JP2004342401A - Sample exchanging device in transmission electron microscope - Google Patents

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JP2004342401A
JP2004342401A JP2003135829A JP2003135829A JP2004342401A JP 2004342401 A JP2004342401 A JP 2004342401A JP 2003135829 A JP2003135829 A JP 2003135829A JP 2003135829 A JP2003135829 A JP 2003135829A JP 2004342401 A JP2004342401 A JP 2004342401A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a sample exchanging device of a transmission electron microscope capable of simply and precisely mounting a sample cartridge on a sample holder. <P>SOLUTION: When an inside of a main exhaust chamber 5 is exhausted up to a given high degree of vacuum, a gate valve 6 is opened for exchange of a sample, and a control circuit 26 recognizes by an operation of a microswitch 9 that the gate valve 6 is opened. When the control circuit 26 recognizes the opening of the gate valve 6, a goniometer drive circuit 25 is controlled to a tilt angle of the sample toward a direction of a position X from among sample exchanging positions X, Y, Z memorized and sets the sample holder 2 at the tip of the goniometer on the sample exchanging position. Later, a conveying rod 17 is pushed out into an inside of a lens-barrel 1, an end of the sample cartridge 15 is inserted into an opening at the tip of the sample holder 2, and the sample cartridge is fixed to the sample holder 2. After the sample cartridge is fixed to the sample holder 2, the conveying rod 17 releases chucking of the sample cartridge and pulls back the conveying rod alone into the main exhaust chamber 5. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、試料が装着された試料カートリッジを大気中から搬送し、真空に維持された鏡筒内の試料ホルダ先端に着脱するようにした透過電子顕微鏡における試料交換装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
図1は従来の透過電子顕微鏡における試料交換装置を示しているが、この図1は試料の交換機構部が取り付けられた電子顕微鏡の鏡筒部分の断面を示している。図中1は鏡筒であり、図示していない電子銃から発生し加速された電子ビームは、紙面に垂直な方向から試料ホルダ2に取り付けられた試料に向けて照射される。
【0003】
試料ホルダ2は、鏡筒1の一部に設けられたゴニオメータ3に固定されており、詳細には示されていないが、試料ホルダ2の先端に装着された試料は、ゴニオメータ3によって紙面に平行なX‐Y方向、紙面に垂直なZ方向に移動可能に構成されている。更に、試料はゴニオメータ3によって傾斜させることもできるように構成されている。
【0004】
鏡筒1のゴニオメータ3の取りつけ位置とは対称の位置に、試料交換機構4が取りつけられている。試料交換機構4は、鏡筒1内と連通する本排気室5を有しており、本排気室5と鏡筒1内部との間には、第1の仕切弁6が設けられている。したがって、第1の仕切弁6を開くことにより、本排気室5と鏡筒1内とは連通し、第1の仕切弁6を閉じることによって、本排気室6と鏡筒1内部とは真空的に独立状態とされる。
【0005】
本排気室5の一端には、予備排気室7が取りつけられている。予備排気室7と本排気室5内部との間には、第2の仕切弁8が設けられている。したがって、第2の仕切弁8を開くことにより、本排気室5と予備排気室7内とは連通し、第2の仕切弁8を閉じることによって、本排気室6と予備排気室7内部とは真空的に独立状態とされる。なお、仕切弁6にはマイクロスイッチ9が取りつけられており、仕切弁6のバルブのOPEN/CLOSEを識別できるように構成されている。
【0006】
本排気室5には、拡散ポンプ(図示せず)に接続されている排気管11が設けられており、本排気室5内は拡散ポンプによって比較的高い真空度に維持される。予備排気室7には、ロータリーポンプ(図示せず)に接続されている排気管12が設けられており、予備排気室7内は、ロータリーポンプによって比較的低い真空度に維持される。
【0007】
予備排気室7内にはトランスファホルダ13が設けられており、このトランスファーホルダ13上には、試料14が取りつけられた試料カートリッジ15が載置されている。この試料カートリッジ15が載置されたトランスファホルダ13は、ロッド16によって紙面の上下方向に移動可能とされている。本排気室5内には、試料カートリッジ15をチャックし紙面に水平な方向に移動させるための搬送ロッド17が設けられている。
【0008】
なお、真空外からトランスファホルダ13や搬送ロッド17を真空に排気されている本排気室5内や予備排気室7内で移動させるため、例えば、本排気室5の搬送ロッド17が移動する開口部分や予備排気室7のトランスファホルダ13が移動する開口部分には、Oリングシール18が取りつけられており、搬送ロッド17やトランスファホルダ13の移動によって、本排気室5や予備排気室7の真空漏れが防げ、本排気室5や予備排気室7の真空度が低下することを防止している。搬送ロッド17は、液体窒素が封入されたタンク19に熱的に接続された熱伝導部材20と常に熱的に接続された状態で移動可能にされている。このような構成の動作を次に説明する。
【0009】
まず、試料14を検鏡のために鏡筒1内の試料ホルダ2まで搬送する手順について説明する。最初に、仕切弁8と6とをCLOSEの状態とし、予備排気室7内に試料14が取り付けられた試料カートリッジ15が載せられたトランスファホルダ13を導入する。その後、排気管12を介して予備排気室7内をロータリーポンプで排気する。予備排気室7内の真空度を監視し、所定の真空度に達したら仕切弁8をOPENの状態にし、ロッド16を用いてトランスファホルダ13を本排気室5内に導入する。
【0010】
本排気室5内は拡散ポンプによって比較的高い真空度に維持されている。トランスファホルダ13が所定の位置まで移動させられた後、搬送ロッド17を移動させて搬送ロッド17の先端がトランスファホルダ13の移動位置まで達するように、搬送ロッド17の移動制御を行う。この状態で搬送ロッド17先端の適宜なチャック機構によって、搬送ロッド17先端に試料カートリッジ15が保持される。試料カートリッジ15が搬送ロッド先端に保持された後、トランスファホルダ13は予備排気室7内に引き戻され、仕切弁8がCLOSEの状態とされる。
【0011】
仕切弁8がCLOSEの状態とされると、本排気室5内部は、排気管19を介して、図示していない拡散ポンプによってより高い真空度に排気される。この際、搬送ロッド17は、液体窒素が入れられたタンク19に接続された熱伝導部財20を介して冷却される。その結果、試料カートリッジ15および試料14も液体窒素温度まで冷却されることになる。
【0012】
本排気室5内部の真空度が所定の高真空度まで排気されたら、仕切弁6が開けられ、搬送ロッド17が鏡筒1内に挿入される。この鏡筒1内で搬送ロッド17の先端に保持された試料14が取り付けられた試料カートリッジ15を、ゴニオメータ3に固定された試料ホルダ2に装着する。この試料カートリッジ15の搬送と試料ホルダ2への装着は、試料交換機構4のうち、搬送ロッドを手動で制御しながら行なう。
