JP2691077B2 - 電子顕微鏡用試料切り換え装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子顕微鏡用試料切り
換え装置、特にサイドエントリー式の試料ステージに適
用するのに好適な電子顕微鏡用試料切り換え装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】電子顕微鏡の対物レンズの側方からその
レンズの上・下極間に試料を挿入するいわゆるサイドエ
ントリー式の試料ステージにおいては、大きな空間的制
約があるにもかかわらず、複数個の試料を電子顕微鏡内
の真空を破ることなしに順次予め定められた位置に切り
換える試みがなされるようになってきている。これによ
って検鏡能率の向上が図られるからである。

【０００３】ところで、電子顕微鏡の分解能や像質を左
右する要因の１つとして、振動及びドリフト等の影響が
ある。振動及びドリフトは、試料の観察視野を変えるた
めに試料移動機構により移動（微動）調整するたびに発
生するので、安定するまで時間待ちすることは検鏡能率
を著しく悪くする。従って、複数個の試料を振動及びド
リフト等の影響を受けずに能率良く検鏡できることが望
まれる。

【０００４】従来の試料切り換え装置としては、特開昭
61−200657号公開等に開示されるように、複数個の試料
を予め定められた位置に順次切り換えるために、それら
の試料を支持する試料支持体全体を移動させるものがあ
り、また、特開昭54−53957号公開等に開示されるよう
に、試料支持体全体を移動させることなしに、試料支持
体に形成された試料移動路に沿って、複数個の試料を相
対的に移動させるものがある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記従来技術のうち、
前者は、試料を切り換えるために必要な試料支持体の移
動空間を別に設けなければならないことから、試料の数
は４〜５個程度が限界であること、及び試料支持体の一
端がフリーの状態で機械的に固定されていないので、振
動及びドリフトへの配慮が不充分で、試料支持部に外部
振動が加わったりすると、観察視野が変動する等の支障
をきたす。

【０００６】また、後者は小さなスペースの中に多くの
試料が装填できるという特長はあるが、試料は順次切り
換えられるように移動可能な状態に置かれ、すなわち機
械的に固定されていないので、前者と同じ振動及びドリ
フトへの配慮が不充分である。さらに、試料の切り換え
が充分に行なえないという基本的な問題がある。それぞ
れに試料を保持した、複数個の試料ホルダーが試料支持
体に形成された試料移動路に沿って配置され、試料ホル
ダーの全部が一種のチェーンのような働きをしている
が、試料移動路に沿って試料ホルダーを順次切り換えよ
うとしても切り換えられない。それは、移動する方向に
ある隣りの試料ホルダーに押すような力を与えても、試
料ホルダーは全体としてリング状になっているために一
つ前の試料ホルダーにはその力が伝達されず、従って他
方で引くような力を与えられなければ、切り換えられな
いことが実験的に確かめられたからである。また、個々
の試料ホルダーは固定されていないので、試料ホルダー
自身が回転することがあり、観察視野が再現できないと
いう問題もある。試料ホルダーの切り換えが充分に行な
えないということをさらに補足説明すると、試料ホルダ
ーに引きと押す力が同時に働かなければ移動しないこ
と、及び機構部のガタによって引きと押す力に時間差が
生じても移動しないことが判った。また板状のリンクを
組合せて無端状のチェーンを構成させた場合、若干大き
いスペースを必要とするので試料支持体全体が大きくな
るうえ直径２.３mm の試料メッシュの装填が精一杯で日
常的に使われている直径３.０mm の試料メッシュの装填
は無理であることが判った。何故なら試料支持体の寸法
は１〜２個の試料を装填して最適となるように設計され
ているので、余裕のある寸法の配慮はされていないから
である。

【０００７】本発明は以上の点に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは電子顕微鏡において従来問
題とされていた、振動、ドリフトの改善を図りながら、
複数個の試料、かつ直径３.０mm の試料サイズの試料を
電子顕微鏡内の真空を破ることなしに順次予め定められ
た位置に円滑に切り換えること、並びに複数個の試料の
うちどの試料を観察しているかその判別を容易に行なう
ことにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の特徴は、真空中に配設された複数の試料ホル
ダーと該試料ホルダーを移送するための試料移動路が形
成された試料支持体と、前記試料ホルダーを前記試料移
動路に沿って移送させるための係合手段と、真空外での
操作による駆動力を真空内の予め定められた位置に前記
試料ホルダーを切り換え配設するための駆動手段とを有
し、真空外からの操作により前記試料ホルダーを定めら
れた位置に切り換え可能な電子顕微鏡用試料切り換え装
置に於いて、前記複数の試料ホルダーをフレクシビリテ
ィに連結する連結手段を備えたことにある。

