JP2023182490A - Atmosphere cut-off device and atmosphere non-exposed conveyance method - Google Patents
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Abstract
Description
特許法第30条第2項適用申請有り 販売日令和4年3月31日 販売した場所 国立研究開発法人物質・材料研究機構Patent Act Article 30, Paragraph 2 application filed Date of sale: March 31, 2020 Place of sale: National Institute for Materials Science, National Institute for Materials Science
本発明は、観察・分析装置に装着された試料ホルダーの一部または全体を密封して大気と遮断する装置及び大気非暴露搬送方法に関するものである。 The present invention relates to a device for sealing part or the whole of a sample holder attached to an observation/analysis device to isolate it from the atmosphere, and a transportation method without exposure to the atmosphere.
試料ホルダーに保持された試料は、大気中を搬送し、観察・分析装置内のしかるべき位置に挿入され、電子やイオン等の荷電粒子ビームにより照射され、照射された後に試料から発生する荷電粒子やX線等を検出して試料の形状や組成を測定することができるようになっている。試料の測定の過程においては、以下の問題が発生している。 The sample held in the sample holder is transported through the atmosphere, inserted into the appropriate position in the observation/analysis device, and irradiated with a beam of charged particles such as electrons and ions.The charged particles generated from the sample after being irradiated are It is now possible to measure the shape and composition of a sample by detecting radiation such as X-rays and X-rays. The following problems occur in the process of sample measurement.
1.観察・分析点の位置の不安定さ
実験室内の空気は扉の開閉やエアコンなどの影響を受ける。観察・分析装置装着時に試料ホルダーの一部が大気にさらされていることにより、室内の気圧の変動や空気の動きによって試料ホルダーが押されたり引っ張られたりするため、試料位置が安定せず、観察点・分析点が動く。1. Instability of the position of observation and analysis points The air inside the laboratory is affected by the opening and closing of doors and air conditioning. Because part of the sample holder is exposed to the atmosphere when the observation/analysis device is attached, the sample holder may be pushed or pulled by fluctuations in the atmospheric pressure or movement of air in the room, making the sample position unstable. Observation and analysis points move.
2.搬送時での大気中の水分や酸素による試料の劣化
試料の多くは大気に含まれる酸素や水分が吸着し、試料汚染の原因となる。また酸素や水分に反応しやすい材料も多く、その場合は元の材料と異なった観察・分析結果を示すこととなる。2. Deterioration of samples due to moisture and oxygen in the atmosphere during transportation Many samples absorb oxygen and moisture contained in the atmosphere, causing sample contamination. In addition, there are many materials that easily react with oxygen and moisture, and in such cases, observation and analysis results will be different from those of the original material.
このように観察・分析装置では、試料を装着した試料ホルダーを大気中で搬送し、試料ホルダーの先端のみを観察・分析装置内に挿入するようになっている。メーカー標準装備の試料ホルダーの利用時には試料ホルダーの大気に露出している部分を密封するタイプの観察・分析装置も登場するようになってきているが、加熱機能などを有する特殊な試料ホルダーはサードパーティーが販売しており、それらの試料ホルダーは装置メーカーの密封機能は対応していない。 In this way, in the observation/analysis device, the sample holder with the sample attached is transported in the atmosphere, and only the tip of the sample holder is inserted into the observation/analysis device. When using the manufacturer's standard sample holder, observation and analysis equipment of the type that seals the part of the sample holder exposed to the atmosphere has begun to appear, but special sample holders with heating functions, etc. These sample holders are not compatible with the device manufacturer's sealing function.
試料ホルダーの大気露出部分の大気遮断については、観察・分析装置メーカーあるいはサードパーティーが提供する専用カバーが知られている(特許文献1)。しかしながらこのカバーは大気変動や音・振動の低減に特化したカバーとしての機能をもつものであり、拡張性はなく、試料ホルダーに電力を供給するためのコネクター形状によってはカバーを使用できない場合がある。またカバー単一機能であるため、試料ホルダー全体を大気遮断して装置から取り外し搬送する機能を有することはできない。 As for blocking the atmosphere from the exposed portion of the sample holder, a dedicated cover provided by an observation/analysis device manufacturer or a third party is known (Patent Document 1). However, this cover has the function of a cover specialized for reducing atmospheric fluctuations, noise, and vibration, and is not expandable, and may not be usable depending on the shape of the connector for supplying power to the sample holder. be. Furthermore, since the cover has a single function, it cannot have the function of blocking the entire sample holder from the atmosphere and removing it from the apparatus and transporting it.
