JP4166934B2

JP4166934B2 - 電子顕微鏡

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Publication number: JP4166934B2
Application number: JP2000299726A
Authority: JP
Inventors: 基英浮穴; 和博藤井; 一弘森田; 範穂小谷内; 民生谷川
Original assignee: Hitachi Ltd; National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Current assignee: Hitachi Ltd; National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 2000-09-29
Filing date: 2000-09-29
Publication date: 2008-10-15
Anticipated expiration: 2020-09-29
Also published as: JP2002103298A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、試料に対して微細な操作力を加えるマイクロマニュピレータを備えた電子顕微鏡に関する。
【０００２】
【従来の技術】
走査電子顕微鏡を用いて生物試料（微小試料）を観察する場合、針状の棒を微細操作してその操作力を加えることで、試料の表面を観察するだけではなく、内部の組織を表面に引き出して観察することが行われている。
【０００３】
電子顕微鏡における試料に対する今までの微細操作は、特公昭５５−２１９８１号公報に記載のように、試料を割ったり、切りさくなどの操作であり、微小な試料(例えば細胞等)を掴んだり、移動させる機構を備えていなかった。
【０００４】
一方、微小対象物を複数（例えば２本）の指の機能を有するいわゆる指片を微細操作してハンドリングする技術，いわゆるマイクロマニピュレーションは、マイクロエレクトロニクス，バイオテクノロジー，医療などの分野で、特に光学顕微鏡を使用して行われている。
【０００５】
本発明者らは、先に、特開平８−１３２３６３号(特許番号第２５６０２６２号)等において、小型で指の機能を果たす箸状の２本の指片（手先片）を備えたマイクロハンド機構（マニュピレータ）を提案している。この箸状の指片を備えたマイクロハンド機構は、光学顕微鏡下では数μｍ程度の微小物体を把持、持ち上げ、回転、移動、開放することを実現している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来行われていた光学顕微鏡に代わって、更に小さな微小試料（微小対象物）を電子顕微鏡で観察しながら、マイクロマニュピレータを操作できれば、試料をより緻細に観察したり、マイクロマシンの組立等の実現も可能になる。このような技術には、上記したような２本指機能を有するマニュピレータを用いることが望ましいが、試料室が真空状態におかれるために、光学顕微鏡のように単純に大気圧環境の下で試料を観察しながら微細操作を行わせるだけの発想では、その実現を図ることができない。
【０００７】
例えば、２本指機能を有するマニュピレータを試料室内に導入する場合には、アクチュエータが電気駆動型である場合には、その電源や電気信号の引き出しリードをどのようにして試料外に引き出すかとか、その他にも、次のような、課題が残されている。
【０００８】
一つは、電子顕微鏡は光学顕微鏡と違い焦点深度が深く、箸状の２本の指片の先端を合せようとしたとき数μｍのＺ軸（指片の先端合わせ方向）のずれがあっても、焦点が合ってしまうため、その位置ずれを認識できないことである。このように指片同士の先端位置合わせが数μｍずれていては、微小物体を掴むことができない。
【０００９】
二つめは、指片は、その加工製作の容易性及びコストの面から、ガラス針を使用しているが、導電性がないので電子線を照射するとチャージアップする問題がある。
