JP2022069812A - Sample holder and charged particle beam device including the same - Google Patents

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Abstract

To provide a sample holder capable of observing a sample exposed to various gas atmospheres without modifying the housing of a charged particle beam device, and a charged particle beam device including the same.SOLUTION: There is provided a sample holder which holds a sample and is inserted through an existing hole of a charged particle beam device. The sample holder includes: a sample installation part where a sample is installed; a gas sealing chamber where a desired gas is sealed; and a movement mechanism moving the sample installation part between inside and outside the gas sealing chamber. The gas sealing chamber has an opening through which the sample installed in the sample installation part passes, and an airtight part which contacts around the opening to keep air tight is provided at the tip of the sample installation part.SELECTED DRAWING: Figure 2A

Description

本発明は荷電粒子線装置に用いられる試料ホルダに関する。 The present invention relates to a sample holder used in a charged particle beam device.

透過型電子顕微鏡に代表される荷電粒子線装置は、高電圧で加速された電子線を試料に照射して、試料の観察像を得る装置である。近年、異なる環境における試料の形態変化や物性変化を観察する需要が高まっている。例えば、触媒実験等では、大気から遮断された試料を水素ガスにより還元処理した後、大気に試料を曝すことなく荷電粒子線装置によって観察され、さらに様々なガス雰囲気に曝された後の試料が荷電粒子線装置によって再び観察される。また様々なガス雰囲気に曝された後だけでなく、加熱や電圧印加等の種々の環境での観察が必要とされる場合もある。 A charged particle beam device represented by a transmission electron microscope is a device that irradiates a sample with an electron beam accelerated by a high voltage to obtain an observation image of the sample. In recent years, there has been an increasing demand for observing changes in sample morphology and physical properties in different environments. For example, in a catalyst experiment or the like, a sample that has been shielded from the atmosphere is reduced with hydrogen gas, then observed by a charged particle beam device without exposing the sample to the atmosphere, and the sample after being exposed to various gas atmospheres is obtained. Observed again by a charged particle beam device. Further, it may be necessary to observe not only after being exposed to various gas atmospheres but also in various environments such as heating and voltage application.

特許文献1には、試料を荷電粒子線装置から取り出すことなく、種々の環境での観察を可能にするために、試料を保持する試料保持部と対向する側から、試料の状態を変化させる機能を備え着脱可能な逆サイドエントリー部が挿入される荷電粒子線装置が開示される。 Patent Document 1 describes a function of changing the state of a sample from the side facing the sample holding portion that holds the sample in order to enable observation in various environments without taking the sample out of the charged particle beam device. Disclosed is a charged particle beam device in which a detachable reverse side entry portion is inserted.

特開2015-76147号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2015-76147

しかしながら特許文献1では、試料保持部が挿入される孔とは別に、逆サイドエントリー部が挿入される孔を設ける必要がある。すなわち荷電粒子線装置の筐体を改造する必要がある。 However, in Patent Document 1, it is necessary to provide a hole into which the reverse side entry portion is inserted, in addition to the hole into which the sample holding portion is inserted. That is, it is necessary to modify the housing of the charged particle beam device.

そこで本発明は、荷電粒子線装置の筐体を改造することなく、様々なガス雰囲気に曝される試料を観察可能な試料ホルダ及びそれを備える荷電粒子線装置を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a sample holder capable of observing a sample exposed to various gas atmospheres and a charged particle beam device including the sample holder without modifying the housing of the charged particle beam device.

上記目的を達成するために本発明は、試料を保持するとともに荷電粒子線装置の既存の孔から挿入される試料ホルダであって、試料が設置される試料設置部と、所望のガスが封入されるガス封入室と、前記ガス封入室の中と外との間で前記試料設置部を移動させる移動機構を備え、前記ガス封入室は前記試料設置部に設置された前記試料が通過する開口を有し、前記開口の周囲に接触して気密を保つ気密部が前記試料設置部の先端に設けられることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention is a sample holder that holds a sample and is inserted through an existing hole of a charged particle beam device, in which a sample setting portion on which the sample is placed and a desired gas are enclosed. The gas-filled chamber is provided with a moving mechanism for moving the sample mounting portion between the inside and the outside of the gas-filled chamber, and the gas-filled chamber has an opening through which the sample installed in the sample mounting portion passes. It is characterized in that an airtight portion having contact with the periphery of the opening and maintaining airtightness is provided at the tip of the sample mounting portion.

本発明によれば、荷電粒子線装置の筐体を改造することなく、様々なガス雰囲気に曝される試料を観察可能な試料ホルダ及びそれを備える荷電粒子線装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a sample holder capable of observing a sample exposed to various gas atmospheres and a charged particle beam device including the sample holder without modifying the housing of the charged particle beam device.

