JP2003282019A - 光学機器または粒子光学機器用マニピュレータ - Google Patents
光学機器または粒子光学機器用マニピュレータInfo
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- 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 objects or the material; Means for adjusting diaphragms or lenses associated with the support
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- H01J37/26—Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes
- H01J37/261—Details
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 操作対象部材の熱的シフトがない、或いは、
熱的シフトが少ないマニピュレータを提供すること。 【解決手段】 本発明は光学機器、特に粒子光学機器用
マニピュレータ、特に電子顕微鏡における絞りマニピュ
レータまたは試料マニピュレータに関する。操作対象部
材（４）は固定された部材（１）に対し相対的に移動可
能な伝動体（２）を介して受容され、伝動体（２）は操
作対象部材（４）と固定された部材（１）とを結ぶ結合
軸線の方向に高い熱伝導率と、小さなまたは負の熱膨張
係数とを有している。
熱的シフトが少ないマニピュレータを提供すること。 【解決手段】 本発明は光学機器、特に粒子光学機器用
マニピュレータ、特に電子顕微鏡における絞りマニピュ
レータまたは試料マニピュレータに関する。操作対象部
材（４）は固定された部材（１）に対し相対的に移動可
能な伝動体（２）を介して受容され、伝動体（２）は操
作対象部材（４）と固定された部材（１）とを結ぶ結合
軸線の方向に高い熱伝導率と、小さなまたは負の熱膨張
係数とを有している。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光学機器または粒
子光学機器用マニピュレータ、特に電子顕微鏡における
絞りマニピュレータまたは試料マニピュレータに関する
ものである。
子光学機器用マニピュレータ、特に電子顕微鏡における
絞りマニピュレータまたは試料マニピュレータに関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】この種のマニピュレータは通常伝動体を
有し、伝動体は機器ハウジングに取り付けられる部材に
対し相対的に２つまたは３つの空間方向へ移動可能であ
り、一端に操作対象部材、たとえば操作対象である絞り
を担持している。入射線により操作対象部材には常にエ
ネルギーが供給され、その結果操作対象部材が加熱され
るので、熱をハウジングの方向へ排出するために、伝動
体は通常金属から構成されている。
有し、伝動体は機器ハウジングに取り付けられる部材に
対し相対的に２つまたは３つの空間方向へ移動可能であ
り、一端に操作対象部材、たとえば操作対象である絞り
を担持している。入射線により操作対象部材には常にエ
ネルギーが供給され、その結果操作対象部材が加熱され
るので、熱をハウジングの方向へ排出するために、伝動
体は通常金属から構成されている。
【０００３】これに対応する絞りまたは多重絞り用のマ
ニピュレータはたとえば本出願人の透過型電子顕微鏡
“LEO 912”または“LEO 922”から知られている。従来
から電子顕微鏡用の絞りを、内側の硬金属と、硬金属を
取り囲んでいる金属製の外側の層とから多層で高熱伝導
率で製造することが知られている（例えば、特許文献１
参照）。
ニピュレータはたとえば本出願人の透過型電子顕微鏡
“LEO 912”または“LEO 922”から知られている。従来
から電子顕微鏡用の絞りを、内側の硬金属と、硬金属を
取り囲んでいる金属製の外側の層とから多層で高熱伝導
率で製造することが知られている（例えば、特許文献１
参照）。
【０００４】
【特許文献１】特公昭６１−０４８２４８号公報（ＪＰ
８６０４８２４８）
８６０４８２４８）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、熱伝導
性に優れた伝動体を使用しているにもかかわらず、加熱
状態が残存し、そのためマニピュレータの個々の部材が
熱膨張するので、たとえば絞りの熱的シフトが発生し、
特に絞りにあたるエネルギー流が変化するときに発生す
る。このため、エネルギー流が変化した後に、接続した
絞りの位置を後調整しなければならない。
性に優れた伝動体を使用しているにもかかわらず、加熱
状態が残存し、そのためマニピュレータの個々の部材が
熱膨張するので、たとえば絞りの熱的シフトが発生し、
特に絞りにあたるエネルギー流が変化するときに発生す
る。このため、エネルギー流が変化した後に、接続した
絞りの位置を後調整しなければならない。
【０００６】そこで本発明の目的は、操作対象部材の熱
的シフトがない、或いは、熱的シフトが少ないマニピュ
レータを提供することである。
的シフトがない、或いは、熱的シフトが少ないマニピュ
レータを提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は光学機器または
粒子光学機器用マニピュレータ、特に電子顕微鏡におけ
る絞りマニピュレータまたは試料マニピュレータであっ
て、操作対象部材が固定された部材に対し相対的に移動
