JP2007066832A

JP2007066832A - 電子顕微鏡用試料移動装置

Info

Publication number: JP2007066832A
Application number: JP2005254710A
Authority: JP
Inventors: Takaki Ishikawa; 貴己石川
Original assignee: Jeol Ltd
Current assignee: Jeol Ltd
Priority date: 2005-09-02
Filing date: 2005-09-02
Publication date: 2007-03-15

Abstract

【課題】音響振動やフロア振動の影響を受けにくい電子顕微鏡用試料移動装置を実現する。
【解決手段】電子顕微鏡用試料移動装置は、長手方向に変位可能なように支持した棒状の試料ホルダ（２００）の一端側が試料室内に位置するように、試料室壁（３００）を貫通して気密に取り付けられたゴニオメータ（１００）と、試料ホルダおよびゴニオメータの試料室壁の外側となる部分を耐圧的に覆うカバー（５００）と、カバーの内部気圧を大気圧より高くする加圧手段（６００，６０１）とを具備する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子顕微鏡用試料移動装置に関し、特に、試料ホルダを移動可能に支持するゴニオメータが試料室壁を貫通して気密に取り付けられた電子顕微鏡用試料移動装置に関する。

電子顕微鏡では、試料室内での試料移動の自由度を高めるために、ゴニオメータが用いられる。ゴニオメータは、棒状の試料ホルダを長手方向に移動可能なように支持し、試料ホルダの一端側が試料室内となるように試料室壁を貫通して気密に取り付けられる。ゴニオメータにより試料ホルダの位置や角度を３軸方向においてそれぞれ調節することができるので、試料室内の試料を高い自由度で移動させることが可能である（例えば、特許文献１参照）。

試料ホルダには試料室内外の圧力差により試料室内への引き込み力が作用し、これが周囲気圧の変動とともに変化して試料室内での試料の位置に影響するので、それを防止するために、試料室の外側において、試料ホルダとゴニオメータを耐圧カバーで覆うようにしている（例えば、特許文献２参照）。
特開平４−３０８６３８号公報（第２−３頁、図１−３）特開平１１−４００９５号公報（第３−４頁、図４）

耐圧カバーは、周囲の気圧変動の影響を防止するのに効果があるが、音響振動やフロア振動の影響を防止するにはほとんど効果がない。このため、特に、高空間分解能での観察や写真撮影が困難となる。

そこで、本発明の課題は、音響振動やフロア振動の影響を受けにくい電子顕微鏡用試料移動装置を実現することである。

上記の課題を解決するための請求項１に係る発明は、長手方向に移動可能なように支持した棒状の試料ホルダの一端側が試料室内に位置するように、試料室壁を貫通して気密に取り付けられたゴニオメータと、前記試料ホルダおよび前記ゴニオメータの試料室壁の外側となる部分を耐圧的に覆うカバーと、前記カバーの内部気圧を大気圧より高くする加圧手段と、を具備することを特徴とする電子顕微鏡用試料移動装置である。

上記の課題を解決するための請求項２に係る発明は、前記カバーが減圧弁を有する、ことを特徴とする請求項１に記載の電子顕微鏡用試料移動装置である。
上記の課題を解決するための請求項３に係る発明は、前記カバーの内部気圧の加・減圧を切り替える切替手段、を具備することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電子顕微鏡用試料移動装置である。

上記の課題を解決するための請求項４に係る発明は、加圧に伴う前記試料ホルダの位置変化を補償する補償手段、を具備することを特徴とする請求項１ないし請求項３のうちのいずれか１つに記載の電子顕微鏡用試料移動装置である。

上記の課題を解決するための請求項５に係る発明は、前記加圧手段がエアコンプレッサと圧力調節器を有する、ことを特徴とする請求項１ないし請求項４のうちのいずれか１つに記載の電子顕微鏡用試料移動装置である。

請求項１に係る発明によれば、電子顕微鏡用試料移動装置が、長手方向に移動可能なように支持した棒状の試料ホルダの一端側が試料室内に位置するように、試料室壁を貫通して気密に取り付けられたゴニオメータと、前記試料ホルダおよび前記ゴニオメータの試料室壁の外側となる部分を耐圧的に覆うカバーと、前記カバーの内部気圧を大気圧より高くする加圧手段とを具備するので、音響振動やフロア振動の影響を受けにくい電子顕微鏡用試料移動装置を実現することができる。

請求項２に係る発明によれば、前記カバーが減圧弁を有するので、カバーの内部気圧を減圧して大気圧に戻すことができる。
請求項３に係る発明によれば、電子顕微鏡用試料移動装置が、前記カバーの内部気圧の加・減圧を切り替える切替手段を具備するので、カバーの内部気圧を切り替えることが容易である。

