DE19752724C2

DE19752724C2 - Camera system for a transmission electron microscope

Info

Publication number: DE19752724C2
Application number: DE19752724A
Authority: DE
Inventors: Ingo Daberkow; Manfred Schierjott; Juergen Tuempner
Original assignee: Soft Imaging System GmbH
Current assignee: Evident Technology Center Europe GmbH
Priority date: 1997-02-07
Filing date: 1997-11-28
Publication date: 2002-11-07
Anticipated expiration: 2017-11-29
Also published as: DE19752724A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Kamerasystem für ein Transmissions-Elektronenmikroskop, bestehend aus einem im Bereich von dessen Projektionskammer in dem Elektronenstrahlengang des Elektronenmikroskops ein- und herausschiebbaren, das Elektronenbild in ein Photonenbild umwandelnden Leuchtschirm, einem darunter angeordneten, das Photonenbild in einem rechten Winkel zum Elektronenstrahlengang umlenkenden Umlenkorgan und einer nachfolgenden, das Photonenbild auf einer außerhalb des Elektronenmikroskops angeordneten Kamera abbildenden Linsenoptik.The invention relates to a camera system for a Transmission electron microscope, consisting of an im Area of its projection chamber in the Electron beam path of the electron microscope on and slide out, the electron image into a photon image converting fluorescent screen, one arranged underneath, the Photon image at a right angle to the Deflecting electron beam path and one subsequent, the photon image on an outside of the Arranging electron microscope imaging camera Lens optics.

Bei einem bekannten Kamerasystem der genannten Art (US- 5 517 033 A) sind die Linsenoptik und die Kamera starr mit der Projektionskammer verbunden und nur der Leuchtschirm mit dem Umlenkorgan innerhalb der Projektionskammer beweglich gehalten. Das führt zwar zu einer einfachen Mechanik, hat aber den entscheidenden Nachteil, daß die Positionierung des Leuchtschirmes und des Umlenkorganes relativ zur Linsenoptik und Kamera nicht mehr auf Bruchteile von Millimetern reproduzierbar ist und folglich dieses Kamerasystem für eine hochauflösende Abbildung weniger geeignet ist.In a known camera system of the type mentioned (US 5 517 033 A) the lens optics and the camera are rigid with it connected to the projection chamber and only the fluorescent screen with the deflector inside the projection chamber kept agile. This leads to an easy one Mechanics, but has the crucial disadvantage that the Positioning of the fluorescent screen and the deflection element relative to the lens optics and camera Fractions of millimeters is reproducible and consequently this camera system for high-resolution imaging is less suitable.

Bei einem anderen Kamerasystem für ein Transmissions- Elektronenmikroskop, bei dem der Leuchtschirm über eine Fiberoptik an eine CCD-Kamera gekoppelt ist, ist es zwar auch schon bekannt (US 4 739 399 A), den Leuchtschirm, die Fiberoptik und die CCD-Kamera zu einer vollständig innerhalb der Projektionskammer verschiebbaren starren Konstruktionseinheit zusammenzufassen, was auch naheliegend ist, weil der Leuchtschirm und die CCD-Kamera unmittelbar an der Fiberoptik anliegend angeordnet sind. Nachteilig ist jedoch, daß der Bildsensor der CCD-Kamera ebenso groß wie der Leuchtschirm sein muß und daher unverhältnismäßig teuer ist.In another camera system for a transmission Electron microscope, in which the luminescent screen has a It is fiber optics coupled to a CCD camera also known (US 4,739,399 A), the fluorescent screen, the Fiber optics and the CCD camera into one completely rigid rigid slidable within the projection chamber To summarize construction unit, which is also obvious is because the fluorescent screen and the CCD camera immediately are arranged adjacent to the fiber optics. The disadvantage is however, that the image sensor of the CCD camera is as large as the fluorescent screen must be and therefore disproportionately expensive is.