荷電粒子線装置の一例である透過電子顕微鏡の概略構成図である。It is a schematic block diagram of a transmission electron microscope which is an example of a charged particle beam apparatus. 実施例1の試料ホルダを用いて試料を観察するときの側方断面図である。It is a side sectional view at the time of observing a sample using the sample holder of Example 1. FIG. 実施例1の試料ホルダを用いて試料をガス雰囲気に曝すときの側方断面図である。It is a side sectional view when the sample is exposed to the gas atmosphere by using the sample holder of Example 1. FIG. 実施例1の試料ホルダを用いて試料を観察するときの上方断面図である。It is an upper sectional view at the time of observing a sample using the sample holder of Example 1. FIG. 実施例1の試料ホルダを用いて試料をガス雰囲気に曝すときの上方断面図である。It is an upper sectional view when the sample is exposed to the gas atmosphere by using the sample holder of Example 1. FIG. 実施例2の試料ホルダの構成図である。It is a block diagram of the sample holder of Example 2. 実施例3の試料ホルダの構成図である。It is a block diagram of the sample holder of Example 3. FIG. 実施例4の試料ホルダの構成図である。It is a block diagram of the sample holder of Example 4. FIG. 実施例5の試料ホルダの構成図である。It is a block diagram of the sample holder of Example 5.

以下、図面を参照して、本発明の試料ホルダとそれを備える荷電粒子線装置について説明する。荷電粒子線装置は、電子線等の荷電粒子線を試料に照射することによって、試料の観察像を生成する透過型電子顕微鏡や走査型電子顕微鏡、集束イオンビーム装置等である。以下では、荷電粒子線装置の一例として透過型電子顕微鏡について説明する。なお、以下の説明及び添付図面において、同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。また各図の向きを示すために、各図にはXYZ座標系を付記する。 Hereinafter, the sample holder of the present invention and the charged particle beam apparatus provided with the sample holder will be described with reference to the drawings. The charged particle beam device is a transmission electron microscope, a scanning electron microscope, a focused ion beam device, or the like that generates an observation image of a sample by irradiating the sample with a charged particle beam such as an electron beam. In the following, a transmission electron microscope will be described as an example of a charged particle beam device. In the following description and the accompanying drawings, components having the same functional configuration are designated by the same reference numerals, so that duplicate description will be omitted. Further, in order to show the orientation of each figure, an XYZ coordinate system is added to each figure.

図1を用いて実施例1の透過型電子顕微鏡1について説明する。透過型電子顕微鏡1は、電子源4、集束レンズ5、対物レンズ6、結像レンズ7、蛍光板8、カメラ9、ゴニオメータ10、画像表示部2を有し、ゴニオメータ10に実施例1の試料ホルダ11が挿入される。 The transmission electron microscope 1 of Example 1 will be described with reference to FIG. The transmission electron microscope 1 has an electron source 4, a focusing lens 5, an objective lens 6, an imaging lens 7, a fluorescent plate 8, a camera 9, a goniometer 10, and an image display unit 2, and the goniometer 10 has a sample holder of Example 1. 11 is inserted.

電子源4は電子線3を放出する陰極と電子線3を加速する加速管を含むものである。集束レンズ5及び対物レンズ6は試料13に照射される電子線3の大きさを調整するレンズである。なお対物レンズ6は試料13より電子源4の側に配置される上部磁極片とカメラ9の側に配置される下部磁極片を有する。結像レンズ7は試料13を透過した電子を蛍光板8またはカメラ9において結像させるレンズである。蛍光板8は結像レンズ7を通過した電子が入射することによって蛍光を発する板である。カメラ9は蛍光板8が発する蛍光や結像レンズ7を通過した電子を撮像する。画像表示部2はカメラ9によって撮像された観察像を表示する液晶ディスプレイ等である。 The electron source 4 includes a cathode that emits the electron beam 3 and an accelerating tube that accelerates the electron beam 3. The focusing lens 5 and the objective lens 6 are lenses that adjust the size of the electron beam 3 irradiated to the sample 13. The objective lens 6 has an upper magnetic pole piece arranged on the side of the electron source 4 and a lower magnetic pole piece arranged on the side of the camera 9 with respect to the sample 13. The imaging lens 7 is a lens that forms an image of electrons transmitted through the sample 13 on the fluorescent screen 8 or the camera 9. The fluorescent plate 8 is a plate that emits fluorescence when electrons that have passed through the imaging lens 7 are incident. The camera 9 captures the fluorescence emitted by the fluorescent plate 8 and the electrons that have passed through the imaging lens 7. The image display unit 2 is a liquid crystal display or the like that displays an observation image captured by the camera 9.

ゴニオメータ10は、挿入される試料ホルダ11等をX軸の方向に移動させたり、X軸と平行な軸の周りで回転させたりする機構である。なお、ゴニオメータ10は必須ではなく、ゴニオメータ10の代わりに試料ホルダ11等が挿入される挿入孔が設けられても良い。ゴニオメータ10または挿入孔に挿入される試料ホルダ11には配管14a、14bを介してガス供給排気部15が接続される。ガス供給排気部15は、例えば水素ガスが封入されたガスボンベと真空排気をする真空ポンプとによって構成される。さらに配管14a、14bのそれぞれを開閉するためのバルブ16a、16bが設けられる。 The goniometer 10 is a mechanism for moving the sample holder 11 or the like to be inserted in the direction of the X-axis or rotating it around an axis parallel to the X-axis. The goniometer 10 is not essential, and instead of the goniometer 10, an insertion hole into which the sample holder 11 or the like is inserted may be provided. The gas supply / exhaust section 15 is connected to the goniometer 10 or the sample holder 11 inserted into the insertion hole via the pipes 14a and 14b. The gas supply / exhaust unit 15 is composed of, for example, a gas cylinder filled with hydrogen gas and a vacuum pump for evacuating. Further, valves 16a and 16b for opening and closing the pipes 14a and 14b, respectively, are provided.

