JP4119627B2 - Sample holder for electron microscope - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、透過電子顕微鏡で用いられる試料ホルダに関する。
【0002】
【従来の技術】
図1は、従来の電子顕微鏡用試料ホルダを示した図であり、従来の試料ホルダ1が電子顕微鏡の外筒(チャンバ)2に装着されている状態を示したものである。
【0003】
図1において、3は試料ホルダ本体である。試料ホルダ本体3は、筒体3aと、筒体3aの先端に設けられた試料乗せ台保持部3bで構成されている。この試料乗せ台保持部3bには、電子線通過孔3cが設けられている。そして、電子顕微鏡の試料室4を真空に保つために、筒体3aと外筒2間は、気密用Oリング5で真空シールされている。
【0004】
6は試料乗せ台であり、試料乗せ台6は、4個の試料S1〜S4を装填できるように作られている。この試料乗せ台6は、試料移動シャフト7に、ネジ8により取り付けられている。試料移動シャフト7は、前記筒体3aの内側に配置されていて、前記試料室4を真空に保つために、試料移動シャフト7と筒体3a間は、気密用Oリング9で真空シールされている。
【0005】
前記試料移動シャフト7は移動用ガイド10に案内されており、試料移動シャフト7の大気側端部は、微動用つまみ11とネジにて結合されている。
【0006】
12は試料切替えつまみであり、試料切替えつまみ12はネジ13によりカム14に固定されている。このカム14には、図1(カム斜視図)に示すように、階段状のローラ案内孔15が設けられており、前記移動用ガイド10に固定されたローラ16がローラ案内孔15に接している。なお、ローラ16は、ネジ17により移動用ガイド10に固定されている。
【0007】
また、18はローラガイドであり、ローラガイド18はネジ19により試料ホルダ本体3に固定されている。前記試料移動シャフト7はローラガイド18を貫通しており、また、ローラガイド18には、前記筒体3aの軸方向(図中矢印AB方向)に伸びる規制孔20が設けられている。この規制孔20に、ローラ16を固定しているネジ17がはまっており、ローラ16の動きは規制孔20によって規制される。すなわち、ローラ16は、図中矢印AB方向のみに移動可能である。
【0008】
上述した10〜20の構成要素で、シャフト移動機構が構成されている。
【0009】
また、図1(上面図)にも示すように、押さえばね21が試料乗せ台保持部3bに固定されていて、試料乗せ台6は押さえばね21で試料乗せ台保持部3b側に押さえつけられている。
【0010】
なお、図1では省略されているが、試料室4の上方には、電子銃や集束レンズなどが配置されている。一方、試料室4の下方には、電子線照射によって試料を透過した電子線を拡大結像させるレンズ系や、透過電子像が投影される蛍光板などが配置されている。
【0011】
さて、このような構成において、試料切替えつまみ12を回すと、つまみ12と一体となったカム14が回転して、カム14のローラ案内孔15に接しているローラ16が前後方向(図中矢印AB方向)に移動する。この移動により、ローラ16に接続されている移動用ガイド10、微動用つまみ11、試料移動シャフト7、試料乗せ台6が、ローラ16と同じ方向に同じ量だけ移動して、試料の切替えが行われる。この試料の切替えの際、押さえばね21によって、試料乗せ台6の試料乗せ台保持部3bからの浮き上がりが防止される。
【0012】
なお、図1に示すように、ローラ16が位置p2に位置するとき、微動用つまみ11は位置p2’に位置し、このとき試料S2が電子線光軸O上に位置する。また、ローラ16が位置p3,p4にそれぞれ位置するとき、微動用つまみ11は位置p3’,p4’にそれぞれ位置し、ローラ16が位置p3に位置するとき試料S3が電子線光軸O上に位置し、ローラ16が位置p4に位置するとき試料S4が電子線光軸O上に位置する。
【0013】
また、電子線に対する試料の微調整は、試料移動シャフト7と微動用つまみ11がネジで接合されているため、微動用つまみ11を回すことにより、つまみ1回転でネジのピッチ分の微動を行うことが可能となっている。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
さて、電子線照射による試料のチャージアップを防止したり、電子線照射によって試料に発生した熱をその外部に逃がすために、上述した試料乗せ台6や試料ホルダ本体3や試料移動シャフト7は、導電性を有しかつ熱伝導率が高い材料で形成されている。その材料として、一般的には、加工性が良く強度がある銅系の金属材料が多用されている。
【0015】
しかしながら、このように、試料に発生した熱をその外部に逃がすために、試料乗せ台6や試料移動シャフト7を熱伝導率が高い材料で形成すると、次の問題が発生する。
【0016】
すなわち、電子線照射によって試料が加熱されると、その熱は試料乗せ台6を介して試料移動シャフト7に伝わり、試料移動シャフト7が熱膨張により伸びを生じる。特に、試料移動シャフト7を形成する銅系の金属材料は、金属の中でも比較的熱膨張係数の大きい材料であり、さらに試料移動シャフト7は長くて熱容量が大きいので、試料移動シャフト7は長時間にわたって大きく伸びる。この際、超高圧電子顕微鏡において高加速の電子線が試料に照射されたときには、試料移動シャフト7の伸びはさらに大きくなる。
【0017】
そして、試料移動シャフト7の伸びは試料乗せ台6に伝わるため、試料は長時間にわたってドリフトする。この試料ドリフトは像観察に障害をもたらし、特に高倍率観察や像撮影に影響を及ぼす。
【0018】
本発明はこのような点に鑑みて成されたもので、その目的は、試料の熱によるドリフトを軽減させることができる電子顕微鏡用試料ホルダを提供することにある。