Bekannt (JP-A-08-264 148) ist auch ein Elektronenmikroskop, bei dem Leuchtschirm, Umlenkorgan, Linsenoptik und Kamera zu einer starren, gegenüber dem Elektronenmikroskop ver schiebbar gelagerten Konstruktionseinheit zusammengefasst sind; letztere befindet sich jedoch vollständig innerhalb des Elektronenmikroskopes, welches dadurch großbauend und umständlich handhabbar ist.An electron microscope is also known (JP-A-08-264 148), with the fluorescent screen, deflector, lens optics and camera to a rigid, compared to the electron microscope sliding construction unit are; however, the latter is entirely within of the electron microscope, which is therefore large and is difficult to handle.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Kamerasystem der eingangs genannten Art für eine hochauflösende Ab bildung weiter zu entwickeln.The invention has for its object the camera system of the type mentioned for a high-resolution Ab to further develop education.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß der Leuchtschirm, das Umlenkorgan, die Linsenoptik und die Kamera in einer starren, gegenüber dem Elektronen mikroskop verschiebbar gelagerten und in der Wandung der Projektionskammer geführten Konstruktionseinheit angeordnet sind.The solution to this problem according to the invention consists in that the fluorescent screen, the deflecting element, the lens optics and the camera in a rigid, facing the electron microscope slidably mounted and in the wall of the Projection chamber guided construction unit arranged are.

Die Erfindung geht hierbei von der Erkenntnis aus, daß die Übertragung des, aus US 4 739 399 bzw. JP-A-08-264 148 bekannten Prinzips auf das aus US 5 517 033 A bekannte gattungsgemäße Kamerasystem die Lösung des zugrundeliegenden Problems beinhaltet, nämlich eine hochauflösende Abbildung zu ermöglichen. Die genannte Übertragung war nicht naheliegend, weil die starre Konstruktionseinheit bei einem gattungsgemäßen Kamerasystem mit außen angeordneter Kamera verhältnismäßig großbauend ist. Sie wird aber nicht mit dem Nachteil eines großformatigen und kostenintensiven Kamerasensors erkauft. Vorteilhaft ist auch, daß ein leicht zu variierendes Abbildungsverhältnis und damit optimale Anpassung der hochspannungsabhängigen Auflösung des Leuchtschirmes an die Auflösung der Kamera ermöglicht werden. Außerdem kann durch Einsatz einer geeigneten Vorsatzlinse die Empfindlichkeit erheblich gesteigert werden. Auch ist durch eine solche Linse eine Korrektion der sphärischen Aberration möglich, die durch die optischen Abbildungseigenschaften des Umlenkorganges und des in der Projektionskammerwandung erforderlichen Vakuumfensters verursacht wird.The invention is based on the knowledge that the Transfer of the from US 4,739,399 or JP-A-08-264 148 known principle to that known from US 5,517,033 A. generic camera system the solution of the underlying problem, namely one to enable high-resolution imaging. The said Transmission was not obvious because of the rigid Construction unit in a generic camera system relatively large in size with the camera arranged outside is. But it will not have the disadvantage of one bought a large format and expensive camera sensor. It is also advantageous that an easy to vary Image ratio and thus optimal adjustment of the high voltage dependent resolution of the fluorescent screen to the Resolution of the camera are made possible. In addition, by Use a suitable front lens to increase sensitivity be significantly increased. Is also through such Lens can correct spherical aberration, which are characterized by the optical imaging properties of the Umlenkorganges and that in the projection chamber wall required vacuum window is caused.

Nach bevorzugter Ausführungsform besteht das Umlenkorgan aus einem Prisma; Einsatz eines Spiegels ist aber ebenfalls möglich. Die Kamera besteht vorzugsweise aus einer hochauflösenden CCD-Kamera. Für die Konstruktionseinheit empfiehlt sich eine Ausführung als pneumatisch gesteuerter Schlitten.According to a preferred embodiment, the deflecting member from a prism; Use of a mirror is also possible. The camera preferably consists of a high resolution CCD camera. For the construction unit a pneumatically controlled version is recommended Carriage.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:In the following the invention is based on a Exemplary embodiment drawing closer explained. Show it:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines Kamerasystems, Fig. 1 is a schematic side view of a camera system,

Fig. 2 in gegenüber Fig. 1 vergrößerter Darstellung eine seitliche Ansicht im Schnitt und Fig. 2 in comparison to Fig. 1 enlarged view a side view in section and

Fig. 3 eine Aufsicht auf den Gegenstand der Fig. 3. Fig. 3 is a plan view of the subject of FIG. 3.