図2A、図2B、図3A、図3Bを用いて実施例1の試料ホルダ11について説明する。なお図2A、図2Bは側方断面図、図3A、図3Bは上方断面図であり、図2A、図3Aは試料13を観察するとき、図2B、図3Bは試料13をガス雰囲気に曝すときを示す。試料ホルダ11は、試料設置部12、中軸17、外筒18、グリップ21、移動つまみ22を有する。以下、各部について説明する。 The sample holder 11 of the first embodiment will be described with reference to FIGS. 2A, 2B, 3A, and 3B. 2A and 2B are side sectional views, and FIGS. 3A and 3B are upper sectional views. FIGS. 2A and 3A show the sample 13 when observing the sample 13, and FIGS. 2B and 3B expose the sample 13 to a gas atmosphere. Show the time. The sample holder 11 has a sample mounting portion 12, a central shaft 17, an outer cylinder 18, a grip 21, and a moving knob 22. Hereinafter, each part will be described.

試料設置部12は、試料13が設置される部材であり、気密を保つための第一気密部19、例えばOリングが先端に設けられる。試料設置部12は、中軸17に固定される。 The sample setting portion 12 is a member on which the sample 13 is placed, and a first airtight portion 19 for maintaining airtightness, for example, an O-ring is provided at the tip thereof. The sample setting portion 12 is fixed to the central shaft 17.

中軸17は、円筒形状の部材であり、先端に試料設置部12が設けられるとともに、内部に配管14a、14bが収められる。中軸17の先端の外表面には、気密を保つための第二気密部20、例えばOリングが設けられる。また中軸17の一部の外表面には、らせん状の溝であるネジ23が設けられる。ネジ23は移動つまみ22の内周と組み合う。 The central shaft 17 is a cylindrical member, and the sample mounting portion 12 is provided at the tip thereof, and the pipes 14a and 14b are housed inside. A second airtight portion 20, for example, an O-ring for maintaining airtightness is provided on the outer surface of the tip of the central shaft 17. Further, a screw 23, which is a spiral groove, is provided on a part of the outer surface of the central shaft 17. The screw 23 is combined with the inner circumference of the moving knob 22.

外筒18は、円筒形状の部材であり、内側に中軸17が配置されるとともに、内表面に第二気密部20が接触する。また外筒18の先端には、試料設置部12に設置された試料13が通過する開口30が設けられる。開口30の大きさは第一気密部19の外径よりも小さい。さらに外筒18の外表面には、グリップ21が設けられる。外筒18とグリップ21は、ゴニオメータ10や挿入孔に固定される。 The outer cylinder 18 is a cylindrical member, and the central shaft 17 is arranged inside, and the second airtight portion 20 comes into contact with the inner surface. Further, the tip of the outer cylinder 18 is provided with an opening 30 through which the sample 13 installed in the sample setting portion 12 passes. The size of the opening 30 is smaller than the outer diameter of the first airtight portion 19. Further, a grip 21 is provided on the outer surface of the outer cylinder 18. The outer cylinder 18 and the grip 21 are fixed to the goniometer 10 and the insertion hole.

移動つまみ22は、中軸17を外筒18に対してX軸の方向に移動させる機構であり、グリップ21に対して回転可能に設けられる。移動つまみ22がグリップ21に対して回転させられることにより、ネジ23を介して中軸17が外筒18に対してX軸の方向に移動し、中軸17に固定される試料設置部12も一緒に移動する。すなわち、移動つまみ22を操作することにより、試料設置部12に設置される試料13を外筒18の中と外との間で移動させることができる。 The moving knob 22 is a mechanism for moving the central shaft 17 in the direction of the X axis with respect to the outer cylinder 18, and is provided so as to be rotatable with respect to the grip 21. When the moving knob 22 is rotated with respect to the grip 21, the center pole 17 moves in the direction of the X axis with respect to the outer cylinder 18 via the screw 23, and the sample mounting portion 12 fixed to the center pole 17 is also included. Moving. That is, by operating the moving knob 22, the sample 13 installed in the sample setting unit 12 can be moved between the inside and the outside of the outer cylinder 18.