【００１０】
三つめは、指片を駆動させる機構（例えばリンク）を電気的アクチュエータに作動させる場合、そのアクチュエータに電圧を掛けると電界が発生し、電界によって電子線に影響を与え正常な電子線像が得られないことである。
【００１１】
本発明は以上の種々の課題を解決して、電子顕微鏡のような真空下、電子線照射の下でもマニュピレータを用いて支障なく、微小対象物を掴んだり、移動させたり、回転させたり、開放動作を行い、今まで以上の微小物の観察や組立等を可能にする電子顕微鏡を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために、基本的には、次のように構成した。
【００１３】
一つは、電子顕微鏡において、真空の試料室内で複数の指片により微小試料を掴んで微小な回動，移動，開放動作が可能なマニュピレータと、前記指片に上記微小な動きをさせるための駆動機構と、前記駆動機構への電力供給用及び電気信号検出用のリード線を試料室の内から外へ気密性を保持して引き出す手段と、前記駆動機構を電気的に制御する制御手段と、試料室外からの操作により前記マニュピレータを光軸に対して位置合わせする位置調整機構と、試料台に載置された試料からの電子線情報による観察像を表示する表示手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１４】
その他に、電子顕微鏡において、上記したように、真空の試料室内で複数の指片により微小試料を掴んで微小な回動，移動，開放動作が可能なマニュピレータを備えるほかに、前記指片同士の先端合わせの位置ずれの有無を検出する手段を備えたり、マニュピレータに電子線によるチャージアップ防止手段を設けたり、マニュピレータのアクチュエータには、該アクチュエータから生じる電界をシールドするためのシールド手段を設けたものを提案する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に示した実施例を参照して説明する。
【００１６】
図１は、本発明の一実施例に係る電子顕微鏡（ここでは、走査型電子顕微鏡を例示するが透過型電子顕微鏡であってもよい）の縦断面図であり、図２はそれに用いる２本指マイクロハンド機構（マイクロマニュピレータ）１０の構成を示す斜視図、図３はその一部を示す説明図である。
【００１７】
図１において、対物レンズ１の下部にある試料室２は、その隔壁（壁体）２Ａにより内部に真空室が得られるように密室状に形成されている。
【００１８】
隔壁２Ａには、後述するマニュピレータ１０を試料室外から光軸に対して位置合わせする位置調整機構５が気密性を保持するように取付けられている。
【００１９】
位置調整機構５は、隔壁２Ａにシール部材４１を介して取付けた外筒３と、その外筒３の内側に球面のすべり対偶４２及びシール部材４３を介して挿入された内筒６と、内筒６の内側にシール部材４４を介して挿入した中空軸状の回転体７と、回転体７の中空孔にシール部材４５を介して挿入したマニュピレータ支持軸８を主な構成部材としている。
【００２０】
内筒６は、その一端に外筒３側の球形内面にすべり対偶により係合する球形部４があり、このすべり対偶は隔壁位置にあって、このすべり対偶位置を中心に内筒６がフリーな状態では自在な首振運動を行い得るようにしてある。
【００２１】
外筒３の一端側（すべり対偶と反対側の一端）には、マニュピレータ支持軸８をＸ軸とみた場合に、それと直交するＺ軸及びＹ軸方向に前記内筒６の傾きを固定する傾き調整ねじ４６、及びその調整ねじを後退移動させたときに内筒６をその後退動作に追従移動させるための戻しばね付き押圧ピン４７が設けられている。
【００２２】
この調整ねじ４６及び戻しばね付き押圧ピン４７と上記すべり対偶機構により、内筒６ひいてはマニュピレータ１０のチルト機構を構成する。
【００２３】
回転体７と支持軸８は、溝４８及びピン４９の係合により相対的に回り止めされている。
【００２４】
回転体７は、内筒６の内側を通って試料室２の外部から内部へと貫通している。
【００２５】