【０００９】好適な実施例として、その連結手段は支持
駒より構成され、該支持駒は試料ホルダーを保持するた
めの保持部と、係合手段と当接するための係合部と、前
記支持駒同志を結合する連結部とを有していることであ
り、さらに好適な実施例として、支持駒は、試料ホルダ
ーを保持する複数個の保持部を有する第１連結駒と、該
第１連結駒をフレクシビリティにつなぐ第２連結駒とに
より構成されていること、さらに支持駒の上下面に同一
部材の接触面を持ち、その接触面には二硫化モリブデン
等の被膜を形成し、試料ホルダーは支持駒に熱伝導性良
く機械的に結合し、支持駒の外径の半径は試料ホルダー
の外径の半径より小さな寸法で構成され、支持駒と試料
ホルダーには符号がつけられていることにある。

【００１０】

【作用】上記構成によれば、真空外からの駆動力を係合
手段を介して連結手段（好適な実施例としては支持駒）
に伝え、連結手段がつながっているために試料ホルダー
に押し及び引きの両作用が同時に発生して、試料ホルダ
ーを１個１個スムーズに定位置に切り換え位置決めする
ことができ、それを実験的に確認することができた。支
持駒の上下面には同一部材で接触しているので、浮き上
がりの防止と熱平衡が保たれ耐振性良く安定的に移動す
ることができる。

【００１１】二硫化モリブデン等の被膜は潤滑剤の役目
となる。試料ホルダーは支持駒に熱伝導性良く機械的に
結合されているので、試料ホルダー自身が回転すること
もなく、複数個の試料は振動及びドリフトの影響を受け
ない。さらに支持駒の外径の半径は、試料ホルダーの外
径の半径より小さな寸法となっているので、試料支持体
の寸法を大きくすることなく日常的に使われている直径
３.０mm の試料メッシュの装填が可能となっている。ま
た、支持駒と試料ホルダーには、１，２，３・・・と符
号がつけられているので、どの符号の試料ホルダーを観
察しているか容易に判別することができる。本発明によ
れば複数個の試料を振動及びドリフトの影響を受けずに
しかも能率良く検鏡することが可能となる。

【００１２】

【実施例】本発明の一実施例を図面により説明する。

【００１３】図１において真空室１を形成するための壁
２には、基筒３が耐真空的にとりつけられ、該基筒には
球状体部４を中心として、首振運動機構５により、首振
運動する首振運動軸６が耐真空的に挿入されている。中
空軸状の試料支持体７は、首振運動軸６を通して真空室
１の外部から内部へと耐真空的に貫通している。試料支
持体７の先端部７′には、図２に示されるように試料移
動路１０がドーナツ状で楕円形状に形成されている。試
料移動路１０の断面方向の中間部分には図３に示される
ように溝の内側に張り出している出っ張り部１１が形成
されていて、後述する第１連結駒の浮き上がりを防止す
る構成となっている。１２は第１連結駒を溝内に挿入す
るための挿入用の切り欠きである。８は試料ホルダーで
電子顕微鏡で観察するための試料９を載せる台であり、
本実施例では８個の試料ホルダー８ａ〜８ｈが試料移動
路１０に載置できるようになっている。試料ホルダー８
はホルダー部１３と内径ネジ部１４及び下面に形成され
たネジ部１５より構成されている。１６は試料押えで試
料ホルダー８の内径ネジ部１４と噛み合うネジ部１７が
形成されていて、ネジ同志の螺合により試料９を押える
構成となっている。１８は第１連結駒で試料ホルダー８
を保持するための２個の保持部１９と後述する係合手段
と係合する係合部２０と連結駒同志を連結する連結部２
１より構成されていて、保持部１９には試料ホルダー８
のネジ部１５と螺合する内径ネジ１９′が形成されてい
る。

【００１４】本実施例では第１連結駒１８は２個の保持
部１９を有するため全体のループは４個の第１連結駒１
８より構成されている。２２は第２連結駒で第１連結駒
１８の連結部２１に嵌合し第１連結駒の間をフレクシビ
リティに結合する連結部２３と後述の係合手段と係合す
る係合部２４より構成されている。第１連結駒１８と第
２連結駒２２の摺動面には二硫化モリブデン等の潤滑剤
がコーティング又は塗布されている（図示せず）。２５
は係合手段としての送り車で第１連結駒１８の係合部２
０や第２連結駒２２の係合部２４と係合する１／４円周
形状が４個よりなる噛合部２６及び後述の駆動手段に嵌
合する角形状部２７そして試料ホルダー８に嵌合する円
筒部２８と連結駒１８，２２の浮きを押える、押さえ部
２９より構成されている。３０は角穴車で歯部３１及び
送り車２５の角形状部２７と嵌合する角穴３２より成
る。３３は伝え車で歯部３４と駆動軸３５と係合する嵌
合部３６を有しており、角穴車３０の歯部３１と伝え車
３３の歯部３４とは噛っている。駆動軸３５は試料支持
体７を耐真空的に貫通して真空室１の外部からその内部
に向かって延びている。試料支持体７の先端部は、試料
支持体７と同軸方向に配置した受け３７により受け止め
られており、受け３７は試料微動機構（図示せず）と連
結している。尚、８個の試料ホルダー８のうち試料ホル
ダー８ａの中心部は電子線が通るべき点３８（図２参
照）と一致する。