実施例1の試料ホルダ11により様々なガス雰囲気に曝される試料を観察する手順の一例について説明する。まず移動つまみ22を操作することにより、試料設置部12に設置される試料13を外筒18の中に移動させる。外筒18に対して中軸17が移動し続ける間、第二気密部20が外筒18の内表面と接触し続けることにより気密が保たれる。また図2B、図3Bに例示される状態になったとき、第一気密部19が開口30の周囲と接触することにより気密が保たれる。その結果、外筒18と第一気密部19、第二気密部20によって、所望のガスを封入できるガス封入室18aが形成される。なおバルブ16a、16bは共に閉じられている。 An example of a procedure for observing a sample exposed to various gas atmospheres by the sample holder 11 of the first embodiment will be described. First, by operating the moving knob 22, the sample 13 installed in the sample setting unit 12 is moved into the outer cylinder 18. While the central shaft 17 continues to move with respect to the outer cylinder 18, the second airtight portion 20 keeps in contact with the inner surface of the outer cylinder 18 to maintain airtightness. Further, when the state illustrated in FIGS. 2B and 3B is reached, the first airtight portion 19 comes into contact with the periphery of the opening 30 to maintain airtightness. As a result, the outer cylinder 18, the first airtight portion 19, and the second airtight portion 20 form a gas encapsulation chamber 18a capable of encapsulating a desired gas. The valves 16a and 16b are both closed.

次に、ガス排気用のバルブ16aが開かれ、ガス供給排気部15によってガス封入室18aが真空引きされる。ガス封入室18aが十分な真空度になると、ガス排気用のバルブ16aが閉じられる。そしてガス供給用のバルブ16bが開かれ、ガス供給排気部15からガス封入室18aへ所望のガスが供給されることにより、試料13がガス雰囲気に曝される。 Next, the valve 16a for gas exhaust is opened, and the gas filling chamber 18a is evacuated by the gas supply / exhaust unit 15. When the gas filling chamber 18a has a sufficient degree of vacuum, the valve 16a for gas exhaust is closed. Then, the valve 16b for supplying gas is opened, and the desired gas is supplied from the gas supply / exhaust unit 15 to the gas filling chamber 18a, so that the sample 13 is exposed to the gas atmosphere.

次に、ガス供給用のバルブ16bが閉じられるとともにガス排気用のバルブ16aが開かれ、ガス供給排気部15によってガス封入室18aが真空引きされる。ガス封入室18aが十分な真空度になると、ガス排気用のバルブ16aが閉じられる。 Next, the valve 16b for gas supply is closed, the valve 16a for gas exhaust is opened, and the gas filling chamber 18a is evacuated by the gas supply / exhaust unit 15. When the gas filling chamber 18a has a sufficient degree of vacuum, the valve 16a for gas exhaust is closed.

さらに移動つまみ22を操作することにより、試料設置部12に設置される試料13を外筒18の外、つまりガス封入室18aの外に移動させる。対物レンズ6の上部磁極片と下部磁極片との間を試料設置部12が通過し、図1に例示されるような位置に試料13が配置されると、試料13に電子源4から電子線3が照射され、観察像が生成される。試料設置部12の厚さ、つまりZ軸方向の大きさはより小さいことが好ましい。試料設置部12がより薄くなれば、対物レンズ6の上部磁極片と下部磁極片の間隔をより狭くできるので、対物レンズのレンズ強度をより向上できる。 Further, by operating the moving knob 22, the sample 13 installed in the sample setting unit 12 is moved to the outside of the outer cylinder 18, that is, the outside of the gas filling chamber 18a. When the sample mounting portion 12 passes between the upper magnetic pole piece and the lower magnetic pole piece of the objective lens 6 and the sample 13 is arranged at a position as illustrated in FIG. 1, the electron beam from the electron source 4 is sent to the sample 13. 3 is irradiated and an observation image is generated. It is preferable that the thickness of the sample setting portion 12, that is, the size in the Z-axis direction is smaller. If the sample mounting portion 12 becomes thinner, the distance between the upper magnetic pole piece and the lower magnetic pole piece of the objective lens 6 can be narrowed, so that the lens strength of the objective lens can be further improved.

観察像が生成された後、移動つまみ22を再度操作することにより、試料13を外筒18の中に移動させ、試料13を新たなガス雰囲気に曝しても良い。すなわち試料13をガス封入室18aの中でガス雰囲気に曝すことと、ガス封入室18aの外で観察することが繰り返されることにより、様々なガス雰囲気に曝される試料を観察することができる。 After the observation image is generated, the sample 13 may be moved into the outer cylinder 18 by operating the moving knob 22 again, and the sample 13 may be exposed to a new gas atmosphere. That is, by repeatedly exposing the sample 13 to the gas atmosphere inside the gas filling chamber 18a and observing the sample 13 outside the gas filling chamber 18a, it is possible to observe the samples exposed to various gas atmospheres.

以上説明したように、透過型電子顕微鏡1に予め備えられるゴニオメータ10や挿入孔に、実施例1の試料ホルダ11を挿入することによって、ガス雰囲気に曝された試料13を大気に曝すことなく観察することができる。すなわち、実施例1によれば、透過型電子顕微鏡1に代表される荷電粒子線装置の筐体を改造することなく、様々なガス雰囲気に曝される試料を観察可能な試料ホルダを提供することができる。 As described above, by inserting the sample holder 11 of Example 1 into the goniometer 10 or the insertion hole provided in advance in the transmission electron microscope 1, the sample 13 exposed to the gas atmosphere can be observed without being exposed to the atmosphere. can do. That is, according to the first embodiment, it is provided a sample holder capable of observing a sample exposed to various gas atmospheres without modifying the housing of a charged particle beam device represented by the transmission electron microscope 1. Can be done.

