JPH03165435A

JPH03165435A - 電子顕微鏡

Info

Publication number: JPH03165435A
Application number: JP1305942A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Kimoto; 木元　正彦; Kenichi Ishihara; 健一石原
Original assignee: NIPPON DENSHI TEKUNIKUSU KK
Current assignee: NIPPON DENSHI TEKUNIKUSU KK
Priority date: 1989-11-24
Filing date: 1989-11-24
Publication date: 1991-07-17
Anticipated expiration: 2013-09-03
Also published as: JP2794471B2; US5097134A

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、電子顕微鏡に関し、特に、水分を含む試料を
乾燥させずにそのままの状態で観察することのできる電
子顕微鏡に関する。

〔従来の技術〕

従来、水分を含む試料を走査形電子顕微鏡によって観察
するには、基本的には、試料の固定、脱水、乾燥と言う
前処理を施さなければならなかった。また、試料を真空
外より液体チッソ等で凍結させて観察する方法もあるが
、いずれの方法も試料作製に技術と時間を要したり、装
置が大掛かり）こなってしまう。このように、従来は、
試料が水分を含んだ状態そのままで観察したいという要
望には応えられなかった。

ところで、走査形電子顕微鏡において、試料室を本体排
気系とは別の排気系（通常、ロータＩＪ　＋ポンプを用
いる。）で差動排気し、試料室の圧力を０．数Ｔｏｒｒ
として観察する低真空走査形電子顕微鏡も知られている
が、この程度の圧力下では試料の水分は直ちに氷結し、
次第に乾燥してしまい、試料の収縮、変形等の形態変化
を完全に抑えることはできなかった。

〔発明が解決しようとする課題］このように、従来の例えば走査形電子顕微鏡においては
、生物等の水分を含む試料をそのままの状態で観察する
ことはできなかった。

したがって、本発明は、試料に水分を補給しながら試料
の乾燥を抑えて、水分を含む試料をそのままの状態で観
察することができる走査形等の電子顕微鏡を提供するこ
とを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、上記目的を達成すべく研究の結果、試料の乾
燥を抑えるには水分を補給すればよいが、真空中では水
分補給路が氷結してしまうので、これを防止するには空
気を常時供給すればよいことに着目して完成されたもの
である。

すなわち、本発明の走査形等の電子顕微鏡は、試料室内
に試料に補給する液体を収容するための水槽、及び、こ
の水槽から試料に液体を移送するための通路を有し、試
料室の真空排気中にこの水槽と通路に空気等のガスを導
入して、前記水槽内及び前記通路中の液体の氷結を防止
するように構成したことを特徴とするものである。

この場合、試料台中に前記水槽と前記通路とを設け、前
記水槽内の液体を前記通路中に通した糸、中空糸等の毛
細管によって試料に移送させるように構成することを好
適とする。

より具体的には、電子顕微鏡を走査形に構成し、電子銃
と電子光学系を高真空に保ちながら、電子銃と電子光学
系を収容する本体から電子ビーム通過穴を有するオリフ
ィスによって仕切られた試料室を低真空に差動排気し、
低真空の試料室内に組成信号と凹凸信号とを分離可能な
反射電子検出器を配置し、高真空の電子光学系内に二次
電子検出器を配置すると、生物試料等の水を含む試料を
導電化処理せずにそのままの状態で観察、分析すること
ができる。

〔作用〕

試料室の真空排気中に水槽と通路に空気等のガスを導入
して、水槽内及び通路中の液体の氷結を防止するように
構成されているので、生物等の水等を含む試料には、観
察中でも常に試料室内の水槽に貯えられた水等の液体が
補給される。したがって、試料の乾燥を防ぎ、試料の収
縮、変形等の形態変化を抑えることができる。

