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E. B. BAS 



Fig. 1. Schnitt durch die Bolzenkatliode als Objekt im Emis- 

 sionsmiicroskop. 



wiinschte Temperatur aufheizen. In der Heizschal- 

 tung ist dafur Sorge zu tragen, daB infolge des 

 Ruckheizeflfektes vom Bolzen auf die Wendel keine 

 Heizinstabilitat auftritt. Bei niedrigeren Objekttem- 

 peraturen kann die Bombardierung vollig aus- 

 bleiben. Die Heizung des Bolzens erfolgt dann durch 

 die Zustrahlung der Heizwendel. 



Fur die Anwendung der Bolzenkathode als Objekt 

 im Emissionsmikroskop sind vor allem drei Dinge 

 von Bedeutung: Axiale Ausdehnung des Bolzens, 

 Schwingungen des Bolzens und das magnetische 

 Storfeld der Heizwendel. 



Die axiale Ausdehnung des Bolzens ist nicht 

 zu vermeiden. Die Emissionsflache der Bolzen- 

 kathode bei der in Fig. 1 dargestellten Konstruk- 

 tion verschiebt sich beim Aufheizen auf 2000"K 

 Objekttemperatur um ca. 0,1 mm und bei lOOO'K 

 betragt die Verschiebung ca. 0,04 mm. Die Ver- 

 schiebung des Objektes bei konstanter Objekttem- 

 peratur infolge Nichterreichen des Beharrungszu- 

 standes ist meistens so gering, daB Belichtungen bis 

 zur 30 sec. Belichtungszeit nicht dadurch gestort 

 werden. 



Den mechanischen Schwingungen des Bolzens ist 

 groBe Bedeutung beizumessen, da sie die erzielbare 

 Auflosung stark beeinflussen konnen. Um hier einen 

 Uberblick zu bekommen, betrachten wir den idea- 

 lisierten Fall eines einseitig eingespannten elasti- 

 schen Stabes von der Lange / mit einem Massen- 

 punkt m am Ende (Fig. 2). Die Transversal-Koordi- 

 nate dieses Massenpunktes bezeichnen wir mit y* 

 und die laufenden Koordinaten des Stabes mit x, 

 V. Dann laBt sich die Schwingungsgleichung dieses 

 Systems wie in Fig. 2 formulieren. | ist der soge- 

 nannte normale Viskositatskoeffizient [5], / equa- 

 torielles Tragheitsmoment und E der Elastizitiits- 

 modul. 



Fur die Anwendung dieser Betrachtungen auf die 

 Bolzenkathode wollen wir folgende Vereinbarung 

 treflfen: als die Stablange / soil derjenige Abschnitt 

 gelten, welcher sich nicht auf hoher Temperatur 

 befindet und dadurch seine Elastizitat bewahrt. Als 

 Masse in gilt die Masse des iibrig bleibenden End- 

 stiickes des Bolzens. Nehmen wir als Beispiel fiir 



G 



ii 



m 



d"-y* d'^y ,d Id" y 



dr dx dt \dx 







y =yo ^ 6xp 



1 a o . 



COnt] COS O) t 



IE 



ml" 



/o = 2-ln2 ^ 



E \^ 



Fig. 2. Mechanische Schwingungen des Bolzens. 



unsere in Fig. 1 dargestellte Konstruktion mit: 

 1 = 1 10-1 cm, Jfi = 6 1 0-- cm, Ib-1 = 6 10-^ 

 cm, m = 3,27 -< lO"'^ g, und fur Wolfram E^ 3,5 x 

 10'- Dyn/cm'^ | * 10* Dyn- sec/cm-, so erhalten wir: 

 ojo ^23 kHz, /„ ^ 10-* sec. 



Nehmen wir weiterhin an, dass der Bolzen durch 

 einen StoB auf eine Amplitude von: jo = 10-- cm 

 angeregt wurde, so wird diese Amplitude in 1 m-sec. 

 auf 10^- 10-^ = 10-5 cm oder 0,1 /< absinken. Wir 

 sehen hieraus, daB die Erschutterungsempfindlich- 

 keit bis herab zu der Auflosungsgrenze des Emis- 

 sionsmikroskopes ausreichen diirfte. 



Die dritte uns hier interessierende Frage betriflft 

 das magnetische Storfeld im Immersionsobjektiv, 

 hervorgerufen durch den Wendel-Heizstrom. Dieses 

 Storfeld kann man in zwei Anteile zerlegen; rota- 

 tionssymetrischer Anteil hervorgerufen durch die 

 Windungen der Wendel und Querfeldanteil, her- 

 vorgerufen durch die Wendelzuleitungen. 



Die rotationssymmetrische Komponente ist sofort 

 aus der Feldstiirkengleichung einer Zylinderspule 

 anzugeben: 



m 



'w 



W 



11 



w 



1 



1 + 



i-W 



/w + 2z 



1 + 



«w 



/w-2z 



A/cm (6) 



Hier bedeutet: 



/„, = Wendelheizstrom 

 W = Anzahl der Wendelwindungen 

 1^ = Wendelliinge 

 d^jj = mittlerer Wendeldurchmesser 

 z = laufende Koordinate auf der Achse der Wen- 

 del von der Mitte der Wendel gezahlt. 



In unserer Anordnung hat die Heizwendel folgende 

 Daten: 



/jv = 3,5 mm 

 d^fj -= 1,35 mm 

 W - 14 

 l^ ^^ 2 A. 