可能な伝動体を介して受容され、伝動体が熱的に異方性
の複合材を含み、より高い熱伝導率の方向が操作対象部
材と固定された部材とを結ぶ結合軸線の方向に指向して
いることを特徴としている。
粒子光学機器用マニピュレータ、特に電子顕微鏡におけ
る絞りマニピュレータまたは試料マニピュレータであっ
て、操作対象部材が固定された部材に対し相対的に移動
可能な伝動体を介して受容され、伝動体が熱的に異方性
の複合材を含み、より高い熱伝導率の方向が操作対象部
材と固定された部材とを結ぶ結合軸線の方向に指向して
いることを特徴としている。
【０００８】本発明によるマニピュレータでは、公知の
マニピュレータの場合と同様に、操作対象部材は固定さ
れた部材に対し相対的に移動可能な伝動体を介して受容
される。しかしながら伝動体は熱的に異方性の複合材を
含んでおり、より大きな熱伝導率の方向は操作対象部材
と固定された部材とを結ぶ結合軸線の方向を向いてい
る。
マニピュレータの場合と同様に、操作対象部材は固定さ
れた部材に対し相対的に移動可能な伝動体を介して受容
される。しかしながら伝動体は熱的に異方性の複合材を
含んでおり、より大きな熱伝導率の方向は操作対象部材
と固定された部材とを結ぶ結合軸線の方向を向いてい
る。
【０００９】少なくとも操作対象部材と固定された部材
とを結ぶ結合軸線の方向で熱伝導率が高いことにより、
操作対象物に発生する熱を非常に効率的に固定された部
材へ排出させることができる。
とを結ぶ結合軸線の方向で熱伝導率が高いことにより、
操作対象物に発生する熱を非常に効率的に固定された部
材へ排出させることができる。
【００１０】同時に、伝動体は結合軸線の方向で小さな
または負の熱膨張係数を有している必要がある。操作対
象部材と固定された部材とを結ぶ結合軸線の方向での熱
膨張係数が小さい、または負であることにより、残存性
熱膨張（よって残存性熱的シフト）を非常に小さくさせ
ることができ、しかも負の熱膨張係数の場合には、伝動
体により他の構成要素の残存性熱膨張が部分的に補償さ
れる。
または負の熱膨張係数を有している必要がある。操作対
象部材と固定された部材とを結ぶ結合軸線の方向での熱
膨張係数が小さい、または負であることにより、残存性
熱膨張（よって残存性熱的シフト）を非常に小さくさせ
ることができ、しかも負の熱膨張係数の場合には、伝動
体により他の構成要素の残存性熱膨張が部分的に補償さ
れる。
【００１１】複合材に対し適している材料としては、有
利には、ピッチをベースとした(pitch-based)繊維強化
延伸グラファイト(orientierted Graphites)が考えられ
る。この場合繊維は炭素繊維であってよい。この種の材
料はたとえばBP Amoco Polymers Inc.社により“6000
X”，“7000X”，“8000X”のタイプの“ThermalGrap
h”なる名称で市販されている。
利には、ピッチをベースとした(pitch-based)繊維強化
延伸グラファイト(orientierted Graphites)が考えられ
る。この場合繊維は炭素繊維であってよい。この種の材
料はたとえばBP Amoco Polymers Inc.社により“6000
X”，“7000X”，“8000X”のタイプの“ThermalGrap
h”なる名称で市販されている。
【００１２】操作対象部材と固定された部材とを結ぶ結
合軸線の方向における伝動体の熱伝導率は銅の熱伝導率
よりも大きく、すなわち３７８Ｗ／ｍＫよりも大きく、
有利には６００Ｗ／ｍＫよりも大きい必要がある。
合軸線の方向における伝動体の熱伝導率は銅の熱伝導率
よりも大きく、すなわち３７８Ｗ／ｍＫよりも大きく、
有利には６００Ｗ／ｍＫよりも大きい必要がある。
【００１３】本発明は、操作対象部材と固定された部材
とを結ぶ結合軸線の方向で十分な熱伝導率が保証されて
いさえすれば、伝動体に対しては熱的に異方性の材料が
考えられるという認識と、これに対して垂直な方向で熱
伝導率が著しく小さくとも障害にはならないという認識
とに基づいている。操作対象部材と固定された部材とを
結ぶ結合軸線に対し垂直な方向での熱伝導率が小さく
（これは熱絶縁体の小さな熱伝導率に比較しうる）、同
時に結合軸線に対し垂直な方向での熱膨張係数が比較的
大きければ、結合軸線の方向で熱膨張が負になる可能性
がある。このため、操作対象部材と固定された部材とを
結ぶ結合軸線の方向における複合材の繊維方向は特定の
向きに方向付けされている必要がある。
とを結ぶ結合軸線の方向で十分な熱伝導率が保証されて
いさえすれば、伝動体に対しては熱的に異方性の材料が
考えられるという認識と、これに対して垂直な方向で熱
伝導率が著しく小さくとも障害にはならないという認識
とに基づいている。操作対象部材と固定された部材とを
結ぶ結合軸線に対し垂直な方向での熱伝導率が小さく
（これは熱絶縁体の小さな熱伝導率に比較しうる）、同
時に結合軸線に対し垂直な方向での熱膨張係数が比較的
大きければ、結合軸線の方向で熱膨張が負になる可能性
がある。このため、操作対象部材と固定された部材とを
結ぶ結合軸線の方向における複合材の繊維方向は特定の
向きに方向付けされている必要がある。
【００１４】操作対象部材から伝動体への効率的な熱伝
導のためには、伝動体の一端が傾斜面を備え、傾斜面が
操作対象部材と固定された部材とを結ぶ結合軸線の方向
に対し傾斜している必要がある。また、操作対象部材は
この傾斜面で面接触により取り付けられている必要があ
る。傾斜面により、熱伝導に利用される面の十分な最適
化が達成される。
導のためには、伝動体の一端が傾斜面を備え、傾斜面が