【0013】
逆に検鏡が終了した試料を鏡筒1から外部に取り出す場合には、搬送ロッド17をゴニオメータ3の先端の試料ホルダ2の位置まで挿入し、ロッド17先端部で試料カートリッジ15をチャックする。その後、搬送ロッドを鏡筒1内から引き抜き、仕切弁6を閉じる。その後仕切弁8を開け、トランスファーホルダ13を本排気室5内に導入する。そこで、搬送ロッド17にチャックされていた試料カートリッジ15は、トランスファーホルダ13上に載せられ、トランスファーホルダー13のロッド16を引き抜くことにより、試料14は予備排気室7内に取り出されることになる。トランスファーホルダ13が予備排気室7内に戻されると、手動で仕切弁8を閉じ本排気室5の真空度を維持するように構成される。
【0014】
このような試料をゴニオメータに取りつけられた試料ホルダに、ゴニオメータの対向する側から導入して取りつける方式の詳細は、例えば、特許文献1に詳細に記載されている。
【0015】
【特許文献1】
特開平11−185686号公報
【0016】
【発明が解決しようとする課題】
図1に示した構成で試料の交換を行う方式では、鏡筒1内の試料交換位置と像観察最適位置とが違うことが多く、試料交換を行うたびに、試料ホルダ2を試料交換位置まで移動させたり、その後、像観察最適位置に動かしたりしなければならない。このような操作は煩わしく、また、試料交換位置や像観察最適位置を間違ったりするケースも生じる。
また、試料ホルダ2の試料カートリッジ挿入口は、試料カートリッジ15の固定を考えて狭くしてあるため、試料交換位置にゴニオメータが正確に移動していないと着脱できないことになる。そして、試料交換位置にゴニオメータが移動していないときに試料カートリッジ15を試料ホルダ2に装着しようとすると、最悪の場合には、試料ホルダ2を破損させるか、あるいは、試料カートリッジ15を鏡筒1内部に落としてしまう。更に、試料交換位置にゴニオメータが移動していないときに、試料カートリッジ15を試料ホルダ2から取り外そうとすると、最悪の場合には試料ホルダ2を破損させてしまう。
【0017】
本発明は、このような点に鑑みてなされたもので、その目的は、試料ホルダの破損の危険を除去し、簡単に正確に試料カートリッジを試料ホルダに取りつけることができる透過電子顕微鏡の試料交換装置を実現するにある。
【0018】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明に基づく透過電子顕微鏡における試料交換装置は、鏡筒の一方から試料ホルダを鏡筒内に挿入し、試料ホルダに取り付けられた試料を少なくともX,Y,Z方向に移動させるゴニオメータと、ゴニオメータに対向した鏡筒部分に設けられた試料交換機構とを有し、試料交換機構から観察すべき試料を試料ホルダ上に搬送する試料搬送ロッドとを備えている透過電子顕微鏡における試料交換装置において、ゴニオメータを操作して、試料交換位置を求めその位置データを記憶する記憶手段と、試料交換機構に含まれる排気室と鏡筒内を仕切る仕切弁と、仕切弁の開・閉のデータを発生する開閉データ発生手段と、前記試料交換位置データと仕切弁の開閉データが供給され、仕切弁の開閉データに基づいてゴニオメータの位置を制御し、ゴニオメータの試料位置を試料交換位置に自動的に移動させる制御装置を有しており、あらかじめ正確に試料交換位置を求めて記憶しておくことにより、ゴニオメータを正確に試料交換位置に移動させることができ、試料交換を試料ホルダを破損させることなく正確に行なうことができる。
【0019】
請求項2の発明に基づく透過電子顕微鏡における試料交換装置は、請求項1記載の透過電子顕微鏡における試料交換装置において、ゴニオメータを操作して、像観察最適位置を求めその位置データを記憶し、ゴニオメータの試料ホルダに試料がセットされた後、制御装置によってゴニオメータが制御され、試料を像観察最適位置に自動的に移動させるように構成したので、試料交換を正確に行なうことができると共に、像観察最適位置まで試料を正確に自動的に移動させることができる。
【0020】
請求項3の発明に基づく透過電子顕微鏡における試料交換装置は、請求項1〜2記載の透過電子顕微鏡における試料交換装置において、試料交換機構は、第1の仕切弁によって鏡筒内と真空的に接続された本排気室と、本排気室と第2の仕切弁によって真空的に接続された予備排気室とを備えており、試料がセットされた試料カートリッジは、最初に予備排気室内に導入され、予備排気室内を所定の真空度に排気した後、第2の仕切弁を開けて試料カートリッジを本排気室内に導入し、第2の仕切弁を閉じて本排気室内を高真空に排気し、本排気室内が所定の真空度にされた後、第1の仕切弁を開け、試料カートリッジを試料交換位置に移動されているゴニオメータの試料ホルダ位置に搬送するように構成したことを特徴としている。この結果、鏡筒内の真空を高い状態に維持した状態で試料交換が可能となり、また、鏡筒内を清浄な環境に維持することができる。
【0021】
請求項4の発明に基づく透過電子顕微鏡における試料交換装置は、請求項3の発明において、本排気室において、試料カートリッジは搬送ロッドの先端に取り付けられ、試料交換時には、第1の仕切弁を開けて搬送ロッドを移動させ、試料カートリッジを試料交換位置まで搬送するように構成すると共に、搬送ロッドの一部を熱伝導部材によって支持し、熱伝導部材を冷却するように構成したことを特徴としている。その結果、試料を液体窒素温度に冷却した状態で観察することが可能となる。
【0022】
請求項5の発明に基づく透過電子顕微鏡における試料交換装置は、請求項1〜4の発明において、仕切弁の開閉データ発生手段として、本排気室と鏡筒との間を仕切る仕切弁の開閉によって信号を発生するマイクロスイッチを用いたことを特徴としている。
【0023】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図を参照して詳述する。図2は本発明に基づく電子顕微鏡における試料交換装置の一例を示したもので、図1の従来装置と同一ないしは類似の構成要素には同一番号が付されている。図2において、1は鏡筒であり、図示していない電子銃から発生し加速された電子ビームは、紙面に垂直な方向から試料ホルダ2に向けて照射される。
【0024】
試料ホルダ2は、鏡筒1の一部に設けられたゴニオメータ3に固定されており、詳細には示されていないが、試料ホルダ2の先端に装着された試料は、ゴニオメータ3によって紙面に平行なX‐Y方向、紙面に垂直なZ方向に移動可能に構成されている。更に、試料はゴニオメータ3によって傾斜させることもできるように構成されている。このゴニオメータ3には、ゴニオメータ3を駆動し、試料ホルダ2の試料をX,Y,Z方向への移動、X方向への試料の傾斜を駆動するゴニオメータ駆動回路25が接続されている。
【0025】
この駆動回路25には、駆動回路の動作を制御する制御回路26が接続されている。制御回路26には、オペレータとの間の情報、データ等の交換、動作の指示等を行なうヒューマンインターフェイスとして、パーソナルコンピュータ27,CRT28,マウスやキーボード等の入力装置29が接続されている。
【0026】
この入力装置29からの操作により、試料交換位置であるX,Y,Z方向の位置、X方向への試料の傾斜角が記憶されており、試料ホルダ2に試料カートリッジ15が取りつけられた際には、制御回路26により、パーソナルコンピュータ27に記憶された試料交換位置、すなわち、X,Y,Z方向の位置、X方向への試料の傾斜角を読み出し、読み出されたデータに基づいて、ゴニオメータ駆動回路25を制御して、試料交換位置に試料を移動させる。
【0027】
また、この入力装置29からの操作により、像観察最適位置(Z方向位置)も記憶されており、試料が試料ホルダ2に取り付けられた後、制御回路26の制御によりゴニオメータ駆動回路25を介して、ゴニオメータ2が駆動され、試料は像観察最適位置であるZ方向位置に試料の移動を行う。
【0028】
鏡筒1のゴニオメータ3の取りつけ位置とは対称の位置に、試料交換機構4が取りつけられている。試料交換機構4は、鏡筒1内と連通する本排気室5を有しており、本排気室5と鏡筒1内部との間には、第1の仕切弁6が設けられている。したがって、第1の仕切弁6を開くことにより、本排気室5と鏡筒1内とは連通し、第1の仕切弁6を閉じることによって、本排気室5と鏡筒1内部とは真空的に独立状態とされる。
【0029】
第1の仕切弁6には、仕切弁6のOPEN/CLOSEで働くマイクロスイッチ9が取りつけられている。このマイクロスイッチ9は制御回路26に接続されており、制御回路26により、仕切弁6のOPEN/CLOSEが認識できるように構成されている。一方試料14の位置の記憶は、試料交換位置、像観察最適位置と共に入力装置29から位置の記憶のための操作がなされたときのゴニオメータの位置を制御回路26に記憶させることによって行なう。
【0030】
