeitet also ähnlich wie ein Sperrklinkenantrieb, die Arre¬ tierung des verstellten Elements erfolgt jedoch nicht durch eine Sperrklinke, sondern kraftschlüssig durch Reibung infolge der Andruckkraft der Federfinger (16).
Für eine Verschiebung des Präparatplättchens in Y-Richtung werden die vorderen Enden (ZOa, ZZa) der Aktuatorelemente (Z0) bzw. (ZZ) wieder in Eingriff mit dem Präparatplättchen (14) gebracht und dann werden die vorderen Enden gleichsinnig in seitlicher Richtung (Fig. 1) be¬ wegt, so daß das Präparatplättchen (14) parallel zur Y-Richtung verschoben wird.
Fig. 3 zeigt eine piezoelektrisch arbeitende Ausführungsform eines Aktuatorelements. An dem dem vorderen Ende (20a) abgewandten Ende (20b) ist das in Fig. 3 dargestellte Aktuatorelement (Z0) über einen Halterungsblock (Z4) am Goniometerstab (10) befestigt. Anschließend an das befestigte Enθe (ZOb) hat das langgestreckte, stabartige Aktuatorelement (20) einen ersten flachen piezoelektrischen Teil (26), dessen Ebene in der Längsrichtung des Elements (20) und senkrecht zur Auflage-Fläche (12) verläuft und dessen entgegenge¬ setzte Seiten mit Elektroden versehen sind, von denen nur eine Elektrode (28) in Fig. 3 sichtbar ist. Der piezoelektrische Teil (26) ist so ausgebildet, daß er sich beim Anlegen einer Spannungsdifferenz zwischen die Elektroden so biegt, daß das Ende (20a) in Y-Richtung schwenkt. Auf den flachen piezoelektrischen Teil (26) folgt ein zweiter • flacher piezoelektrischer Teil (30), dessen Ebene senkrecht zur Ebene des Teiles (26) und parallel zur Ebene der Fläche (12) verläuft. Der piezoelektrische Teil (30) hat zwei Elektroden (32) und gestattet es, das Ende (20a) des Aktuatorelements in Z-Richtung, also auf das Präparatplättchen (16) hin zu bewegen. Schließlich enthält das Aktuatorelement (20) noch einen rohrförmigen Teil (34), der innen und außen mit einer Elektrode (36) bzw. (38) versehen ist und als elektrostriktives Element arbeitet. Beim Anlegen einer Spannung entsprechender Polarität zwischen Elektroden (36) und (38) verlängert oder verkürzt sich der rohrförmige Teil (34), so daß das Ende (20a) in entsprechender Weise in X-Richtung verschoben wird.
Das beschriebene Aktuatorelement läßt sich selbstverständlich in der verschiedensten Weise abwandeln. So kann z. B. am vorderen Ende statt einer Spitze auch eine rauhe Fläche zum Angriff am Präparatplättchen vorgesehen sein, was vor allem dann zweckmäßig sein wird, wenn die Oberfläche de-s Präparatplättchens (16) verhältnismäßig uneben ist. Anstatt piezoelektrischer oder elektrostriktiver Elemente können auch entsprechende magnetostriktive Elemente verwendet werden. Der Betrieb des Elektronenmikroskops wird durch die dabei entstehenden Magnetfel¬ der nicht gestört, da die Aktuatorelemente ja wieder ausgeschaltet werden, nachdem die gewünschte Verschiebung erreicht ist.
Die Tatsache, daß die Aktuatorelemente nur während einer Verschiebung im Eingriff mit dem Präparat sind, hat im übrigen den großen Vorteil, daß die Verstelleinrichtung keine unbeabsichtigten Verschiebungen des Präparats bewirken kann.
Fig. 4 zeigt eine Ausfü rungsform der vorliegenden Präparathalte¬ rungseinrichtung, die ein Verdrehen des Präparats erlaubt. Der hauptsächliche Unterschied zu Fig. 1 und 2 besteht hier darin, daß das Präparatplättchen (114) kreisförmig ist und vorzugsweise einen etwas breiteren, gegebenenfalls mechanisch verstärkten Rand (114a) aufweist. Die Federfinger (116) sind mit WinkeLabständen von 90 Grad symmetrisch um die Mitte des Präparatplättchens angeordnet, durch die auch die Strahlengangachse des Gerätes geht. Die Aktuatorelemente (120, 122) entsprechen den Aktuatorelementen (20) bzw. (22) in Fig. 2 und können so ausgebildet sein, wie es in Fig. 3 dargestellt ist. Hinsichtlich der Steuerung ist außer der Verschiebung in X-Richtung und Y-Richtung noch eine dritte Möglichkeit vorgesehen, nämlich die diametral am Präparatplättchen (114) angreifenden Enden der Aktuator¬ elemente (1Z0, 1Z2) in Y-Richtung gegensinnig zu schwenken, wie es beispielsweise durch die Pfeile' in Fig. 4 angedeutet ist. Dies bewirkt offensichtlich eine entsprechende Drehung des Präparatplätt¬ chens (14). Zur Herstellung von Aufnahmen des Präparats unter verschiedenen Winkeln zur Z-Achse des Goniometers (senkrecht zur Fläche (12)) wird der Goniometerstab um einen gewünschten Winkel gekippt und dann wird das Präparat für die verschiedenen Aufnahmen schrittweise durch die Aktuatorelemente (120, 1 Z) gedreht.