操作対象部材と固定された部材とを結ぶ結合軸線の方向
に対し傾斜している必要がある。また、操作対象部材は
この傾斜面で面接触により取り付けられている必要があ
る。傾斜面により、熱伝導に利用される面の十分な最適
化が達成される。
【００１５】熱を伝動体から固定された部材へ（よって
機器ハウジングへ、または周囲へ）排出させるために
は、伝動体が傾斜面とは逆の側の端部において面接触し
ている他の部材を設ける必要がある。
機器ハウジングへ、または周囲へ）排出させるために
は、伝動体が傾斜面とは逆の側の端部において面接触し
ている他の部材を設ける必要がある。
【００１６】さらに伝動体を少なくとも一部領域におい
て取り囲む金属スリーブを設けてよい。このような金属
スリーブを用いると、伝動体の材料の機械的耐荷重性が
一部悪いために生じる機械的な問題を解消することがで
きる。
て取り囲む金属スリーブを設けてよい。このような金属
スリーブを用いると、伝動体の材料の機械的耐荷重性が
一部悪いために生じる機械的な問題を解消することがで
きる。
【００１７】特に電子顕微鏡のような粒子線機器、或い
は、真空中で放射案内が行われる他のイオン放射機器の
マニピュレータに対しては、マニピュレータが真空密封
部を有し、伝動体がこの真空密封部を貫通して案内され
ている必要がある。この場合、伝動体または該伝動体と
面接触している他の部材から機器ハウジングまたは周囲
への熱の誘導排出は、真空領域の外側で空気により行う
ことができる。
は、真空中で放射案内が行われる他のイオン放射機器の
マニピュレータに対しては、マニピュレータが真空密封
部を有し、伝動体がこの真空密封部を貫通して案内され
ている必要がある。この場合、伝動体または該伝動体と
面接触している他の部材から機器ハウジングまたは周囲
への熱の誘導排出は、真空領域の外側で空気により行う
ことができる。
【００１８】真空密封部の領域に伝動体用の傾動支持部
が設けられているので、伝動体は操作対象部材の運動に
必要な自由度を有する。
が設けられているので、伝動体は操作対象部材の運動に
必要な自由度を有する。
【００１９】
【発明の実施の形態】次に、本発明の更なる詳細を図面
に図示した実施形態を用いて説明する。
に図示した実施形態を用いて説明する。
【００２０】図１と図２のマニピュレータは金属から成
るマウント部材（１）を有し、該マウント部材（１）に
よりマニピュレータを装置ハウジングの壁に受容可能で
あり、たとえば電子顕微鏡の真空管に受容可能である。
マウント部材（１）内には、炭素繊維複合材から成る棒
状の伝動体（２）が移動可能に挿入されている。伝動体
（２）は、マウント部材（１）とは逆の側の端部に、操
作対象部材を担持している。操作対象部材は、図示した
実施形態の場合絞り担持体（４）であり、絞り担持体
（４）はその上に配置される３つの径が異なる絞り
（５，６，７）を備えている。
るマウント部材（１）を有し、該マウント部材（１）に
よりマニピュレータを装置ハウジングの壁に受容可能で
あり、たとえば電子顕微鏡の真空管に受容可能である。
マウント部材（１）内には、炭素繊維複合材から成る棒
状の伝動体（２）が移動可能に挿入されている。伝動体
（２）は、マウント部材（１）とは逆の側の端部に、操
作対象部材を担持している。操作対象部材は、図示した
実施形態の場合絞り担持体（４）であり、絞り担持体
（４）はその上に配置される３つの径が異なる絞り
（５，６，７）を備えている。
【００２１】伝動体（２）の材料は炭素繊維で補強した
延伸グラファイトであり、たとえばBP Amoco Polymers
Inc.社により“ThermalGraph 8000X”なる名称で市販さ
れているものである。この材料は異方性の強い熱的特性
を持っており、繊維方向においては熱伝導性が非常に大
きく、熱伝導率は８００Ｗ／ｍＫであるのに対し、繊維
方向に対し垂直な方向ではむしろ熱伝導性は小さく、熱
伝導率は２０Ｗ／ｍＫである。同時にこの材料は繊維方
向において−１．７ｐｐｍ／℃の負の熱膨張係数を持っ
ているので、伝動体は加熱時に少なくとも繊維方向に収
縮する。伝導体の熱伝導率は３７８Ｗ／ｍＫよりも大き
く、有利には６００Ｗ／ｍＫよりも大きいことが望まれ
る。
延伸グラファイトであり、たとえばBP Amoco Polymers
Inc.社により“ThermalGraph 8000X”なる名称で市販さ
れているものである。この材料は異方性の強い熱的特性
を持っており、繊維方向においては熱伝導性が非常に大
きく、熱伝導率は８００Ｗ／ｍＫであるのに対し、繊維
方向に対し垂直な方向ではむしろ熱伝導性は小さく、熱
伝導率は２０Ｗ／ｍＫである。同時にこの材料は繊維方
向において−１．７ｐｐｍ／℃の負の熱膨張係数を持っ
ているので、伝動体は加熱時に少なくとも繊維方向に収
縮する。伝導体の熱伝導率は３７８Ｗ／ｍＫよりも大き
く、有利には６００Ｗ／ｍＫよりも大きいことが望まれ
る。
【００２２】伝動体の熱的特性に異方性があるので、熱
伝動体の材料は次のように方向付けされ、すなわち複合
材の繊維方向が操作対象部材（４）とハウジングに取り
付けられる部材（１）とを結ぶ結合軸線（Ｂ−Ｂ）の方
向と一致するように方向付けされる。
伝動体の材料は次のように方向付けされ、すなわち複合
材の繊維方向が操作対象部材（４）とハウジングに取り
付けられる部材（１）とを結ぶ結合軸線（Ｂ−Ｂ）の方
向と一致するように方向付けされる。
【００２３】操作対象部材（４）と伝動体（２）との優
れた熱的カップリングを達成するため、伝動体（２）は
操作対象部材を取り付けている端部に傾斜面（３）を有
している。すなわち、伝動体（２）の端部は傾斜してい