【0019】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成する本発明の電子顕微鏡用試料ホルダは、筒体と、その筒体先端部に設けられた試料乗せ台保持部で構成された試料ホルダ本体と、前記筒体内側を筒体に接触せずに筒体の軸方向に移動できるように、シャフト移動機構を介して前記筒体に取り付けられた試料移動シャフトと、熱絶縁性を有する接続部材を介して前記試料移動シャフトに取り付けられた試料乗せ台とを備え、前記試料乗せ台が前記試料乗せ台保持部に保持された際、前記接続部材は前記試料乗せ台保持部および前記筒体と非接触であり、前記試料乗せ台と前記試料乗せ台保持部と前記試料ホルダ本体は熱伝導率が高い材料で形成されている。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態について説明する。
【0021】
図2は、本発明の電子顕微鏡用試料ホルダの一例を示した図である。図2において、図1と同じ構成には図1と同じ番号が付けられており、その説明を省略する。
【0022】
図2の試料ホルダにおいて、図1の構成と異なる点は、試料乗せ台6が、断面積の小さい接続プレート(接続部材)22を介して試料移動シャフト7に接続されている点であり、それ以外の点は大きな変更はない。
【0023】
前記接続プレート22は、熱絶縁性を有しかつ熱膨張係数の小さい材料、たとえばタンタル材で形成されている。タンタル材の熱伝導率は銅と比較して約1/7であり、その熱膨張係数は銅の約1/2である。接続プレート22と試料乗せ台6はネジ8により接続され、接続プレート22と試料移動シャフト7はネジ23により接続されている。
【0024】
図2の本発明の試料ホルダにおいては、図2に示すように試料乗せ台6が試料乗せ台保持部3bに保持されたとき、接続プレート22は、試料乗せ台保持部3bと筒体3aと接触していない。また、試料移動シャフト7は、従来同様、筒体3aの内面に非接触に、その筒体3aの軸方向に移動可能である。
【0025】
さて、今、図2の状態で、試料S1の像観察のために試料S1に高加速の電子線が照射されると、その電子線照射によって試料S1は加熱される。そして、その試料の熱は、たとえば銅で形成された試料乗せ台6に伝わる。
【0026】
しかし、試料から試料乗せ台6に伝わった熱の流れは、熱絶縁部材である接続プレート22によって遮断され、試料乗せ台6の熱はほとんど試料移動シャフト7に伝わらない。このため、本発明の試料ホルダにおいては、試料移動シャフト7が従来のように熱膨張によって伸びることはなく、試料の熱によるドリフトは大きく軽減される。
【0027】
なお、図2の試料ホルダにおいては、試料乗せ台6と接続プレート22は小さくて熱容量が小さいので、それらが熱膨張しても、その熱膨張は直ぐに止まる。このため、その熱膨張が止まった後においては、試料ドリフトのない状態で試料の像観察を行うことができる。
【0028】
また、図2の試料ホルダにおいては、試料乗せ台6と試料乗せ台保持部3b間での接触面積を大きくするために、それらの接触面は鏡面仕上げ処理が施されている。このため、試料乗せ台6に発生した熱は、たとえば銅で形成された試料乗せ台保持部3bに効率よく伝わり、その後、筒体3a側に逃がされる。この結果、本発明のように試料移動シャフト7側に熱が逃げない構成としても、試料乗せ台6の温度上昇を防止することができる。
【0029】
なお、この場合、試料ホルダ本体が加熱されて熱膨張しても、試料ホルダ本体と試料乗せ台6は一体的に構成されていないので、その試料ホルダ本体の熱膨張によって試料乗せ台6が移動することはない。
【0030】
以上、図2を用いて本発明の例を説明したが、本発明はこの例に限定されるものではなく、その他の変形例も含むものである。
【0031】
たとえば、図2の例において、試料移動シャフト7を接続プレート22と同様、熱絶縁性を有しかつ熱膨張係数の小さい材料、たとえばタンタル材で形成するようにすれば、図2の例の場合よりさらに試料の熱ドリフトを軽減させることができる。
【0032】
また、前記接続プレート22を、熱膨張係数が0に近く、熱伝導率が銅系の1/30以下のセラミック系で形成するようにすれば、タンタル材を使用するときに比べて試料の熱ドリフトをさらに小さくすることができる。ただし、電子線照射による接続プレートの帯電を防止するために、電子線が接続プレートに当たらないようにカバーなどを設けるか、または、導電用のコーティングを接続プレートに施す必要がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 従来の電子顕微鏡用試料ホルダを示した図である。
【図2】 本発明の電子顕微鏡用試料ホルダの一例を示した図である。
【符号の説明】
1…試料ホルダ、2…外筒、3a…筒体、3b…試料乗せ台保持部、3c…電子線通過孔、4…試料室、5,9…気密用Oリング、6…試料乗せ台、7…試料移動シャフト、8,13,17,19,23…ネジ、10…移動用ガイド、11…微動用つまみ、12…試料切替えつまみ、14…カム、15…ローラ案内孔、16…ローラ、18…ローラガイド、20…規制孔、21…押さえばね、22…接続プレート、S1,S2,S3,S4…試料[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a sample holder used in a transmission electron microscope.
[0002]
[Prior art]
FIG. 1 is a view showing a conventional sample holder for an electron microscope, and shows a state in which a conventional sample holder 1 is mounted on an outer cylinder (chamber) 2 of an electron microscope.
[0003]
In FIG. 1, 3 is a sample holder main body. The sample holder main body 3 includes a cylindrical body 3a and a sample mounting
[0004]
