JP2004358601A

JP2004358601A - マイクロハンド

Info

Publication number: JP2004358601A
Application number: JP2003159344A
Authority: JP
Inventors: Motohide Ukiana; 基英浮穴; Koji Ishida; 浩司石田
Original assignee: Hitachi High Technologies Corp; Hitachi Science Systems Ltd; Hitachi High Tech Corp
Current assignee: Hitachi Science Systems Ltd; Hitachi High Tech Corp
Priority date: 2003-06-04
Filing date: 2003-06-04
Publication date: 2004-12-24
Anticipated expiration: 2023-06-04
Also published as: JP4177176B2

Abstract

【課題】電子顕微鏡の真空中、電子線下でマイクロハンドにより耐振アウトガス抑制を保証しつつ試料に微細操作力を与えるようにする。
【解決手段】マイクロハンド１０は、単数或いは複数の指片１５，１６を用いて真空の試料室２内で試料３０に微小な操作力を与える。試料室内における指片１５，１６の位置は、可動ホルダー１０Ｂにより調整し得る。指片１５，１６を駆動する電力供給用及び電気信号検出用のリード線２４，２６は、試料室内から試料室外へ気密端子２５を介して引き出される。気密端子２５保持する端子保持部４７は、可動ホルダー１０Ｂと同軸一体構造をなして、可動ホルダー１０Ｂ内に配置されている。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、試料に対して微細な操作力を与える指片を駆動するマイクロハンド、特にμオーダーの微小試料を扱う装置、例えば、電子顕微鏡，イオンビーム加工装置その他種々の微小試料を扱う装置に使用可能なマイクロハンド（マイクロマニピュレータ，マニピュレータと称されることもある）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子顕微鏡を用いてμオーダの生物試料（微小試料）を観察する場合、ハンド機構の要素となる針状の棒（指片）を単数或いは複数用いて、この指片を試料室外部から微細操作してその操作力を試料に加える技術が知られている。
【０００３】
電子顕微鏡など真空雰囲気の試料室に用いられるマイクロハンドは、試料室内部で動作する指片及びその駆動機構よりなるハンド機構と、このハンド機構を保持し且つその位置調整を試料室外部より行う位置調整機構とを備える。
【０００４】
針状の指片を用いる場合には、試料の表面を観察するだけではなく、内部の組織を表面に引き出して観察をすることができる。
【０００５】
電子顕微鏡やイオンビーム加工装置の試料にマイクロハンドを用いて操作力を与える場合、試料室は真空雰囲気にある。したがって、試料室外部（大気）より指片を操作する場合には、試料室を形成する壁体にハンド機構を支持するホルダーを気密状に貫通配置している。また、アクチュエータを駆動する電力供給用及び電気信号検出用のリード線を、試料室内から真空外へ引き出す必要がある。
【０００６】
この種のリード線配線技術としては、本願発明者らは、例えば、特許文献１（特開２００２−１０３２９８号公報）に示すものを提案している。この技術は、試料室の壁に気密端子を独自に貫通配置し、この端子の一端とハンド機構（指片及びその駆動機構を一つの組立体としたもの）とを、試料室内部でリード線を介して接続し、また、前記端子の他端には、試料室外部で制御装置に引き出されるリード線を接続している。
