JP5189471B2 - Microscope observation equipment - Google Patents

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Description

本発明は、電子顕微鏡や光学顕微鏡等を用いて試料を観察するための観察装置に関する。   The present invention relates to an observation apparatus for observing a sample using an electron microscope, an optical microscope, or the like.

顕微鏡を用いた拡大観察下に、マイクロマニピュレータを用いて試料に種々の操作を加えることが広く行われている。例えば特許文献1には、試料から大きさ1μm〜100μmのサンプルの切除・剥離が可能である工業目的サンプリング用のマイクロナイフが記載されている。このマイクロナイフは、モース硬度6以上の硬度を有する材料で形成され、50μm以下のサンプルの切除・剥離が可能であるブレードを備えている。このマイクロナイフは、市販のマイクロマニピュレータによって操作される。同文献の図1に記載されているように、このマイクロマニピュレータ50は、試料10が載置されている基台21とは別の部位に配置固定されている。特許文献1に記載されているマイクロマニピュレータ50を始めとして、マイクロマニピュレータはその操作性を高めるために一般には複数の可動軸を有している。また、電子顕微鏡や光学顕微鏡等の各種顕微鏡において、試料が載置される試料台も、X−Y軸を始めとする複数の可動軸を有している。   It has been widely performed to apply various operations to a sample using a micromanipulator under magnified observation using a microscope. For example, Patent Document 1 describes a microknife for industrial purpose sampling that can excise and peel a sample having a size of 1 μm to 100 μm from a sample. The microknife is formed of a material having a Mohs hardness of 6 or more, and includes a blade that can cut and peel a sample of 50 μm or less. This microknife is operated by a commercially available micromanipulator. As described in FIG. 1 of this document, the micromanipulator 50 is arranged and fixed at a site different from the base 21 on which the sample 10 is placed. In general, the micromanipulator 50 including the micromanipulator 50 described in Patent Document 1 has a plurality of movable shafts in order to improve its operability. In various microscopes such as an electron microscope and an optical microscope, a sample stage on which a sample is placed also has a plurality of movable axes including the XY axis.

一方、図10に示すように、マニピュレータ150を試料台130上に配置固定した観察装置100も知られている(非特許文献1参照)。この種の装置によれば、上述した特許文献1に記載の技術とは異なり、マイクロマニピュレータ150で試料(図示せず)を固定した状態で、試料台130を上下移動させたり、試料台130を傾斜させたりすることが容易に行える。   On the other hand, as shown in FIG. 10, an observation apparatus 100 in which a manipulator 150 is disposed and fixed on a sample stage 130 is also known (see Non-Patent Document 1). According to this type of apparatus, unlike the technique described in Patent Document 1, the sample stage 130 is moved up and down while the sample (not shown) is fixed by the micromanipulator 150, or the sample stage 130 is moved. It can be easily inclined.

特開2002−22625号公報JP 2002-22625 A "-Kleindiek社- マニピュレータ/サブステージ"、[online]、アド・サイエンス、[平成20年11月28日検索]、インターネット <URL:http://www.ads-img.co.jp/products/kleindiek/pdf/0706kleindiek.pdf>"-Kleindiek Manipulator / Substage", [online], ad science, [searched on November 28, 2008], Internet <URL: http: //www.ads-img.co.jp/products/ kleindiek / pdf / 0706kleindiek.pdf>