請求項４に係る発明によれば、電子顕微鏡用試料移動装置が、加圧に伴う前記試料ホルダの位置変化を補償する補償手段を具備するので、加圧に伴う試料の位置ずれを補償することができる。

請求項５に係る発明によれば、前記加圧手段がエアコンプレッサと圧力調節器を有するので、カバーの内部気圧を適切に加圧することができる。

以下、図面を参照して発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。なお、本発明は発明を実施するための最良の形態に限定されるものではない。図１に、電子顕微鏡用試料移動装置の一例の模式的構成を断面図で示す。本装置の構成によって、電子顕微鏡用試料移動装置に関する発明を実施するための最良の形態の一例が示される。

図１に示すように、本装置はゴニオメータ１００を有する。ゴニオメータ１００は、本発明におけるゴニオメータの一例である。ゴニオメータ１００は、第１の筒体１１０と第２の筒体１２０の二重構造となっている。第１の筒体１１０が外筒、第２の筒体１２０が内筒である。

第１の筒体１１０は、電子顕微鏡の鏡筒３００から横方向に突出する筒部３１０に、ベアリング３１１，３１２を介して取り付けられている。第１の筒体１１０の外周には歯車１１１が形成されている。歯車１１１には、筒部３１０に設けられたウォームギヤ３１３が噛み合う。ウォームギヤ３１３は、筒部３１０に設けられた図示しないモータによって駆動される。

第２の筒体１２０は、電子顕微鏡の鏡筒３００の横側に形成された球面軸受３２０によって支持される。第２の筒体１２０は、球面軸受３２０に適合する球体部を有し、その先端部が鏡筒３００の内側となるように支持される。鏡筒３００の内側は真空の試料室である。

第２の筒体１２０は、また、第１の筒体１１０の内側で、互いに対向する押しネジ１１２とバネ１１３によって垂直方向に狭持される。同様な押しネジ１１４とバネ１１５がもう一対設けられ、第２の筒体１２０を水平方向（紙面に垂直な方向）に狭持している。

押しネジ１１２，１１４は、それぞれ図示しないモータによって駆動される。押しネジ１１２，１１４の進退により、第２の筒体１２０は、球面軸受３２０を中心として、第１の筒体１１０内で垂直方向および水平方向にそれぞれ回動する。

第２の筒体１２０の内側に、試料ホルダ２００がＯリング１２１，１２２によって同軸的に支持される。試料ホルダ２００は、本発明における試料ホルダの一例である。試料ホルダ２００は概ね棒状の部材であり、一端側が試料保持部２１０、他端側が握り部２２０となっている。試料ホルダ２００は、第２の筒体１２０によって、試料保持部２１０が鏡筒３００の内側、握り部２２０が鏡筒３００の外側となるように支持される。

試料保持部２１０は、試料が載置される薄板部２１１とそれを支持する棒状部２１２からなる。薄板部２１１は電子顕微鏡の光軸４００と交差する。薄板部２１１と棒状部２１２の間の段差部に、押し板２１３が当接する。押し板２１３は、図示しないモータで駆動されて、試料ホルダ２００に鏡筒３００の外側に向かう押圧力を印加する。押し板２１３による押圧力が鏡筒３００の真空による吸引力と釣り合ったところで、試料ホルダ２００の軸方向の位置が定まる。

電子顕微鏡の光軸４００の方向をｚ、試料ホルダ２００の軸方向をｘ、それら両軸に垂直な方向をｙとすると、試料保持部２１０は、押し板２１３によってｘ方向に変位させることができ、押しネジ１１２によってｚ方向に変位させることができ、押しネジ１１４によってｙ方向に変位させることができ、ウォームギヤ３１３によってｘ軸を中心として回転させることができる。したがって、それらの変位および回転の組合せにより、試料を高い自由度で移動させることができる。

ゴニオメータ１００および試料ホルダ２００は、鏡筒３００の外側において、カバー５００によって覆われる。カバー５００は、本発明におけるカバーの一例である。カバー５００は、鏡筒３００の筒部３１０に取り付けられる。カバー５００は、Ｏリング５０１，５０２によって気密性が付与された有底筒状の耐圧性の容器であり、接合部５１０を境にして分離可能になっている。

カバー５００は、導圧孔５２０と減圧弁５３０を有する。導圧孔５２０には、エアコンプレッサ６００が圧力調節器６０１およびチューブ６０２を介して接続され、エアコンプレッサ６００で加圧された気体が圧力調節器６０１で調圧されてカバー５００内に供給できるようになっている。エアコンプレッサ６００、圧力調節器６０１およびチューブ６０２は、本発明における加圧手段の一例である。減圧弁５３０は、本発明における減圧弁の一例である。

このように構成された本装置の操作手順は次の通りである。先ず、カバー５００を閉じ、内部気圧を加圧せず大気圧と同じ状態で試料移動を行う。試料移動は、それぞれのモータによって、押し板２１３、押しネジ１１２，１１４およびウォームギヤ３１３を駆動することによって行われる。耐圧性のカバー５００が閉じているので、試料移動はカバー５００の外の大気圧変動の影響を受けることなく行える。