【０００７】
このような配線技術は、リード線のテンションがマイクロハンドの駆動機構にかかり易い構造であるため、指片の微細な動きを阻害し振動を発生させる要因となっている。
【０００８】
さらに本発明者らは、特許文献２（特開２００２−１８７０７９号）において、マイクロハンドの位置調整機構（ホルダー）と気密端子とを、一つのフランジに集約的に配設し、このフランジを試料室の壁部に取り付ける技術を提案している。これも前述と同様に、リード線のテンションがマイクロハンドの駆動機構にかかり易い構造になっている。この他に試料の微細作業を行う装置として、特許文献３（特開平１１−２５４３５６号公報）、特許文献４（特開２００１−９１８５７号公報）等があるが、リード線を真空外へ取り出す技術については、提案されていない。
【０００９】
また、本発明者は、特許文献５（特開平６−３１００６９号公報）に記載した電子顕微鏡の試料支持装置において、半導体試料を保持する支持装置（ホルダー）の内部に、半導体試料に電圧を印加するためのコードを通した技術を提案している。これは試料へ電圧を供給するためのものであり、マイクロハンドのように試料に微細な動きをさせるものではなく、試料に微細な動きを与える上でのリード線に作用するテンションの問題について示唆されていない。
【００１０】
特許文献６（特開平１０−６９６１８号公報）では、荷電粒子装置（例えば透過型電子顕微鏡）において、その鏡体の一部（試料室壁部）に移動機構を設けて、この移動機構が試料室内で試料固定台、端子、固定台保持部の組立体を保持する技術が開示されている。この公知例は、試料室内部（真空雰囲気）で試料−信号線（リード線）−端子−信号線（リード線）を接続し、この信号線を鏡体を通して外部に引き出す技術が開示されている。
【００１１】
この従来技術は、試料室内部のリード線の配線量が比較的多くなるので、アウトガスの対策が必要になる。ここで、アウトガスとは、リード線の被覆材から出る被覆材成分ガスや、リード線が撚り線の場合には、撚り線間に含まれる空気であり、コンタミネーション、真空低下の原因となるものである。
【００１２】
【特許文献１】
特開２００２−１０３２９８号公報の図１の実施例
【特許文献２】
特開２００２−１８７０７９号公報の図１の実施例
【特許文献３】
特開平１１−２５４３５６号公報
【特許文献４】
特開２００１−９１８５７号公報
【特許文献５】
特開平６−３１００６９号公報の図１、図２の実施例
【特許文献６】
特開平１０−６９６１８号公報の図１の実施例
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
マイクロハンドを駆動する電力供給用及び電気信号検出用のリード線を、試料室内から試料室外へ引き出すための電気配線には、種々の課題がある。
【００１４】
一つは、例えばマイクロハンドの適用対象が電子顕微鏡などの場合には、高い倍率で観察するのでリード線のテンションがハンド機構（指片とその駆動機構の組立体）にかかると指片先端の振動要因となって、それが拡大され焦点が合わなくなる等の精度低下の原因となる。
【００１５】
二つめは、電気信号を引き出すリード線からのアウトガスによるコンタミネーション発生、真空低下を抑制することが望まれる。
【００１６】
本発明の目的は、上記課題を解決して、電子顕微鏡のような真空下、電子線照射の下でも、支障なく、微小対象物を摘んだり、移動させたり、回転させたり、開放動作を行い、今まで以上に微小物の観察や組立等を可能にする精度の良いマイクロハンドを提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために基本的には、次のように構成した。
【００１８】