支持軸８は、回転体７の中空孔内を貫通して、その先端部が試料室２内に導かれ、支持軸８先端にマニュピレータ（マイクロハンド機構）１０が固着され、支持軸８後端に雌ねじ付きのつまみ９が設けられ、このつまみ９の雌ねじに支持軸８後端に設けた雄ねじ５０が螺子嵌合して、つまみ９の操作により支持軸８の直線運動（進退動作）を可能にしている。
【００２６】
ここで、２本指のマイクロハンド機構（マニュピレータ）を図２，図３を用いて説明する。本実施例におけるマニュピレータの基本構造は、先に提案した特開平８−１３２３６３号(特許番号第２５６０２６２号)と同一であるが、本実施例では、電子顕微鏡に搭載するために、種々の配慮がなされている。
【００２７】
マニュピレータ１０は、その駆動機構が、第１のパラレルリンク機構１１と第２のパラレルリンク機構１２とを結合させた簡便な機構をなし、パラレルリンク機構１１，１２の中心軸線が一致するように対向配置されている。
【００２８】
パラレルリンク機構１１は、中心孔１３ａのある円板形状の基体１３およびこの基体１３に対向配置された円板形状の中間部材１４を備え、この基体１３と中間部材１４とを、６本のリンク１８（図では作図の便宜上４本が示されている）により連結してなる。
【００２９】
一方、パラレルリンク機構１２は、上記パラレルリンク機構１１の構成部材を兼ねる中間部材１４およびこの中間部材１４に対向配置された円板形状のベース部材１７を備え、この中間部材１４とベース部材１７とを、６本のリンク１９により連結してなる。
【００３０】
基体１３の一面（リンク１８の接続側と反対側の一面）には、第１の指片１５の基端部となる支柱１５ａが固着されている。支柱１５ａには、ねじより固定されたホルダー１５ｂが支柱１５ａと直交して取り付けられている。
【００３１】
ホルダー１５ｂは、その先端位置でボールジョイント１５ｃを保持し、図３に示すように、ジョイント１５ｃのボール１５ｄには、図３に示すように支持ピン１５ｇを介して第１の指片１５となるニードル１５ｆの支持筒（筒体）１５ｅが設けられ、筒体１５ｅにニードル１５ｆが出し入れ加減を調整できるようにねじ止めされている。
【００３２】
ニードル１５ｆは、そのボールジョイント１５ｃにより第２の指片１６（ニードル１６ｂ）に対する所望の傾き角度が予め決定され、その後、ボール１５ｄが図示されないねじにより固定されて、ニードル１５ｆの傾き角度が固定される。
【００３３】
一方、上記中間部材１４においては、基体１３より大きい円板の中心位置に、第２の指片１６の基端部１６ａが固着され、その先端部は、基体１３の中心孔１３ａを貫通して外方に延出させている。この第２の指片１６は、基端部を形成する支柱１６ａと、この支柱１６ａの端部に止着された先端部のニードル１６ｂとを備え、この第２の指片１６と前記第１の指片１５のそれぞれの先端部、即ち、ニードル１６ｂとニードル１５ｆとが、両者の先端間に微小な相対運動を生じさせるように対向配置されている。指片１５，１６の材質はガラス針で、その表面全周に導電処理（例えば導電被膜）が施されている。
【００３４】
例えば、ニードル１６ｂとニードル１５ｆは、市販の専用加工器で直径１ｍｍの中空パイプを加熱引っ張り加工することで得られ、先端部を曲率１μｍ以下の尖状とし、さらに直径１ｍｍの基端部と先端部の全周囲に導電処理を施している。
【００３５】
このように指片（ニードル及び基端部）１５，１６に導電処理を施すのは、仮りに導電処理を施さない場合には、マニュピレータ１０を試料室で使用した場合、電子顕微鏡によって照射される電子線により指片がチャージアップし、その静電気力でマニュピレータの動作に支障が生じるため、これを防止するために、導電処理を施して、アースするものである。符号の２４′，２４は、チャージアップ防止用（アース用）のリード線である。
【００３６】
図２に示すように、第１の指片１５を支持する筒体１５ｅ，ピン１５ｇ，ボールジョイント１５ｃ，ホルダー１５ｂ，支柱１５ａ及び基体１３は導電材料で構成されることで、リード線２４′の一端が、これらの要素のうち動作に支障のない部品、例えば基体１３に接続されている。