特許文献1のような構造を有する顕微鏡では、マイクロマニピュレータと試料との相対的な位置を変えることなく、試料台を移動させることが容易でない。具体的には、例えば図9に示す試料台130及び先端にプローブ151を有するマイクロマニピュレータ150を備えた観察装置100を用い、図7に示すように毛髪HのキューティクルCをプローブ51で剥離した観察状態となし、この観察状態に保持したままで、試料台を上下移動させたり、試料台を傾斜させたい場合には、試料台上に載置された毛髪の観察状態をプローブによって保持したままで、試料台の上下移動や傾斜動作に連動させてプローブも精密に上下移動や傾斜動作を行う必要がある。しかし毛髪のキューティクルは一般に微細なものなので、試料台の動きにプローブの動きを連動させて、プローブによる毛髪の観察状態を保持することには、極めて熟練した技術がオペレータに要求される。
一方、非特許文献1のような場合には、マイクロマニピュレータ150の動きが試料台130の動きと完全に連動しているので、逆に、試料台130を移動させつつ試料(図示せず)とマイクロマニピュレータ150の相対的な位置を変えることができない。例えば図11に示すように毛髪HのキューティクルCをマニピュレータ150の先端に取り付けられたプローブ151で剥離する場合を考える。この場合、図11(a)に示すように、毛髪Hの幅方向からプローブ151を接近させてキューティクルCを剥離することは困難である。したがって、試料台120を90度回転させて、図11(b)に示すように、プローブ151を毛髪Hの長手方向から接近させてキューティクルCを剥離させたい。しかし図10に示す装置では、この動作を行うことができないという不都合がある。
したがって、本発明の目的は、前述した従来技術が有する欠点を解消し得る顕微鏡用観察装置を提供することにある。
In a microscope having a structure as in Patent Document 1, it is not easy to move the sample stage without changing the relative positions of the micromanipulator and the sample. Specifically, for example, using the observation apparatus 100 including the sample stage 130 and the micromanipulator 150 having the probe 151 at the tip shown in FIG. 9, the cuticle C of the hair H is peeled off with the probe 51 as shown in FIG. If you want to move the sample table up and down or tilt the sample table while maintaining this observation state, keep the observation state of the hair placed on the sample table with the probe. In addition, the probe needs to be precisely moved up and down and tilted in conjunction with the vertical movement and tilting of the sample stage. However, since the hair cuticle is generally fine, an operator is required to have a very skillful technique for maintaining the observation state of the hair by the probe by linking the movement of the probe to the movement of the sample stage.
On the other hand, in the case of Non-Patent Document 1, since the movement of the micromanipulator 150 is completely interlocked with the movement of the sample stage 130, the sample (not shown) is moved while the sample stage 130 is moved. The relative position of the micromanipulator 150 cannot be changed. For example, consider a case where the cuticle C of the hair H is peeled off by a probe 151 attached to the tip of the manipulator 150 as shown in FIG. In this case, as shown in FIG. 11A, it is difficult to peel the cuticle C by bringing the probe 151 closer from the width direction of the hair H. Therefore, the sample stage 120 is rotated 90 degrees, and the cuticle C is peeled off by bringing the probe 151 closer from the longitudinal direction of the hair H as shown in FIG. However, the apparatus shown in FIG. 10 has the disadvantage that this operation cannot be performed.
Accordingly, an object of the present invention is to provide an observation apparatus for a microscope that can eliminate the disadvantages of the above-described prior art.

本発明は、可動軸を有する基台と、該基台上に配置され、かつ該基台の有する可動軸と異なる可動軸を有する試料台とを有する顕微鏡用観察装置であって、
試料を操作するためのマイクロマニピュレータを、連結部材を介して該基台に取り付けて、該基台の可動軸による動作を該マイクロマニピュレータの動作と連動させるとともに、該試料台の可動軸による動作を該マイクロマニピュレータの動作と連動させないようにした顕微鏡用観察装置を提供するものである。
The present invention is an observation apparatus for a microscope having a base having a movable shaft, and a sample stage disposed on the base and having a movable shaft different from the movable shaft of the base,
A micromanipulator for manipulating a sample is attached to the base via a connecting member, and the operation of the movable axis of the base is interlocked with the movement of the micromanipulator, and the movement of the sample stage by the movable shaft is performed. It is an object of the present invention to provide an observation apparatus for a microscope which is not interlocked with the operation of the micromanipulator.

本発明によれば、試料とマニピュレータとの相対的な位置を変えることなく、試料が載置されている試料台を容易に移動することができる。   According to the present invention, the sample stage on which the sample is placed can be easily moved without changing the relative position between the sample and the manipulator.

以下本発明を、その好ましい実施形態に基づき図面を参照しながら説明する。図1には、本発明の顕微鏡用観察装置(以下、単に「観察装置」とも言う。)の一実施形態における基台及び試料台が模式的に示されている。本実施形態における観察装置10は、走査型電子顕微鏡(以下、「SEM」と言う。)の試料室内に配置固定されるものである。観察装置10は、その下部に基台20を備えている。基台20は、電子顕微鏡の試料室内における所定箇所に固定される。基台20には、その正面側に左右一対のネジ穴20aが穿設されている。基台20の上部には試料台30が配置されている。試料台30は、X−Yステージ31及び回転ステージ32を備えている。試料台30は、観察対象物である試料(図示せず)が載置される部位のことである。試料台30は、基台20とは異なる可動軸を有する部材である。試料(図示せず)は、試料台30における回転ステージ32の上に載置される。   The present invention will be described below based on preferred embodiments with reference to the drawings. FIG. 1 schematically shows a base and a sample stage in an embodiment of the microscope observation apparatus (hereinafter also simply referred to as “observation apparatus”) according to the present invention. The observation apparatus 10 in this embodiment is arranged and fixed in a sample chamber of a scanning electron microscope (hereinafter referred to as “SEM”). The observation apparatus 10 includes a base 20 at the lower part thereof. The base 20 is fixed at a predetermined location in the sample chamber of the electron microscope. The base 20 is formed with a pair of left and right screw holes 20a on the front side thereof. A sample stage 30 is disposed on the upper part of the base 20. The sample stage 30 includes an XY stage 31 and a rotary stage 32. The sample stage 30 is a part on which a sample (not shown) that is an observation object is placed. The sample table 30 is a member having a movable shaft different from the base table 20. A sample (not shown) is placed on a rotary stage 32 in the sample stage 30.