一つは、真空の試料室内で単数或いは複数の指片を電気信号に基づき駆動するマイクロハンドにおいて、前記指片及びその駆動機構を保持し且つ試料室内における前記指片の位置を試料室外部から調整し得る可動ホルダーと、前記指片を駆動する電力供給用及び電気信号検出用のリード線を試料室内から試料室外へ引き出すための気密端子と、前記気密端子を保持する端子保持部と、を備える。そして、前記可動ホルダーと前記端子保持部とが、同軸一体構造をなして気密シールを伴って前記試料室の内外を仕切る位置に設ける構成にした。
【００１９】
また、上記構成に関連して、前記可動ホルダーは、気密シールを伴って前記試料室の内外を仕切る位置に配置され、前記端子保持部は、前記可動ホルダー内に試料室内外を遮るようにして配置したマイクロハンドを提案する。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
【００２１】
図１は、本発明の一実施例であるマイクロハンドの取付け状態を示す断面図である。マイクロハンドは、一例として、走査電子顕微鏡に適用されている。
【００２２】
図２は、上記実施例に使用されるマイクロハンドのハンド機構（指片とその駆動機構との組立体）を示す図、図３はその指片の一つを示す図（図２のＡ部詳細図）である。
【００２３】
図１において、試料室２は、対物レンズ１の試料観察に使用され、対物レンズ１の下部に配置される。試料室２は、使用時に真空雰囲気にあり、試料３０を固定する試料台２９を収容している。
【００２４】
試料室２の内部には、マイクロハンド１０のハンド機構１０Ａが配置されている。ハンド機構１０Ａは、単数或いは複数の針状の指片１５，１６及びそれを駆動する駆動機構１１との組立体（ユニット）よりなる。
【００２５】
マイクロハンド１０は、ハンド機構１０Ａとそれを保持する可動ホルダー１０Ｂと備えて成る。
【００２６】
可動ホルダー１０Ｂは、軸方向に一体成形したスリーブ状の中空軸部１０Ｂ´とロッド１０Ｂ″とを有する。中空軸部１０Ｂ´はロッド１０Ｂ″よりも大径であり、両者は同一軸線上に配置されている。ハンド機構１０Ａは、可動ホルダー１０Ｂの先端（反ロッド１０Ｂ″側）に支持ベース６０を介して取り付けられている。
【００２７】
試料室２の壁体２ａに、可動ホルダー１０Ｂを保持する筒体３が壁体２ａを貫通するようにして気密状に固定されている。２ｂは、壁体２ａに設けた筒体３の貫通孔である。
【００２８】
本実施例では、筒体３は、フランジ３ａを有し、このフランジ３ａを壁体２ａにシールリング４０を介して、ねじ止め（図示省略）することで、耐真空的に取り付けられている。また、筒体３は溶接により壁体２ａに取り付けてもよい。
【００２９】
筒体３の内部に、可動ホルダー１０Ｂが、後述するスクリュー機構９および球面対偶４（首振運動機構５）を介して、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向の動作が可能に組み込まれている。この可動ホルダー１０Ｂの組み込みは、気密シール３１を伴って組み込まれている。気密シール３１は、Ｏリングにより構成され、可動ホルダー１０Ｂの中空軸部１０Ｂ´の外周に設けた溝５０にはめ込まれている。
【００３０】
可動ホルダー１０Ｂは、この気密シール３１を支点として首振り動作（Ｙ軸，Ｚ軸方向の動作を含む）が可能になるようにしてある。
【００３１】
ここで、可動ホルダー１０Ｂのスクリュー機構９及び首振運動機構５について説明する。
【００３２】
筒体（外筒）３は、内部に凸球面４ａを形成した隔壁４１が形成されている。この隔壁４１を境にして、筒体３内部の試料室側に可動ホルダー１０Ｂの中空軸部１０Ｂ´が配置され、またロッド１０Ｂ″は、隔壁４１に設けた孔４３を通して隔壁４１よりも反試料室側に延出している。
【００３３】