【００３７】
また、第２の指片１６を支持する中間部材１４は、導電材で形成され、基体１３は絶縁されているために、この基体１３にリード線２４の一端が接続されている。リード線２４は、後述する電磁シールド５１のアース用リード線も兼用する。
【００３８】
これらのアース線２４，２４′は、ハーメチックシール端子２５，２５′を介して外部に導き出される。試料外のアースの具体的回路構造にについては、後述する。
【００３９】
基体１３と中間部材１４とは、前述のように、６本のリンク１８により連結され、これらのリンク１８によって形成されるリンク機構は、主として指片１５と指片１６とに、箸の動きに似せた微小な相対運動を生じさせるものである。
【００４０】
中間部材１４とベース部材１７とは、前述のように、６本のリンク１９により連結され、これらのリンク１９によって形成されるリンク機構は、主として、広い作業空間にある対象物に対する指片１５および指片１６の位置決め機能を果たすものである。
【００４１】
第１のパラレルリンク機構１１を構成する６本のリンク１８は、その３本ずつをそれぞれ１群として、各群のリンク１８の基体１３および中間部材１４との接続点を、基体１３と中間部材１４との中心軸線の周りの円周上にほぼ等分に配し、且つ両群のリンク１８を互いに反対方向に傾斜させて配設し、更に詳細には、基体１３において一方の群の接続点と他方の群の接続点とは、上記中心軸線の周りのほぼ同じ位置に、また、中間部材１４において一方の群の接続点と他方の群の接続点とは、上記中心軸線の周りのほぼ同じ位置に配設され、これによって、両群の互いに隣接するリンク１８は、所定の傾斜角をなすように配設している。
【００４２】
第２のパラレルリンク機構１２を構成する６本のリンク１９もまた、その３本ずつをそれぞれ１群として、各群のリンク１９の中間部材１４およびベース部材１７との接続点を中心軸線の周りにほぼ等分に配し、且つ両群のリンク１９を互いに反対方向に傾斜させて配設している。
【００４３】
リンク１８，１９のそれぞれには、それらを伸縮するためのアクチュエータ２０，２１がそれぞれ設けられ、それらのアクチュエータによって第１のパラレルリンク機構（指片駆動機構）１１の動作を制御する第１の制御手段、および第２のパラレルリンク機構１２の動作を制御する第２の制御手段を構成している。
【００４４】
上記各リンク１８，１９に設けるアクチュエータとしては、例えば、積層型のピエゾ圧電素子などを用いることができる。この場合ピエゾ圧電素子に電圧を掛けると電界が発生し電子線に悪い影響を与えるので、仮想線５１に示すようにリンク１８，１９のピエゾ圧電素子をアルミニウム等の導電材でカバーし、この導電材５１をアースすることで電磁シールドが施されている。
【００４５】
このうち、リンク１８側の電磁シールド５１は、既述した中間部材１４及びリード線２４を介してアースされるものであり、リンク１９側の電磁シールド５１は、導電材であるベース１９，支持軸８，回転体７，内筒６，外筒３を介して試料室の壁体にアースされている。
【００４６】
パラレルリンク機構１２に用いられているアクチュエータ２１は、広い作業空間にある対象物に対する位置決め制御を行うため、必要に応じて、パラレルリンク機構１１のアクチュエータ２０に比べて伸縮量の大きいものを用いるのが望ましい。
【００４７】
また、上記アクチュエータ２０、２１として用いるピエゾ圧電素子は、応答が速く、微小変位と高出力が得られるものの、ヒシテリシスが非常に大きく、駆動電圧のみによるオープンループ制御では、正確な位置決めを行うことが困難であるため、変位量を測定してフィードバック制御することが望ましく、この場合には、特に、コンパクトな変位測定手段とサーボ駆動系が要求される。
【００４８】
このような変位測定手段としては、図２に示すように、歪みゲージ２２、２３を圧電素子からなるアクチュエータ２０，２１に伸縮方向に直接貼り付けて、それら圧電素子の微小な変位を検出する態様がある。また、上記圧電素子のサーボ系としては、符号６０に示すように計算機を用いたソフトウエアサーボや演算増幅器を用いたアナログサーボ等を採用することができる。サーボ系制御回路６０の指令信号は、図示されないリード線及び既述したハーメチックシール端子（隔壁２Ａに設けたもの）を介してアクチュエータ（圧電素子）２０，２１に送られる。