試料ホルダーの試料保持部のみを大気に暴露しないタイプの試料ホルダーは存在しているが、ユーザーが使いたい試料ホルダー全体を大気遮断して用いることはできない(特許文献2)。また試料ホルダー全体を大気から遮断できないため、前記大気遮断カバーと互換性はなくカバーは別途準備する必要がある。 Although there is a type of sample holder that does not expose only the sample holding part of the sample holder to the atmosphere, it is not possible for the user to use the sample holder by shielding the entire sample holder from the atmosphere (Patent Document 2). Furthermore, since the entire sample holder cannot be shielded from the atmosphere, it is not compatible with the atmosphere shielding cover, and a cover must be prepared separately.
本発明による大気非暴露搬送装置は、観察・分析装置の試料ホルダー取付部に取り付けられ、カバーとなる大気遮断装置であって、 観察・分析装置の試料ホルダー取付部に密着接続・固定が可能な接続部と、前記接続部に密着接続・固定が可能なチャンバー部と、前記チャンバー部への脱着可能な蓋とから構成され、前記接続部と前記チャンバー部と前記蓋とはそれぞれ分割可能であることを特徴とする。 The atmospheric non-exposed transport device according to the present invention is an atmospheric shielding device that is attached to the sample holder mounting portion of an observation/analysis device and serves as a cover, and can be tightly connected and fixed to the sample holder mounting portion of the observation/analysis device. It is composed of a connecting part, a chamber part that can be tightly connected and fixed to the connecting part, and a lid that can be detached from the chamber part, and the connecting part, the chamber part, and the lid can each be separated. It is characterized by
また、前記接続部、前記チャンバー部、前記蓋は観察・分析装置にあらかじめ装備されている部品及び装飾品に干渉がないことを特徴とする。 Further, the connecting portion, the chamber portion, and the lid are characterized in that they do not interfere with parts and accessories that are pre-installed in the observation/analysis device.
また、前記蓋は、観察・分析装置の試料ホルダーに付属の接続ケーブルへの電力供給を可能とするコネクタを有する。 Furthermore, the lid has a connector that allows power to be supplied to a connecting cable attached to the sample holder of the observation/analysis device.
また、前記接続部、前記チャンバー部、前記蓋は観察・分析装置にあらかじめ装備されている部品及び装飾品に干渉がなく、前記蓋は、観察・分析装置の試料ホルダーに付属の接続ケーブルへの電力供給を可能とするコネクタを有することを特徴とする。 In addition, the connection part, the chamber part, and the lid do not interfere with parts and accessories that are pre-installed in the observation/analysis device, and the lid can be connected to the connection cable attached to the sample holder of the observation/analysis device. It is characterized by having a connector that enables power supply.
また、本発明による大気非暴露搬送は、試料ホルダーを観察・分析装置から別の場所へ搬送する際の搬送装置となる大気遮断装置であって、前記接続部と、前記接続部に密着接続・固定が可能なゲートバルブと、前記ゲートバルブに密着接続・固定が可能なチャンバー部と、前記チャンバー部への脱着可能な蓋とから構成され、試料ホルダー全体を前記チャンバー部内に大気遮断収納して搬送可能な特徴を有する。 In addition, the non-atmospheric transport according to the present invention is an atmospheric shielding device that serves as a transport device when transporting a sample holder from an observation/analysis device to another location, and includes the connection portion and the connection portion that is closely connected and connected to the connection portion. It consists of a gate valve that can be fixed, a chamber part that can be closely connected and fixed to the gate valve, and a lid that can be attached to and detached from the chamber part, and the entire sample holder is housed in the chamber part, shielded from the atmosphere. It has transportable characteristics.
また、前記接続部、前記チャンバー部、前記ゲートバルブ、前記蓋は観察・分析装置にあらかじめ装備されている部品及び装飾品に干渉がないことを特徴とする。 Further, the connecting portion, the chamber portion, the gate valve, and the lid are characterized in that they do not interfere with parts and accessories that are pre-installed in the observation/analysis device.