ロッド１０Ｂ″は、その外周に首振運動機構５の軸６が嵌合している。軸６は、ロッド１０Ｂ″の溝４５にビス４４により固定されている。軸６の一端は凹球面４ｂをなし、先に述べた凸球面４ａと凹球面４ｂとが係合することで球面対偶（すべり対偶）４を構成している。この場合、隔壁４１側を凹球面、軸６側を凸球面としてもよい。
【００３４】
軸６の外周面には、Ｙ軸，Ｚ軸にそれぞれ首振り操作用の調整つまみ（ねじ）６１と戻しばね付の軸抑え４６とが配置されており、この調整ねじ６１と軸抑え４６は、筒体３に設けられている。
【００３５】
調整ねじ６１を進退動作させることにより、球面対偶４のすべり動作により可動ホルダー１０Ｂ（中空軸部１０Ｂ´）がシール３１を支点にして首振運動する。球面対偶４の球面の半径Ｒは、気密シール３１の半径と可動ホルダー１０Ｂの軸線とが交わる点から前記球面までの距離に一致する。
【００３６】
ロッド１０Ｂ″の後端部（反試料室側の端部）には、スクリュー機構９の雄ねじ９ａが設けられ、この雄ねじ９ａにつまみ（雌ねじ９ｂ）が螺合している。つまみ９ｂを回すことにより、可動ホルダー１０Ｂは、ロッド１０Ｂ″外周の溝４５の範囲内で進退動作（Ｘ軸方向の移動動作）を行う。
【００３７】
可動ホルダー１０Ｂ（中空軸部１０Ｂ´）内部の先端側には、端子保持部４７が試料室内外を遮るようにして固定配置されている。この端子保持部４７には、複数の気密端子２５が貫通保持されている。気密端子２５は、指片（ハンド機構１０Ａ）１５，１６を駆動するための電力供給用及び電気信号検出用のリード線２４，２６を試料室内から試料室外へ引き出すためのものである。
【００３８】
すなわち、可動ホルダー１０Ｂと端子保持部４７とは、同軸一体構造をなして気密シール３１を伴って試料室２の内外を仕切る位置に設けられている。また、ハンド機構１０Ａ（指片駆動機構）と可動ホルダー１０Ｂと端子保持部４７とが同軸上に配置されている。
【００３９】
可動ホルダー１０Ｂ内に設けた端子保持部４７は、少なくとも一部が試料室の内外を仕切る位置（壁２ａ）にかかるように配置され、球面対偶４が端子保持部４７よりも可動ホルダー１０Ｂの力点（つまみ）６１側に配置されている。
【００４０】
また、可動ホルダー１０Ｂが回動するための支点（気密シール３１）は、可動ホルダー１０Ｂの力点６１と作用点（ハンド機構１０Ａ）との間の中点よりも作用点側に位置して力点の動きを縮小して伝達するようにしてある。
【００４１】
端子保持部４７は、試料室内外のリード線２４，２６の中継点となる。それによって、気密端子２５の一端とハンド機構（指片の駆動機構）１０Ａとが試料室雰囲気の中でリード線２４を介して電気的に接続され、且つ気密端子２５のもう一端に接続されるリード線２６が試料室外部に引き出されている。
【００４２】
このようなリード線接続態様は、真空中のリード線２４の長さを最短にすることができる。
【００４３】
ハンド機構１０Ａのベース６０には、リード線２４を通す孔６０´が設けられている。また、可動ホルダー１０Ｂと筒体３の側面には、リード線２６を試料室外部に引き出すための窓４８，４９が設けられている。
【００４４】
本実施例に用いるハンド機構１０Ａの詳細は、図２に示してある。このハンド機構１０Ａについては、既に知られたものである。また、ハンド機構については、従来種々のタイプのものが知られているが、本発明は、これらに適用可能である。
【００４５】
本例におけるハンド機構１０Ａは、指片１５，１６とその駆動機構１１とによって構成される。駆動機構１１は、第１のパラレルリンク機構１１Ａと第２のパラレルリンク機構１１Ｂとによる簡便な機構により構成される。
【００４６】
パラレルリンク機構１１Ａの中心軸とパラレルリンク機構１１Ｂの中心線とが一致するように、これらのリンク機構１１、１１Ｂが対向配置されている。
【００４７】