て、操作対象部材（４）とハウジングに取り付けられる
部材（１）とを結ぶ結合軸線（Ｂ−Ｂ）と４５゜以下の
傾斜角を成している。操作対象部材（４）は対応する傾
斜面（１７）を有している。伝動体（２）と操作対象部
材（４）とは結合軸線（Ｂ−Ｂ）に対し垂直に位置して
いるねじ（１８，１９）を介して互いにねじ止めされて
いる。結合軸線（Ｂ−Ｂ）に対し垂直にねじ止めする代
わりに、傾斜面（３，１７）に対し垂直にねじ止めさせ
てもよい。このように伝動体（２）に傾斜面（３）を設
けたことにより、熱伝導率がより大きな方向、すなわち
繊維方向で熱が伝動体に供給されるような拡大面が提供
される。同時に、ねじ止め部を介して、伝動体（２）と
操作対象部材（４）との間に優れた熱的カップリングと
面結合とが達成される。
れた熱的カップリングを達成するため、伝動体（２）は
操作対象部材を取り付けている端部に傾斜面（３）を有
している。すなわち、伝動体（２）の端部は傾斜してい
て、操作対象部材（４）とハウジングに取り付けられる
部材（１）とを結ぶ結合軸線（Ｂ−Ｂ）と４５゜以下の
傾斜角を成している。操作対象部材（４）は対応する傾
斜面（１７）を有している。伝動体（２）と操作対象部
材（４）とは結合軸線（Ｂ−Ｂ）に対し垂直に位置して
いるねじ（１８，１９）を介して互いにねじ止めされて
いる。結合軸線（Ｂ−Ｂ）に対し垂直にねじ止めする代
わりに、傾斜面（３，１７）に対し垂直にねじ止めさせ
てもよい。このように伝動体（２）に傾斜面（３）を設
けたことにより、熱伝導率がより大きな方向、すなわち
繊維方向で熱が伝動体に供給されるような拡大面が提供
される。同時に、ねじ止め部を介して、伝動体（２）と
操作対象部材（４）との間に優れた熱的カップリングと
面結合とが達成される。
【００２４】伝動体（２）は、操作対象部材（４）とは
逆の側で、金属スリーブ（８）内に固定的に取り付けら
れている。この金属スリーブ（８）は以下に詳細に述べ
るマニピュレータ構造体によって生じる、伝動体（２）
の繊維方向に対し垂直な方向を吸収する用を成すととも
に、操作対象部材（４）とは逆の側で伝動体の端面を他
の部材（２３）と結合させる用をも成す。このため金属
スリーブ（８）は操作対象部材（４）とは逆の側にユニ
オンナット（１３）を備えたフランジを有している。ユ
ニオンナット（１３）により部材（２３）は伝動体
（２）の端面と面接触して保持される。
逆の側で、金属スリーブ（８）内に固定的に取り付けら
れている。この金属スリーブ（８）は以下に詳細に述べ
るマニピュレータ構造体によって生じる、伝動体（２）
の繊維方向に対し垂直な方向を吸収する用を成すととも
に、操作対象部材（４）とは逆の側で伝動体の端面を他
の部材（２３）と結合させる用をも成す。このため金属
スリーブ（８）は操作対象部材（４）とは逆の側にユニ
オンナット（１３）を備えたフランジを有している。ユ
ニオンナット（１３）により部材（２３）は伝動体
（２）の端面と面接触して保持される。
【００２５】伝動体に供給され、繊維方向において伝動
体の端面のほうへ伝えられる熱は、この端面を介して前
記他の部材（２３）に供給され、そこから空気と板ばね
（１６，２２）とを介して、および金属管の内部に収容
されている骨状の部材（１４）を介してマウント部材
（１）へ送られる。空気を介して放熱を行うには、前記
他の部材（２３）が真空領域の外側にあることが必要で
ある。それゆえ伝動体（２）の領域でも真空密封が行わ
れる。
体の端面のほうへ伝えられる熱は、この端面を介して前
記他の部材（２３）に供給され、そこから空気と板ばね
（１６，２２）とを介して、および金属管の内部に収容
されている骨状の部材（１４）を介してマウント部材
（１）へ送られる。空気を介して放熱を行うには、前記
他の部材（２３）が真空領域の外側にあることが必要で
ある。それゆえ伝動体（２）の領域でも真空密封が行わ
れる。
【００２６】金属スリーブ（８）は傾動支点部（１０）
を介してマウント部材（１）で可動に支持されている。
金属スリーブ（８）はマウント部材（１）の内部におい
てコイル圧縮ばね（９）によって取り囲まれており、コ
イル圧縮ばね（９）自体もメタルベローズ（１２）によ
り取り囲まれている。この場合コイル圧縮ばね（９）
は、操作対象部材（４）とハウジングに受容されている
部材（１）とを結ぶ結合軸線（Ｂ−Ｂ）の方向に復帰力
を発生させるために用いる。結合軸線（Ｂ−Ｂ）の方向
における操作対象部材（４）の微調整は操作ノブ（１
５）を介して行う。操作ノブ（１５）は、ねじ山（２
０）を介して、ねじ込みテーパにより骨状の部材（１
４）を受容しているねじを把持している。操作ノブ（１
５）を回転させると、ねじ山（２０）が突出して（延
長）、骨状の部材（１４）が、そしてこの骨状の部材
（１４）を介して伝動体（２）もコイル圧縮ばね（９）
の力に抗して結合軸線（Ｂ−Ｂ）の方向に変位し、或い
は、ねじ山がねじ込まれて（短縮）、コイル圧縮ばね
（９）が金属スリーブ（８）を操作ノブ（１５）の方向
へ押す。
を介してマウント部材（１）で可動に支持されている。
金属スリーブ（８）はマウント部材（１）の内部におい
てコイル圧縮ばね（９）によって取り囲まれており、コ
イル圧縮ばね（９）自体もメタルベローズ（１２）によ
り取り囲まれている。この場合コイル圧縮ばね（９）
は、操作対象部材（４）とハウジングに受容されている
部材（１）とを結ぶ結合軸線（Ｂ−Ｂ）の方向に復帰力
を発生させるために用いる。結合軸線（Ｂ−Ｂ）の方向
における操作対象部材（４）の微調整は操作ノブ（１
５）を介して行う。操作ノブ（１５）は、ねじ山（２
０）を介して、ねじ込みテーパにより骨状の部材（１