基台20は、少なくとも一つの可動軸(自由度)を有している。また、試料台30は、基台20の有する可動軸と異なる少なくとも一つの可動軸(自由度)を有している。詳細には、観察装置10は全部で五軸の可動軸を有し、それらの可動軸が基台20と試料台30にそれぞれ割り振られている。具体的には、基台20が二軸の可動軸を有し、試料台30が三軸の可動軸を有している。   The base 20 has at least one movable shaft (degree of freedom). The sample stage 30 has at least one movable axis (degree of freedom) different from the movable axis of the base 20. Specifically, the observation apparatus 10 has a total of five movable axes, and these movable axes are allocated to the base 20 and the sample stage 30, respectively. Specifically, the base 20 has two movable axes, and the sample table 30 has three movable axes.

試料台30が有する可動軸は、図2(a)に示すように、X軸及びそれに直交するY軸と、図2(b)に示すように、X−Y平面内での回転(ローテーション)軸(以下、「R軸」という。)の三軸である。試料(図示せず)は、X−Y平面内に載置面を有する回転ステージ上に載置される。   As shown in FIG. 2A, the movable axis of the sample stage 30 includes an X axis and a Y axis perpendicular to the X axis, and rotation (rotation) in the XY plane as shown in FIG. There are three axes (hereinafter referred to as “R-axis”). A sample (not shown) is placed on a rotary stage having a placement surface in the XY plane.

基台20が有する可動軸は、図3(a)に示すように、X−Y平面と直交するZ軸と、図3(b)に示すように、X−Y平面に対する傾斜(チルト)軸(以下、「T軸」という。)の二軸である。なお、図3(a)及び(b)においては、X−Y平面は、紙面と直交する方向に広がっている。   As shown in FIG. 3A, the movable axis of the base 20 includes a Z axis orthogonal to the XY plane, and a tilt (tilt) axis with respect to the XY plane as shown in FIG. (Hereinafter referred to as “T-axis”). 3A and 3B, the XY plane extends in a direction orthogonal to the paper surface.

基台20の可動軸及び試料台30の可動軸を実現させる具体的な機構に特に制限はなく、この種の技術分野において従来用いられてきた機構と同様の機構を適宜採用することができる。そのような機構は当業者においてよく知られたものであり、特に詳述するまでもない周知のものである。   The specific mechanism for realizing the movable shaft of the base 20 and the movable shaft of the sample stage 30 is not particularly limited, and a mechanism similar to a mechanism conventionally used in this type of technical field can be appropriately employed. Such mechanisms are well known to those skilled in the art and are well known without needing to be specifically described.

観察装置10は、上述の基台20及び試料台30に加えて、試料台30に載置された試料を操作するためのマイクロマニピュレータ(以下、単に「マニピュレータ」とも言う。)を備えている。本実施形態の観察装置10は、マニピュレータを、後述する連結部材を介して基台20に取り付けたことを、特徴の一つとしている。なお、マニピュレータによる試料への「操作」には、例えば試料を掴む、刺す、回す、引っ張る、捻る、切る、潰す、試料に接触する、試料の一部を剥離するなどの操作が含まれる。もちろん、ここに例示されていない操作であっても、試料の観察に必要なその他の操作も包含される。   The observation apparatus 10 includes a micromanipulator (hereinafter also simply referred to as “manipulator”) for operating the sample placed on the sample table 30 in addition to the base 20 and the sample table 30 described above. One of the features of the observation apparatus 10 of the present embodiment is that the manipulator is attached to the base 20 via a connecting member described later. The “operation” to the sample by the manipulator includes, for example, operations such as grasping, piercing, turning, pulling, twisting, cutting, crushing, contacting the sample, and partly peeling the sample. Of course, even operations not illustrated here include other operations necessary for observation of the sample.

図4には連結部材40にマニピュレータ50が取り付けられた状態が示されている。連結部材40は、図4においてマニピュレータ50を除いた部分(すなわち、同図中、40番台の符号で図示した部品の連結構造体部分)を指し、複数の部品をネジ止めして連結されて構成されている。詳細には、連結部材40は、マニピュレータ50を取り付け固定する板状の架台部41を備えている。架台部41には、その長手方向に沿って一対のマニピュレータ50が、各マニピュレータ50のプローブ51を同方向に向けて取り付けられている。架台部41の長手方向の各端部には、該端部から垂下する角柱状の立設部42が取り付けられている。架台部41と立設部42とは直交している。立設部42の下端部には、該下端部から水平方向に延びる角柱状の横臥部43が取り付けられている。横臥部43の延びる方向は、マニピュレータ50におけるプローブ51の取り付け方向と一致している。立設部42と横臥部43とは直交している。横臥部43の先端部には、連結部材40を基台20へ取り付けるための角柱状の取り付け部44が取り付けられている。取り付け部44は、横臥部43の延びる方向と直交する方向に延びている。また取り付け部44は、2つの取り付け部の先端部どうしが対向するように(ただし、先端部どうしは接触しない長さで)、横臥部43の先端部から内向きに延びている。横臥部43と取り付け部44とは直交している。   FIG. 4 shows a state where the manipulator 50 is attached to the connecting member 40. The connecting member 40 refers to a portion excluding the manipulator 50 in FIG. 4 (that is, a connecting structure portion of components illustrated by reference numerals in the 40th series in FIG. 4), and is configured by connecting a plurality of components with screws. Has been. Specifically, the connecting member 40 includes a plate-like gantry 41 to which the manipulator 50 is attached and fixed. A pair of manipulators 50 are attached to the gantry 41 along the longitudinal direction with the probes 51 of the manipulators 50 directed in the same direction. At each end in the longitudinal direction of the gantry 41, a prismatic standing portion 42 that is suspended from the end is attached. The gantry part 41 and the standing part 42 are orthogonal to each other. At the lower end portion of the standing portion 42, a prismatic reed portion 43 extending in the horizontal direction from the lower end portion is attached. The extending direction of the horizontal flange 43 coincides with the mounting direction of the probe 51 in the manipulator 50. The standing portion 42 and the recumbent portion 43 are orthogonal to each other. A prismatic attachment portion 44 for attaching the connecting member 40 to the base 20 is attached to the distal end portion of the recumbent portion 43. The attachment portion 44 extends in a direction orthogonal to the direction in which the lateral flange portion 43 extends. Further, the attachment portion 44 extends inward from the distal end portion of the lateral flange portion 43 so that the distal end portions of the two attachment portions face each other (however, the length is such that the distal end portions do not contact each other). The recumbent part 43 and the attachment part 44 are orthogonal to each other.