入力装置29から試料交換位置の記憶のための操作を行うと、そのときの試料位置X,Y,Z方向の位置、X方向への試料の傾斜角が試料交換位置として制御回路26に記憶される。入力装置29から試料交換位置の記憶のための操作を行うと、制御回路26が記憶した試料交換位置X,Y,Z方向の位置、X方向への試料の傾斜角のデータをゴニオメータ駆動回路25に供給し、ゴニオメータ3を駆動してゴニオメータ3の先端の試料ホルダ2に取り付けられた試料14を試料交換位置にセットする。
【0031】
入力装置29から像観察最適位置の記憶のための操作を行なうと、その時の試料位置Zが像観察最適位置として制御回路26に記憶される。入力装置29により像観察最適位置へ試料14を移動するための操作を行なうと、制御回路26が記憶した像観察最適位置Zにゴニオメータ駆動回路25を制御し、ゴニオメータ3の先端の試料3を像観察最適位置にセットする。
【0032】
本排気室5の一端には、予備排気室7が取りつけられている。予備排気室7と本排気室5内部との間には、第2の仕切弁8が設けられている。したがって、第2の仕切弁8を開くことにより、本排気室5と予備排気室7内とは連通し、第2の仕切弁8を閉じることによって、本排気室6と予備排気室7内部とは真空的に独立状態とされる。
【0033】
本排気室5には、拡散ポンプ(図示せず)に接続されている排気管11が設けられており、本排気室5内は拡散ポンプによって比較的高い真空度に維持される。予備排気室7には、ロータリーポンプ(図示せず)に接続されている排気管12が設けられており、予備排気室7内は、ロータリーポンプによって比較的低い真空度に維持される。
【0034】
予備排気室7内にはトランスファホルダ13が設けられており、このトランスファホルダ13上には、試料14が取りつけられた試料カートリッジ15が載置されている。この試料カートリッジ15が載置されたトランスファホルダ13は、ロッド16によって紙面の上下方向に移動可能とされている。本排気室5内には、試料カートリッジ15をチャックし紙面に水平な方向に移動させるための搬送ロッド17が設けられている。
【0035】
なお、真空外からトランスファホルダ13や搬送ロッド17を真空に排気されている本排気室5内や予備排気室7内で移動させるため、例えば、本排気室5の搬送ロッド17が移動する開口部分や予備排気室7のトランスファホルダ13が移動する開口部分には、Oリングシール18が取りつけられており、搬送ロッド17やトランスファホルダ13の移動によって、本排気室5や予備排気室7の真空漏れが防げ、本排気室5や予備排気室7の真空度が低下することを防止している。搬送ロッド17は、液体窒素が封入されたタンク19に熱的に接続された熱伝導部材20と常に熱的に接続された状態で移動可能にされている。このような構成の動作を次に説明する。
【0036】
まず、大気中の試料カートリッジ15を比較的高い真空度の鏡筒1内に設けられた試料ホルダ2に取りつけ、像観察を行う場合について説明する。すなわち、試料14を検鏡のために鏡筒1内の試料ホルダ2まで搬送する手順について説明する。最初に、予備排気室7内に試料14が取り付けられた試料カートリッジ15が載せられたトランスファホルダ13を導入する。その後、排気管12を介して予備排気室7内をロータリーポンプで排気する。予備排気室7内の真空度を監視し、所定の真空度に達したら仕切弁8をOPENの状態にし、ロッド17を用いてトランスファホルダ13を本排気室5内に導入する。
【0037】
本排気室5内は拡散ポンプによって比較的高い真空度に維持されている。トランスファホルダ13が所定の位置まで移動させられた後、搬送ロッド17を移動させて搬送ロッド17の先端がトランスファホルダ13の移動位置まで達するように、搬送ロッド17の移動制御を行う。この状態で搬送ロッド17先端の適宜なチャック機構によって、搬送ロッド17先端に試料カートリッジ15が保持される。試料カートリッジ15が搬送ロッド先端に保持された後、トランスファホルダ13は予備排気室7内に引き戻され、仕切弁8がCLOSEの状態とされる。
【0038】
仕切弁8がCLOSEの状態とされると、本排気室5内部は、排気管11を介して、図示していない拡散ポンプによってより高い真空度に排気される。この際、搬送ロッド17は、液体窒素が入れられたタンク19に接続された熱伝導部材20を介して冷却される。その結果、試料カートリッジ15および試料14も液体窒素温度まで冷却されることになる。
【0039】
本排気室5内部の真空度が所定の高真空度まで排気されたら、試料交換のために仕切弁6を開く。仕切弁6が開くと、取りつけられているマイクロスイッチ9の動作で制御回路26が仕切弁6が開いたことを認識する。
【0040】
制御回路26は、仕切弁6が開いたことを認識したら、記憶している試料交換位置X,Y,Z方向の位置、X方向への試料の傾斜角にゴニオメータ駆動回路25を制御してゴニオメータ先端の試料ホルダ2を試料交換位置にセットする。その後、搬送ロッド17を鏡筒1内に押し出し、試料ホルダ2の先端の開口部に試料カートリッジ15の一端を挿入し、試料ホルダ2に試料カートリッジ15を固定する。
【0041】
試料ホルダ2に試料カートリッジを固定した後、搬送ロッド17は試料カートリッジのチャッキングを解除し、搬送ロッドのみを本排気室5内に引き戻す。その後、仕切弁6を閉じる。仕切弁6が閉じるとマイクロスイッチ9の動作で制御回路26は、仕切弁6が閉じたことを認識し試料ホルダ2に試料カートリッジ15が装着されたことを確認した後、ゴニオメータ駆動回路25によってゴニオメータ3を駆動し、試料ホルダ2に取り付けられた試料14が像観察最適位置に配置されるように制御する。この段階で試料に電子ビームを照射し、像の観察が行なわれる。
【0042】
次に、試料カートリッジ15を試料ホルダ2から取り外す際の手順について説明する。まず像観察を停止し、電子ビームの試料への照射を止め、その後仕切弁6を開く。仕切弁6が開くと、取りつけられているマイクロスイッチ9の動作で制御回路26が仕切弁6が開いたことを認識する。
【0043】
制御回路26は、仕切弁6が開いたことを認識したら、記憶している試料交換位置X,Y,Z方向の位置、X方向への試料の傾斜角にゴニオメータ駆動回路25を駆動し、ゴニオメータは試料交換位置にセットされる。この後、試料交換機構4の搬送ロッド17を本排気室5から鏡筒1内に移動させ、試料カートリッジ15をチャッキングし、試料ホルダ2から試料カートリッジ15を引き出す。そして、搬送ロッド17は図中左側に引き戻され、試料カートリッジ15を試料交換のための本排気室5内に搬送する。試料カートリッジ15が本排気室5内の所定位置にまで搬送されたら、仕切弁6は閉じられる。
【0044】
このようにして、本排気室5と鏡筒1内の間の試料カートリッジの搬送方式を説明したが、次に、本排気室5と、予備排気室7との間の試料カートリッジ15の搬送について説明する。新しい試料を観察する場合、試料14が取り付けられた試料カートリッジ15が載せられたトランスファホルダ13が予備排気室7内に導入される。その後、排気管12を介して予備排気室7内をロータリーポンプで排気する。予備排気室7内の真空度を監視し、所定の真空度に達したら仕切弁8をOPENの状態にし、ロッド17を用いてトランスファホルダ13を本排気室5内に導入する。
【0045】
本排気室5内は拡散ポンプによって比較的高い真空度に維持されている。トランスファホルダ13が所定の位置まで移動させられた後、搬送ロッド17を移動させて搬送ロッド17の先端がトランスファホルダ13の移動位置まで達するように、搬送ロッド17の移動制御を行う。この状態で搬送ロッド17先端の適宜なチャック機構によって、搬送ロッド17先端に試料カートリッジ15が保持される。試料カートリッジ15が搬送ロッド先端に保持された後、トランスファホルダ13は予備排気室7内に引き戻され、仕切弁8がCLOSEの状態とされる。
【0046】
仕切弁8がCLOSEの状態とされると、本排気室5内部は、排気管11を介して、図示していない拡散ポンプによってより高い真空度に排気される。本排気室5内部の真空度が所定の高真空度まで排気されたら、仕切弁6が開けられ、前記した方式で試料カートリッジ14は鏡筒1内の所望の位置にセットされる。
【0047】
逆に検鏡が終了した試料を鏡筒1から外部に取り出す場合には、前記した方式によって試料カートリッジ15が本排気室5内に戻され、仕切弁6が閉じられる。その後仕切弁8を開け、トランスファホルダを本排気室5内に導入する。そこで、搬送ロッド17にチャックされていた試料カートリッジ15は、トランスファホルダ13上に載せられ、トランスファホルダー13のロッド16を引き抜くことにより、試料14は予備排気室7内に取り出されることになる。トランスファホルダ13が予備排気室7内に戻されると、手動で仕切弁8を閉じ本排気室5の真空度を維持するように構成される。
【0048】
以上本発明の実施の形態を説明したが、本発明はこの実施の形態に限定されず幾多の変形が可能である。例えば、試料交換機構4は前記例示した方式のものに限定されず、他の方式を用いても良い。