実施例1では、試料設置部12に設置された試料13を、外筒18と第一気密部19、第二気密部20によって形成されるガス封入室18aの中と外との間で移動させることにより、様々なガス雰囲気に曝される試料13を観察することについて説明した。実施例2では、試料13をガス雰囲気に曝すだけでなく、加熱中あるいは加熱後の試料13を観察することについて説明する。なお、実施例1と同じ構成については、同じ符号を付与することによって説明を簡略化する。 In the first embodiment, the sample 13 installed in the sample setting portion 12 is moved between the inside and the outside of the gas filling chamber 18a formed by the outer cylinder 18, the first airtight portion 19, and the second airtight portion 20. Thereby, it was described to observe the sample 13 exposed to various gas atmospheres. In Example 2, not only the sample 13 is exposed to the gas atmosphere, but also the observation of the sample 13 during or after heating will be described. The description of the same configuration as that of the first embodiment will be simplified by assigning the same reference numerals.

図4を用いて実施例2の試料ホルダ11について説明する。実施例2の試料ホルダ11には、実施例1の構成に対して、ヒータ24a、ヒータ用配線24b、ヒータ用電源24c、温度計25a、温度計用配線25b、温度表示部25cが追加される。 The sample holder 11 of the second embodiment will be described with reference to FIG. A heater 24a, a heater wiring 24b, a heater power supply 24c, a thermometer 25a, a thermometer wiring 25b, and a temperature display unit 25c are added to the sample holder 11 of the second embodiment with respect to the configuration of the first embodiment. ..

ヒータ24aは、試料13を加熱する素子であり、試料設置部12に設けられる。ヒータ24aには、ヒータ用電源24cからヒータ用配線24bを介して電力が供給される。ヒータ用配線24bは、配管14a、14bとともに中軸17の内部に収められ、ヒータ24aとヒータ用電源24cを接続する。 The heater 24a is an element for heating the sample 13, and is provided in the sample setting unit 12. Electric power is supplied to the heater 24a from the heater power supply 24c via the heater wiring 24b. The heater wiring 24b is housed inside the central shaft 17 together with the pipes 14a and 14b, and connects the heater 24a and the heater power supply 24c.

温度計25aは、ヒータ24a及び試料13の温度を測る計測器であり、例えば熱電対である。温度計25aによって計測された温度は、温度計用配線25bを介して伝達される温度表示部25cに表示される。温度計用配線25bは、配管14a、14bとともに中軸17の内部に収められ、温度計25aと温度表示部25cを接続する。なお、予め設定された目標温度と温度計25aによって計測された温度との差分に基づいて、ヒータ用電源24cが供給する電力が制御されても良い。 The thermometer 25a is a measuring instrument for measuring the temperature of the heater 24a and the sample 13, for example, a thermocouple. The temperature measured by the thermometer 25a is displayed on the temperature display unit 25c transmitted via the thermometer wiring 25b. The thermometer wiring 25b is housed inside the central shaft 17 together with the pipes 14a and 14b, and connects the thermometer 25a and the temperature display unit 25c. The electric power supplied by the heater power supply 24c may be controlled based on the difference between the preset target temperature and the temperature measured by the thermometer 25a.

実施例2の試料ホルダ11により、様々なガス雰囲気に曝されるとともに加熱される試料13の観察例について説明する。例えば、ガス封入室18a配置された試料13を所定の温度まで加熱してから、ガス封入室18aにガスを導入することにより、加熱後にガス雰囲気に曝された試料13が観察される。あるいは、試料13が配置されたガス封入室18aにガスを導入してから、ヒータ24aで試料13を加熱することにより、ガス雰囲気に曝されてから加熱された試料13が観察される。また、ガス導入と加熱のタイミングを予めパターン化しておいても良い。タイミングをパターン化しておくことにより、様々なガス雰囲気や加熱サイクルが組み合わされた環境下において試料13を観察することができる。 An observation example of the sample 13 that is exposed to and heated by various gas atmospheres by the sample holder 11 of the second embodiment will be described. For example, by heating the sample 13 arranged in the gas filling chamber 18a to a predetermined temperature and then introducing the gas into the gas filling chamber 18a, the sample 13 exposed to the gas atmosphere after heating is observed. Alternatively, by introducing gas into the gas filling chamber 18a in which the sample 13 is arranged and then heating the sample 13 with the heater 24a, the sample 13 heated after being exposed to the gas atmosphere is observed. Further, the timing of gas introduction and heating may be patterned in advance. By patterning the timing, the sample 13 can be observed in an environment in which various gas atmospheres and heating cycles are combined.

以上説明したように、実施例2の試料ホルダ11をゴニオメータ10や挿入孔に挿入することによって、様々なガス雰囲気に曝されるだけでなく、加熱中あるいは加熱後の試料13を大気に曝すことなく観察することができる。すなわち、実施例2によれば、荷電粒子線装置の筐体を改造することなく、様々なガス雰囲気に曝されるとともに加熱される試料13を観察可能な試料ホルダを提供することができる。 As described above, by inserting the sample holder 11 of Example 2 into the goniometer 10 or the insertion hole, not only the sample holder 11 is exposed to various gas atmospheres, but also the sample 13 during or after heating is exposed to the atmosphere. Can be observed without. That is, according to the second embodiment, it is possible to provide a sample holder capable of observing the sample 13 exposed to various gas atmospheres and heated without modifying the housing of the charged particle beam device.