【００１５】以上が本実施例の構成要素の説明である
が、これを組み立て手順に沿って更に詳しく説明すれ
ば、試料ホルダー８に試料を載せ試料押え１６で固定し
た８個の試料ホルダー８ａ〜８ｈを第１連結駒１８の保
持部１９にネジ固定し、４個の第１連結駒１８の連結部
２１を同様に４個の第２連結駒２２の連結部２３でフレ
クシビリティにつなぐ。この連結駒１８や２２を試料移
動路１０に設けられた試料支持体７の挿入用切り欠き１
２より配設する。そして、第１連結駒１８や第２連結駒
２２の係合部２０，２４と噛み合うように送り車２５を
配置し、送り車２５に角穴車３０をネジ固定する。この
角穴車３０に伝え車３３を噛み合わさせる。以上の構成
の電子顕微鏡用試料切り換え装置の動作について次に説
明する。首振運動機構５を操作して首振運動軸６を球状
体部４を中心として点３８を通る電子線に対して直角な
方向に揺動させれば、点３８の位置にある試料ホルダー
８ａも同じ方向に揺動される。又、図示しない試料微動
機構を操作すれば、それに応動して受け３７が矢印Ａ方
向に微動し、したがって試料支持体７も同方向に微動す
る。かくして、点３８の位置にある試料ホルダー８に保
持された試料９の電子線に対して直角な平面内での二次
元的な位置調整が行なわれる。一方、駆動軸３５を回転
させると、伝え車３３、角穴車３０を介して送り車２５
を駆動する。これによって送り車２５は連結駒の係合部
２０や２４を押し、試料ホルダー８ｅを次の位置へ送る
べく試料移動路１０に沿って連結駒１８，２２を回転さ
せ、次の試料ホルダー８ｈを電子線照射位置に送る。こ
の際、第１連結駒１８は第２連結駒２２によりフレクシ
ビリティにつなげられているため、外部より送り力を与
えられる試料ホルダー８ｅの前方にある試料ホルダー８
ｆには押しの力が働き従って図２の上方にある試料ホル
ダー８ｆ〜８ａ（正しくは第１及び第２連結駒１８，２
２）は押されて移動しようとし、一方後方にある駒はつ
ながっているので試料ホルダー８ｄには引きの力が加わ
り、従来最左端にある試料ホルダー８ａのところで力が
分散して押しの力が充分に伝わらなかった図２の下方に
ある試料ホルダー８ｂ〜８ｄは、引き作用によって移動
しようとする。従って試料移動路１０が円形状や楕円形
状にかかわらず試料ホルダー８ａ〜８ｈをスムーズに摺
動させることができる。駆動軸３５を反対方向に回転さ
せた場合でも試料ホルダー８ａ〜８ｈは同様の押し作
用、引き作用によって試料移動路１０を反対方向にスム
ーズに摺動させることができる。このようにして８個の
試料ホルダー８ａ〜８ｈは電子線照射位置に順次切り換
えられるので、複数個の試料を効率良く検鏡できる。

【００１６】次に支持駒（ここでは第１連結駒１８と第
２連結駒２２）の外径の半径と試料ホルダー８の外径の
半径の大きさについて説明する。図３に示されているよ
うに支持駒は試料支持体７の中に収納されるような構造
となっており、支持駒の下面は試料移動路１０と上面は
溝の内側に張り出している出っ張り部１１と同一部材で
接触しているので浮き上がり防止と試料支持体７との熱
平衡が早く保たれ耐振性という点でも安定的に移動でき
るようになっている。

【００１７】このように試料支持体７に別の部材を組み
込む必要がないので支持駒の大きさに比較して、試料支
持体７は大きくならない。試料ホルダー８は支持駒に取
付けられ、試料支持体７の上面に露出しているので支持
駒より空間的スペースを大きくとることができる。いい
かえれば試料ホルダー８の外径よりも支持駒の外径を小
さくすることができたので、試料支持体７を大きくしな
くても直径２.３mm の試料メッシュよりも大きな直径
３.０mmの試料メッシュの装填が可能となった。また、
試料ホルダー８は第１連結駒１８と密着して結合してい
るので、熱伝導性も良く、８個の試料ホルダー８ａ〜８
ｈに保持された試料９は振動及び熱ドリフトの影響を受
けない。また、第１連結駒１８と試料ホルダー８には、
ａ〜ｈあるいは１〜８の符号がつけられており、駆動軸
３５の大気圧側には、電子線照射位置に位置している試
料ホルダーにつけられた符号と同じ符号４０が表示され
るようになっているので、真空外からどんな試料ホルダ
ーを観察しているかが容易に判別することができる。