Bei den Ausführungsformen gemäß Fig. 1 und 2 sowie Fig. 4 ist der maximale Kippwinkel des Goniometerstabes durch die Abmessungen der für den Elektronenstrahl vorgesehenen Bohrung (10a) des Goniometer Stabes begrenzt. Diese Begrenzung entfällt bei der in Fig. 5 darge¬ stellten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung. Die Ein¬ richtung gemäß Fig. 5 enthält einen verkürzten Goniometerstab (210), der etwas vor der Achse des Strahlenganges des Geräte's endet. Der Goniometerstab (210) bildet eine Anlage-Fläche (212) entsprechend der Fläche (12) in Fig. 1 und Z, auf der ein kreisförmiges Präparatplätt¬ chen (Z14) durch drei Federfinger (216) so gehaltert ist, daß es über mehr als die Hälfte seines Durchmessers frei vorspringt und die Achse des Strahlenganges des Elektronenmikroskops durch seine Mitte geht. Die Einrichtung gemäß Fig. 5 enthält zwei parallel nebeneinander angeordnete Aktuatorelemente (220, 222), deren vordere Enden (220a, 222a) so positioniert sind, daß sie an einem Randbereich des kreisförmigen Präparatplättchens (214) anzugreifen vermögen. Durch gegensinnige Bewegung der am Präparatplättchen (214) angreifenden Enden der Aktuatorelemente läßt sich offensichtlich eine Drehung des Präparatplättchens bewirken. Wie leicht einzusehen ist, fällt der Mittelpunkt einer auf diese Weise bewirkten Drehung jedoch nicht mit dem Mittelpunkt (0) des Präparatplättchens (214) zusammen. Wie Fig. 6 zeigt, liegt der Mittelpunkt (25Z) der Drehung des Präparatplättchens (Z14), der durch eine gegensinnige X-Bewegung der am Präparatplätt- chen (Z14) angreifenden Aktuatorelement-Enden (ZZOa, ZZZa) in der Mitte zwischen den Angr ffspunkten dieser Enden, so daß also der Mittelpunkt (0) des Präparatplättchens (Z14) längs eines Kreisbogens (Z54) um (Z5Z) schwenkt. Wie Fig. 7 zeigt, läßt sich diese unerwünschte Schwenkbewegung jedoch leicht kompensieren, indem man eine zusätzliche Korrektui—Verstellung Delta x_ = r cos ß und Delta γ_ = r sin ß ausführt,
R K wobei ß der Schwenkwinkel um den Drehpunkt (Z5Z) und r der Abstand zwischen (Z5Z) und dem still zu haltenden Mittelpunkt 0 des
Präparatplättchens Z14 ist. Der Winkel ß ist mit guter Näherung gleich arc sin Zx/d, wobei d der Abstand der Angriffspunkte der Enden
(ZZOa, Z22a) voneinander und x der Betrag der die Drehung bewirkenden
X-Verschiebung bedeuten.
Bei der Einrichtung gemäß Fig. 5 kann die Ebene des Präparatplätt¬ chens du ch entsprechendes Drehen des Goniometerstabes (214) um einen sehr großen Winkel, gegebenenfalls bis 80 Grad und darüber, bezüglich der Geräteachse gekippt werden, ohne daß die Gefahr einer Abschattie- ruπg des Elektroneπstrahls auftritt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung werden die oben beschriebenen Verstellvorgäπge vorzugsweise durch Korrelation kontrolliert und gegebenenfalls gesteuert. Dies geschieht dadurch, daß man bei einer Verstellung des Präparats ein vor Beginn der Ver¬ stellung aufgenommenes Bild mit einem während der Verstellung oder nach einem Verstellungsschritt erzeugten Bild korreliert, wobei man sich beispielsweise eines optischen Korrelators bedienen kann, wie er in der DE-OS 33 25855 beschrieben ist.