【0049】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1の発明に基づく透過電子顕微鏡における試料交換装置は、鏡筒の一方から試料ホルダを鏡筒内に挿入し、試料ホルダに取り付けられた試料をを少なくともX,Y,Z方向に移動させるゴニオメータと、ゴニオメータに対向した鏡筒部分に設けられた試料交換機構とを有し、試料交換機構から観察すべき試料を試料ホルダ上に搬送する試料搬送ロッドとを備えている透過電子顕微鏡における試料交換装置において、ゴニオメータを操作して、試料交換位置を求めその位置データを記憶する記憶手段と、試料交換機構に含まれる排気室と鏡筒内を仕切る仕切弁と、仕切弁の開・閉のデータを発生する開閉データ発生手段と、前記試料交換位置データと仕切弁の開閉データが供給され、仕切弁の開閉データに基づいてゴニオメータの位置を制御し、ゴニオメータの試料位置を試料交換位置に自動的に移動させる制御装置を有しており、あらかじめ正確に試料交換位置を求めて記憶しておくことにより、ゴニオメータを正確に試料交換位置に移動させることができ、試料交換を試料ホルダの損傷の恐れなく正確に行なうことができる。
【0050】
請求項2の発明に基づく透過電子顕微鏡における試料交換装置は、請求項1記載の透過電子顕微鏡における試料交換装置において、ゴニオメータを操作して、像観察最適位置を求めその位置データを記憶し、ゴニオメータの試料ホルダに試料がセットされた後、制御装置によってゴニオメータが制御され、試料を像観察最適位置に自動的に移動させるように構成したので、試料交換を正確に行なうことができると共に、像観察最適位置まで試料を自動的に移動させることができる。
【0051】
請求項3の発明に基づく透過電子顕微鏡における試料交換装置は、請求項1〜2記載の透過電子顕微鏡における試料交換装置において、試料交換機構は、第1の仕切弁によって鏡筒内と真空的に接続された本排気室と、本排気室と第2の仕切弁によって真空的に接続された予備排気室とを備えており、試料がセットされた試料カートリッジは、最初に予備排気室内に導入され、予備排気室内を所定の真空度に排気した後、第2の仕切弁を開けて試料カートリッジを本排気室内に導入し、第2の仕切弁を閉じて本排気室内を高真空に排気し、本排気室内が所定の真空度にされた後、第1の仕切弁を開け、試料カートリッジを試料交換位置に移動されているゴニオメータの試料ホルダ位置に搬送するように構成したことを特徴としている。この結果、鏡筒内の真空を高い状態に維持した状態で試料交換が可能となり、また、鏡筒内を清浄な環境に維持することができる。
【0052】
請求項4の発明に基づく透過電子顕微鏡における試料交換装置は、請求項3の発明において、本排気室において、試料カートリッジは搬送ロッドの先端に取り付けられ、試料交換時には、第1の仕切弁を開けて搬送ロッドを移動させ、試料カートリッジを試料交換位置まで搬送するように構成すると共に、搬送ロッドの一部を熱伝導部材によって支持し、熱伝導部材を冷却するように構成したことを特徴としている。その結果、試料を冷却した状態で観察することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の試料交換装置を示す図である。
【図2】本発明に基づく試料交換装置の一実施の形態を示す図である。
【符号の説明】
1 鏡筒
2 試料ホルダ
3 ゴニオメータ
4 試料交換機構
5 本排気室
6、8 仕切弁
7 予備排気室
9 マイクロスイッチ
11、12 排気管
13 トランスファホルダ
14 試料
15 試料カートリッジ
16 ロッド
17 搬送ロッド
19 液体窒素タンク
20 熱伝導部材
25 ゴニオメータ駆動回路
26 制御回路
27 パーソナルコンピュータ
28 CRT
29 入力装置
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a sample exchange device in a transmission electron microscope in which a sample cartridge having a sample mounted thereon is transported from the atmosphere and is attached to and detached from a tip of a sample holder in a lens barrel maintained in a vacuum.
[0002]
[Prior art]
FIG. 1 shows a sample exchange device in a conventional transmission electron microscope. FIG. 1 shows a cross section of a lens barrel of an electron microscope to which a sample exchange mechanism is attached. In the figure, reference numeral 1 denotes a lens barrel, and an electron beam generated and accelerated by an electron gun (not shown) is irradiated to a sample attached to the sample holder 2 from a direction perpendicular to the plane of the drawing.
[0003]
The sample holder 2 is fixed to a goniometer 3 provided in a part of the lens barrel 1, and although not shown in detail, the sample mounted on the tip of the sample holder 2 is parallel to the paper surface by the goniometer 3. It is configured to be movable in a suitable XY direction and a Z direction perpendicular to the paper surface. Further, the sample is configured so that it can be tilted by the goniometer 3.
[0004]
The sample exchange mechanism 4 is mounted at a position symmetrical to the mounting position of the goniometer 3 of the lens barrel 1. The sample exchange mechanism 4 has a main exhaust chamber 5 communicating with the inside of the lens barrel 1, and a first gate valve 6 is provided between the main exhaust chamber 5 and the inside of the lens barrel 1. Therefore, by opening the first gate valve 6, the main exhaust chamber 5 and the inside of the lens barrel 1 communicate with each other, and by closing the first gate valve 6, the main exhaust chamber 6 and the inside of the lens barrel 1 are evacuated. It becomes an independent state.
[0005]
A preliminary exhaust chamber 7 is attached to one end of the main exhaust chamber 5. A second gate valve 8 is provided between the preliminary exhaust chamber 7 and the main exhaust chamber 5. Therefore, by opening the second gate valve 8, the main exhaust chamber 5 communicates with the inside of the preliminary exhaust chamber 7, and by closing the second gate valve 8, the main exhaust chamber 6 and the inside of the preliminary exhaust chamber 7 communicate with each other. Are made vacuum independent. A micro switch 9 is attached to the gate valve 6 so that the valve OPEN / CLOSE of the gate valve 6 can be identified.