横臥部43及び取り付け部44には、それらの連結部分に切り欠きが設けられており、それらの切り欠きが嵌り合うことで、直角の関係が保たれるようになっている。そして両者は、その直角の関係が、互いに90度交差する2方向(a方向及びb方向)から挿入された2つのネジ45c,45dによって固定されている。同様に、横臥部43及び立設部42にも、それらの連結部分に切り欠きが設けられており、それらの切り欠きが嵌り合うことで、直角の関係が保たれるようになっている。そして両者は、その直角の関係が、互いに90度交差する2方向(a方向及びb方向)から挿入されたネジによって固定されている。なお、図4では2つのネジのうち1つのネジ45bのみが表されている。更に、架台部41と立設部42とは、ネジ45aによって固定されている。図4中、取り付け部44の先端部には、貫通穴44aが設けられている。この貫通穴44aと、先に述べた架台20のネジ穴20aとを位置合わせしてネジ20b(後述する図5参照)を通すことで、マニピュレータ50は、連結部材40を介して基台20へ取り付け固定される。   The recumbent part 43 and the attachment part 44 are provided with cutouts at their connecting portions, and the right-angled relationship is maintained by fitting these cutouts. Both of them are fixed by two screws 45c and 45d inserted in two directions (a-direction and b-direction) in which the perpendicular relationship intersects each other by 90 degrees. Similarly, the horizontal flange portion 43 and the standing portion 42 are also provided with cutouts in their connecting portions, and the right-angle relationship is maintained by fitting these cutouts. Both of them are fixed by screws inserted in two directions (a direction and b direction) in which the perpendicular relationship intersects each other by 90 degrees. In FIG. 4, only one screw 45b of the two screws is shown. Further, the gantry 41 and the standing portion 42 are fixed by screws 45a. In FIG. 4, a through hole 44 a is provided at the tip of the attachment portion 44. The manipulator 50 is moved to the base 20 via the connecting member 40 by aligning the through hole 44a and the screw hole 20a of the gantry 20 described above and passing the screw 20b (see FIG. 5 described later). Mounting is fixed.

先に述べたとおり、連結部材40は、基台20へネジ止めによって固定される。つまり、連結部材40は、基台20へ着脱可能に固定される。したがって、マニピュレータ50を必要としない観察を行う場合には、マニピュレータ50を基台20から簡単に取り外すことができ、着脱操作を容易に、かつ迅速に行うことができる。   As described above, the connecting member 40 is fixed to the base 20 by screws. That is, the connecting member 40 is detachably fixed to the base 20. Therefore, when performing observation that does not require the manipulator 50, the manipulator 50 can be easily detached from the base 20, and the detachment operation can be performed easily and quickly.

また、連結部材40は、架台部41、立設部42、横臥部43及び取り付け部44という複数の部材の組み合わせから構成されているので、これら各部材の寸法等を適宜変更することで、電子顕微鏡の試料室のサイズ等に応じて連結部材40の寸法を柔軟に対応させることができる。   In addition, since the connecting member 40 is composed of a combination of a plurality of members such as the gantry portion 41, the standing portion 42, the recumbent portion 43, and the mounting portion 44, the dimensions and the like of these members can be changed as appropriate. The dimensions of the connecting member 40 can be flexibly adapted according to the size of the sample chamber of the microscope.