試料移動が終わったら、減圧弁５３０を閉じた状態でエアコンプレッサ６００の加圧気体を導入し、カバー５００の内部気圧を大気圧よりも高くする。内部気圧は、圧力調節器６０１により、例えば、１０ｋｇ／ｍ²等所望の圧力に調節される。

このようにカバー５００の内部気圧を高めると、鏡筒３００内の真空領域との圧力差が大気圧のときよりも大きくなり、ゴニオメータ１００は、より強い力で鏡筒３００に押し付けられる。このため、ゴニオメータ１００およびそれに支持された試料ホルダ２００は、外部の音響振動やフロア振動によって振動しにくくなる。

これによって試料の静止性が良くなるので、高空間分解能での観察や写真撮影を良好にに行うことができる。カバー５００の内部気圧は、高空間分解能での観察や写真撮影の終了後に、減圧弁５３０を開いて大気圧まで減圧される。

図２に、以上のような操作を作業性良く行うための構成の一例を示す。図２において図１と同様の部分は同一の符号を付して説明を省略する。図２に示すように、コントローラ７００が設けられる。

コントローラ７００は、減圧弁５３０、チューブ６０２に設けられた開閉弁６０３および押し板２１３用の駆動モータ８００を制御する。駆動モータ８００は、梃子８０１を通じて押し板２１３を駆動する。梃子８０１は支点８０２を有する。コントローラ７００は、本発明における切替手段の一例である。コントローラ７００および駆動モータ８００は、本発明における補償手段の一例である。

上記と同様に、カバー５００を閉じて大気圧下での試料移動が終わったら、コントローラ７００による制御の下で開閉弁６０３を開いてカバー５００内に加圧気体を供給する。このとき、増大した圧力差によって試料ホルダ２００がｘ方向に位置ずれを生じるので、この位置ずれを、コントローラ７００による制御の下で、駆動モータ８００による押し板２１３の駆動力を調節して補償する。補償量は、圧力にごとに予め測定または計算によって求めらる。

コントローラ７００は、本発明における切替手段の一例である。コントローラ７００および駆動モータ８００は、本発明における補償手段の一例である。なお、位置ずれの補償は、駆動モータ８００に限らずピエゾ素子等適宜のアクチュエータで行ってよい。

この状態で高空間分解能での観察または撮影を行い、それが済んだら、コントローラ７００による制御の下で、減圧弁５３０を開いて内部気圧を大気圧まで減圧するともに駆動モータ８００による位置ずれ補償を元に戻す。

本発明を実施するための最良の形態の一例の電子顕微鏡用試料移動装置の模式的構成を示す図である。本発明を実施するための最良の形態の一例の電子顕微鏡用試料移動装置の模式的構成を示す図である。

符号の説明

１００：ゴニオメータ
１１０：第１の筒体
１１１：歯車
１１２，１１４：ネジ
１１３，１１５：バネ
１２０：第２の筒体
１２１，１２２：Ｏリング
２００：試料ホルダ
２１０：試料保持部
２１１：薄板部
２１２：棒状部
２１３：押し板
２２０：握り部
３００：鏡筒
３１０：筒部
３１１，３１２：ベアリング
３１３：ウォームギヤ
３２０：球面軸受
４００：光軸
５００：カバー
５０１，５０２：Ｏリング
５１０：接合部
５２０：導圧孔
５３０：減圧弁
６００：エアコンプレッサ
６０１：圧力調節器
６０２：チューブ
６０３：開閉弁
７００：コントローラ
８００：駆動モータ
８０１：梃子
８０２：支点

Claims

長手方向に移動可能なように支持した棒状の試料ホルダの一端側が試料室内に位置するように、試料室壁を貫通して気密に取り付けられたゴニオメータと、
前記試料ホルダおよび前記ゴニオメータの試料室壁の外側となる部分を耐圧的に覆うカバーと、
前記カバーの内部気圧を大気圧より高くする加圧手段と、
を具備することを特徴とする電子顕微鏡用試料移動装置。
前記カバーが減圧弁を有する、
ことを特徴とする請求項１に記載の電子顕微鏡用試料移動装置。
前記カバーの内部気圧の加・減圧を切り替える切替手段、
を具備することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電子顕微鏡用試料移動装置。
加圧に伴う前記試料ホルダの位置変化を補償する補償手段、
を具備することを特徴とする請求項１ないし請求項３のうちのいずれか１つに記載の電子顕微鏡用試料移動装置。
前記加圧手段がエアコンプレッサと圧力調節器を有する、
ことを特徴とする請求項１ないし請求項４のうちのいずれか１つに記載の電子顕微鏡用試料移動装置。