JPH02239560A - 電子顕微鏡等用試料装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、電子顕微鏡等用の試料装置に関し、特に、試
料室に超高真空が必要な電子顕微鏡等に使用されるユー
セントリック機構を有する電子顕微鏡等用試料装置に関
する。

［従来の技術］ 従来、電子顕微鏡用の試料装置として第４図及び第５図
に示すような構造のサイドエントリータイプの試料移動
装置が知られている。

第４図及び第５図において、３１は電子顕微鏡鏡筒、３
２はその軸中心が電子線光軸と直交するように前記鏡筒
３１に取り付けられ基部、３３はベアリンク３４ｇ．３
４ｂを介して前記基部３２に回転可能に取り付けられて
いる第１の保持筒、３５は前記第１の保持筒内に設けら
れた球体軸受３６によって任意の向きへの傾斜が可能に
取り付けられた第２の保持筒、３７は前記第２の保持筒
３５に嵌合するように挿入される試料ホルダであり、該
試料ホルダ３７の先端には試料Ｓが取り付けられている
。３８及び３９は前記第２の保持筒３５を回動させるた
めに前記第１の保持筒３３に螺合された押しねじで、３
８は第１の保持筒の軸（Ｘ軸）に直交する光軸（Ｚ幀）
方向に配置され、３９は前記Ｘ軸とＺ軸に直交する軸（
Ｙ軸）方向に配置されている。

上述のような構成の試料移動装置において、試料ホルダ
３７は大気圧によって鏡筒内に押し付けられているため
、該ホルダ３７に取り付けられた試料をＸ軸に沿って移
動させるためには、前記試料ホルダ３７の挿入方向に抗
する方向（Ｘ軸方向）に試料ホルダを移動させる機構４
４を使用して移動を行なう。また、押しねじ３８を回す
と第２の保持筒３５が球体軸受３６を中心としてＸ軸及
びＹ軸を含む平面内で回動するため試料がＹ軸に沿って
移動される。さらに、押しねじ３９を回すことにより、
第２の保持筒３５が球体軸受３６を中心としてＸ軸及び
Ｚ軸を含む平面内で回動される。

ここで、前記Ｘ軸方向への移動と押しねじ３８及び押し
ねじ３９の移動を同時に行うことにより、試料の表面は
前記第２の保持筒３５の回転軸に一致させることができ
る。

さらに、第１の保持筒３３を回転させると球体軸受３６
及び第２の保持筒３５を介して試料ホルダ３７が回動ず
るため、該ホルダ３７の先端に取り付けられた試料を傾
斜させることができる。

これにより、試料を傾斜しても視野がずれず、また試料
を移動しても焦点がずれないような、所謂ユーセントリ
ック機構を有する試料移動装置が実現されている。

［発明が解決しようとする課届］ ところで、上述したサイドエントリータイプの試料移動
装置を組込んだ電子顕微鏡においては、鏡筒３１内の真
空が鏡筒３１と基部３２との嵌合部、基部３２と第１の
保持筒３３との勘合部、球体軸受部３６、及び第２の保
持筒３５と試料ホルダ３７との嵌合部でＯリングパッキ
ン４０乃至４３によって封止されている。特に、回動や
摺動等を行なう可動部分にはゴム製の０リングパッキン
が使用されている。

さて、近年では超高真空に排気された電子顕微鏡鏡筒内
に試料を導入し、該試料に電子線を照射して電子顕微鏡
像など観察することが行なわれている。このような、超
高真空に排気された鏡筒内に導入された試料を移動させ
るために、上述したような構成の試料移動装置を用いた
場合、可動部をゴム製のＯリングパッキンによって真空
封止して鏡筒内の超高真空を維持することは極めて難し
い。また、鏡筒内で超高真空を得るために、鏡筒及び鏡
筒周辺の金属部分（試料移動装置を含む）のベークアウ
トを行なう必要があり、該ベークアウトによって高温度
に加熱される部分にはゴム製のＯリングパッキンは使用
できない。そこで、超高真空に排気された電子顕微鏡に
おいては第６図に示すような可動部分にメタルベローズ
４５が使用された試料移動装置が用いられている。

しかし、第６図に示すような試料移動装置では軸の回り
について回転不可能なメタルベローズ４５が使用されて
いるため試料ホルダの傾斜角度に限界が生じる。そのた
め、前記ユーセントリック機構が失われてしまうことが
問題となる。

本発明は、上述した問題点を考慮し、試料室に超高真空
が必要な電子顕微鏡等に使用されるユーセントリック機
構を有する電子顕微鏡等用試料装置を提供することを目
的としている。