その上、連結部材40を構成する隣り合う2つの部品、すなわち架台部41と立設部42、立設部42と横臥部43、及び横臥部43と取り付け部44とは互いに直交するように連結されているので、観察中に試料台30が振動を受けた場合であっても、振動が各部の連結部位によって首尾良く吸収され、振動の影響が低減されて、安定した観察が行える。   In addition, two adjacent parts constituting the connecting member 40, that is, the gantry part 41 and the standing part 42, the standing part 42 and the horizontal part 43, and the horizontal part 43 and the attachment part 44 are connected so as to be orthogonal to each other. Therefore, even when the sample stage 30 receives vibration during observation, the vibration is successfully absorbed by the connecting portion of each part, the influence of vibration is reduced, and stable observation can be performed.

図5には、マニピュレータ50が架台部41に取り付け固定された連結部材40を、基台20にネジ20bによって取り付けてなる観察装置10の斜視図が示されている。この状態の観察装置10が、電子顕微鏡の試料室内に配置固定される。先に述べたとおり、観察装置10においては、基台20がZ軸及びT軸の二軸の可動軸を有し、試料台30がX軸、Y軸及びR軸の三軸の可動軸を有している。そして、マニピュレータ50は連結部材40を介して基台20に取り付けられているので、基台20をその可動軸であるZ軸方向に又はT軸まわりに動作させると、マニピュレータ50はその動作に連動してZ軸方向に又はT軸まわりに動作する。しかし、試料台30をその可動軸であるX方向やY方向に沿って動作させたり、R軸周りに回転させたりしても、マニピュレータ50はそれらの動作には連動しない。このように、観察装置10においては、それが有する五軸の可動軸のうち、基台20が有する2つの可動軸による動作をマニピュレータ50の動作と連動させ、残り3つの可動軸による動作、すなわち試料台30が有する可動軸による動作はマニピュレータ50の動作と連動させないようにしてある。   FIG. 5 shows a perspective view of the observation apparatus 10 in which the connecting member 40 having the manipulator 50 attached and fixed to the gantry 41 is attached to the base 20 with screws 20b. The observation apparatus 10 in this state is arranged and fixed in the sample chamber of the electron microscope. As described above, in the observation apparatus 10, the base 20 has two movable axes, the Z axis and the T axis, and the sample stage 30 has three movable axes, the X axis, the Y axis, and the R axis. Have. Since the manipulator 50 is attached to the base 20 via the connecting member 40, when the base 20 is moved in the Z-axis direction that is the movable axis or around the T-axis, the manipulator 50 is interlocked with the operation. Then, it operates in the Z-axis direction or around the T-axis. However, even if the sample stage 30 is moved along the X and Y directions, which are movable axes, or rotated around the R axis, the manipulator 50 does not interlock with those operations. As described above, in the observation apparatus 10, the operation of the two movable axes of the base 20 among the five movable axes of the observation apparatus 10 is interlocked with the operation of the manipulator 50. The operation by the movable shaft of the sample stage 30 is not interlocked with the operation of the manipulator 50.

なお、前記の説明はマニピュレータ50それ自身が可動軸を有していることを除外する趣旨ではなく、基台20が有する可動軸による動作にマニピュレータ50の動作が連動していることを必要条件とする趣旨であり、マニピュレータ50それ自身は一般に基台20が有する可動軸とは別の可動軸を有していても何ら差し支えはない。例えばマニピュレータ50は、図6(a)に示すように左右の動作、図6(b)に示すように上下の動作、及び図6(c)に示すように伸縮の動作が可能になっている。   Note that the above description is not intended to exclude that the manipulator 50 itself has a movable shaft, and that the operation of the manipulator 50 is linked to the operation of the movable shaft of the base 20. In other words, the manipulator 50 itself may have a movable shaft different from the movable shaft of the base 20 in general. For example, the manipulator 50 can move left and right as shown in FIG. 6A, move up and down as shown in FIG. 6B, and extend and contract as shown in FIG. 6C. .

以上の構造を有する本実施形態の観察装置10を用いた試料の観察方法を、図7を参照しながら説明する。同図には、マニピュレータ50のプローブ51を用いて、毛髪Hの表面のキューティクルCを一部剥離して観察する状態が示されている。   A sample observation method using the observation apparatus 10 of the present embodiment having the above structure will be described with reference to FIG. The figure shows a state in which the cuticle C on the surface of the hair H is partially peeled and observed using the probe 51 of the manipulator 50.