[0006]
The main exhaust chamber 5 is provided with an exhaust pipe 11 connected to a diffusion pump (not shown), and the interior of the main exhaust chamber 5 is maintained at a relatively high degree of vacuum by the diffusion pump. The preliminary exhaust chamber 7 is provided with an exhaust pipe 12 connected to a rotary pump (not shown), and the inside of the preliminary exhaust chamber 7 is maintained at a relatively low vacuum by the rotary pump.
[0007]
A transfer holder 13 is provided in the preliminary exhaust chamber 7, and a sample cartridge 15 on which a sample 14 is mounted is mounted on the transfer holder 13. The transfer holder 13 on which the sample cartridge 15 is placed is movable by a rod 16 in the vertical direction of the drawing. In the main exhaust chamber 5, a transport rod 17 for chucking the sample cartridge 15 and moving the sample cartridge 15 in a direction parallel to the paper surface is provided.
[0008]
In order to move the transfer holder 13 and the transport rod 17 from outside the vacuum into the main exhaust chamber 5 and the preliminary exhaust chamber 7 that are evacuated to vacuum, for example, an opening portion of the main exhaust chamber 5 where the transport rod 17 moves. An O-ring seal 18 is attached to an opening of the transfer chamber 13 and the transfer chamber 13 in the pre-evacuation chamber 7. This prevents the degree of vacuum in the main exhaust chamber 5 and the preliminary exhaust chamber 7 from being reduced. The transport rod 17 is movable while always being thermally connected to a heat conductive member 20 thermally connected to a tank 19 in which liquid nitrogen is sealed. The operation of such a configuration will now be described.
[0009]
First, a procedure for transporting the sample 14 to the sample holder 2 in the lens barrel 1 for microscopy will be described. First, the gate valves 8 and 6 are set in the CLOSE state, and the transfer holder 13 on which the sample cartridge 15 on which the sample 14 is mounted is loaded into the preliminary exhaust chamber 7. Thereafter, the inside of the preliminary exhaust chamber 7 is exhausted by the rotary pump through the exhaust pipe 12. The degree of vacuum in the preliminary exhaust chamber 7 is monitored, and when the degree of vacuum reaches a predetermined degree, the gate valve 8 is set to the OPEN state, and the transfer holder 13 is introduced into the main exhaust chamber 5 using the rod 16.
[0010]
The inside of the main exhaust chamber 5 is maintained at a relatively high degree of vacuum by a diffusion pump. After the transfer holder 13 is moved to a predetermined position, the movement of the transfer rod 17 is controlled such that the transfer rod 17 is moved so that the tip of the transfer rod 17 reaches the transfer position of the transfer holder 13. In this state, the sample cartridge 15 is held at the tip of the transport rod 17 by an appropriate chuck mechanism at the tip of the transport rod 17. After the sample cartridge 15 is held at the tip of the transport rod, the transfer holder 13 is pulled back into the preliminary exhaust chamber 7, and the gate valve 8 is set to CLOSE.
[0011]
When the gate valve 8 is in the CLOSE state, the inside of the main exhaust chamber 5 is evacuated to a higher degree of vacuum by a diffusion pump (not shown) via the exhaust pipe 19. At this time, the transport rod 17 is cooled via the heat conducting member 20 connected to the tank 19 containing liquid nitrogen. As a result, the sample cartridge 15 and the sample 14 are also cooled to the liquid nitrogen temperature.
[0012]
When the degree of vacuum inside the main exhaust chamber 5 is exhausted to a predetermined high vacuum degree, the gate valve 6 is opened, and the transport rod 17 is inserted into the lens barrel 1. A sample cartridge 15 with a sample 14 held at the tip of a transport rod 17 in the lens barrel 1 is mounted on a sample holder 2 fixed to the goniometer 3. The transport of the sample cartridge 15 and the mounting of the sample cartridge 15 on the sample holder 2 are performed while manually controlling the transport rod of the sample exchange mechanism 4.
[0013]
Conversely, when taking out the sample whose microscope has been completed to the outside from the lens barrel 1, the transport rod 17 is inserted to the position of the sample holder 2 at the tip of the goniometer 3, and the sample cartridge 15 is chucked at the tip of the rod 17. Thereafter, the transport rod is pulled out of the lens barrel 1 and the gate valve 6 is closed. Thereafter, the gate valve 8 is opened, and the transfer holder 13 is introduced into the main exhaust chamber 5. Then, the sample cartridge 15 that has been chucked by the transport rod 17 is placed on the transfer holder 13, and by pulling out the rod 16 of the transfer holder 13, the sample 14 is taken out into the preliminary exhaust chamber 7. When the transfer holder 13 is returned into the preliminary exhaust chamber 7, the gate valve 8 is manually closed to maintain the degree of vacuum in the main exhaust chamber 5.
[0014]
The details of a method for introducing such a sample into a sample holder attached to the goniometer by introducing it from the opposite side of the goniometer are described in detail in, for example, Patent Document 1.
[0015]
[Patent Document 1]
JP-A-11-185686
[0016]
[Problems to be solved by the invention]
In the method of exchanging the sample with the configuration shown in FIG. 1, the sample exchange position in the lens barrel 1 and the optimum image observation position are often different, and each time the sample exchange is performed, the sample holder 2 is moved to the sample exchange position. It must be moved and then moved to the optimal position for image observation. Such an operation is troublesome, and there are cases where the sample exchange position and the optimal image observation position are incorrect.
Further, the sample cartridge insertion opening of the sample holder 2 is narrowed in consideration of the fixation of the sample cartridge 15, so that the goniometer cannot be removed unless the goniometer is accurately moved to the sample replacement position. If the sample cartridge 15 is to be mounted on the sample holder 2 when the goniometer is not moved to the sample exchange position, in the worst case, the sample holder 2 is damaged or the sample cartridge 15 is moved to the lens barrel 1. Drop inside. Further, if the sample cartridge 15 is to be removed from the sample holder 2 when the goniometer has not moved to the sample replacement position, the sample holder 2 will be damaged in the worst case.
[0017]
The present invention has been made in view of such a point, and an object of the present invention is to eliminate a risk of breakage of a sample holder and to easily and accurately mount a sample cartridge on a sample holder by using a sample exchange of a transmission electron microscope. The realization of the device.
[0018]
[Means for Solving the Problems]
A sample exchange device in a transmission electron microscope according to the invention according to claim 1, wherein the sample holder is inserted into the lens barrel from one of the lens barrels and the sample mounted on the sample holder is moved at least in the X, Y, and Z directions. And a sample exchange mechanism provided in a lens barrel portion facing the goniometer, and a sample transport rod for transporting a sample to be observed from the sample exchange mechanism onto a sample holder. In the apparatus, a goniometer is operated to obtain a sample exchange position, a storage means for storing the position data, a gate valve for separating the exhaust chamber and the barrel included in the sample exchange mechanism, and data for opening and closing the gate valve. Opening / closing data generating means for supplying the sample exchange position data and gate valve opening / closing data, and controlling the position of the goniometer based on the gate valve opening / closing data. And a control device for automatically moving the sample position of the goniometer to the sample exchange position. By accurately obtaining and storing the sample exchange position in advance, the goniometer is accurately moved to the sample exchange position. The sample exchange can be performed accurately without damaging the sample holder.
[0019]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a sample exchange apparatus for a transmission electron microscope according to the first aspect, wherein the goniometer is operated to determine an optimal image observation position and store the position data. After the sample is set in the sample holder, the goniometer is controlled by the control device, and the sample is automatically moved to the optimal position for image observation, so that sample exchange can be performed accurately and image observation can be performed. The sample can be accurately and automatically moved to the optimum position.