パラレルリンク機構１１は、中心孔１３ａのある円板形状の基体１３およびこの基体１３に対向配置された円板形状の中間部材１４を備える。基体１３と中間部材１４とは、複数（例えば６本）のリンク１８により連結されている。一方、パラレルリンク機構１１Ｂは、パラレルリンク機構１１Ａの構成部材を兼ねる中間部材１４およびこの中間部材１４に対向配置された円板形状のベース１７を備える。この中間部材１４とベース１７とは、複数（例えば６本）のリンク１９により連結されている。
【００４８】
基体１３の上面には、第１の指片１５の基端部が固着され、第１指片１５の先端部が外方に延出している。この第１指片１５は、図３に詳細に示すように、基端部を形成する支柱１５ａにネジにより固着されたボールジョイント１５ｃと、このボールジョイント１５ｃのボール１５ｄに連結された筒体１５ｅと、この筒体１５ｅ内に挿入止着される先端部のニードル１５ｆとを備え、ボールジョイント１５ｃによりニードル１５ｆを任意方向に向けることができるように支持されている。ボールジョイント１５ｃは、支持体１５により支持され、支持体１５を介してボールジョイント１５ｃと支柱１５ａとが連結される。
【００４９】
一方、中間部材１４においては、基体１３より大きい円板の中心位置に、第２の指片１６の基端部が固着され、その先端部は、基体１３の中心孔１３ａを貫通して外方に延出させている。この指片１６は、基端部を形成する支柱１６ａと、この支柱１６ａの端部に止着された先端部のニードル１６ｂとを備える。この指片１６と指片１５のそれぞれの先端部、即ち、ニードル１６ｂとニードル１５ｆとが、両者間に微小な相対運動を生じさせるように対向配置されている。また、上記基体１３と中間部材１４とは、前述のように、６本のリンク１８により連結され、これらのリンク１８によって形成されるリンク機構は、主として指片１５と指片１６とに微小な相対運動を生成させる機能を果たすものである。更に、中間部材１４とベース部材１７とは、前述のように、６本のリンク１９により連結され、これらのリンク１９によって形成されるリンク機構は、主として、広い作業空間にある対象物に対する指片１５および指片１６の位置決め機能を果たすものである。
【００５０】
パラレルリンク機構１１Ａを構成する６本のリンク１８は、その３本ずつをそれぞれ１群とする。各群のリンク１８の基体１３および中間部材１４との接続点を、基体１３と中間部材１４との中心軸線の周りの円周上にほぼ等分に配する。且つ両群のリンク１８を互いに反対方向に傾斜させて配設する。更に詳細には、基体１３において一方の群の接続点と他方の群の接続点とは、上記中心軸線の周りのほぼ同じ位置に配設される。また、中間部材１４において一方の群の接続点と他方の群の接続点とは、上記中心軸線の周りのほぼ同じ位置に配設される。これによって、両群の互いに隣接するリンク１８は、所定の傾斜角をなすように配設している。
【００５１】
パラレルリンク機構１１Ｂを構成する６本のリンク１９もまた、その３本ずつをそれぞれ１群とする。各群のリンク１９の中間部材１４およびベース部材１７との接続点を中心軸線の周りにほぼ等分に配する。且つ両群のリンク１９を互いに反対方向に傾斜させて配設している。リンク１８、１９のそれぞれには、それらを伸縮にするアクチュエータ２０、２１がそれぞれ設けられる。それらのアクチュエータによってパラレルリンク機構１１Ａの動作を制御する第１駆動制御手段、およびパラレルリンク機構１１Ｂの動作を制御する第２駆動制御手段を形成している。上記各リンクに設けるアクチュエータとしては、積層型圧電素子などを採用している。
【００５２】
パラレルリンク機構１１Ｂに用いられているアクチュエータ２１は、広い作業空間にある対象物に対する位置決め制御を行うため、必要に応じて、パラレルリンク機構１１Ａのアクチュエータ２０に比べて伸縮量の大きいものを用いるのが望ましい。
【００５３】