［課題を解決するための手段］ 第１の本発明は、その軸中心が電子線光軸と直交するよ
うに取り付けられ基部と、該基部にｔＪ１の軸受けによ
って任意の向きへの傾斜が可能に取り付けられた保持筒
と、該保持筒内に設けられ該保持筒に沿って移動可能で
且つ該保持筒の軸の回りに回動可能に設けられた棒体と
、前記保持筒と前記基部とを接続して真空封止する第１
のベローズと、前記保持筒の先端に移動及び回動可能に
取り付けられた試料保持体と、前記保持筒に設けられた
第２の軸受けによって支承されて前記棒体の回転により
歳差運動をするように前記棒体に一端が自在に係合され
た連接棒と、該連接棒と前記保持体とを接続して真空を
封止するための第２のベローズとを備え、前記連接棒の
歳差運動によって前記試料保持対が回動するように該連
接棒の他端は前記試料保持体に自在に係合されていると
共に、前記棒体の移動に伴う該連接棒の移動を許容する
ための逃がし機構を備えることを特徴とする。

第２の本発明は、その軸中心が電子線光軸と直交するよ
うに取り付けられ基部と、該基部に第１の軸受けによっ
て任意の向きへの傾斜が可能に取り付けられた第１の保
持筒と、前記第１の保持筒内に嵌合され第１の保持筒の
軸方向に摺動可能に取り付けられた第２の保持筒と、前
記第２の保持筒内に該保持筒の軸の回りに回動可能に取
り付けられた棒体と、前記第２の保持筒と前記基部とを
接続して真空を封止する第１のベローズと、前記第２の
保持筒の先端に回動可能に取り付けられた試料保持体と
、前記第２の保持筒に設けられた第２の軸受けによって
支承されて前記棒体の回転により歳差運動をするように
前記棒体に一端が自在に係合された連接棒と、該連接棒
と前記第２の保持筒とを接続して真空を封止するための
第２のベローズとを備え、前記連接棒の歳差運勤によっ
て前記試料保持体が回動するように該連接棒の他端は前
記試料保持体に自在に係合されていることを特徴とする
。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する≦第１
図は第１の本発明による試料移動装置のー実施例を説明
するための装置構成図、第２図は第１図に示す実施例の
要部拡大図、第３図は第２の本発明による試料移動装置
の一実施例を説明するための装置構成図である。

第１図において１は電子顕微鏡鏡筒、２は基部、３は保
持筒、４は第１の軸受、５は棒体、６は回転及び移動用
のベアリング、７は第１のベローズ、８は試料保持体、
９は試料ホルダ、１０は連接捧、１１は第２の軸受であ
る。第２の軸受１１はガイド２２に案内されて移動自在
に設けられている。

１２は第２のベローズ、１３は回転伝達体、１４はベア
リング、１５．１６は押しねじ、１７は試料保持体押さ
え、１８乃至２０はばね、２１はメタルＯリング、２２
はガイドである。

基部２はその軸中心が電子線光軸と直交するように前記
ｍ筒１に取り付けられており、該基部２に保持筒３が第
１の軸受４によって任意の向きへの傾斜が可能に取り付
けられている。そして、該保持筒３内に棒体５が該保持
筒に沿って移動可能で且つ該保持筒の軸の回りに回動可
能にベアリング６ａ及び６ｂを介して配置されている。

また、前記第１のベローズ７は鏡筒内の超高真空を封止
しながら前記保持筒３を回動可能にするために前記基部
２と前記保持筒３との間に接続されている。

試料保持体８は前記保持筒３の先端に移動及び回動可能
に取り付けられており、該試料保持体８の先に試料ホル
ダ９が装着されている。

連接棒１０は、前記保持筒３に設けられた第２の軸受１
１によって支承されて前記棒体５の回転により歳差運動
をするように、棒体５に一端が自在に係合され、他端は
該連接棒の歳差運動によって試料保持体８を回動するよ
うに試料保持体に自在に係合されている。

第２のベローズ１２は鏡筒内の超高真空を封止しながら
前記連接棒１０の歳差運動を可能にするため前記連接棒
１０と前記保持筒３との間に接続されている。

また、回転伝達体１３はベアリング１４を介して前記基
部２に回転可能に取り付けられており、該回転伝達体１
３上には前記保持筒３を回動させるための押しねじ１５
（及び１６）が螺合されいる。ここで、押しねじ１５は
保持筒３の軸（Ｘ輪）に直交する軸（Ｚ軸）方向に配置
されており、押しねじ１６は図示されてはいないが前記
Ｘ軸と２軸に直交する軸（Ｙ軸）方向に配置されている
。