[0020]
According to a third aspect of the present invention, there is provided a sample exchange apparatus for a transmission electron microscope. A main exhaust chamber connected thereto; and a preliminary exhaust chamber connected to the main exhaust chamber and the second gate valve in a vacuum manner. A sample cartridge in which a sample is set is first introduced into the preliminary exhaust chamber. After evacuating the preliminary exhaust chamber to a predetermined degree of vacuum, the second gate valve is opened, the sample cartridge is introduced into the main exhaust chamber, the second gate valve is closed, and the main exhaust chamber is evacuated to a high vacuum; After the evacuation chamber is evacuated to a predetermined degree, the first gate valve is opened, and the sample cartridge is transported to the sample holder position of the goniometer that has been moved to the sample exchange position. As a result, the sample can be exchanged while maintaining the vacuum in the lens barrel at a high level, and the inside of the lens barrel can be maintained in a clean environment.
[0021]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a sample exchange device in a transmission electron microscope according to the third aspect of the present invention, wherein a sample cartridge is attached to a tip of a transport rod in the exhaust chamber, and a first gate valve is opened at the time of sample exchange. The transfer rod is moved to move the sample cartridge to the sample exchange position, and a part of the transfer rod is supported by a heat conducting member to cool the heat conducting member. . As a result, it becomes possible to observe the sample in a state where it is cooled to the temperature of liquid nitrogen.
[0022]
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a sample exchange apparatus in a transmission electron microscope according to the first to fourth aspects of the present invention, wherein the opening and closing data generating means for the gate valve is provided by opening and closing a gate valve for partitioning between the main exhaust chamber and the lens barrel. It is characterized by using a microswitch for generating a signal.
[0023]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 2 shows an example of a sample exchange device in an electron microscope according to the present invention, and the same or similar components as those in the conventional device in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. In FIG. 2, reference numeral 1 denotes a lens barrel, and an electron beam generated and accelerated by an electron gun (not shown) is irradiated to the sample holder 2 in a direction perpendicular to the plane of the drawing.
[0024]
The sample holder 2 is fixed to a goniometer 3 provided in a part of the lens barrel 1, and although not shown in detail, the sample mounted on the tip of the sample holder 2 is parallel to the paper surface by the goniometer 3. It is configured to be movable in a suitable XY direction and a Z direction perpendicular to the paper surface. Further, the sample is configured so that it can be tilted by the goniometer 3. The goniometer 3 is connected to a goniometer drive circuit 25 that drives the goniometer 3, moves the sample in the sample holder 2 in the X, Y, and Z directions, and drives the sample to tilt in the X direction.
[0025]
The drive circuit 25 is connected to a control circuit 26 for controlling the operation of the drive circuit. The control circuit 26 is connected with a personal computer 27, a CRT 28, and an input device 29 such as a mouse and a keyboard as a human interface for exchanging information, data, and the like with an operator, and instructing operations.
[0026]
By the operation from the input device 29, the positions in the X, Y, and Z directions, which are the sample exchange positions, and the inclination angles of the sample in the X direction are stored, and when the sample cartridge 15 is mounted on the sample holder 2, Reads out the sample exchange position stored in the personal computer 27, that is, the position in the X, Y, and Z directions, and the tilt angle of the sample in the X direction by the control circuit 26, and based on the read data, the goniometer The drive circuit 25 is controlled to move the sample to the sample exchange position.
[0027]
The image observation optimum position (Z-direction position) is also stored by the operation from the input device 29. After the sample is mounted on the sample holder 2, the control circuit 26 controls the goniometer drive circuit 25 via the goniometer drive circuit 25. , The goniometer 2 is driven, and the sample moves to the Z direction position, which is the optimal position for image observation.
[0028]
The sample exchange mechanism 4 is mounted at a position symmetrical to the mounting position of the goniometer 3 of the lens barrel 1. The sample exchange mechanism 4 has a main exhaust chamber 5 communicating with the inside of the lens barrel 1, and a first gate valve 6 is provided between the main exhaust chamber 5 and the inside of the lens barrel 1. Therefore, by opening the first gate valve 6, the main exhaust chamber 5 communicates with the inside of the lens barrel 1, and by closing the first gate valve 6, the main exhaust chamber 5 and the inside of the lens barrel 1 become vacuum. It becomes an independent state.
[0029]
The first gate valve 6 is provided with a microswitch 9 that operates in OPEN / CLOSE of the gate valve 6. The microswitch 9 is connected to a control circuit 26, and the control circuit 26 is configured to recognize OPEN / CLOSE of the gate valve 6. On the other hand, the position of the sample 14 is stored in the control circuit 26 by storing the position of the goniometer when the operation for storing the position is performed from the input device 29 together with the sample exchange position and the optimal image observation position.
[0030]
When an operation for storing the sample exchange position is performed from the input device 29, the sample position at that time in the X, Y, and Z directions and the inclination angle of the sample in the X direction are stored in the control circuit 26 as the sample exchange position. You. When an operation for storing the sample exchange position is performed from the input device 29, the data of the sample exchange position in the X, Y, and Z directions and the tilt angle of the sample in the X direction stored by the control circuit 26 are stored in the goniometer drive circuit 25. And the goniometer 3 is driven to set the sample 14 attached to the sample holder 2 at the tip of the goniometer 3 at the sample exchange position.
[0031]
When an operation for storing the optimal image observation position is performed from the input device 29, the sample position Z at that time is stored in the control circuit 26 as the optimal image observation position. When an operation for moving the sample 14 to the optimum image observation position is performed by the input device 29, the control circuit 26 controls the goniometer driving circuit 25 to the optimum image observation position Z stored, and the sample 3 at the tip of the goniometer 3 is imaged. Set to the optimal position for observation.
[0032]
A preliminary exhaust chamber 7 is attached to one end of the main exhaust chamber 5. A second gate valve 8 is provided between the preliminary exhaust chamber 7 and the main exhaust chamber 5. Therefore, by opening the second gate valve 8, the main exhaust chamber 5 communicates with the inside of the preliminary exhaust chamber 7, and by closing the second gate valve 8, the main exhaust chamber 6 and the inside of the preliminary exhaust chamber 7 communicate with each other. Are made vacuum independent.
[0033]
The main exhaust chamber 5 is provided with an exhaust pipe 11 connected to a diffusion pump (not shown), and the interior of the main exhaust chamber 5 is maintained at a relatively high degree of vacuum by the diffusion pump. The preliminary exhaust chamber 7 is provided with an exhaust pipe 12 connected to a rotary pump (not shown), and the inside of the preliminary exhaust chamber 7 is maintained at a relatively low vacuum by the rotary pump.
[0034]
A transfer holder 13 is provided in the preliminary exhaust chamber 7, and a sample cartridge 15 on which a sample 14 is mounted is mounted on the transfer holder 13. The transfer holder 13 on which the sample cartridge 15 is placed is movable by a rod 16 in the vertical direction of the drawing. In the main exhaust chamber 5, a transport rod 17 for chucking the sample cartridge 15 and moving the sample cartridge 15 in a direction parallel to the paper surface is provided.
[0035]
In order to move the transfer holder 13 and the transport rod 17 from outside the vacuum into the main exhaust chamber 5 and the preliminary exhaust chamber 7 that are evacuated to vacuum, for example, an opening portion of the main exhaust chamber 5 where the transport rod 17 moves. An O-ring seal 18 is attached to an opening of the transfer chamber 13 and the transfer chamber 13 in the pre-evacuation chamber 7. This prevents the degree of vacuum in the main exhaust chamber 5 and the preliminary exhaust chamber 7 from being reduced. The transport rod 17 is movable while always being thermally connected to a heat conductive member 20 thermally connected to a tank 19 in which liquid nitrogen is sealed. The operation of such a configuration will now be described.
