JP5134439B2 - イオンビーム装置 - Google Patents
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式1 Td=Tm−ΔT1
Tu=Tm+ΔT2
ΔT1、ΔT2は、それぞれ5〜10K程度である。本例では、上限温度Tdは冷媒の融点より5〜10K程度高く、下限温度Tuは冷媒の融点より5〜10K程度低い。エミッタティップ101からのイオン放出を行うことができるのは、冷媒の温度がTdからTuに上昇するまでの時間である。この時間は、固化冷媒の温度がTdから融点Tmに上昇するのに必要な熱が流入し、更に、冷媒が全て液化するのに必要な潜熱に相当する熱が流入し、更に、液化冷媒の温度がTmからTuまで上昇するのに必要が熱が流入するのに要する時間である。冷媒の潜熱に相当する熱が流入する時間は十分長い。従って、イオン放出を行うことができる時間は充分長い。
Claims (19)
- イオンビームを生成するためのガス電界電離イオン源と、該ガス電界電離イオン源からのイオンビームを試料上に導くためのイオン照射光系と、前記ガス電界電離イオン源、及び、前記イオン照射光系を収納する真空容器と、を有し、
前記ガス電界電離イオン源は、イオンを生成するエミッタティップと、該エミッタティップに対向して設けられた引き出し電極と、前記エミッタティップの近傍にガスを供給するガス供給管と、前記エミッタティップに電圧を印加するエミッタ電源と、前記エミッタティップを冷却するための冷却機構と、を有し、
前記冷却機構は、前記エミッタティップを冷却するための冷媒を保持する容器と、前記冷媒の温度を測定するための温度測定装置と、前記冷媒を冷却するための冷凍機と、前記冷凍機の位置を制御する冷凍機位置制御装置と、を有し、前記冷媒の温度が所定の作動温度範囲以上になったら、前記ガス電界電離イオン源によるイオンビームの生成を停止し、前記冷凍機の運転を行い、前記冷媒の温度が所定の作動温度範囲以下になったら、前記冷凍機の運転を停止し、前記ガス電界電離イオン源によるイオンビームの生成を開始し、
前記冷凍機は、前記真空容器の外側に設けられた本体と、前記真空容器内に延びるコールドヘッドとを有し、
前記冷凍機の運転中には前記冷凍機のコールドヘッドは前記容器に接触し、前記ガス電界電離イオン源によるイオンビームの生成中には前記冷凍機のコールドヘッドは前記容器から離れるように、前記冷凍機位置制御装置によって前記冷凍機の位置が制御されることを特徴とするイオンビーム装置。 - 請求項1記載のイオンビーム装置において、
前記所定の作動温度範囲は、前記冷媒の融点より所定の温度だけ高い上限温度と、前記冷媒の融点より所定の温度だけ低い下限温度の間の温度範囲であることを特徴とするイオンビーム装置。 - 請求項1記載のイオンビーム装置において、
前記所定の作動温度範囲は、前記冷媒の沸点より低い温度であることを特徴とするイオンビーム装置。 - 請求項1記載のイオンビーム装置において、
前記容器内には、金属部材が設けられ、
前記冷凍機のコールドヘッドと前記金属部材は整合して配置されていることを特徴とするイオンビーム装置。 - 請求項4記載のイオンビーム装置において、
前記金属部材にはフィンが設けられていることを特徴とするイオンビーム装置。 - 請求項1記載のイオンビーム装置において、
前記容器を囲むように輻射シールドが設けられ、
前記冷凍機の運転中には前記冷凍機のコールドヘッドは前記輻射シールドに接触し、前記ガス電界電離イオン源によるイオンビームの生成中には前記冷凍機のコールドヘッドは前記輻射シールドより離れるように、前記冷凍機位置制御装置によって前記冷凍機の位置が制御されることを特徴とするイオンビーム装置。 - 請求項1記載のイオンビーム装置において、
前記エミッタティップには、前記容器内に延びる金属部材が装着され、該金属部材は、絶縁体によって前記容器より電気的に絶縁されていることを特徴とするイオンビーム装置。 - 請求項1記載のイオンビーム装置において、
前記引き出し電極には、前記容器内に延びる金属部材が装着され、該金属部材は、絶縁体によって前記容器より電気的に絶縁されていることを特徴とするイオンビーム装置。 - 請求項1記載のイオンビーム装置において、
前記エミッタティップ及び前記引き出し電極は絶縁体によって前記容器より電気的に絶縁されていることを特徴とするイオンビーム装置。 - イオンビームを生成するためのガス電界電離イオン源と、該ガス電界電離イオン源からのイオンビームを試料上に導くためのイオン照射光系と、前記ガス電界電離イオン源、及び、前記イオン照射光系を収納する真空容器と、を有し、
前記ガス電界電離イオン源は、イオンを生成するエミッタティップと、該エミッタティップに対向して設けられた引き出し電極と、前記エミッタティップの近傍にガスを供給するガス供給管と、前記エミッタティップに電圧を印加するエミッタ電源と、前記エミッタティップを冷却するための冷却機構と、を有し、
前記冷却機構は、前記エミッタティップを冷却するための冷媒を保持する2つの容器と、前記冷媒の温度を測定する温度測定装置と、前記冷媒を冷却するための冷凍機と、前記冷凍機を前記2つの容器のいずれかに接続する第1の切り替え器と、前記エミッタティップを前記2つの容器のいずれかに接続する第2の切り替え器と、を有し、
前記第1の切り替え器によって前記冷凍機が前記2つの容器の一方に接続されているとき、前記第2の切り替え器によって前記エミッタティップは前記2つの容器の他方に接続されていることを特徴とするイオンビーム装置。 - 請求項10記載のイオンビーム装置において、