Die Belastung des Präparats durch die Korpuskularstrahlung kann dadurch klein gehalten werden, daß man die Korrelation nicht mit dem zu untersuchenden Teil des Präparats durchführt, sondern mit einem anderen Präparatte l oder sogar mit der Trägerfolie. Es ist dabei möglich, mit wesentliche geringerer Vergrößerung zu arbeiten als bei der eigentlichen Aufnahme des interessierenden Präparattei Ls, und man kann dann bei der Korrelation, die zum Zwecke der Verstellung des Präparats durchgeführt wird, eine relativ grobkörnige Kohlefolie oder einen Präparatträger, der ein relativ grobporiges Netz mit sta¬ tistisch verteilten Poren aufweist, verwenden. Die endgültige Feinkorrelation des aufgenommenen Bildes wird dann bei der Bildverar¬ beitung im Computer in bekannter Weise durchgeführt.
Bei Kohlefolien, wie sie als Präparatträger in der Elektronenmikros¬ kopie üblich sind, zeigt sich bei Vergrößerungen im Bereich von 80.000 bis 200.000 schon eine ausreichende Körnigkeit aufgrund derer die Korrelation gut durchgeführt werden kann. Bei Präparatträgern in Form eines Netzes mit mehr oder weniger statistisch verteilten, großen Poren, kann die Korrelation gegebenenfalls schon bei Vergröße¬ rungen von 500- bis1000-fach durchgeführt werden.
Bei einer Verschiebung in X-Richtung verschiebe sich be spielsweise das Maximum der entstehenden Korrelationsfunktion von , links nach rechts. Man kann nun mit der Korrelationsfunktion leicht eine Strecke definieren, die einer gewünschten schrittweise entsprechen soll. Dies kann z. B. folgendermaßen geschehen: Man verschiebt das vom Elektronenmikroskop erzeugte Bild in bekannter Weise elektrisch, bis das Korrelationsmaximum z. B. den- linken Rand des Korrelationsbe¬ reichs erreicht. Dann wird ein Signal gegeben und die Verschiebung abgeschaltet. Nun wird die X-Verschiebung der vorliegenden Verstell- vorrichtung so Lange betätigt, bis das Korrelationsmaximum den rechten Rand erreicht. Nach Abschalten der Verstel Ivorrichtung wird das Bild elektrisch nun wieder verstellt, bi-s sich das Korrelations¬ maximum wieder am linken Rand befindet und anschließend wird wieder die vorliegende VerstelIvorrichtung in Betrieb genommen. Man kann jederzeit, also von einem Verstellschritt zum anderen, das Bild beliebig elektronisch verschieben und betrachten, was sehr wesentlich ist. Es ergibt sich dadurch im Prinzip eine praktisch kontinuierliche Bildverschiebung, wobei der Betrachter gar nicht zu wissen braucht, wann sich das B ld elektronisch und wann mechanisch verschiebt. Durch Korrelation lassen sich auch die unvermeidlichen Ungenauigkeiten der Verstellung kompensieren, indem man die Aktuatorelemente so steuert, daß sich die Korrelationsfunktion bei einer Verstellung nur in der gewünschten Weise ändert.
Die Kontrolle der Verstellung des Präparats über die Korrelations- funktion ist besonders bei einer Verdrehung des Präparats wichtig, wie sie anhand der Fig. 4 und 5 erläutert wurde. Auswanderungen des Drehzentrums Lassen sich durch eine Gegensteuerung mit Hilfe der Korrelationsfunktion ohne Schwierigkeiten vermeiden.
Es ist einleuchtend, daß eine Verstellung des Präparatträgers in mehreren Koordinatenrichtungen gleichzeitig erfolgen kann. Z. B. können Verschiebungen in X- und/oder Y-Richtung und/oder Verdrehungen kombiniert werden.