一般に、電子顕微鏡による観察像の分解能は、試料を電子顕微鏡のポールピースに近づけることで高くなることが知られている。図7に示す状態の毛髪Hを観察する場合にも、分解能を高めることを目的として、毛髪Hをポールピースに近づけることが有利である。ところで電子顕微鏡の試料室は、できるだけ短時間で高真空状態を達成するために、その容積が可能な限り小さくなるように設計されている。したがって、試料台30を上昇させて毛髪Hをポールピースに近づけた状態でマニピュレータ50を操作してキューティクルCを剥離しようとしても、試料室の容積の制約に起因して、マニピュレータ50を操作することが不可能であるか、又は可能であったとしても極めて困難である場合が多い。このような場合、基台20とともに試料台30を降下・退避させて試料室の上部にマニピュレータ50の操作用の空間を確保して、マニピュレータ50のプローブ51によるキューティクルCの剥離操作を行い、キューティクルCを毛髪Hから一部剥離した状態を実現させ、その状態を保持したまま基台20とともに試料台30を上昇させるという操作が行われる。上述したとおり、観察装置10においては、基台20をその可動軸であるZ軸方向に動作させると、マニピュレータ50はその動作に連動してZ軸方向に動作するようになっている。したがって、降下・退避した状態の基台20を上昇させるだけの簡単な操作で、マニピュレータ50のプローブ51と毛髪HのキューティクルCとの相対的な位置を変えることなく、毛髪Hを容易にポールピースに近づけることができ、分解能を容易に高めることができる。これに対して、本明細書の従来技術の項で述べた図9に示す構造を有している観察装置の場合、オペレータが手動で試料台130を含む基台の上昇に連動させてマニピュレータ150の上昇動作を完璧に行うという、極めて高度で、かつ困難な操作が要求される。   In general, it is known that the resolution of an observation image obtained by an electron microscope is increased by bringing a sample closer to a pole piece of an electron microscope. Even when the hair H in the state shown in FIG. 7 is observed, it is advantageous to bring the hair H close to the pole piece for the purpose of enhancing the resolution. By the way, the sample chamber of the electron microscope is designed so that its volume becomes as small as possible in order to achieve a high vacuum state in as short a time as possible. Therefore, even if the manipulator 50 is operated with the sample stage 30 raised to bring the hair H close to the pole piece and the cuticle C is peeled off, the manipulator 50 is operated due to the volume restriction of the sample chamber. Is often impossible or extremely difficult if possible. In such a case, the sample table 30 is lowered and retracted together with the base 20 to secure a space for operating the manipulator 50 above the sample chamber, and the cuticle C is peeled off by the probe 51 of the manipulator 50. An operation of realizing a state where C is partially peeled from the hair H and raising the sample stage 30 together with the base 20 while the state is maintained is performed. As described above, in the observation apparatus 10, when the base 20 is moved in the Z-axis direction that is the movable axis, the manipulator 50 is moved in the Z-axis direction in conjunction with the movement. Therefore, it is possible to easily remove the hair H from the pole piece without changing the relative position between the probe 51 of the manipulator 50 and the cuticle C of the hair H by a simple operation of raising the base 20 in the lowered / retracted state. The resolution can be easily increased. On the other hand, in the case of the observation apparatus having the structure shown in FIG. 9 described in the prior art section of this specification, the operator manually operates the manipulator 150 in conjunction with the rise of the base including the sample stage 130. Therefore, an extremely sophisticated and difficult operation is required to perform the ascending operation completely.

図8(a)及び(b)は、本実施形態の観察装置10の別の利点を説明するものである。同図には、先に説明した図7と同様に、マニピュレータ50のプローブ51を用いて、毛髪Hの表面のキューティクルCを一部剥離して観察する状態が示されている。ただし本実施形態においては、図7と異なり、剥離されたキューティクルCの下側の部位を観察する。この操作を行う場合には、図8(a)に示すように、毛髪Hの上部に位置するキューティクルCを剥離することが操作上容易である。しかし、毛髪Hの上部に位置するキューティクルCを剥離した場合、その下側の部位は、一部剥離したキューティクルCによって電子線に対して影になってしまうので、該部位の観察を行うことができない。これに対して本実施形態の観察装置10を用いれば、キューティクルCを一部剥離した状態を保持し、この状態下に、図8(b)に示すように、基台20をその可動軸であるT軸を中心として傾斜させることで、一部剥離したキューティクルCの下側の部位に電子線Eを照射させることが可能となる。このよう本実施形態によれば、マニピュレータ50のプローブ51と毛髪HのキューティクルCとの相対的な位置を変えることなく、電子線に対して影となってしまう部位を観察することが可能となる。   FIGS. 8A and 8B illustrate another advantage of the observation apparatus 10 of the present embodiment. This figure shows a state in which the cuticle C on the surface of the hair H is partially peeled and observed using the probe 51 of the manipulator 50 as in FIG. 7 described above. However, in this embodiment, unlike FIG. 7, the lower part of the cuticle C that has been peeled is observed. When this operation is performed, it is easy in terms of operation to peel the cuticle C located on the upper part of the hair H as shown in FIG. However, when the cuticle C located at the upper part of the hair H is peeled off, the lower part of the cuticle C becomes a shadow with respect to the electron beam due to the cuticle C that is partly peeled off, so that the part can be observed. Can not. On the other hand, if the observation apparatus 10 of this embodiment is used, the state where the cuticle C is partly peeled is maintained, and the base 20 is moved by the movable shaft in this state as shown in FIG. By inclining around a certain T axis, it becomes possible to irradiate the lower part of the cuticle C partially peeled with the electron beam E. As described above, according to the present embodiment, it is possible to observe a portion that becomes a shadow with respect to the electron beam without changing the relative position between the probe 51 of the manipulator 50 and the cuticle C of the hair H. .