実施例1では、様々なガス雰囲気に曝される試料13を観察することについて説明した。実施例3では、試料13をガス雰囲気に曝すだけでなく、電圧が印加された試料13を観察することについて説明する。なお、実施例1と同じ構成については、同じ符号を付与することによって説明を簡略化する。 In Example 1, observing a sample 13 exposed to various gas atmospheres has been described. In Example 3, not only the sample 13 is exposed to the gas atmosphere, but also the sample 13 to which the voltage is applied is observed. The description of the same configuration as that of the first embodiment will be simplified by assigning the same reference numerals.

図5を用いて実施例3の試料ホルダ11について説明する。実施例3の試料ホルダ11には、実施例1の構成に対して、電極26a、電線26b、電源26cが追加される。電極26aの先端には、試料13が接触しており、電源26cから電線26b及び電極26aを介して試料13に電圧が印加される。なお電線26bは、配管14a、14bとともに中軸17の内部に収められる。 The sample holder 11 of the third embodiment will be described with reference to FIG. An electrode 26a, an electric wire 26b, and a power supply 26c are added to the sample holder 11 of the third embodiment with respect to the configuration of the first embodiment. The sample 13 is in contact with the tip of the electrode 26a, and a voltage is applied to the sample 13 from the power supply 26c via the electric wire 26b and the electrode 26a. The electric wire 26b is housed inside the central shaft 17 together with the pipes 14a and 14b.

実施例3の試料ホルダ11により、様々なガス雰囲気に曝されるだけでなく、電圧が印加される試料13を観察できる。例えば、ガス封入室18aに配置された試料13をガス雰囲気に曝しながら電圧を印加することにより、ガス雰囲気に曝されながら電圧が印加された試料13が観察される。あるいは、試料13をガス雰囲気に曝すことなく、電子線3が照射される位置に移動し、電圧を印加された状態の試料13が観察されても良い。 With the sample holder 11 of Example 3, it is possible to observe the sample 13 to which a voltage is applied as well as being exposed to various gas atmospheres. For example, by applying a voltage while exposing the sample 13 arranged in the gas filling chamber 18a to the gas atmosphere, the sample 13 to which the voltage is applied while being exposed to the gas atmosphere is observed. Alternatively, the sample 13 may be moved to a position where the electron beam 3 is irradiated without exposing the sample 13 to the gas atmosphere, and the sample 13 in a state where a voltage is applied may be observed.

以上説明したように、実施例3の試料ホルダ11をゴニオメータ10や挿入孔に挿入することによって、様々なガス雰囲気に曝されるだけでなく、電圧が印加された試料13を大気に曝すことなく観察することができる。すなわち、実施例3によれば、荷電粒子線装置の筐体を改造することなく、様々なガス雰囲気に曝されるとともに電圧が印加された試料13を観察可能な試料ホルダを提供することができる。 As described above, by inserting the sample holder 11 of Example 3 into the goniometer 10 or the insertion hole, not only is the sample holder 11 exposed to various gas atmospheres, but also the sample 13 to which the voltage is applied is not exposed to the atmosphere. Can be observed. That is, according to the third embodiment, it is possible to provide a sample holder capable of observing the sample 13 exposed to various gas atmospheres and to which a voltage is applied without modifying the housing of the charged particle beam device. ..

実施例1では、様々なガス雰囲気に曝される試料13を観察することについて説明した。実施例4では、試料13をガス雰囲気に曝すときの圧力をモニタしながら試料13を観察することについて説明する。なお、実施例1と同じ構成については、同じ符号を付与することによって説明を簡略化する。 In Example 1, observing a sample 13 exposed to various gas atmospheres has been described. In Example 4, observing the sample 13 while monitoring the pressure when the sample 13 is exposed to the gas atmosphere will be described. The description of the same configuration as that of the first embodiment will be simplified by assigning the same reference numerals.

図6を用いて実施例4の試料ホルダ11について説明する。実施例4の試料ホルダ11には、実施例1の構成に対して、圧力計27a、圧力計用配線27b、圧力表示部27cが追加される。 The sample holder 11 of the fourth embodiment will be described with reference to FIG. A pressure gauge 27a, a pressure gauge wiring 27b, and a pressure display unit 27c are added to the sample holder 11 of the fourth embodiment with respect to the configuration of the first embodiment.

圧力計27aは、ガス封入室18aの圧力を測る計測器である。圧力計27aによって計測された圧力は、圧力計用配線27bを介して伝達される圧力表示部27cに表示される。圧力計用配線27bは、配管14a、14bとともに中軸17の内部に収められ、圧力計27aと圧力表示部27cを接続する。なお、予め設定された目標圧力と圧力計27aによって計測された圧力との差分に基づいて、ガス供給排気部15の動作及びバルブ16a、16bの開閉が制御されても良い。 The pressure gauge 27a is a measuring instrument for measuring the pressure in the gas filling chamber 18a. The pressure measured by the pressure gauge 27a is displayed on the pressure display unit 27c transmitted via the pressure gauge wiring 27b. The pressure gauge wiring 27b is housed inside the center shaft 17 together with the pipes 14a and 14b, and connects the pressure gauge 27a and the pressure display unit 27c. The operation of the gas supply / exhaust unit 15 and the opening / closing of the valves 16a and 16b may be controlled based on the difference between the preset target pressure and the pressure measured by the pressure gauge 27a.