さらに、本発明による大気遮断装置の搬送方法は、試料ホルダーを観察・分析装置から別の場所へ搬送する際において、前記チャンバー部の一部に大気遮断タイプの手袋を取り付け、前記手袋によって試料ホルダーを実験容器や観察・分析装置から引き抜き、試料ホルダー全体を前記チャンバー部内部に設置した後、前記ゲートバルブを閉じ、前記チャンバー部を真空排気あるいは不活性ガス置換によって酸素や水分が極力排除された状態とし、観察・分析装置から分離させて大気遮断状態のまま持ち運びを可能とすることを特徴とする。 Further, in the method for transporting the atmospheric shielding device according to the present invention, when transporting the sample holder from the observation/analysis device to another location, an atmospheric shielding type glove is attached to a part of the chamber section, and the glove is used to hold the specimen holder. After pulling out the specimen from the experimental container or observation/analysis device and placing the entire sample holder inside the chamber, the gate valve was closed and the chamber was evacuated or replaced with an inert gas to remove oxygen and moisture as much as possible. The device is characterized in that it can be separated from observation and analysis equipment and carried while shielded from the atmosphere.
本発明の大気遮断装置によれば、観察・分析装置に装着された試料ホルダーの大気露出部分を大気から遮断するカバーとして使用することで、室内の気圧変動や大気の動きが試料ホルダーに伝わることを低減することができる。 According to the atmospheric isolation device of the present invention, by using the exposed part of the sample holder attached to the observation/analysis device as a cover to isolate it from the atmosphere, changes in the atmospheric pressure in the room and movement of the atmosphere can be transmitted to the sample holder. can be reduced.
本発明の大気遮断装置によれば、試料ホルダーに付属の接続ケーブルのコネクターの仕様に応じて複数種のコネクター付き蓋を交換することで、どのような試料ホルダーに対しても使用することができる。 According to the atmospheric isolation device of the present invention, it can be used for any sample holder by replacing the lid with multiple types of connectors according to the specifications of the connector of the connection cable attached to the sample holder. .
本発明の大気遮断装置によれば、接続部とチャンバー部の間にゲートバルブを装着することで、試料ホルダー全体をチャンバー内に収納して大気から遮断し、真空排気あるいはガス置換によって酸素や水分が極力排除された状態を維持したまま持ち運びすることができ、大気に含まれる酸素や水の成分による試料の劣化を低減することができる。 According to the atmospheric isolation device of the present invention, by installing a gate valve between the connection part and the chamber part, the entire sample holder is housed in the chamber and is isolated from the atmosphere, and oxygen and moisture are removed by vacuum evacuation or gas replacement. It is possible to carry the sample while maintaining a state where it is excluded as much as possible, and it is possible to reduce deterioration of the sample due to oxygen and water components contained in the atmosphere.
本発明の大気遮断方法によれば、グローブボックス内で試料ホルダーに保持された試料は、試料ホルダーごと大気に触れることなく分析装置のゴニオメーターに取り付けられ、試料は大気に触れることなく分析装置内に挿入され、大気に含まれる酸素や水の成分による劣化なく分析を可能とする効果をもたらす。 According to the atmosphere blocking method of the present invention, a sample held in a sample holder in a glove box is attached to the goniometer of an analyzer without coming into contact with the atmosphere, and the sample can be placed inside the analyzer without coming into contact with the atmosphere. It has the effect of enabling analysis without deterioration due to oxygen and water components contained in the atmosphere.
本発明の大気遮断装置は、観察・分析装置と密着接続が可能であり、かつ、分割可能なパーツから構成されており、自在に変形が可能であるため、試料ホルダーが観察・分析装置にとりつけられている場合にその試料ホルダーの装置外露出部分を大気遮断するカバーとして用いることができ、また、試料を大気にさらさずに搬送する場合には、試料ホルダー全体を本装置の内部に収納して大気遮断して観察・分析装置から別の場所へ搬送する装置として利用することができる。従って、本発明の大気遮断装置により、測定中は実験室の気圧や空気の変動の影響を低減し、かつ、試料の搬送においては大気に含まれる酸素や水の成分による汚染や劣化を低減し、再現性のあるデータの創出において、信頼性の高い安定した分析を可能とし、研究発展をはじめ広範な範囲での分野において有益である。 The atmospheric shielding device of the present invention can be closely connected to the observation/analysis device, and is composed of parts that can be separated, and can be freely deformed, so that the sample holder can be attached to the observation/analysis device. When the sample holder is exposed outside the device, the exposed part of the sample holder can be used as a cover to block the atmosphere.Also, when transporting the sample without exposing it to the atmosphere, the entire sample holder can be stored inside the device. It can be used as a device for transporting from an observation/analysis device to another location by shutting off the atmosphere. Therefore, the atmospheric isolation device of the present invention reduces the influence of atmospheric pressure and air fluctuations in the laboratory during measurements, and reduces contamination and deterioration due to oxygen and water components contained in the atmosphere during sample transport. In the creation of reproducible data, it enables highly reliable and stable analysis, and is useful in a wide range of fields including research and development.