Reference numeral 6 denotes a sample platform, and the sample platform 6 is formed so that four samples S 1 to S 4 can be loaded. The sample platform 6 is attached to the sample moving shaft 7 with screws 8. The sample moving shaft 7 is disposed inside the cylinder 3a, and the sample moving shaft 7 and the cylinder 3a are vacuum-sealed by an airtight O-
[0005]
The sample moving shaft 7 is guided by a moving
[0006]
[0007]
[0008]
The shaft moving mechanism is composed of the above-described
[0009]
Further, as shown in FIG. 1 (top view), the holding spring 21 is fixed to the sample
[0010]
Although omitted in FIG. 1, an electron gun, a focusing lens, and the like are disposed above the
[0011]
In such a configuration, when the
[0012]
As shown in FIG. 1, when the
[0013]
Further, the fine adjustment of the sample with respect to the electron beam is performed by rotating the
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
In order to prevent charge-up of the sample due to electron beam irradiation or to release the heat generated in the sample due to electron beam irradiation to the outside, the above-described sample platform 6, sample holder body 3, and sample moving shaft 7 are It is made of a material having conductivity and high thermal conductivity. In general, copper-based metal materials having good workability and strength are frequently used as the material.
[0015]
However, the following problems occur when the sample stage 6 and the sample moving shaft 7 are formed of a material having high thermal conductivity in order to release the heat generated in the sample to the outside.
[0016]
That is, when the sample is heated by electron beam irradiation, the heat is transferred to the sample moving shaft 7 via the sample mounting base 6, and the sample moving shaft 7 is elongated due to thermal expansion. In particular, the copper-based metallic material forming the sample moving shaft 7 is a material having a relatively large thermal expansion coefficient among metals, and the sample moving shaft 7 is long and has a large heat capacity. It grows greatly over. At this time, when the sample is irradiated with a highly accelerated electron beam in the ultra high voltage electron microscope, the extension of the sample moving shaft 7 is further increased.
[0017]
Since the extension of the sample moving shaft 7 is transmitted to the sample platform 6, the sample drifts for a long time. This sample drift causes an obstacle to image observation, and particularly affects high magnification observation and image photographing.
[0018]
The present invention has been made in view of these points, and an object thereof is to provide a sample holder for an electron microscope that can reduce drift due to heat of the sample.