実施例4の試料ホルダ11により、様々なガス雰囲気に曝されるだけでなく、ガス封入室18aの圧力を一定に保ちながら試料13を観察できる。すなわち、荷電粒子線装置の筐体を改造することなく、一定の圧力に保たれる様々なガス雰囲気に曝された試料13を観察可能な試料ホルダを提供することができる。 The sample holder 11 of the fourth embodiment not only exposes the sample to various gas atmospheres, but also allows the sample 13 to be observed while keeping the pressure of the gas filling chamber 18a constant. That is, it is possible to provide a sample holder capable of observing the sample 13 exposed to various gas atmospheres maintained at a constant pressure without modifying the housing of the charged particle beam device.

実施例1では、試料ホルダ11を透過型電子顕微鏡1に挿入して使用することについて説明した。試料ホルダ11は透過型電子顕微鏡1以外の装置に挿入して使用しても良い。実施例5では、イオンビームを照射して試料を加工したり観察したりする集束イオンビーム装置に試料ホルダ11を挿入して使用することについて説明する。なお、実施例1と同じ構成については、同じ符号を付与することによって説明を簡略化する。 In Example 1, it has been described that the sample holder 11 is inserted into the transmission electron microscope 1 and used. The sample holder 11 may be used by being inserted into a device other than the transmission electron microscope 1. In Example 5, the sample holder 11 is inserted into a focused ion beam device for processing and observing a sample by irradiating it with an ion beam, and the sample holder 11 will be described. The description of the same configuration as that of the first embodiment will be simplified by assigning the same reference numerals.

図7を用いて実施例5の試料ホルダ11について説明する。実施例5の試料ホルダ11には、実施例1の構成に対して、アタッチメント28が追加される。アタッチメント28は、試料ホルダ11の外筒18の外表面に装着される器材であり、集束イオンビーム装置の挿入口29に挿入される。またアタッチメント28に装着された試料ホルダ11は、X軸と平行な軸を回転軸としてアタッチメント28に回転可能に支持される。すなわち、集束イオンビーム装置によって試料13を加工したり観察したりするときの方向を任意に切り替えることができる。 The sample holder 11 of Example 5 will be described with reference to FIG. 7. An attachment 28 is added to the sample holder 11 of the fifth embodiment with respect to the configuration of the first embodiment. The attachment 28 is an instrument attached to the outer surface of the outer cylinder 18 of the sample holder 11, and is inserted into the insertion port 29 of the focused ion beam device. Further, the sample holder 11 mounted on the attachment 28 is rotatably supported by the attachment 28 with an axis parallel to the X axis as a rotation axis. That is, the direction when the sample 13 is processed or observed by the focused ion beam device can be arbitrarily switched.

実施例5の試料ホルダ11により、様々なガス雰囲気に曝される試料13を観察するだけでなく、集束イオンビーム装置によって加工された試料13を観察できる。すなわち、荷電粒子線装置の筐体を改造することなく、様々なガス雰囲気に曝された試料13を観察可能であるとともに、試料の13の方向を切り替え可能な試料ホルダを提供することができる。 With the sample holder 11 of Example 5, not only the sample 13 exposed to various gas atmospheres can be observed, but also the sample 13 processed by the focused ion beam device can be observed. That is, it is possible to provide a sample holder capable of observing the sample 13 exposed to various gas atmospheres and switching the direction of the sample 13 without modifying the housing of the charged particle beam device.

以上、本発明の複数の実施例について説明した。本発明は上記実施例に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施例に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせても良い。例えば、実施例2乃至5の全構成要素を一緒に組み合わせても良い。さらに、上記実施例に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除しても良い。 The plurality of examples of the present invention have been described above. The present invention is not limited to the above embodiment, and the components can be modified and embodied without departing from the gist of the invention. In addition, a plurality of components disclosed in the above examples may be appropriately combined. For example, all the components of Examples 2 to 5 may be combined together. Further, some components may be deleted from all the components shown in the above embodiment.