このように、観察装置10によれば、マニピュレータ50を、連結部材40を介して基台に取り付けることで、マニピュレータ50と試料である毛髪Hとの相対的な位置を変えることなく、試料台を自由に移動させることができ、これまでの観察装置では実質的に不可能であった各種の観察を容易に行うことができる。この利点に加え、観察装置10には次の利点もある。すなわち、本明細書の従来技術の項で述べた図10に示す観察装置では、試料台にマニピュレータを固定しているので、観察装置全体の寸法の制約上、試料の交換時には、試料室全体を大気系に開放して観察装置を取り出し、試料の交換を行う必要がある。このような交換作業に伴う試料室の真空状態への復帰には長時間(例えば2時間)を要し、作業効率が著しく低下する。これに対し、試料台にマニピュレータを固定していない本実施形態の観察装置10では、試料の交換時に、試料室とは別個に設けられた、試料室よりも容積の非常に小さい試料交換室のみを大気系に開放すればよいので、真空状態への復帰は極めて短時間(例えば2分間)で完了する。このように、観察装置10を電子顕微鏡に適用する場合には、試料の交換を短時間で完了できるという利点もある。   As described above, according to the observation apparatus 10, the manipulator 50 is attached to the base via the connecting member 40, so that the sample base can be changed without changing the relative position between the manipulator 50 and the hair H as the sample. It can be moved freely, and various observations that were practically impossible with conventional observation apparatuses can be easily performed. In addition to this advantage, the observation apparatus 10 also has the following advantages. That is, in the observation apparatus shown in FIG. 10 described in the prior art section of the present specification, the manipulator is fixed to the sample stage. It is necessary to replace the sample by opening it to the atmospheric system and taking out the observation device. It takes a long time (for example, 2 hours) to return the sample chamber to the vacuum state due to such exchange work, and the work efficiency is significantly reduced. On the other hand, in the observation apparatus 10 of the present embodiment in which the manipulator is not fixed to the sample stage, only the sample exchange chamber that is provided separately from the sample chamber and has a volume smaller than that of the sample chamber when the sample is exchanged. Therefore, the return to the vacuum state is completed in a very short time (for example, 2 minutes). As described above, when the observation apparatus 10 is applied to an electron microscope, there is an advantage that the replacement of the sample can be completed in a short time.

以上、本発明をその好ましい実施形態に基づき説明したが、本発明は前記実施形態に制限されない。例えば前記実施形態においては、観察装置10が有する五軸の可動軸のうち、基台20にZ軸及びT軸を割り当て、試料台30にX軸、Y軸及びR軸を割り当てて、基台20の可動軸の動作をマニピュレータ50の動作と連動させたが、これに代えて、基台20にZ軸と、T軸と、X軸又はY軸とを割り当て、試料台30にR軸と、Y軸又はX軸とを割り当て、基台20の可動軸の動作をマニピュレータ50の動作と連動させてもよい。あるいは、基台20にZ軸と、T軸と、X軸と、Y軸とを割り当て、試料台30にR軸を割り当て、基台20の可動軸の動作をマニピュレータ50の動作と連動させてもよい。   As mentioned above, although this invention was demonstrated based on the preferable embodiment, this invention is not restrict | limited to the said embodiment. For example, in the embodiment, among the five movable axes of the observation apparatus 10, the Z axis and the T axis are assigned to the base 20, and the X axis, the Y axis, and the R axis are assigned to the sample base 30. The movement of the 20 movable axes is interlocked with the movement of the manipulator 50. Instead, the Z axis, T axis, and X axis or Y axis are assigned to the base 20, and the R axis is assigned to the sample stage 30. , Y axis or X axis may be assigned, and the operation of the movable axis of the base 20 may be interlocked with the operation of the manipulator 50. Alternatively, the Z axis, the T axis, the X axis, and the Y axis are assigned to the base 20, the R axis is assigned to the sample stage 30, and the operation of the movable axis of the base 20 is linked with the operation of the manipulator 50. Also good.

また前記実施形態においては、観察装置10は五軸の可動軸を有していたが、これに代えて、二軸以上四軸以下又は六軸以上の可動軸を有する観察装置となしてもよい。   In the embodiment, the observation apparatus 10 has five movable axes. Alternatively, the observation apparatus 10 may be an observation apparatus having two or more, four or less, or six or more movable axes. .

また前記実施形態は、観察装置10をSEMに適用した例であるが、本発明の適用範囲はSEMに限られず、他の顕微鏡、例えば集束イオンビーム(FIB)を用いた走査イオン顕微鏡(SIM)や、光学顕微鏡にも同様に適用することができる。   Moreover, although the said embodiment is an example which applied the observation apparatus 10 to SEM, the application range of this invention is not restricted to SEM, For example, the scanning ion microscope (SIM) using a focused ion beam (FIB). In addition, the present invention can be similarly applied to an optical microscope.