In Fig. 1 erkennt man ein Transmissions-Elektronen mikroskop, dessen Elektronenstrahlen 1 in einer Projektionskammer 2 auf einen Beobachtungsleuchtschirm 3 fallen. Oberhalb des Beobachtungsleuchtschirmes 3 ist im Bereich der Projektionskammer 2 ein Kamerasystem 4-8 angeordnet, das aus einem Leuchtschirm 4, einem darunter angeordneten Umlenkorgan 5 in Form eines Prismas und nachfolgend aus einer Linsenoptik 6, 7 und einer hochauflösenden CCD-Kamera 8 besteht. Der Leuchtschirm 4, das Umlenkorgan 5, die Linsenoptik 6, 7 und die Kamera 8 sind in einer starren Konstruktionseinheit 9-11 angeordnet, die gegenüber dem Elektronenmikroskop verschiebbar gelagert ist. In einer aktiven Stellung des Kamerasystems 4-8 befindet sich der Leuchtschirm 4 im Elektronen strahlengang 1; er wandelt dann das Elektronenbild in ein Photonenbild um. Mit Hilfe des Umlenkorganes 5 wird das Photonenbild im rechten Winkel zum Elektronenstrahlengang 1 umgelenkt und mittels der Linsenoptik 6, 7 auf der Kamera 8 abgebildet. Der den Leuchtschirm 4, das Umlenkorgan 5 und einen Teil der Linsenoptik 6 umfassende Teil der Konstruktionseinheit 9-11 befinden sich innerhalb des Elektronenmikroskops, der restliche Teil der Linsenoptik 7 und die CCD-Kamera 8 dagegen außerhalb des Elektronenmikroskops. Den beiden Teilen der Linsenoptik 6, 7 ist in der Wandung der unter Vakuum stehenden Projektionskammer 2 ein Vakuumfenster 12 zwischen geschaltet. Die Konstruktionseinheit 9-11 besteht aus einem Schlitten, der seinerseits aus einem Leucht schirm/Prismenträger 9, einem Kameraträger 10 und diese beiden Träger verbindenden, in der Wandung der Projektionskammer 2 geführten Schubstangen 11 aufgebaut ist. Verschoben wird der Schlitten von einem pneumatischen Antrieb, der nicht dargestellt ist.In Fig. 1 you can see a transmission electron microscope, the electron beams 1 fall in a projection chamber 2 on an observation screen 3 . A camera system 4-8 is arranged above the observation fluorescent screen 3 in the region of the projection chamber 2 and consists of a fluorescent screen 4 , a deflecting element 5 arranged underneath in the form of a prism, and subsequently a lens optics 6 , 7 and a high-resolution CCD camera 8 . The fluorescent screen 4 , the deflection element 5 , the lens optics 6 , 7 and the camera 8 are arranged in a rigid construction unit 9-11 , which is mounted so as to be displaceable relative to the electron microscope. In an active position of the camera system 4-8 , the fluorescent screen 4 is in the electron beam path 1 ; he then converts the electron image into a photon image. With the aid of the deflection element 5 , the photon image is deflected at right angles to the electron beam path 1 and imaged on the camera 8 by means of the lens optics 6 , 7 . The part of the constructional unit 9-11 comprising the fluorescent screen 4 , the deflection element 5 and part of the lens optics 6 are located within the electron microscope, the remaining part of the lens optics 7 and the CCD camera 8, on the other hand, outside the electron microscope. A vacuum window 12 is connected between the two parts of the lens optics 6 , 7 in the wall of the projection chamber 2, which is under vacuum. The construction unit 9-11 consists of a carriage, which in turn consists of a luminous screen / prism support 9 , a camera support 10 and these two supports connecting, in the wall of the projection chamber 2 guided push rods 11 is constructed. The carriage is moved by a pneumatic drive, which is not shown.

Claims

1.Camera system for a transmission electron microscope, consisting of a in the area of its projection chamber ( 2 ) in the electron beam path ( 1 ) of the electron microscope and pushed out, converting the electron image into a photon image ( 4 ), one arranged below that Photon image at a right angle to the electron beam path ( 1 ) deflecting deflection organ ( 5 ) and a subsequent lens optics ( 6 , 7 ) imaging the photon image on a camera ( 8 ) arranged outside the electron microscope, characterized in that the fluorescent screen ( 4 ), the deflector ( 5 ), the lens optics ( 6 , 7 ) and the camera ( 8 ) in a rigid, ver compared to the electron microscope slidably mounted and in the wall of the projection chamber ( 2 ) guided construction unit ( 9-11 ) are arranged.

2. Camera system according to claim 1, characterized in that the deflecting member ( 5 ) consists of a prism.

3. Camera system according to claim 1 or 2, characterized in that the camera ( 8 ) consists of a high-resolution CCD camera.

4. Camera system according to one of claims 1 to 3, characterized in that the construction unit ( 9-11 ) consists of a pneumatically controlled slide.