アクチュエータ２０、２１として用いる積層型圧電素子は、応答が速く、微小変位と高出力が得られるものの、ヒシテリシスが非常に大きく、駆動電圧のみによるオープンループ制御では、正確な位置決めを行うことが困難であるため、変位量を測定してフィードバック制御することが望ましく、この場合には、特に、コンパクトな変位測定手段とサーボ駆動系が要求される。
【００５４】
このような変位測定手段としては、図２に示すように、圧電素子からなるアクチュエータ２０、２１の伸縮方向に直接貼設して、それら圧電素子の微小な変位を検出する歪みゲージ２２、２３を採用している。また、上記圧電素子のサーボ系としては、計算機を用いたソフトウエアサーボや演算増幅器を用いたアナログサーボ等を採用している。
【００５５】
アクチュエータ２０、２１および歪みゲージ２２、２３からのリード線２４は気密端子２５を介して大気側へ導びかれサーボ系制御回路（図示は省略してある）に接続している。
【００５６】
リード線２４の数はアクチュエータ２０、２１から２４本（アクチュエータの数１２個×２本）、歪みゲージ２２、２３から２４本（歪みゲージの数１２枚×２本）計４８本になっており、気密端子２５のピン数もその数に見合った数になっている。
【００５７】
次に、本実施例に係るマイクロハンド機構の動作を説明する。
【００５８】
マイクロハンドのハンド機構１０Ａは、予め試料室２にセットされ、走査電子顕微鏡を所定の手順で操作して表示画面に像を出す。そして、粗の位置調整機構をなす可動ホルダー１０Ｂをつまみ９ｂや６１を用いて操作することによって、所望の視野を選び、生物試料の場合次のような微細操作を行う。
【００５９】
必要に応じて、ハンド機構１０Ａに対して、つまみ９ｂによるＸ軸方向位置調整とつまみ４４（首振運動機構５）によるＹ軸，Ｚ軸方向位置調整を行なうことで、試料３０のどの部分に指片１５，１６の微細操作力を加えるのか決める。所定の対象物をハンドリングする場合は、アクチュエータ２１による６本のリンク１９により、下部パラレルリンク機構１２を制御し、第１指片１５と第２指片１６とを上記対象物に対して位置決めする。且つ、アクチュエータ２０による６本のリンク１８により、上部パラレルリンク機構１１を制御し、第１指片１５と第２指片１６とに微小な相対運動を生成させる。
【００６０】
すなわち、まず、６本のリンク１９のアクチュエータ２１を駆動して、それらリンク１９を所定量だけ伸縮させる。それによって、指片１５と指片１６とを広い作業空間にある対象物に対し位置決めするが、この位置決めは、歪みゲージ２２から各リンク１９の変位量を検出し、この変位量から指片１５および指片１６の現位置を算出し、これをフィードバックして指片１５および指片１６に対する位置決め指令値と比較し、その偏差量がなくなるまでアクチュエータ２１をサーボ駆動することにより行う。
【００６１】
そして、位置決めされた第２の指片１６に対し、６本のリンク１８のアクチュエータ２０を駆動してこれらリンク１８を所定量だけ伸縮させ、第１指片１５および第２指片１６とに微小な相対運動を生成させる。
【００６２】
この相対運動の生成は、上述の位置決めの場合と同様に、歪みゲージ２２から各リンク１８の変位量を検出して、この変位量から指片１５および１６の相互の相対位置を算出し、指片１５および１６に所定の相対運動を生成させるようにアクチュエータ２０をサーボ駆動することにより行う。次に、例えば、対象物を指片１５と１６とにより摘んで所定の場所に移動させる場合には、パラレルリンク機構１２を制御するだけでよい。
【００６３】
このように、パラレルリンク機構１１、１２にそれぞれ上記機能をそれぞれ分担させることにより、動作領域が広く、しかも広い動作領域内で微小な相対運動を生成して、容易に対象物をハンドリングすることができる。なお、上述したマイクロハンド機構は、真空中、電子線下で数ミクロンｍ程度の微小物体（例えば細胞等）を対象とし２本指でそれを摘んで、並進、回転移動による位置決め、把持、押付け、切断、引き伸ばし、圧搾、穴明け、かき混ぜ、はね飛ばし等を行うために有効なものである。