４）を受容しているねじを把持している。操作ノブ（１
５）を回転させると、ねじ山（２０）が突出して（延
長）、骨状の部材（１４）が、そしてこの骨状の部材
（１４）を介して伝動体（２）もコイル圧縮ばね（９）
の力に抗して結合軸線（Ｂ−Ｂ）の方向に変位し、或い
は、ねじ山がねじ込まれて（短縮）、コイル圧縮ばね
（９）が金属スリーブ（８）を操作ノブ（１５）の方向
へ押す。
【００２７】結合軸線（Ｂ−Ｂ）の方向に対し垂直に絞
り（５，６，７）を操作するため２つの他の調整ねじ
（２１，２４）が設けられている。これらの調整ねじ
（２１，２４）は結合軸線（Ｂ−Ｂ）の方向に対し垂直
にマウント部材（１）に取り付けられ、それぞれねじ山
を介して、骨状の部材（１４）を取り囲んでいる部材
（２３）を押す。復帰力を発生させるため、マウント部
材（１）と部材（２３）との間に２つの板ばね（１６，
２２）が配置され、これらの板ばね（１６，２２）はそ
れぞれ部材（２３）が変位したときに復帰力を互いに垂
直な方向に発生させる。
り（５，６，７）を操作するため２つの他の調整ねじ
（２１，２４）が設けられている。これらの調整ねじ
（２１，２４）は結合軸線（Ｂ−Ｂ）の方向に対し垂直
にマウント部材（１）に取り付けられ、それぞれねじ山
を介して、骨状の部材（１４）を取り囲んでいる部材
（２３）を押す。復帰力を発生させるため、マウント部
材（１）と部材（２３）との間に２つの板ばね（１６，
２２）が配置され、これらの板ばね（１６，２２）はそ
れぞれ部材（２３）が変位したときに復帰力を互いに垂
直な方向に発生させる。
【００２８】３つの絞り開口（５，６，７）のうちの１
つを選択的に放射路内へ挿入するため、マウント部材
（１）内にはさらにラッチ型段階駆動部が組み込まれて
いる。１段階駆動すると、その都度絞り担持体は１区間
だけ結合軸線（Ｂ−Ｂ）の方向へ移動する。この区間は
２つの絞り開口（５，６，７）の中心間の間隔に相当し
ている。
つを選択的に放射路内へ挿入するため、マウント部材
（１）内にはさらにラッチ型段階駆動部が組み込まれて
いる。１段階駆動すると、その都度絞り担持体は１区間
だけ結合軸線（Ｂ−Ｂ）の方向へ移動する。この区間は
２つの絞り開口（５，６，７）の中心間の間隔に相当し
ている。
【００２９】真空密封のため、コイル圧縮ばね（９）は
メタルベローズ（１２）によって取り囲まれている。メ
タルベローズ（１２）は部材（２３）およびパッキンリ
ング（２５）と真空気密に結合され、たとえば蝋付けさ
れている。これによってメタルベローズ（１２）内には
真空が存在し、他方メタルベローズ（１２）の外側では
周囲圧力が支配している。パッキンリング（２５）は傾
動支点部を保持している部分によってマウント部材
（１）に締め付け固定されている。
メタルベローズ（１２）によって取り囲まれている。メ
タルベローズ（１２）は部材（２３）およびパッキンリ
ング（２５）と真空気密に結合され、たとえば蝋付けさ
れている。これによってメタルベローズ（１２）内には
真空が存在し、他方メタルベローズ（１２）の外側では
周囲圧力が支配している。パッキンリング（２５）は傾
動支点部を保持している部分によってマウント部材
（１）に締め付け固定されている。
【００３０】図３には、一部を図示した電子顕微鏡と関
連させて上述のマニピュレータが図示してある。電子顕
微鏡はハウジングとして用いる放射管（３０）を有し、
放射管（３０）内には電子光学要素、たとえば電子源、
コンデンサレンズ、対物レンズ、投影レンズ、スチグマ
トールのような変位システム等が光軸（ＯＡ）に沿って
収容されている。図３に図示した部分には、これら電子
光学要素のうちただ１つの要素、すなわちマグネットレ
ンズをその磁極片（３１）およびマグネットコイル（３
２）とともに図示した。
連させて上述のマニピュレータが図示してある。電子顕
微鏡はハウジングとして用いる放射管（３０）を有し、
放射管（３０）内には電子光学要素、たとえば電子源、
コンデンサレンズ、対物レンズ、投影レンズ、スチグマ
トールのような変位システム等が光軸（ＯＡ）に沿って
収容されている。図３に図示した部分には、これら電子
光学要素のうちただ１つの要素、すなわちマグネットレ
ンズをその磁極片（３１）およびマグネットコイル（３
２）とともに図示した。
【００３１】放射管の内部には放射案内管（３３）が配
置されている。放射案内管（３３）は電子の案内のため
に必要な真空をマグネットコイル（３２）に対して区画
している。この放射案内管は、絞り（４）が配置される
領域に真空拡張部を有し、すなわち真空領域が放射管
（３０）の壁で区画されている拡幅領域（３４）を有し
ている。真空拡張部のこの領域（３４）で絞りマニピュ
レータのマウント部材（１）が放射管（３０）を貫通す
る穴に取り付けられている。前記段階駆動部をオンにす
ることにより絞り担持体の絞り開口（５，６，７）のう
ちの１つを選択的に放射路内へ持ちきたすことができ、
次に操作ノブ（１５，２１）を回転させることにより位
置調整することができる。
置されている。放射案内管（３３）は電子の案内のため
に必要な真空をマグネットコイル（３２）に対して区画
している。この放射案内管は、絞り（４）が配置される
領域に真空拡張部を有し、すなわち真空領域が放射管
（３０）の壁で区画されている拡幅領域（３４）を有し
ている。真空拡張部のこの領域（３４）で絞りマニピュ
レータのマウント部材（１）が放射管（３０）を貫通す
る穴に取り付けられている。前記段階駆動部をオンにす
ることにより絞り担持体の絞り開口（５，６，７）のう
ちの１つを選択的に放射路内へ持ちきたすことができ、