1:透過型電子顕微鏡、2:画像表示部、3:電子線、4:電子源、5:集束レンズ、6:対物レンズ、7:結像レンズ、8:蛍光板、9:カメラ、10:ゴニオメータ 、11:試料ホルダ、12:試料設置部、13:試料、14a:配管、14b:配管、15:ガス供給排気部、16a:バルブ、16b:バルブ、17:中軸、18:外筒、19:第一気密部、20:第二気密部、21:グリップ、22:移動つまみ、23:ネジ、24a:ヒータ、24b:ヒータ用配線、24c:ヒータ用電源、25a:温度計、25b:温度計用配線、25c:温度表示部、26a:電極、26b:電線、26c:電源、27a:圧力計、27b:圧力計用配線、27c:圧力表示部、28:アタッチメント、29:挿入口、30:開口 1: Transmissive electron microscope, 2: Image display unit, 3: Electron beam, 4: Electron source, 5: Focusing lens, 6: Objective lens, 7: Imaging lens, 8: Fluorescent plate, 9: Camera, 10: Goniometer , 11: Sample holder, 12: Sample mounting part, 13: Sample, 14a: Piping, 14b: Piping, 15: Gas supply / exhaust section, 16a: Valve, 16b: Valve, 17: Central shaft, 18: Outer cylinder, 19: 1st airtight part, 20: 2nd airtight part, 21: grip, 22: moving knob, 23: screw, 24a: heater, 24b: heater wiring, 24c: heater power supply, 25a: thermometer, 25b: thermometer Wiring, 25c: Temperature display, 26a: Electron, 26b: Electric wire, 26c: Power supply, 27a: Pressure gauge, 27b: Pressure gauge wiring, 27c: Pressure display, 28: Attachment, 29: Insertion port, 30: Opening

Claims (9)

試料を保持するとともに荷電粒子線装置の既存の孔から挿入される試料ホルダであって、
試料が設置される試料設置部と、
所望のガスが封入されるガス封入室と、
前記ガス封入室の中と外との間で前記試料設置部を移動させる移動機構を備え、
前記ガス封入室は前記試料設置部に設置された前記試料が通過する開口を有し、
前記開口の周囲に接触して気密を保つ気密部が前記試料設置部の先端に設けられることを特徴とする試料ホルダ。
A sample holder that holds a sample and is inserted through an existing hole in a charged particle beam device.
The sample installation section where the sample is installed and the sample installation section
A gas encapsulation chamber in which the desired gas is encapsulated, and
A moving mechanism for moving the sample mounting portion between the inside and the outside of the gas filling chamber is provided.
The gas encapsulation chamber has an opening through which the sample installed in the sample installation portion passes.
A sample holder characterized in that an airtight portion that contacts the periphery of the opening to maintain airtightness is provided at the tip of the sample mounting portion.
請求項1に記載の試料ホルダであって、
前記移動機構は、円筒形状の外筒と、前記試料設置部が先端に設けられるとともに前記外筒の中に配置される中軸と、前記外筒とともに前記孔に固定されるグリップと、前記中軸の外表面の一部に設けられるネジと組み合うとともに前記グリップに対して回転する移動つまみを有し、
前記試料設置部は、前記移動つまみが前記グリップに対して回転することによって移動させられることを特徴とする試料ホルダ。
The sample holder according to claim 1.
The moving mechanism includes a cylindrical outer cylinder, a center pole provided with a sample mounting portion at the tip and arranged in the outer cylinder, a grip fixed to the hole together with the outer cylinder, and the center pole. It has a moving knob that rotates with respect to the grip while being combined with a screw provided on a part of the outer surface.
The sample setting portion is a sample holder characterized in that the moving knob is moved by rotating with respect to the grip.
請求項2に記載の試料ホルダであって、
前記ガス封入室は、前記試料設置部が前記外筒の中に移動して前記気密部が前記開口の周囲に接触したときに形成されることを特徴とする試料ホルダ。
The sample holder according to claim 2.
The gas-filled chamber is a sample holder formed when the sample mounting portion moves into the outer cylinder and the airtight portion comes into contact with the periphery of the opening.
請求項1に記載の試料ホルダであって、
前記試料設置部には、前記試料を加熱するヒータが設けられることを特徴とする試料ホルダ。
The sample holder according to claim 1.
A sample holder characterized in that a heater for heating the sample is provided in the sample setting portion.
請求項4に記載の試料ホルダであって、
前記試料設置部には、前記試料の温度を計測する温度計が設けられることを特徴とする試料ホルダ。
The sample holder according to claim 4.
A sample holder characterized in that a thermometer for measuring the temperature of the sample is provided in the sample setting portion.
請求項1に記載の試料ホルダであって、
前記試料設置部には、前記試料に電圧を印加する電極が設けられることを特徴とする試料ホルダ。
The sample holder according to claim 1.
A sample holder characterized in that an electrode for applying a voltage to the sample is provided in the sample setting portion.
請求項1に記載の試料ホルダであって、
前記試料設置部には、前記ガス封入室の圧力を計測する真空計が設けられることを特徴とする試料ホルダ。
The sample holder according to claim 1.
A sample holder characterized in that the sample setting portion is provided with a vacuum gauge for measuring the pressure in the gas filling chamber.
請求項2に記載の試料ホルダであって、
前記外筒を回転可能に支持するアタッチメントが前記外筒の外表面に装着されることを特徴とする試料ホルダ。
The sample holder according to claim 2.
A sample holder characterized in that an attachment that rotatably supports the outer cylinder is attached to the outer surface of the outer cylinder.
電子源から試料に電子線を照射することによって前記試料の観察像を生成する荷電粒子線装置であって、
請求項1に記載の試料ホルダを備えることを特徴とする荷電粒子線装置。
A charged particle beam device that generates an observation image of a sample by irradiating the sample with an electron beam from an electron source.
A charged particle beam device comprising the sample holder according to claim 1.
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