Claims

14ANSPRÜCHE
1. Verstellbare Präparathalterungseinrichtung für ein Korpuskularstrahlenmi kroskop mit einem Träger und einer Vorrichtung zum Bewegen eines ein Präparat enthaltenden Präparatplättchens bezüg¬ lich des Trägers, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (10) eine AuflagefLache (12) für das Präparatplättchen (14) aufweist und mit einer Vorrichtung (16) zur kraftschlüssigen Halterung des Präparatplättchens (14) auf dieser Fläche (12) versehen ist, und daß die Bewegungsyorrichtung zwei Aktuatorelemente (20, 22) enthält, die jeweils einen zur Kopplung mit dem Präparatplättchen (14) dienenden Teil (20a, 22a) aufweisen, der von einer Stellung im Abstand vom Präparatplättchen in Eingriff mit dem Präparatplättchen und außerdem zum Bewegen des Präparatplättchens auf der AuflagefLache in minde¬ stens einer zur Auflagefläche (12) parallelen Richtung (X, Y) bewegbar ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopp¬ lungsteil (20a, 22a) in zwei verschiedenen, vorzugsweise im wesentlichen senkrecht zueinander verlaufenden und zur Auflage Lache parallelen Richtungen (X, Y) bewegbar ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktuatorelemente (20, 22) stabförmig sind, an einem ersten Ende (20b) mit dem Träger (10) verbunden sind, mit einem zweiten Ende (20a, 22a), an dem sich die Kopplungsvorrichtung befindet, sich über einen zur Auflage des Präparatplättchens dienenden Bereich der Auflageflä¬ che (12) erstrecken und je eine Vorrichtung (26, 30) zum Bewegen des zweiten Endes senkrecht bzw. parallel zur Ebene der AuflagefLache (12) sowie eine Vorrichtung (34) zum Bewegen des zweiten Endes in Längsrichtung des betreffenden Aktuatorelements aufweisen (Fig. 3). 2
4.. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungsvorrichtungen (26, 30, 34) piezoelektrische Vorrichtungen sind.
5. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungsvorrichtungen magnetische Vorrichtungen sind.
6. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (10) im wesentlichen die Form eines für eine seitliche Einführung in das Korpuskularstrahlenmikroskopes ausgelegten Gom'ometerstabes hat und daß die AuflagefLache (12) im wesentlichen durch die Achse C18) des Goniometerstabes geht.
7. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß aas Präparatplättchen (114, 214) rund ist und daß die Aktuatorelemente (120, 122; 220, 222) zur Drehung des Präparatplättchens (114, 214) gegensinnig verstellbar sind._
8. Einrichtung' nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ak¬ tuatorelemente (120, 122) an diametral gegenüberliegenden Seiten des Präparatplättchens (114) angreifen und in entgegengesetzten Rich¬ tungen seitlich schwenkbar sind (Fig. 4).
9. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (210) ein verkürzter Goniometerstab ist, der im Abstand vor der Achse des Strahlenganges des Mikroskops endet; daß das Präparat¬ plättchen (214) im wesentlichen kreisförmig ist; daß die Vorrichtung (216) zur kraftschlüssigen Halterung des Präparatplättchens (214) dieses so zu haltern gestattet, daß mehr als die Hälfte seines Durchmessers vom Ende des Trägers (210) so weit vorspringt, daß die Strahlengang-Achse durch einen mittleren Bereich des Präparatplätt¬ chens (214) geht; und daß die Aktuatorelemente (220, 222) parallel nebeneinander am Träger angeordnet sind und sich über beabstandete Teile des Randes des Präparatplättchens (214) erstrecken (Fig. 5). 4
10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die am Rand des Präparatplättchens (214) angreifenden Enden (220a, 222a) der Aktuatorelemente (220, 22Z) in ihrer Längsrichtung gegensinnig verstellbar und außerdem in Abhängigkeit vom Betrag der gegensinnigen Verstellung (x) in Längsrichtung (X-Richtung) gleichsinnig sowie in einer zur AufLageflache parallelen und zur Längsrichtung senkrechten Richtung (Y-Richtung) verstellbar sind.
11. Verfahren zum Betrieb einer verstellbaren Präparathalterungsein¬ richtung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontrolle und/oder Steuerung der Verstellung durch Korrelation eines Referenz-Korpuskularstrahlenbi L- des mit mindestens einem während oder nach der Verstellung aufgenom¬ menen Korpuskularstrahlenbi Ld erfolgt.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Korpuskularstrahlenbi ld im Mikroskop elektrisch derart verschoben wird, daß das Maximum der Korrelationsfunktion an eine Grenze eines vorgegebenen Korrelationsbereiches zu liegen kommt und daß dann die Verstel Ivorrichtung so lange betätigt wird, bis das Korrelationsma¬ ximum die entgegengesetzte Grenze des betreffenden Bereiches ei— reicht.
13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Steuerung der Verstellung des Präparates dienende Korrelation mit einem außerhalb des zu untersuchenden Präparatbereiches Liegenden Bereich der Präparat-Präparatträgeranordnung durchgeführt- wi rd.
14. Verfahren nach Anspruch 11, 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Steuerung der Präparatverstellung dienende Korrelation mit kleinerer Vergrößerung als sie bei der Aufnahme des interessie¬ renden Präparatbereiches verwendet wird, erfolgt. 4
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß ein relativ grob strukturierter Präparatträger, wie eine grobkörnige Kohlefolie oder eine Netzstruktur mit statistisch verteilten Poren, verwendet wird.
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