次に操作ノブ（１５，２１）を回転させることにより位
置調整することができる。
【００３２】マニピュレータの上述の構成により、電子
線により絞り担持体（５）に生じた熱は非常に効率的に
伝動体（２）を介して真空領域から放出され、前記他の
部材（１４）と、次にこの他の部材（１４）を取り囲ん
でいる空気とを介してマウント部材（１）へ、そしてそ
こから放射管（３０）へ排出される。
線により絞り担持体（５）に生じた熱は非常に効率的に
伝動体（２）を介して真空領域から放出され、前記他の
部材（１４）と、次にこの他の部材（１４）を取り囲ん
でいる空気とを介してマウント部材（１）へ、そしてそ
こから放射管（３０）へ排出される。
【００３３】同時に、結合軸線（Ｂ−Ｂ）の方向におい
て、または図３では光軸（ＯＡ）に対し垂直な方向にお
いて伝動体（２）が負の膨張係数をもっているため、結
合軸線（Ｂ−Ｂ）の方向における絞り担持体（４）の不
可避の熱的膨張が部分的に補償される。
て、または図３では光軸（ＯＡ）に対し垂直な方向にお
いて伝動体（２）が負の膨張係数をもっているため、結
合軸線（Ｂ−Ｂ）の方向における絞り担持体（４）の不
可避の熱的膨張が部分的に補償される。
【００３４】実験の結果、伝動体のために使用した複合
材は高真空でもガスの著しい発生を示さず、それ故高真
空でも問題なく使用可能であることが明らかとなった。
材は高真空でもガスの著しい発生を示さず、それ故高真
空でも問題なく使用可能であることが明らかとなった。
【００３５】本発明を図面を用いて絞りマニピュレータ
を例にとりマニピュレータの有利な使用形態に関し説明
したが、伝動体（２）に絞り担持体とは異なる適当な他
の操作対象部材を取り付けることにより、マニピュレー
タは試料マニピュレータとして、または他のマニピュレ
ータのためにも問題なく使用することができる。
を例にとりマニピュレータの有利な使用形態に関し説明
したが、伝動体（２）に絞り担持体とは異なる適当な他
の操作対象部材を取り付けることにより、マニピュレー
タは試料マニピュレータとして、または他のマニピュレ
ータのためにも問題なく使用することができる。
【００３６】図面に図示した実施形態を用いて本発明を
手動マニピュレータを例にとって説明したが、操作運動
用の電動駆動部を備えた電動マニピュレータとして構成
しても有利である。これにより、たとえば電子顕微鏡に
おいてマニピュレータ全体を柱体の内部に受容させるこ
とによってマニピュレータの運動構造体を操作対象部材
のすぐ近くに配置することが可能になる。したがって操
作対象部材（その位置は同時に熱的にも安定に保持され
る）と、熱的安定性を保証する点（図１と図２の手動マ
ニピュレータにおいては操作ノブ（１５，２１）とねじ
（２４）とによって駆動される部材）との間の距離を短
くさせることができる。総じてこの短い距離によって高
い熱的安定性を達成できる。
手動マニピュレータを例にとって説明したが、操作運動
用の電動駆動部を備えた電動マニピュレータとして構成
しても有利である。これにより、たとえば電子顕微鏡に
おいてマニピュレータ全体を柱体の内部に受容させるこ
とによってマニピュレータの運動構造体を操作対象部材
のすぐ近くに配置することが可能になる。したがって操
作対象部材（その位置は同時に熱的にも安定に保持され
る）と、熱的安定性を保証する点（図１と図２の手動マ
ニピュレータにおいては操作ノブ（１５，２１）とねじ
（２４）とによって駆動される部材）との間の距離を短
くさせることができる。総じてこの短い距離によって高
い熱的安定性を達成できる。
【図１】絞り保持体を例にして図示した本発明によるマ
ニピュレータの断面図である。
ニピュレータの断面図である。
【図２】図１のマニピュレータを図１に対し垂直な断面
で示した図である。
で示した図である。
【図３】絞り保持体としての本発明によるマニピュレー
タを備えた透過型電子顕微鏡の一部を示した図である。
タを備えた透過型電子顕微鏡の一部を示した図である。
１ 固定された部材
２ 伝動体
３ 傾斜面
４ 操作対象部材
８ 金属スリーブ
１０ 傾動支持部
１４ 他の部材
フロントページの続き
(72)発明者 ダニエル・トビアス
ドイツ連邦共和国・73447・オベルコーヒ
ェン・エルンスト−アベ−シュトラーセ・
２
Ｆターム(参考） 5C033 BB02 SS01 SS02
Claims (12)
- 【請求項１】 光学機器または粒子光学機器用マニピュ
レータ、特に電子顕微鏡における絞りマニピュレータま
たは試料マニピュレータにおいて、操作対象部材（４）
が固定された部材（１）に対し相対的に移動可能な伝動
体（２）を介して取り付けられ、伝動体（２）が熱的に
異方性の複合材を含み、より高い熱伝導率の方向が操作
対象部材（４）と固定された部材（１）とを結ぶ結合軸
線の方向に指向しているマニピュレータ。 - 【請求項２】 伝動体（２）が操作対象部材（４）と固
定された部材（１）とを結ぶ結合軸線（Ｂ−Ｂ）の方向
に小さなまたは負の熱膨張係数を有している請求項１に
記載のマニピュレータ。 - 【請求項３】 複合材が繊維強化グラファイトである請
求項１または２に記載のマニピュレータ。 - 【請求項４】 複合材が炭素繊維を含んでいる請求項３
に記載のマニピュレータ。 - 【請求項５】 操作対象部材（４）と固定された部材
（１）とを結ぶ結合軸線（Ｂ−Ｂ）の方向における伝動
体（２）の熱伝導率が３７８Ｗ／ｍＫよりも大きく、有
利には６００Ｗ／ｍＫよりも大きい請求項１から４まで
のいずれか一つに記載のマニピュレータ。 - 【請求項６】 操作対象部材（４）と固定された部材
（１）とを結ぶ結合軸線（Ｂ−Ｂ）に対し垂直な方向に