[0036]
First, a case where the sample cartridge 15 in the atmosphere is mounted on the sample holder 2 provided in the lens barrel 1 having a relatively high vacuum degree and an image observation is performed will be described. That is, a procedure for transporting the sample 14 to the sample holder 2 in the lens barrel 1 for microscopy will be described. First, the transfer holder 13 on which the sample cartridge 15 on which the sample 14 is mounted is loaded into the preliminary exhaust chamber 7. Thereafter, the inside of the preliminary exhaust chamber 7 is exhausted by the rotary pump through the exhaust pipe 12. The degree of vacuum in the preliminary exhaust chamber 7 is monitored, and when the degree of vacuum reaches a predetermined degree, the gate valve 8 is set to the OPEN state, and the transfer holder 13 is introduced into the main exhaust chamber 5 using the rod 17.
[0037]
The inside of the main exhaust chamber 5 is maintained at a relatively high degree of vacuum by a diffusion pump. After the transfer holder 13 is moved to a predetermined position, the movement of the transfer rod 17 is controlled such that the transfer rod 17 is moved so that the tip of the transfer rod 17 reaches the transfer position of the transfer holder 13. In this state, the sample cartridge 15 is held at the tip of the transport rod 17 by an appropriate chuck mechanism at the tip of the transport rod 17. After the sample cartridge 15 is held at the tip of the transport rod, the transfer holder 13 is pulled back into the preliminary exhaust chamber 7, and the gate valve 8 is set to CLOSE.
[0038]
When the gate valve 8 is in the CLOSE state, the interior of the main exhaust chamber 5 is evacuated to a higher degree of vacuum by a diffusion pump (not shown) via the exhaust pipe 11. At this time, the transport rod 17 is cooled via the heat conducting member 20 connected to the tank 19 containing liquid nitrogen. As a result, the sample cartridge 15 and the sample 14 are also cooled to the liquid nitrogen temperature.
[0039]
When the degree of vacuum inside the main exhaust chamber 5 is exhausted to a predetermined high vacuum degree, the gate valve 6 is opened for sample exchange. When the gate valve 6 opens, the control circuit 26 recognizes that the gate valve 6 has opened by the operation of the attached microswitch 9.
[0040]
When the control circuit 26 recognizes that the gate valve 6 has been opened, the control circuit 26 controls the goniometer drive circuit 25 to the stored sample exchange positions in the X, Y, and Z directions and the tilt angle of the sample in the X direction, thereby controlling the goniometer. The tip sample holder 2 is set at the sample exchange position. Thereafter, the transport rod 17 is pushed into the lens barrel 1, one end of the sample cartridge 15 is inserted into the opening at the tip of the sample holder 2, and the sample cartridge 15 is fixed to the sample holder 2.
[0041]
After fixing the sample cartridge to the sample holder 2, the transport rod 17 releases chucking of the sample cartridge, and only the transport rod is pulled back into the main exhaust chamber 5. Thereafter, the gate valve 6 is closed. When the gate valve 6 is closed, the control circuit 26 recognizes that the gate valve 6 is closed and confirms that the sample cartridge 15 is mounted on the sample holder 2 by the operation of the microswitch 9, and then the goniometer driving circuit 25 uses the goniometer drive circuit 25. 3 is controlled so that the sample 14 attached to the sample holder 2 is arranged at the optimum position for image observation. At this stage, the sample is irradiated with an electron beam to observe an image.
[0042]
Next, a procedure for removing the sample cartridge 15 from the sample holder 2 will be described. First, image observation is stopped, irradiation of the sample with the electron beam is stopped, and then the gate valve 6 is opened. When the gate valve 6 opens, the control circuit 26 recognizes that the gate valve 6 has opened by the operation of the attached microswitch 9.
[0043]
When the control circuit 26 recognizes that the gate valve 6 is opened, the control circuit 26 drives the goniometer drive circuit 25 to the stored sample exchange positions in the X, Y, and Z directions and the tilt angle of the sample in the X direction, and the goniometer Is set at the sample exchange position. Thereafter, the transport rod 17 of the sample exchange mechanism 4 is moved from the main exhaust chamber 5 into the lens barrel 1, the sample cartridge 15 is chucked, and the sample cartridge 15 is pulled out from the sample holder 2. Then, the transport rod 17 is pulled back to the left side in the figure, and transports the sample cartridge 15 into the main exhaust chamber 5 for sample replacement. When the sample cartridge 15 is transported to a predetermined position in the main exhaust chamber 5, the gate valve 6 is closed.
[0044]
The transport method of the sample cartridge between the main exhaust chamber 5 and the inside of the lens barrel 1 has been described above. Next, the transport of the sample cartridge 15 between the main exhaust chamber 5 and the preliminary exhaust chamber 7 will be described. explain. When observing a new sample, the transfer holder 13 on which the sample cartridge 15 to which the sample 14 is attached is placed is introduced into the preliminary exhaust chamber 7. Thereafter, the inside of the preliminary exhaust chamber 7 is exhausted by the rotary pump through the exhaust pipe 12. The degree of vacuum in the preliminary exhaust chamber 7 is monitored, and when the degree of vacuum reaches a predetermined degree, the gate valve 8 is set to the OPEN state, and the transfer holder 13 is introduced into the main exhaust chamber 5 using the rod 17.
[0045]
The inside of the main exhaust chamber 5 is maintained at a relatively high degree of vacuum by a diffusion pump. After the transfer holder 13 is moved to a predetermined position, the movement of the transfer rod 17 is controlled such that the transfer rod 17 is moved so that the tip of the transfer rod 17 reaches the transfer position of the transfer holder 13. In this state, the sample cartridge 15 is held at the tip of the transport rod 17 by an appropriate chuck mechanism at the tip of the transport rod 17. After the sample cartridge 15 is held at the tip of the transport rod, the transfer holder 13 is pulled back into the preliminary exhaust chamber 7, and the gate valve 8 is set to CLOSE.
[0046]
When the gate valve 8 is in the CLOSE state, the interior of the main exhaust chamber 5 is evacuated to a higher degree of vacuum by a diffusion pump (not shown) via the exhaust pipe 11. When the degree of vacuum inside the main exhaust chamber 5 is exhausted to a predetermined high vacuum degree, the gate valve 6 is opened, and the sample cartridge 14 is set at a desired position in the lens barrel 1 in the above-described manner.
[0047]
Conversely, when taking out the sample for which the microscopic examination has been completed from the lens barrel 1, the sample cartridge 15 is returned into the main exhaust chamber 5 by the above-described method, and the gate valve 6 is closed. Thereafter, the gate valve 8 is opened, and the transfer holder is introduced into the main exhaust chamber 5. Therefore, the sample cartridge 15 that has been chucked by the transport rod 17 is placed on the transfer holder 13, and the rod 14 of the transfer holder 13 is pulled out, whereby the sample 14 is taken out into the preliminary exhaust chamber 7. When the transfer holder 13 is returned into the preliminary exhaust chamber 7, the gate valve 8 is manually closed to maintain the degree of vacuum in the main exhaust chamber 5.
[0048]
Although the embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to this embodiment, and various modifications can be made. For example, the sample exchange mechanism 4 is not limited to the above-described method, and another method may be used.
[0049]
【The invention's effect】
As described above, the sample exchange device in the transmission electron microscope according to the first aspect of the present invention inserts the sample holder into the lens barrel from one of the lens barrels and moves the sample attached to the sample holder into at least X, Y , A goniometer for moving in the Z-direction, and a sample exchange mechanism provided in a lens barrel portion facing the goniometer, and a sample transport rod for transporting a sample to be observed from the sample exchange mechanism onto a sample holder. In a sample exchange device in a transmission electron microscope, a goniometer is operated to determine a sample exchange position and store the position data, a gate valve that separates an exhaust chamber included in the sample exchange mechanism from the inside of the lens barrel, and a gate. Opening / closing data generating means for generating data of opening / closing of the valve, and the sample exchange position data and the opening / closing data of the gate valve are supplied, and based on the gate valve opening / closing data It has a control device that controls the position of the niometer and automatically moves the sample position of the goniometer to the sample exchange position.By accurately finding and storing the sample exchange position in advance, the goniometer can be accurately sampled. The sample can be moved to the exchange position, and the sample exchange can be performed accurately without fear of damaging the sample holder.