前記2つの容器の一方の冷媒の温度が所定の作動温度範囲以上になったら、該一方の容器を前記冷凍機に接続し、前記2つの容器の他方を前記エミッタティップに接続し、前記2つの容器の他方の冷媒の温度が所定の作動温度範囲以上になったら該他方の容器を前記冷凍機に接続し、前記2つの容器の一方を前記エミッタティップに接続するように構成されていることを特徴とするイオンビーム装置。 - 請求項10記載のイオンビーム装置において、
前記第1の切り替え器は前記2つの容器に対応して設けられ、前記第1の切り替え器の各々は、可動部材と該可動部材に装着された熱伝導部材とを有し、該熱伝導部材は前記冷凍機に接続されており、前記可動部材が移動することによって、前記熱伝導部材は、前記対応する容器に接触する第1の位置と前記対応する容器から離れる第2の位置の間を移動するように構成されていることを特徴とするイオンビーム装置。 - 請求項10記載のイオンビーム装置において、
前記第2の切り替え器は前記2つの容器に対応して設けられ、前記第2の切り替え器の各々は、可動部材と該可動部材に装着された熱伝導部材とを有し、該熱伝導部材は前記対応する容器に接続されており、前記可動部材が移動することによって、前記熱伝導部材は、前記エミッタティップに接触する第1の位置と前記エミッタティップから離れる第2の位置の間を移動するように構成されていることを特徴とするイオンビーム装置。 - イオンビームを生成するためのガス電界電離イオン源と、該ガス電界電離イオン源からのイオンビームを試料上に導くためのイオン照射光系と、前記ガス電界電離イオン源、及び、前記イオン照射光系を収納する真空容器と、を有し、
前記ガス電界電離イオン源は、イオンを生成するエミッタティップと、該エミッタティップに対向して設けられた引き出し電極と、前記エミッタティップの近傍にガスを供給するガス供給管と、前記エミッタティップに電圧を印加するエミッタ電源と、前記エミッタティップを冷却するための冷却機構と、を有し、
前記冷却機構は、前記エミッタティップを冷却するための冷媒を保持する容器と、前記冷媒の温度を測定するための温度測定装置と、前記容器を真空排気して前記冷媒を気化熱によって冷却するための真空ポンプと、を有し、前記冷媒の温度が所定の作動温度範囲以上になったら、前記ガス電界電離イオン源によるイオンビームの生成を停止し、前記真空ポンプの運転を行い、前記冷媒の温度が所定の作動温度範囲以下になったら、前記真空ポンプの運転を停止し、前記ガス電界電離イオン源によるイオンビームの生成を開始することを特徴とするイオンビーム装置。 - 請求項14記載のイオンビーム装置において、
前記所定の作動温度範囲は、前記冷媒の融点より所定の温度だけ高い上限温度と、前記冷媒の融点より所定の温度だけ低い下限温度の間の温度範囲であることを特徴とするイオンビーム装置。 - 請求項14記載のイオンビーム装置において、
前記所定の作動温度範囲は、前記冷媒の沸点より低い温度であることを特徴とするイオンビーム装置。 - 請求項14記載のイオンビーム装置において、
前記冷却機構は、冷媒を貯蔵する冷媒タンクと、該冷媒タンクから前記容器に冷媒を供給する冷媒供給管と、前記容器に設けられた液面測定装置と、を有し、前記液面測定装置によって前記容器内の冷媒の量が所定の値以下になったことが検出されたとき、前記冷媒タンクからの冷媒は、前記冷媒供給管を経由して前記容器内に供給されるように構成されているイオンビーム装置。 - イオン顕微鏡を用いた画像生成方法において、
ガス電界電離イオン源によって、イオンビームを生成するステップと、
イオン照射光学系によって、前記イオンビームを試料上に照射するステップと、
二次粒子検出器によって、前記試料から放出された二次粒子を検出するステップと、
前記二次粒子検出器からの出力信号を用いて前記試料の像を生成するステップと、
を有し、
前記イオンビームを生成するステップは、
エミッタティップを冷却するための冷媒の温度を測定するステップと、
前記冷媒の温度が所定の作動温度範囲以上になったら、前記エミッタティップに印加する電圧を停止して、イオンビームの生成を停止し、前記冷媒を冷却するための冷凍機の運転を行う第1ステップと、
前記冷媒の温度が所定の作動温度範囲以下になったら、前記冷凍機の運転を停止し、前記エミッタティップに電圧を印加して、イオンビームの生成を開始する第2ステップと、
を含み、
前記冷凍機は、前記イオン照射光学系を収納する真空容器の外側に設けられた本体と、前記真空容器内に延びるコールドヘッドとを有し、
前記第1ステップは、前記冷凍機の運転中に、前記冷凍機のコールドヘッドを前記冷媒を保持する容器に接触させるように、冷凍機位置制御装置によって前記冷凍機の位置を制御するステップを含み、
前記第2ステップは、前記ガス電界電離イオン源によるイオンビームの生成中に、前記冷凍機のコールドヘッドを前記容器から離すように、前記冷凍機位置制御装置によって前記冷凍機の位置を制御するステップを含む、ことを特徴とするイオン顕微鏡を用いた画像生成方法。 - 請求項18記載のイオン顕微鏡を用いた画像生成方法において、
前記所定の作動温度範囲は、前記冷媒の融点より所定の温度だけ高い上限温度と、前記冷媒の融点より所定の温度だけ低い下限温度の間の温度範囲であることを特徴とするイオン顕微鏡を用いた画像生成方法。
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