おける伝動体（２）の熱伝導率は熱絶縁体の熱伝導率に
対応している請求項１から５までのいずれか一つに記載
のマニピュレータ。 - 【請求項７】 伝動体（２）の端部が傾斜面（３）を備
え、傾斜面（３）は操作対象部材（４）と固定された部
材（１）とを結ぶ結合軸線（Ｂ−Ｂ）の方向に対し傾斜
しており、操作対象部材（４）がこの傾斜面（３）で面
接触により取り付けられている請求項１から６までのい
ずれか一つに記載のマニピュレータ。 - 【請求項８】 固定された部材（１）へ熱を排出するた
め、他の部材（１４）が設けられ、伝動体（２）は傾斜
面（３）とは逆の側の端部において前記他の部材（１
４）に対し面接触している請求項１から７までのいずれ
か一つに記載のマニピュレータ。 - 【請求項９】 伝動体（２）を取り囲む金属スリーブ
（８）が設けられている請求項１から８までのいずれか
一つに記載のマニピュレータ。 - 【請求項１０】 マニピュレータが真空密封部を有し、
伝動体（２）がこの真空密封部を貫通して案内されてい
る請求項１から９までのいずれか一つに記載のマニピュ
レータ。 - 【請求項１１】 真空密封部の領域に伝動体（２）用の
傾動支持部（１０）が設けられている請求項１０に記載
のマニピュレータ。 - 【請求項１２】 電子光学要素と請求項１から１１まで
のいずれか一つに記載のマニピュレータとを備えた電子
顕微鏡。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE10212807.3 | 2002-03-22 | ||
| DE10212807A DE10212807A1 (de) | 2002-03-22 | 2002-03-22 | Manipulator für ein optisches oder teilchenoptisches Gerät |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003282019A true JP2003282019A (ja) | 2003-10-03 |
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ID=27798068
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003059631A Expired - Fee Related JP4377145B2 (ja) | 2002-03-22 | 2003-03-06 | 光学機器または粒子光学機器用マニピュレータ |
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|---|---|
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| EP (1) | EP1351271B1 (ja) |
| JP (1) | JP4377145B2 (ja) |
| DE (2) | DE10212807A1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011210547A (ja) * | 2010-03-30 | 2011-10-20 | Hironari Miyazaki | 試料ホルダー、及び試料駆動装置 |
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|---|---|---|---|---|
| DE10212807A1 (de) * | 2002-03-22 | 2003-10-02 | Leo Elektronenmikroskopie Gmbh | Manipulator für ein optisches oder teilchenoptisches Gerät |
| DE10344492B4 (de) * | 2003-09-24 | 2006-09-07 | Carl Zeiss Nts Gmbh | Teilchenstrahlgerät |
| WO2013033325A1 (en) * | 2011-08-31 | 2013-03-07 | The Trustees Of Columbia University In The City Of New York | Systems and methods for a sample exchange refrigerator |
| US20130256558A1 (en) * | 2012-03-29 | 2013-10-03 | Christian Dietl | Apparatus for contaminants being deposited thereon |
| CN106783493B (zh) * | 2016-12-01 | 2018-07-10 | 聚束科技（北京）有限公司 | 一种真空气氛处理装置、样品观测系统及方法 |
| US10520527B2 (en) * | 2017-12-15 | 2019-12-31 | The Regents Of The University Of California | Miniature device for ultra high sensitivity and stability probing in vacuum |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3419717A (en) * | 1964-12-10 | 1968-12-31 | Commw Scient Ind Res Org | Manipulator for accurately positioning specimens within an electron microscope or an electron diffraction camera |