【００４９】
アクチュエータ２０，２１および歪みゲージ２２，２３からのリード線(電源供給用及び信号検出用のリード線であり図示は省略してある)と、指片１５，１６からのリード線２４，２４’は、それぞれハーメチックシール端子２５，２５’，…（図ではハーメチックシール端子は、作図の便宜上２本しか示していないが、実際には各リード線、すなわちアクチュエータへの電力供給線，歪ゲージ信号検出線，アース線等種々のリード線の数に対応した数だけの端子が備わっている）を介して大気側へ導びかれている。ハーメチックチックシール端子は端子ホルダー２５Ａを介して隔壁２Ａに取り付けられている。
【００５０】
ここで、図４に示す回路について説明する。
【００５１】
図４は、上記したリード線２４，２４′の試料室外のアース構造と、指片１５，１６の先端合わせを行う場合の位置ずれの有無を検出する回路構造の一例を示すものである。
【００５２】
ハーメチックシール端子２５，２５′の大気側では、切り替えスイッチ２６により、指片１６，１５をリード線２４，２４′を介してアースに落としておく回路（切替接点２６′側の回路）と、指片１６，１５の先端が接触した時（先端合わせの位置ずれがない時）に電気信号を検出する回路（ブザー２８及びその電源２７を備えた回路）との切り替えが行えるようになっている。
【００５３】
初期の指片１６，１５の先端合わせ調整を行う場合にのみ、切替スイッチ２６は電気信号検出回路側に接続されており、それ以外が切替スイッチ２６をアース接点２６′側に接続しておく。
【００５４】
電気信号を検出する回路は電源２７とブザー２８が接続されており、第１指片１５と第２指片１６の各々先端が接触したとき、ブザー２８で知らせてくれる。
【００５５】
それによって、焦点深度の深い電子顕微鏡の画像からは、指片１５，１６同士の先端合わせの位置ずれの有無を検出し難い場合であっても、先端合わせがなされているときはブザー音で容易に認識することができる。
【００５６】
試料室の光軸の位置には試料台２９が設置されており、試料台２９には試料３０が載置されている。
【００５７】
次に、このマニュピレータ（２本指マイクロハンド機構）１０における制御動作を説明する。
【００５８】
マニュピレータ１０を走査電子顕微鏡の試料室２に挿入し所定の手順を経て像を出し、走査電子顕微鏡の試料微動装置によって所望の視野を選び、生物試料の場合次のような微細操作を行う。
【００５９】
回転体７のつまみ９とチルト機構５により試料３０のどの部分に微細操作を行うか、おおよその位置を決めてから、指片１５と指片１６の各々、先端を接触させＺ軸方向（先端合わせ方向）のずれをなくする。Ｚ軸方向が一致した場合ブザー２８で確認することができる。所定の対象物をハンドリングする場合は、アクチュエータ２１による６本のリンク１９により、パラレルリンク機構１２を制御し、指片１５と指片１６とを上記対象物に対して位置決めし、且つ、アクチュエータ２０による６本のリンク１８により、パラレルリンク機構１１を制御し、指片１５と指片１６とに微小な相対運動を生成させる。
【００６０】
即ち、まず、６本のリンク１９のアクチュエータ２１を駆動してそれらリンク１９を所定量だけ伸縮させ、指片１５と指片１６とを広い作業空間にある対象物に対し位置決めするが、この位置決めは、歪みゲージ２２から各リンク１９の変位量を検出し、この変位量からサーボ制御回路６０が指片１５および指片１６の現位置を算出し、これをフィードバックして所定の位置決め指令値と比較し、その偏差量がなくなるまでアクチュエータ２１をサーボ駆動することにより行う。
【００６１】