【００１８】本実施例では試料ホルダーの数を８個とし
たが、これは限定されるものではなく、限られた小さい
スペースを利用してできるだけ多くの試料の検鏡を真空
を破らずに行ないたいというサイドエントリー式の試料
ステージの要求を満たすのに極めて好適なものである。

【００１９】

【発明の効果】以上述べたところから明らかなように、
本発明では試料ホルダーを単に移動させるのでは無く、
試料ホルダーを一旦フレクシビリティに連結した連結手
段に固定してから移動させるので、試料ホルダーには押
しと引きの力が同時に働くため、従来のごとく試料ホル
ダーを押し力のみによって移動させる方式に比べ、試料
ホルダーを試料移動路に沿って滑らかに移動させること
ができる。

【００２０】また、試料ホルダー自身は固定されている
為移動中に回転しないので、繰り返し観察しても同じ場
所に同じ視野が再視できる。さらに試料は振動及びドリ
フトの影響を受けないので、高倍率、高分解能領域での
試料像の観察及び写真撮影も行なえる。

【００２１】このように複数の試料を個々の判別をしな
がら能率良く検鏡することができるので、その実用上の
効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す電子顕微鏡用試料切り
換え装置の概略断面図。

【図２】図１の試料ホルダー部の平面図。

【図３】図２の縦断面図。

【図４】主要エレメントの分解斜視図。

【符号の説明】

７…試料支持体、８…試料ホルダー、９…試料、１０…
試料移動路、１８…第１連結駒、１９…保持部、２０…
係合部、２１…連結部、２２…第２連結駒、２３…連結
部、２４…係合部、２５…送り車、３０…角穴車、３３
…伝え車。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平山 勝三 東京都田無市本町六丁目１番12号 シチ ズン時計株式会社 田無製造所内 (72)発明者 風間 俊二 東京都田無市本町六丁目１番12号 シチ ズン時計株式会社 田無製造所内 (56)参考文献 特開 昭60−97537（ＪＰ，Ａ)

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】真空中に配置された複数の試料ホルダー
   と、該試料ホルダーを移送するための試料移動路が形成
   された試料支持体と、前記試料ホルダーを前記試料移動
   路に沿って移送させるための係合手段と、真空外での操
   作による駆動力を真空内の前記係合手段に伝達するため
   の駆動手段とを有し、真空外からの操作により前記試料
   ホルダーを真空中の予め定められた位置に切り換え配設
   可能な電子顕微鏡用試料切り換え装置に於いて、前記複
   数の試料ホルダーをフレクシビリティに連結する連結手
   段を備えたことを特徴とする電子顕微鏡用試料切り換え
   装置。
2. 【請求項２】前記連結手段は支持駒より構成され、該支
   持駒は前記試料ホルダーを保持するための保持部と、前
   記係合手段と当接するための係合部と、前記支持駒同志
   を結合する連結部とを有していることを特徴とする請求
   項１記載の電子顕微鏡用試料切り換え装置。
3. 【請求項３】前記支持駒は、前記試料ホルダーを保持す
   る複数個の保持部を有する第１連結駒と、該第１連結駒
   をフレクシビリティにつなぐ第２連結駒とより構成され
   ていることを特徴とする請求項２記載の電子顕微鏡用試
   料切り換え装置。
4. 【請求項４】前記支持駒の上面と下面は同一部材によっ
   て接触するように構成されていることを特徴とする請求
   項２記載の電子顕微鏡用試料切り換え装置。
5. 【請求項５】前記支持駒の連結部と移動路との接触面が
   母材と異なる薄膜で形成されていることを特徴とする請
   求項２記載の電子顕微鏡用試料切り換え装置。
6. 【請求項６】前記支持駒と前記試料ホルダーは、機械的
   に固着されていることを特徴とする請求項２記載の電子
   顕微鏡用試料切り換え装置。
7. 【請求項７】前記支持駒の外径の半径は、前記試料ホル
   ダーの外径の半径より小さな寸法で構成されていること
   を特徴とする請求項２記載の電子顕微鏡用試料切り換え
   装置。
8. 【請求項８】前記真空外からの操作により真空中の予め
   定められた位置に配設された前記試料ホルダーを真空外
   から判別できるように構成したことを特徴とする請求項
   １記載の電子顕微鏡用試料切り換え装置。
9. 【請求項９】前記支持駒と前記複数の試料ホルダーに符
   号をつけたことを特徴とする請求項８記載の電子顕微鏡
   用試料切り換え装置。