| JPS55134933A (en) | 1979-04-10 | 1980-10-21 | Chiyou Lsi Gijutsu Kenkyu Kumiai | Preparaion of aperture for electron beam exposing device |
| DE3374490D1 (en) * | 1982-04-20 | 1987-12-17 | Univ Glasgow | Low temperature stage for microanalysis |
| US4703181A (en) * | 1986-04-07 | 1987-10-27 | Gatan Inc. | Anti-drift device for side entry electron microscope specimen holders |
| US5077637A (en) * | 1989-09-25 | 1991-12-31 | The Charles Stark Draper Lab., Inc. | Solid state directional thermal cable |
| DE69118315T2 (de) * | 1990-11-01 | 1996-08-14 | Canon Kk | Waferhaltebefestigung für Belichtungsgerät |
| DE69229432T2 (de) * | 1991-10-24 | 2000-02-17 | Hitachi Ltd | Probenhalter für Elektronenmikroskop |
| US5296669A (en) * | 1992-05-29 | 1994-03-22 | Hitachi, Ltd. | Specimen heating device for use with an electron microscope |
| US5898177A (en) * | 1996-08-08 | 1999-04-27 | Hitachi, Ltd. | Electron microscope |
| US6147301A (en) * | 1998-06-04 | 2000-11-14 | Intel Corporation | Graphite-fiber enhanced molded plastic for electronic enclosures |
| US6351387B1 (en) * | 2000-06-29 | 2002-02-26 | Intel Corporation | System and method of heat extraction from an integrated circuit die |
| DE10212807A1 (de) * | 2002-03-22 | 2003-10-02 | Leo Elektronenmikroskopie Gmbh | Manipulator für ein optisches oder teilchenoptisches Gerät |
| US6861021B2 (en) * | 2002-04-16 | 2005-03-01 | General Electric Company | Molding tool construction and molding method |
| US6815696B2 (en) * | 2002-05-29 | 2004-11-09 | Ibis Technology Corporation | Beam stop for use in an ion implantation system |
-
2002
- 2002-03-22 DE DE10212807A patent/DE10212807A1/de not_active Withdrawn
-
2003
- 2003-02-05 EP EP03002448A patent/EP1351271B1/de not_active Expired - Fee Related
- 2003-02-05 DE DE50309516T patent/DE50309516D1/de not_active Expired - Lifetime
- 2003-03-06 JP JP2003059631A patent/JP4377145B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2003-03-24 US US10/394,201 patent/US6894288B2/en not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
| JP2011210547A (ja) * | 2010-03-30 | 2011-10-20 | Hironari Miyazaki | 試料ホルダー、及び試料駆動装置 |
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Also Published As
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| EP1351271A1 (de) | 2003-10-08 |
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