そして、位置決めされた第１の指片１５に対し、６本のリンク１８のアクチュエータ２０を駆動してこれらリンク１８を所定量だけ伸縮させ、指片１５および指片１６とに微小な相対運動を生成させる。この相対運動の生成は、上述の位置決めの場合と同様に、歪みゲージ２２から各リンク１８の変位量を検出して、この変位量から指片１５および指片１６の相互の相対位置を算出し、指片１５および指片１６に所定の相対運動を生成させるようにアクチュエータ２０をサーボ駆動することにより行う。次に、例えば、対象物を指片１５と指片１６とにより掴んで所定の場所に移動させる場合には、パラレルリンク機構１２を制御するだけでよい。
【００６２】
このように、パラレルリンク機構１１、１２にそれぞれ上記機能をそれぞれ分担させることにより、動作領域が広く、しかも広い動作領域内で微小な相対運動を生成して、容易に対象物をハンドリングすることができる。なお、上述した二本指マイクロハンド機構は、真空中、電子線下で数μｍ程度の微小物体(例えば細胞等)を対象とし２本指でそれを掴んで、並進、回転移動による位置決め、把持、押付け、切断、引き伸ばし、圧搾、穴明け、かき混ぜ、はね飛ばし等を行うために有効なものである。
【００６３】
本実施例によれば、光学顕微鏡で行えたことと同じことが、真空中、電子線下でもチャージアップ無く観察でき、電界による影響を受けずに電子線情報を得て微細操作を行うことができる。更に、電子顕微鏡の持つ高い倍率と高い分解能の特性を生かすことにより、マイクロマニピュレーションの技術がレベルアップされ、マイクロエレクトロニクス、バイオテクノロジー、医療の分野により貢献することが可能となる。
【００６４】
図５及び図６は本発明の他の実施例に係わるものであり、先の実施例と異なる点は、指片１５及び１６の先端合わせの位置ずれの有無の検出の仕方及び指片のアース構造である。
【００６５】
本実施例では、指片１５，１６の先端合わせ時に、電子線照射の下でマニュピレータ１０の向きを回転体７及び支持軸８を回動させることで軸回り方向に変えて、そのマニュピレータの向きの異なる画像が映しだされる電子顕微鏡画像から位置ずれを検出可能にした。例えば、図６の（ａ），（ｂ）及び（ｃ），（ｄ）は、指片１５，１６の先端合わせをＳＥＭ画像により９０°回転変位させた時に２画像であり、（ａ）及び（ｃ）は指片１５，１６の先端合わせを側面からとらえた画像、（ｂ）及び（ｄ）は、（ａ），（ｃ）の状態からマニュピレータ１０を９０°回転させたときの画像（先端合わせ方向からみた画像）であり、（ａ）及び（ｂ）のように画像条件が揃えば指片１５，１６の先端合わせに位置ずれが生じてない状態であり、（ｃ）及び（ｄ）の画像は先端合わせに位置ずれが生じている状態である。この先端の位置ずれは１０μｍ程度である。したがって、少なくとも上記のような２画像から指片１５，１６の微小な位置ずれの有無を検出できる。
【００６６】
このような位置ずれの有無検出方式を採用した場合には、先の実施例で述べたような図４のブザー回路は不要となり、切替スイッチ２６も不要となる。
【００６７】
したがって、この場合には、図５に示すように指片１５側のアース線２４′を基体１３と中間部材１４とに接続し、また、指片１６のアース兼用リンク機構１８の電磁シールド５１のアース線２４を、中間部材１４とベース部材１７に接続することで、指片１５及び１６及び電磁シールド５１を支持軸８，回転体７，内筒６，外筒３を介して隔壁（アース）に接続することができ、アース構造の単純化を図ることができる。
【００６８】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、電子顕微鏡のような真空下、電子線照射の下でもマニュピレータを用いて支障なく、微小対象物を掴んだり、移動させたり、回転させたり、開放動作を行い、今まで以上の微小物の観察や組立等を可能にする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係わる走査電子顕微鏡の縦断面図。
【図２】図１のマニュピレータ（マイクロハンド機構）を拡大した外観斜視図。
【図３】図２のＡ部詳細を示す要部断面図。
【図４】上記実施例に用いるマニュピレータのアース構造及び指片の位置ずれ防止の有無を検出する電気回路図。