[0050]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a sample exchange apparatus for a transmission electron microscope according to the first aspect, wherein the goniometer is operated to determine an optimal image observation position and store the position data. After the sample is set in the sample holder, the goniometer is controlled by the control device, and the sample is automatically moved to the optimal position for image observation, so that sample exchange can be performed accurately and image observation can be performed. The sample can be automatically moved to the optimal position.
[0051]
According to a third aspect of the present invention, there is provided a sample exchange apparatus for a transmission electron microscope. A main exhaust chamber connected thereto; and a preliminary exhaust chamber connected to the main exhaust chamber and the second gate valve in a vacuum manner. A sample cartridge in which a sample is set is first introduced into the preliminary exhaust chamber. After evacuating the preliminary exhaust chamber to a predetermined degree of vacuum, the second gate valve is opened, the sample cartridge is introduced into the main exhaust chamber, the second gate valve is closed, and the main exhaust chamber is evacuated to a high vacuum; After the evacuation chamber is evacuated to a predetermined degree, the first gate valve is opened, and the sample cartridge is transported to the sample holder position of the goniometer that has been moved to the sample exchange position. As a result, the sample can be exchanged while maintaining the vacuum in the lens barrel at a high level, and the inside of the lens barrel can be maintained in a clean environment.
[0052]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a sample exchange device in a transmission electron microscope according to the third aspect of the present invention, wherein a sample cartridge is attached to a tip of a transport rod in the exhaust chamber, and a first gate valve is opened at the time of sample exchange. The transfer rod is moved to move the sample cartridge to the sample exchange position, and a part of the transfer rod is supported by a heat conducting member to cool the heat conducting member. . As a result, it is possible to observe the sample in a cooled state.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a conventional sample exchange device.
FIG. 2 is a diagram showing one embodiment of a sample exchange device based on the present invention.
[Explanation of symbols]
1 lens barrel
2 Sample holder
3 Goniometer
4 Sample exchange mechanism
5 exhaust chamber
6, 8 gate valve
7 Spare exhaust chamber
9 Micro switch
11, 12 Exhaust pipe
13 Transfer holder
14 samples
15 Sample cartridge
16 rod
17 Transfer rod
19 Liquid nitrogen tank
20 Heat conductive members
25 Goniometer drive circuit
26 Control circuit
27 Personal Computer
28 CRT
29 Input device

Claims (5)

鏡筒の一方から試料ホルダを鏡筒内に挿入し、試料ホルダに取り付けられた試料を少なくともX,Y,Z方向に移動させるゴニオメータと、ゴニオメータに対向した鏡筒部分に設けられた試料交換機構とを有し、試料交換機構から観察すべき試料を試料ホルダ上に搬送する試料搬送ロッドとを備えている透過電子顕微鏡における試料交換装置において、ゴニオメータを操作して、試料交換位置を求めその位置データを記憶する記憶手段と、試料交換機構に含まれる排気室と鏡筒内を仕切る仕切弁と、仕切弁の開・閉のデータを発生する開閉データ発生手段と、前記試料交換位置データと仕切弁の開閉データが供給され、仕切弁の開閉データに基づいてゴニオメータの位置を制御し、ゴニオメータの試料位置を試料交換位置に自動的に移動させる制御装置を有した透過電子顕微鏡における試料交換装置。A goniometer that inserts the sample holder into the lens barrel from one of the lens barrels and moves the sample attached to the sample holder in at least the X, Y, and Z directions, and a sample exchange mechanism provided in the lens barrel facing the goniometer. And a sample exchange device in a transmission electron microscope having a sample transport rod for transporting a sample to be observed from a sample exchange mechanism onto a sample holder, by operating a goniometer to obtain a sample exchange position and determining the position. Storage means for storing data; a gate valve for separating an exhaust chamber and a lens barrel included in the sample exchange mechanism; opening / closing data generating means for generating data for opening / closing the gate valve; Valve opening / closing data is supplied, and the goniometer position is controlled based on the gate valve opening / closing data, and the goniometer sample position is automatically moved to the sample exchange position. Sample changer in the transmission electron microscope having a control device. ゴニオメータを操作して、像観察最適位置を求めその位置データを記憶し、ゴニオメータの試料ホルダに試料がセットされた後、制御装置によってゴニオメータが制御され、試料を像観察最適位置に自動的に移動させるように構成した請求項1記載の透過電子顕微鏡における試料交換装置。Operate the goniometer to determine the optimal image observation position and store the position data.After the sample is set in the sample holder of the goniometer, the goniometer is controlled by the controller and the sample is automatically moved to the optimal image observation position. 2. The sample exchange device in a transmission electron microscope according to claim 1, wherein the sample exchange device is configured to cause the sample exchange. 試料交換機構は、第1の仕切弁によって鏡筒内と真空的に接続された本排気室と、本排気室と第2の仕切弁によって真空的に接続された予備排気室とを備えており、試料がセットされた試料カートリッジは、最初に予備排気室内に導入され、予備排気室内を所定の真空度に排気した後、第2の仕切弁を開けて試料カートリッジを本排気室内に導入し、第2の仕切弁を閉じて本排気室内を高真空に排気し、本排気室内が所定の真空度にされた後、第1の仕切弁を開け、試料カートリッジを試料交換位置に移動されているゴニオメータの試料ホルダ位置に搬送するように構成した請求項1〜2の何れかに記載の透過電子顕微鏡における試料交換装置。The sample exchange mechanism includes a main exhaust chamber that is vacuum-connected to the inside of the lens barrel by a first gate valve, and a preliminary exhaust chamber that is vacuum-connected to the main exhaust chamber by a second gate valve. The sample cartridge in which the sample is set is first introduced into the preliminary exhaust chamber, and after exhausting the preliminary exhaust chamber to a predetermined degree of vacuum, the second gate valve is opened and the sample cartridge is introduced into the main exhaust chamber. The second gate valve is closed, the main exhaust chamber is evacuated to a high vacuum, and after the main exhaust chamber is evacuated to a predetermined degree of vacuum, the first gate valve is opened and the sample cartridge is moved to the sample exchange position. 3. The sample exchange device in a transmission electron microscope according to claim 1, wherein the sample exchange device is configured to be transported to a sample holder position of a goniometer. 本排気室において、試料カートリッジは搬送ロッドの先端に取り付けられ、試料交換時には、第1の仕切弁を開けて搬送ロッドを移動させ、試料カートリッジを試料交換位置まで搬送するように構成すると共に、搬送ロッドの一部を熱伝導部材によって支持し、熱伝導部材を冷却するように構成した請求項3記載の透過電子顕微鏡における試料交換装置。In this exhaust chamber, the sample cartridge is attached to the tip of the transport rod, and when exchanging the sample, the first gate valve is opened and the transport rod is moved to transport the sample cartridge to the sample exchange position. 4. The sample exchange device in a transmission electron microscope according to claim 3, wherein a part of the rod is supported by a heat conductive member, and the heat conductive member is cooled. 仕切弁の開閉データ発生手段は、本排気室と鏡筒との間を仕切る仕切弁の開閉によって信号を発生するマイクロスイッチである請求項1〜4の何れかに記載の透過電子顕微鏡における試料交換装置。The sample exchange in the transmission electron microscope according to any one of claims 1 to 4, wherein the gate valve opening / closing data generating means is a microswitch that generates a signal by opening / closing the gate valve that separates between the main exhaust chamber and the lens barrel. apparatus.
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