さて、上述のような構成の装置において、試料保持体８
の先に装着された試料ホルダ９をＸ軸に沿って移動させ
る場合は、第２図に示すように棒体５をＸ軸に沿って移
動させて該連接棒１０の一端に係合された軸受１１を保
持筒内でガイド２２に沿って摺動させ、該連接棒１０の
他端に係合された試料保持体８を保持筒内で摺動させて
試料ホルダ９をＸ軸方向に移動させる。

また、押しねじ１５を回すと保持筒３が球体軸受４を中
心としてＸ軸及びＺ軸を含む平面内で回動ずるため、試
料がＺ軸に沿って移動される。さらに、押しねじ１６（
図示せず）を回すことにより、保持筒３が球体軸受４を
中心としてＸ軸及びＹ軸を含む平面内で回動される。こ
こで、前記棒体５による試料ホルダのＸ軸方向への移動
と押しねじ１５及び押しねじ１６による保持筒３の回動
を同時に行うことにより、試料の表面は前記保持筒３の
回転軸に一致させることができる。

さらに、前紀棒体５を回転させると軸受１１によって支
承されて歳差運動をする連接棒１０が前記試料保持体８
を回動するため、試料保持体８の先に装着された該ホル
ダ９を傾斜させることができる。このように、歳差運動
によって試料保持体８の先に装着された該ホルダ９を傾
斜させているため、超高真空を封止するために軸の回り
について回転不可能なメタルベローズが使用されても試
料の傾斜角度に限界は生じない。従って、試料を傾斜し
ても視野がずれず、また試料を移動しても焦点がずれな
い、所謂ユーセントリック機構を有する試料移動装置が
実現される。

次に、第３図に基づいて第２の本発明の実施例を説明す
る。第３図に示す実施例が第１の本発明による実施例と
異なるのは、保持筒３内に嵌合され該保持筒の軸方向に
摺動可能に第２の保持ＷＪ２３を設け、該第２の保持筒
２３内に該保持筒の軸の回りに回動可能なようにベアリ
ング４ａ，４ｂを介して棒体５を設けると共に、前記第
２の保持筒２３と前記基部２とをベローズ７によって接
続して鏡筒１内の超高真空を真空封止するようにした点
である。

このような構成の試料移動装置において、第２の保持筒
２３は大気圧によって鏡筒内に押し付けられているため
、試料保持体８の先に装着された試料ホルダ９をＸ軸に
沿って移動させる場合は、前記第２の保持筒２３の挿入
方向に抗する方向（Ｘ軸方向）に第２の保持筒２３を移
動させる機構、例えば保持筒２３に設けられた鍔ａを該
第２の保持筒２３の挿入方向に抗する方向に押すための
機構や試料ホルダ９の先端を該第２の保持筒２３の挿入
方向に抗する方向に押すための機構図（図示せず）によ
って移動が行なわれる。

また、試料のＸ軸及びＺ軸を含む平面内で回動及びＸ軸
及びＹ軸を含む平面内での試料の回動は、押しねじ１５
及び押しねじ１６によって行なわれる。さらに、前記棒
体５を回転させることにより、固定された軸受１１によ
って支承されて歳差運動をする連接棒１０によって前記
試料保持体８が回動されて、該試料保持体８の先に装着
されたが試料ホルダ９が傾斜される。

従って、前記試料の傾斜及び各移動の組合わせにより、
試料を傾斜しても視野がずれず、また試料を移動しても
焦点がずれない、所謂ユーセントリック機構を有する試
料移動装置が実現される。

なお、上述した実施例において棒体，連接棒，試料保持
体及び試料ホルダの夫々を熱伝導体によって形成し、加
熱または冷却源に接続するより試料を加熱または冷却す
ることができる。また、前記棒体，連接棒、試料保持体
及び試料ホルダを通じて電流を導入して試料を加熱する
ようにしても良い。

［発明の効果］ 以上の説明から明らかなように、第１の本発明によれば
、その軸中心が電子線光軸と直交するように取り付けら
れ基部と、該基部に第１の軸受けによって任意の向きへ
の傾斜が可能に取り付けられた保持筒と、該保持筒内に
設けられ該保持日に沿って移動可能で且つ該保持筒の軸
の回りに回動可能に設けられた棒体と、前記保持筒と前
記基部とを接続して真空封止する第１のベローズと、前
記保持筒の先端に移動及び回動可能に取り付けられた試
料保持体と、前記保持筒に設けられた第２の軸受けによ
って支承されて前記棒体の回転により歳差運動をするよ
うに前記棒体に一端が自在に係合された連接棒と、該連
接棒と前記保持体とを接続して真空を封止するための第
２のベローズとを備え、前記連接棒の歳差運動によって
前記試料保持対は回動するように該連接棒の他端は前記
試料保持体に自在に係合されていると共に、前紀棒体の
移動に伴う該連接棒の移動を許容するための逃がし機構
を備えたことにより、回転の不可能なメタルベローズを
用いて超高真空を封止した場合でも試料保持体を保持筒
の軸の回りに無制限に回動させることができるため、試
料を傾斜しても視野がずれず、また試料を移動しても焦
点がずれない、所謂ユーセントリック機構を有する電子
顕微鏡等用試料装置が実現される。