[0019]
[Means for Solving the Problems]
The sample holder for an electron microscope of the present invention that achieves this object is a cylindrical body, a sample holder main body constituted by a sample mounting base holding portion provided at a front end portion of the cylindrical body, and the inner side of the cylindrical body as a cylindrical body. A sample moving shaft attached to the cylindrical body via a shaft moving mechanism and a sample moving shaft attached to the sample moving shaft via a thermally insulating connecting member so that they can move in the axial direction of the cylindrical body without contact. A sample platform, and when the sample platform is held by the sample platform holder , the connection member is in non-contact with the sample platform holder and the cylinder, and the sample platform and The sample platform holding part and the sample holder main body are made of a material having high thermal conductivity.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0021]
FIG. 2 is a view showing an example of an electron microscope sample holder of the present invention. 2, the same components as those in FIG. 1 are assigned the same numbers as those in FIG. 1, and the description thereof is omitted.
[0022]
The sample holder of FIG. 2 is different from the configuration of FIG. 1 in that the sample platform 6 is connected to the sample moving shaft 7 via a connection plate (connection member) 22 having a small cross-sectional area. There are no major changes except for.
[0023]
The
[0024]
In the sample holder of the present invention of FIG. 2, when the sample platform 6 is held by the
[0025]
Now, now, in the state of FIG. 2, when the electron beam highly accelerated in the sample S 1 for image observation of the sample S 1 is being irradiated, the sample S 1 by the electron beam irradiation is heated. And the heat of the sample is transmitted to the sample platform 6 made of, for example, copper.
[0026]
However, the flow of heat transmitted from the sample to the sample platform 6 is blocked by the
[0027]
In the sample holder of FIG. 2, since the sample platform 6 and the
[0028]
Moreover, in the sample holder of FIG. 2, in order to enlarge the contact area between the sample mounting base 6 and the sample mounting base holding |
[0029]
In this case, even if the sample holder main body is heated and thermally expanded, the sample holder main body 6 and the sample mounting base 6 are not integrally formed. Therefore, the sample mounting base 6 is moved by the thermal expansion of the sample holder main body. Never do.
[0030]
The example of the present invention has been described above with reference to FIG. 2, but the present invention is not limited to this example, and includes other modified examples.
[0031]
For example, in the example of FIG. 2, if the sample moving shaft 7 is formed of a material having a thermal insulation and a low thermal expansion coefficient, for example, a tantalum material, like the
[0032]
Further, if the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a view showing a conventional sample holder for an electron microscope.
FIG. 2 is a view showing an example of a sample holder for an electron microscope according to the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Sample holder, 2 ... Outer cylinder, 3a ... Cylindrical body, 3b ... Sample mounting base holding part, 3c ... Electron beam passage hole, 4 ... Sample chamber, 5, 9 ... O-ring for airtightness, 6 ... Sample mounting base, 7 ... Sample moving shaft, 8, 13, 17, 19, 23 ... Screw, 10 ... Moving guide, 11 ... Fine movement knob, 12 ... Sample switching knob, 14 ... Cam, 15 ... Roller guide hole, 16 ... Roller, 18 ... roller guide, 20 ... restriction hole, 21 ...
Claims (2)
前記筒体内側を筒体に接触せずに筒体の軸方向に移動できるように、シャフト移動機構を介して前記筒体に取り付けられた試料移動シャフトと、
熱絶縁性を有する接続部材を介して前記試料移動シャフトに取り付けられた試料乗せ台とを備え、
前記試料乗せ台が前記試料乗せ台保持部に保持された際、前記接続部材は前記試料乗せ台保持部および前記筒体と非接触であり、
前記試料乗せ台と前記試料乗せ台保持部と前記試料ホルダ本体は熱伝導率が高い材料で形成されていることを特徴とする電子顕微鏡用試料ホルダ。A sample holder main body composed of a cylindrical body and a sample platform holding portion provided at the tip of the cylindrical body;
A sample moving shaft attached to the cylindrical body via a shaft moving mechanism so that the inner side of the cylindrical body can be moved in the axial direction of the cylindrical body without contacting the cylindrical body;
A sample platform attached to the sample moving shaft via a connecting member having thermal insulation,
When the sample platform is held by the sample platform holder , the connection member is not in contact with the sample platform holder and the cylinder ,
The sample holder for an electron microscope, wherein the sample platform, the sample platform holder, and the sample holder main body are made of a material having high thermal conductivity.
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