本発明の顕微鏡用観察装置の一実施形態における基台及び試料台を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the base and sample stand in one Embodiment of the microscope observation apparatus of this invention. 図2(a)及び(b)はそれぞれ、図1に示す顕微鏡用観察装置における試料台の可動軸を示す平面図である。FIGS. 2A and 2B are plan views showing the movable shaft of the sample stage in the microscope observation apparatus shown in FIG. 図2(a)及び(b)はそれぞれ、図1に示す顕微鏡用観察装置における基台の可動軸を示す側面図である。FIGS. 2A and 2B are side views showing the movable shaft of the base in the microscope observation apparatus shown in FIG. 図4は、連結部材にマイクロマニピュレータを取り付けた状態を示す斜視図である。FIG. 4 is a perspective view showing a state in which the micromanipulator is attached to the connecting member. 図5は、マニピュレータが架台部に取り付け固定された連結部材を、基台にネジによって取り付けてなる顕微鏡用観察装置の斜視図である。FIG. 5 is a perspective view of a microscope observation apparatus in which a connecting member having a manipulator attached and fixed to a gantry is attached to a base with screws. 図6(a)ないし(c)は、マニピュレータの動作を示す模式図である。FIGS. 6A to 6C are schematic views showing the operation of the manipulator. 図7は、図5に示す観察装置を用いて毛髪のキューティクルを観察する状態を示す模式図である。FIG. 7 is a schematic diagram showing a state in which hair cuticles are observed using the observation apparatus shown in FIG. 図8(a)及び(b)は、図5に示す観察装置を用いて毛髪のキューティクルを一部剥離してその下側の部位を観察する状態を示す模式図である。FIGS. 8A and 8B are schematic views showing a state in which the cuticle of the hair is partly peeled and the lower part is observed using the observation apparatus shown in FIG. 図9は、従来の顕微鏡用観察装置を示す模式図である。FIG. 9 is a schematic diagram showing a conventional microscope observation apparatus. 図10は、従来の顕微鏡用観察装置を示す模式図である。FIG. 10 is a schematic diagram showing a conventional microscope observation apparatus. 図11(a)及び(b)は、マニピュレータを用いて毛髪のキューティクルを剥離する状態を示す模式図である。FIGS. 11A and 11B are schematic views showing a state in which the cuticle of hair is peeled using a manipulator.

符号の説明Explanation of symbols

10 顕微鏡用観察装置
20 基台
30 試料台
31 X−Yステージ
32 回転ステージ
40 連結部材
41 架台部
42 立設部
43 横臥部
44 取り付け部
50 マニピュレータ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Microscope observation apparatus 20 Base 30 Sample stage 31 XY stage 32 Rotating stage 40 Connecting member 41 Mount part 42 Standing part 43 Recumbent part 44 Attachment part 50 Manipulator

Claims (4)

可動軸を有する基台と、該基台上に配置され、かつ該基台の有する可動軸と異なる可動軸を有する試料台とを有する顕微鏡用観察装置であって、
五軸の可動軸を有し、
五軸のうち、前記試料台が、X軸、それに直交するY軸、及びX−Y平面内での回転軸の三軸を有し、
前記基台が、X−Y平面と直交するZ軸、及びX−Y平面に対する傾斜軸の二軸を有し、
試料を操作するためのマイクロマニピュレータを、連結部材を介して該基台に取り付けて、前記基台のZ軸及び傾斜軸による動作を、前記マイクロマニピュレータの動作と連動させるとともに、前記試料台のX軸、Y軸及び回転軸による動作を、前記マイクロマニピュレータの動作と連動させないようにした顕微鏡用観察装置。
A microscope observation apparatus comprising: a base having a movable axis; and a sample stage disposed on the base and having a movable axis different from the movable axis of the base,
It has five movable axes,
Among the five axes, the sample stage has three axes: an X axis, a Y axis orthogonal to the X axis, and a rotation axis in the XY plane;
The base has a Z axis orthogonal to the XY plane, and two axes of an inclination axis with respect to the XY plane,
A micromanipulator for manipulating the sample is attached to the base via a connecting member, and the operation of the base by the Z axis and the tilt axis is interlocked with the operation of the micromanipulator, and the X of the sample base An observation apparatus for a microscope in which the operations of the axis, the Y axis, and the rotation axis are not interlocked with the operation of the micromanipulator .
前記マイクロマニピュレータを、前記連結部材を介して前記基台に着脱可能に取り付けた請求項記載の顕微鏡用観察装置。 It said micromanipulator, microscope observation apparatus removably attached claims 1, wherein in the base through the connecting member. 前記連結部材が、複数の部品の組み合わせからなり、隣り合う2つの前記部品が互いに直交するように連結されている請求項記載の顕微鏡用観察装置。 The microscope observation apparatus according to claim 2 , wherein the connection member includes a combination of a plurality of parts, and the two adjacent parts are connected to be orthogonal to each other. 電子顕微鏡用である請求項1ないし3のいずれか一項に記載の顕微鏡用観察装置。The observation apparatus for a microscope according to any one of claims 1 to 3, wherein the observation apparatus is for an electron microscope.
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