本発明の大気遮断装置は、図1を参照すれば、観察・分析装置1の試料ホルダー取り付け部2に試料ホルダー3が装着され、試料4は観察・分析装置1の内部の適切な位置に保持された後、接続部5とチャンバー部6と蓋7から構成される大気遮断装置の接続部5を試料ホルダー取り付け部2に密着させ、固定具8で固定することで、試料ホルダー3の装置外露出部分に露出している部分を大気から遮断する。 Referring to FIG. 1, in the atmospheric blocking device of the present invention, a sample holder 3 is attached to a sample holder attachment part 2 of an observation/analysis device 1, and a
本発明の大気遮断装置は、図1を参照すれば、試料ホルダー3の先端のヒーター14に電力を供給するためのケーブル9を蓋10に取り付けられたコネクター11に内側から接続し、電源13の出力ケーブル12をコネクター11に外側から接続し、ケーブル9とケーブル12を導通させ、加熱試料ホルダー3の装置外露出している部分を大気遮断した状態で、電源13からヒーター14に電流を流し、試料4を加熱することが可能である。 Referring to FIG. 1, in the atmospheric blocking device of the present invention, a cable 9 for supplying power to a heater 14 at the tip of a sample holder 3 is connected from the inside to a
本発明の大気遮断装置は、図2を参照すれば、チャンバー部15には手袋16がフランジ17を介して取り付けられている。真空引きバルブ24は真空ポンプに接続され、ガス導入バルブ25は不活性ガスなど任意のガスボンベに接続される。ゲートバルブ22のゲート弁21が駆動棒23によって閉じられ、チャンバー部15内部が密封された後、真空引きバルブ24とガス導入バルブ25の開閉によりチャンバー部15内部の真空排気とガス置換の制御を行い酸素や水分を排除する。 In the atmosphere shielding device of the present invention, referring to FIG. 2, a
真空引きバルブ19は真空ポンプに接続され、ガス導入バルブ20は不活性ガスなど任意のガスボンベに接続される。接続部5が固定具8によって観察・分析装置1の試料ホルダー取り付け部2に密着接続・固定され、真空引きバルブ19とガス導入バルブ20の開閉により接続部5の内部の真空排気とガス置換の制御を行い酸素や水分を排除する。 The
接続部5が固定具8によって観察・分析装置1の試料ホルダー取り付け部2に密着接続された状態で、真空引きバルブ21とガス導入バルブ21の開閉により接続部5の内部の真空排気とガス置換の制御を行い酸素や水分を排除する。
接続部5とチャンバー部15が同じ圧力の置換ガスで充満された状態で、ゲートバルブ部22の駆動棒23によってゲート弁21を開け、手袋16によって試料ホルダー3のホルダーグリップ7をつかんで試料ホルダー取り付け部2から試料ホルダー3引き抜き、チャンバー部15内に移動させる。試料ホルダー3は台座18に置いて保持し、ゲート弁21を駆動棒23によって閉じ、接続部5を試料ホルダー取り付け部2から切り離す。こうして試料ホルダー3の試料4は大気に触れることなく観察・分析装置1内から取り外され、任意の場所へ搬送することができる。With the connection part 5 tightly connected to the sample holder attachment part 2 of the observation/analysis device 1 by the fixture 8, the inside of the connection part 5 is evacuated and gas replaced by opening and closing the
With the connection part 5 and
[0025]乃至[0027]と逆の手順で大気遮断して搬送された試料ホルダー3は、大気に触れることなく観察・分析装置1内に挿入することができる。 The sample holder 3, which has been transported after being shut off from the atmosphere in the reverse order of steps [0025] to [0027], can be inserted into the observation/analysis apparatus 1 without coming into contact with the atmosphere.
グローブボックスに試料ホルダー取り付け部2と同じ形状のフランジを用意すれば、試料を大気に触れさせることなくグローブボックス内に挿入することができる。また逆に試料を大気に触れさせることなくグローブボックス内から取り出し、任意の場所へ搬送することができる。すなわち本装置を用いることで、試料を大気に触れることなく観察・分析装置1とグローブボックスの間で行き来させることができる。 If the glove box is provided with a flange having the same shape as the sample holder attachment part 2, the sample can be inserted into the glove box without being exposed to the atmosphere. Conversely, the sample can be taken out of the glove box and transported to any location without exposing it to the atmosphere. That is, by using this device, the sample can be moved between the observation/analysis device 1 and the glove box without coming into contact with the atmosphere.