【００６４】
本実施例によれば、次のような効果を奏する。
【００６５】
▲１▼試料室の内外を仕切る位置にある可動ホルダー１０Ｂの内部に、端子保持部４７が試料室内外を遮るようにして配置される。それによって、可動ホルダー１０Ｂと端子保持部４７とが、同軸一体或いはそれに近い構造をなす。
【００６６】
このような構造は、端子保持部４７を試料室内外のリード線中継点とすることによって、試料室内のリード線２４の長さをできるだけ短くでき、省線ひいてはリード線２４のハンド機構１０Ａにかかる負荷を小さくすることができる（換言すれば、リード線の大部分は、符号２６に示す端子保持部４７より大気側に出たリード線となり、このリード線２６はハンド機構１０Ａに負荷を与えない）。特に、ハンド機構１０Ａと可動ホルダー１０Ｂと端子保持部４７とが同軸上に配置されると、リード線２４は接続対象物間に最短距離で接続されることになる。また、リード線２４により接続されるハンド機構１０Ａと端子保持部４７とは、可動ホルダー１０Ｂと一体に動くので、リード線２４にさほど弛みをもたせなくともリード線２４のテンションの影響をハンド機構１０Ａにほとんで与えない配線構造にすることができる。マイクロハンド１０の全体の動きに追随してリード線２４も同じ動きをするので、指片１５と１６に微細な動きをさせるときの妨げとなっていない。
【００６７】
したがって、リード線の配線は複数の針状指片の動きと干渉せずに引き出され、リード線によって針状指片の微細な動きが阻害されることがない。
【００６８】
それによって、試料の微細操作を精度良く行うことができる。
【００６９】
▲２▼また、首振り機構５の球面対偶４が端子保持部４７よりも力点６１側に配置されているので、球面対偶４と力点６１間の距離を短くすることで、振動に強い首振り機構が実現でき、それによってハンド機構ひいては指片に微細動作の精度をさらに向上させることができる。
【００７０】
▲３▼また、可動ホルダー１０Ｂが回動するための支点３１は、力点６１と作用点１０Ａの間の中点よりも作用点側に位置しているので、力点の動きを縮小して伝達することができ、微細動作の精度をさらに向上させることができる。
【００７１】
▲４▼また、試料室外（真空外）でリード線の大部分２６を引き出すことで、試料室内（真空中）のリード線を減少させ、それによって、アウトガスによるコンタミネーションの要因や真空を低下させる要因を大幅に減少させることができる。
【００７２】
特に、真空中では、リード線の種類に制限があるが（アウトガスの発生をさけるために被覆材の成分ガスが発生しにくい線材や隙間に空気含有が多い撚り線の使用をできるだけ避けるなど）、本実施例では、このような制限にとらわれず、リード線を使用できる利点がある。
【００７３】
▲５▼電子顕微鏡の持つ高い倍率と高い分解能は、マイクロハンドについても高精度の微細操作力を要求するが、本発明によれば、このような要求に応えることができる。それによって、本発明は、マイクロエレクトロニクス、バイオテクノロジー、医療の分野により貢献することが可能となる。
【００７４】
なお、本発明に係るマイクロハンドは、電子顕微鏡に限らず、種々のμオーダーの試料操作が要求されるものに適用可能である。
【００７５】
【発明の効果】
本発明によれば、例えば、電子顕微鏡のような真空下、電子線照射の下でも、試料に対して今まで以上に高精度の微細操作力を与えることにより、精度が高くい試料微小物の観察や組立等を可能にし、しかも、その試料操作の操作性を向上させることができる。
【００７６】