また、第２の本発明によれば、その軸中心が電子線光軸
と直交するように取り付けられ基部と、該基部に第１の
軸受けによって任意の向きへの傾斜が可能に取り付けら
れた第１の保持筒と、前記第１の保持筒内に嵌合され第
１の保持筒の軸方向に摺動可能に取り付けられた第２の
保持筒と、前記第２の保持筒内に該保持筒の軸の回りに
回動可能に取り付けられた棒体と、前記第２の保持筒と
前記基部とを接続して真空を封止する第１のべ口−ズと
、前記第２の保持筒の先端に回動可能に取り付けられた
試料保持体と、前記第２の保持簡に設けられた第２の軸
受けによって支承されて前記棒体の回転により歳差運動
をするように前記棒体に一端が自在に係合された連接棒
と、該連接棒と前記第２の保持筒とを接続して真空を封
止するための第２のベローズとを備え、前記連接棒の歳
差運動によって前記試料保持体が回動ずるように該連接
棒の他端は前記試料保持体に自在に係合されていること
により、回転の不可能なメタルベローズを用いて超高真
空を封止した場合でも試料保持体を保持筒の軸の回りに
無制限に回動させることができるため、試料を傾斜して
も視野がずれず、また試籾を移動しても焦点がずれない
、所屑ユーセントリック機構を有する電子顕＠鏡等用試
料装置が実現される。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例による試料移動装置を説明す
るための装置構成図、第２図は第１図に示す実施例の要
部拡大図、第３図は他の実施例を説明するための装置構
成図、第４図乃至第６図は従来例を説明するための図で
ある。 １：電子顕微鏡鏡筒 ３：保持筒 ５：棒体 ７：第１のベローズ ９：試料ホルダ １ｌ：第２の軸受 １３二回転伝達体 １５，１６：押しねじ １７：試料保持体押さえ １８，１９，２０：ばね ２１：メタルＯリング ２２：ガイド ２３；第２の保持筒 ２：基部 ４：第１の軸受 ６：ベアリング ８：試料保持体 １０：連接棒 １２：第２のベローズ １４：ベアリング

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）その軸中心が電子線光軸と直交するように取り付
   けられ基部と、該基部に第１の軸受けによって任意の向
   きへの傾斜が可能に取り付けられた保持筒と、該保持筒
   内に設けられ該保持筒に沿って移動可能で且つ該保持筒
   の軸の回りに回動可能に設けられた棒体と、前記保持筒
   と前記基部とを接続して真空封止する第１のベローズと
   、前記保持筒の先端に移動及び回動可能に取り付けられ
   た試料保持体と、前記保持筒に設けられた第２の軸受け
   によって支承されて前記棒体の回転により歳差運動をす
   るように前記棒体に一端が自在に係合された連接棒と、
   該連接棒と前記保持体とを接続して真空を封止するため
   の第２のベローズとを備え、前記連接棒の歳差運動によ
   って前記試料保持体が回動するように該連接棒の他端は
   前記試料保持体に自在に係合されていると共に、前記棒
   体の移動に伴う該連接棒の移動を許容するための逃がし
   機構を備えることを特徴とする電子顕微鏡等用試料装置
   。
2. （２）その軸中心が電子線光軸と直交するように取り付
   けられ基部と、該基部に第１の軸受けによって任意の向
   きへの傾斜が可能に取り付けられた第１の保持筒と、前
   記第１の保持筒内に嵌合され第１の保持筒の軸方向に摺
   動可能に取り付けられた第２の保持筒と、前記第２の保
   持筒内に該保持筒の軸の回りに回動可能に取り付けられ
   た棒体と、前記第２の保持筒と前記基部とを接続して真
   空を封止する第１のベローズと、前記第２の保持筒の先
   端に回動可能に取り付けられた試料保持体と、前記第２
   の保持筒に設けられた第２の軸受けによって支承されて
   前記棒体の回転により歳差運動をするように前記棒体に
   一端が自在に係合された連接棒と、該連接棒と前記第２
   の保持筒とを接続して真空を封止するための第２のベロ
   ーズとを備え、前記連接棒の歳差運動によって前記試料
   保持体が回動するように該連接棒の他端は前記試料保持
   体に自在に係合されていることを特徴とする電子顕微鏡
   等用試料装置。