【図５】本発明の他の実施例に用いるマニュピレータを拡大した外観斜視図。
【図６】上記マニュピレータの指片を先端合わせした時の位置ずれの有無の検出方式の一例を示す説明図。
【符号の説明】
１…対物レンズ、２…試料室、１０…マニュピレータ（マイクロハンド機構）、１１，１２…パラレルリンク機構、１５…第１の指片、１６…第２の指片、２０，２１…アクチュエータ（駆動機構）、２２，２３…歪みゲージ、２４，２４′…リード線（アース線）、２５…ハーメチックシール端子、２８…ブザー、２９…試料台、３０…試料。

Claims

電子顕微鏡において、真空の試料室内で複数の指片により微小試料を掴んで微小な回動，移動，開放動作が可能なマニュピレータを備え、前記マニュピレータのアクチュエータには、該アクチュエータから生じる電界をシールドするためのシールド手段を設け、前記指片同士の先端合わせの位置ずれの有無を検出する手段を備え、前記指片同士の先端合わせは、指片同士を接触させて行い、前記先端合わせの位置ずれの有無を検出する手段は、前記指片同士が接触したときに電気信号を発生させる手段により構成したことを特徴とする電子顕微鏡。
電子顕微鏡において、真空の試料室内で複数の指片により微小試料を掴んで微小な回動，移動，開放動作が可能なマニュピレータを備え、前記マニュピレータのアクチュエータには、該アクチュエータから生じる電界をシールドするためのシールド手段を設け、前記指片同士の先端合わせの位置ずれの有無を検出する手段を備え、前記指片同士の先端合わせの位置ずれの有無を検出する手段は、電子線照射の下で前記マニュピレータの向きを軸回り方向に変えて、そのマニュピレータの向きの異なる画像が映しだされる電子顕微鏡画像から前記位置ずれを検出可能にしたことを特徴とする電子顕微鏡。
前記指片同士の先端合わせの位置ずれの有無を検出する手段は、電子線照射の下で前記マニュピレータの向きを軸回り方向に変えて、そのマニュピレータの向きの異なる画像が映しだされる電子顕微鏡画像から前記位置ずれを検出可能にした請求項１記載の電子顕微鏡。
前記アクチュエータは、ピエゾ圧電素子であり、そのピエゾ圧電素子を導電材でカバーし、その導電材をアースすることで前記シールド手段を構成した請求項１乃至３のいずれか１項記載の電子顕微鏡。
前記マニュピレータは、互いに中心軸線が一致するように対向配置された第１のパラレルリンク機構と第２のパラレルリンク機構とを結合させた機構をなし、
前記第１のパラレルリンク機構は、中心孔のある円板形状の基体及びこの基体に対向配置された円板形状の中間部材を備え、前記基体と前記中間部材とを６本のリンクにより連結してなり、
前記第２のパラレルリンク機構は、前記中間部材及びこの中間部材に対向配置された円板形状のベース部材を備え、前記中間部材と前記ベース部材とを６本のリンクにより連結してなり、
前記第１のパラレルリンク機構側のシールド手段は前記中間部材及びリード線を介してアースされ、前記第２のパラレルリンク機構側のシールド手段は前記ベース及びそれを支持する位置調整機構を介してアースされている請求項４記載の電子顕微鏡。
前記アクチュエータへの電力供給用及び電気信号検出用のリード線を試料室の内から外へ気密性を保持して引き出す手段と、前記アクチュエータを電気的に制御する制御手段と、試料室外からの操作により前記マニュピレータを光軸に対して位置合わせする位置調整機構と、試料台に載置された試料からの電子線情報による観察像を表示する表示手段とをさらに備えた請求項１乃至５のいずれか１項記載の電子顕微鏡。
前記リード線を試料室の内から外へ引き出す手段は、前記試料室の壁体に設けたマニュピレータに関するハーメチックシール端子により構成されている請求項６記載の電子顕微鏡。
前記マニュピレータは、電子線の下で試料に微細な操作力を加える構成とし、このマニュピレータに電子線によるチャージアップ防止手段を設けた請求項１乃至７のいずれか１項記載の電子顕微鏡。
前記指片は、ガラス針で構成され、前記チャージアップ防止手段は、前記ガラス針の表面に導電処理を施してアースすることで構成されている請求項８記載の電子顕微鏡。