その他に、装置の省配線化を実現でき、また、配線からのアウトガスの低減、つまり真空の低下とコンタミテーションの要因を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例であるマイクロハンドの取付け状態を示す断面図。
【図２】上記実施例に使用される二本指ハンド機構の斜視図。
【図３】図２のＡ部詳細を示す要部断面図。
【符号の説明】
２…試料室、２ａ…試料室の壁体、３…筒体、４…球面対偶、５…首振運動機構、１０…マイクロハンド、１０Ａ…ハンド機構、１０Ｂ…可動ホルダー、１１…指片駆動機構、１５，１６…指片、２４，２６…リード線、２５…気密端子、４７…端子保持部、３１…気密シール。

Claims

真空の試料室内で試料に微細な操作力を与える単数或いは複数の指片を、電気信号に基づき駆動するマイクロハンドにおいて、
前記指片及びその駆動機構を保持し且つ試料室内における前記指片の位置を試料室外部から調整し得る可動ホルダーと、前記指片を駆動する電力供給用及び電気信号検出用のリード線を試料室内から試料室外へ引き出すための気密端子と、前記気密端子を保持する端子保持部と、を備え、
前記可動ホルダーと前記端子保持部とが、同軸一体構造をなして気密シールを伴って前記試料室の内外を仕切る位置に設けられていることを特徴とするマイクロハンド。
真空の試料室内で試料に微細な操作力を与える単数或いは複数の指片を、電気信号に基づき駆動するマイクロハンドにおいて、
前記指片及びその駆動機構を保持し且つ試料室内における前記指片の位置を試料室外部から調整し得る可動ホルダーと、前記指片を駆動する電力供給用及び電気信号検出用のリード線を試料室内から試料室外へ引き出すための気密端子と、前記気密端子を保持する端子保持部と、を備え、
前記可動ホルダーは、気密シールを伴って前記試料室の内外を仕切る位置に配置され、前記端子保持部は、前記可動ホルダーの内部に試料室内外を遮るようにして配置されていることを特徴とするマイクロハンド。
前記指片の駆動機構と前記可動ホルダーと前記端子保持部とが同軸上に配置されている請求項１又は２記載のマイクロハンド。
前記可動ホルダーは、筒形でその外周に設けた気密シールを介して前記試料室の内外を仕切る位置に取り付けられ、この気密シールを支点にして指片位置調整のための動作が可能となるように構成され、
前記可動ホルダーの内部に設けた前記端子保持部が、試料室内外のリード線を中継する中継点となり、前記気密端子の一端と前記指片の駆動機構とが試料室雰囲気の中でリード線を介して電気的に接続され、且つ前記気密端子のもう一端に接続されるリード線が試料室外部に引き出されている請求項１ないし３のいずれか１項記載のマイクロハンド。
前記試料室の壁体に、前記可動ホルダーを保持する筒体が前記壁体を貫通するようにして気密状に固定され、この筒体の内部に前記可動ホルダーがＸ，Ｙ，Ｚ軸の動作が可能に且つ気密シールを伴って組み込まれている請求項１ないし４のいずれか１項記載のマイクロハンド。
前記可動ホルダーは、大気側に設けた球面対偶により回動動作が可能にしてあり、前記可動ホルダーの外周には溝を設け、該溝に前記気密シールを組込んで、該気密シールを支点にして、前記可動ホルダーが回動し得るように構成されている請求項１ないし５のいずれか１項記載のマイクロハンド。
前記可動ホルダー内に設けた前記端子保持部は、少なくとも一部が前記試料室の内外を仕切る位置にかかるように配置され、前記球面対偶が前記端子保持部よりも力点側に配置されている請求項６記載のマイクロハンド。
前記球面対偶の球面の半径は、前記可動ホルダーの前記気密シールの半径と軸線とが交わる点から前記球面までの距離に一致する請求項６又は７記載のマイクロハンド。
前記可動ホルダーが回動するための支点は、力点と作用点の間の中点よりも作用点側に位置して力点の動きを縮小して伝達するようにしてある請求項６ないし８のいずれか１項記載のマイクロハンド。