チャンバー3をガラスまたは樹脂など透明な素材で製作すれば、内部が観察可能であり、例えば試料ホルダーの状態を確認することができる。 If the chamber 3 is made of a transparent material such as glass or resin, the inside can be observed and, for example, the state of the sample holder can be confirmed.
1 観察・分析装置
2 試料ホルダー取り付け部
3 試料ホルダー
4 試料
5 接続部
6 チャンバー部
7 ホルダーグリップ
8 固定具
9 ケーブル
10 蓋
11 コネクター
12 出力ケーブル
13 電源
14 ヒーター
15 チャンバー部
16 手袋
17 フランジ
18 台座
19 真空引きバルブ
20 ガス導入バルブ
21 ゲート弁
22 ゲートバルブ部
23 駆動棒
24 真空引きバルブ
25 ガス導入バルブ1 Observation/analysis device 2 Sample holder attachment part 3
Claims (7)
観察・分析装置の試料ホルダー取付部に密着接続・固定が可能な接続部と、
前記接続部に密着接続・固定が可能なチャンバー部と、
前記チャンバー部への脱着可能な蓋と、
から構成され、前記接続部と前記チャンバー部と前記蓋とはそれぞれ分割可能であることを特徴とする大気遮断装置An atmospheric shielding device that is attached to the sample holder attachment part of an observation/analysis device and serves as a cover,
A connection part that can be tightly connected and fixed to the sample holder attachment part of an observation/analysis device,
a chamber part that can be closely connected and fixed to the connection part;
a removable lid to the chamber section;
an atmosphere blocking device, characterized in that the connecting portion, the chamber portion, and the lid are each separable.
ことを特徴とする請求項1に記載の大気遮断装置The connecting portion, the chamber portion, and the lid do not interfere with parts and accessories that are pre-installed in the observation/analysis device;
The atmosphere blocking device according to claim 1, characterized in that:
ことを特徴とする請求項1に記載の大気遮断装置The lid has a connector that allows power to be supplied to a connection cable attached to a sample holder of an observation/analysis device.
The atmosphere blocking device according to claim 1, characterized in that:
前記蓋は、観察・分析装置の試料ホルダーに付属の接続ケーブルへの電力供給を可能とするコネクタを有する、
ことを特徴とする請求項1に記載の大気遮断装置The connection portion, the chamber portion, and the lid do not interfere with parts and accessories that are pre-installed in the observation/analysis device, and
The lid has a connector that allows power to be supplied to a connection cable attached to a sample holder of an observation/analysis device.
The atmosphere blocking device according to claim 1, characterized in that:
前記接続部と、
前記接続部に密着接続・固定が可能なゲートバルブと、
前記ゲートバルブに密着接続・固定が可能なチャンバー部と、
前記チャンバー部への脱着可能な蓋と、
から構成され、試料ホルダー全体を前記チャンバー部内に大気遮断収納して搬送可能な特徴を有する大気遮断装置。An atmosphere blocking device that serves as a transport device when transporting a sample holder from an observation/analysis device to another location,
The connection part;
a gate valve that can be closely connected and fixed to the connection part;
a chamber part that can be tightly connected and fixed to the gate valve;
a removable lid to the chamber section;
An atmosphere shielding device comprising: an atmosphere shielding device, which is characterized in that the entire sample holder can be stored in the chamber section, shielded from the atmosphere, and transported.
ことを特徴とする請求項5に記載の大気遮断装置。The connection part, the chamber part, the gate valve, and the lid do not interfere with parts and decorations that are pre-installed in the observation/analysis device;
The atmosphere blocking device according to claim 5, characterized in that:
前記チャンバー部の一部に大気遮断タイプの手袋を取り付け、
上記手袋によって試料ホルダーを実験容器や観察・分析装置から引き抜き、
試料ホルダー全体を前記チャンバー部内部に設置した後、
前記ゲートバルブを閉じ、前記チャンバー部を真空排気あるいは不活性ガス置換によって酸素や水分が極力排除された状態とし、
観察・分析装置から分離させて大気遮断状態のまま持ち運びを可能とする、
ことを特徴とする大気遮断装置の搬送方法When transporting the sample holder from the observation/analysis device to another location,
Attaching air-blocking type gloves to a part of the chamber part,
Using the above gloves, pull out the sample holder from the experimental container or observation/analysis equipment.
After installing the entire sample holder inside the chamber section,
The gate valve is closed, and the chamber is evacuated or replaced with an inert gas to remove oxygen and moisture as much as possible,
It can be separated from observation and analysis equipment and carried while shielded from the atmosphere.
A method for transporting an atmospheric isolation device characterized by
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