〔実施例〕

本発明は、基本的に、水分を含む試料に水等の液体を補
給しながら試料の乾燥を抑え、試料をそのままの状態で
観察できるようにした走査形等の電子顕微鏡に関するも
のである。本発明は、特に試料支持装置に特徴があるも
のであり、第１図に本発明の試料支持装置の１実施例の
構成の概略を示す。真空に保たれた試料室ｌ中において
、図示しない試料ステージ上の試月ホルダ２に、装置の
真空外より、バリアプルリークバルブ３、電磁弁４及び
チューブ５を介して、空気又は窒素、二酸化炭素、アル
ゴン、ヘリウム等のガスを導入するようになっている。

導入ガス量は、バリアプルリークバルブ３によって調節
される。試料ホルダ２中に組み込まれた試料台６の内部
には、試料台６の上に載置される試料１２に通路９中の
毛細管１３を経て補給する水、水溶液等の液体を入れる
水槽７が設けられており、この通路９は試料ホルダ２の
ガス導入口８と通路１０によりつながっている。一方、
両面テープなどの接着剤１１によって試料台６に固定さ
れた生物などの含水試料１２は、水ｔａ７から通路９中
に通された糸や中空糸等の毛細管１３を伝わって上昇し
てきた水等の液体を吸収して乾燥が抑えられる。一般に
、水等の液体を試料室Ｉに入れ、試料室Ｉを真空に排気
して行くと、液体は次第に氷結してしまうが、水、１７
及び通路９に、ガス導入口８と通路１０を経て、このよ
うな氷結が起こらない程度の圧力のガス（数１０　Ｔｏ
ｒｒの圧力）を導入することによって、水槽７中の液体
及び毛細管１３中の液体の氷結が防止され、液体が試料
１２に補給され続ける。通路９を経て接着剤１１近傍に
もガスが漏れるが、この近傍の圧力は１０〜２０Ｔｏｒ
ｒの圧力になり、試料１２表面では、試料室１の排気系
により０．１〜ＩＴｏｒｒ程度に保たれる。試料１２表
面がこの程度の圧力に保たれると、低真空走査形電子顕
微鏡としてよく知られているように、電子ビームが試料
１２に照射されて電荷が試′＃４１２表面に帯電しても
、電子ビーム周辺の残留ガス分子が電子ビームによって
イオン化され、そのイオンと試料１２表面の帯電電荷が
電気的に中和するので、試料１２はチャージアップする
ことはなく、したがって、試料１２として導電性のない
ものを用いても、試料を導電化する金やカーボン等の蒸
着又はコーティング処理をせずに観察することができる
。なお、試料台６は金属で構成してもよいが、低真空走
査形電子顕微鏡として用いる場合、フッ素樹脂、アクリ
ル樹脂、セラミック等の絶縁体製にするのがよい。金属
製の場合、熱伝導性により試料の乾燥が促進されるが、
絶縁体にて構成すると、このようなことが起こらず、乾
燥がより抑制されるからである。

次に、第２図に上記のような試料支持装置を用いた電子
顕微鏡の全体の構成を示す。本装置は、試料室１を通常
の走査形電子顕微鏡のように高真空に保持するモードと
、走査形電子顕微鏡本体とは別系統の例えばロータリー
ポンプからなる排気系により低真空に保持するモードと
を持ち、簡単に切り換えて使用できるものである。まず
、高真空モードの排気系から説明すると、電磁弁４と電
磁弁１４を閉じ、電磁弁１５を開き、本体側の排気系の
ロータリーポンプ１６と油拡散ポンプ１７で、電子！＋
８、電子光学系１９等が収容されている本体と試料室１
とを真空排気をする。次に、低真空モード時は、電磁弁
１５を閉じ、電子銃１８及び電子光学系１９は本体側の
ロータリーポンプ１６と油拡散ポンプ１７で真空排気を
する。そして、電磁弁４と電磁弁１４を開き、試料室１
はロータリーポンプ２０で真空排気をする。この時、電
子銃１８から照射される電子ビーム２８の通過穴を有す
るオリフィス２１によって、電子銃１８と電子光学系１
９は高真空の排気状態に保たれ、試料室１はバリアプル
リークバルブ３によって調節された低真空に保たれる。

このような状態で、電子銃１８から照射された電子ビー
ム２８が電子光学系１９によって細かく絞られ、試料１
２の表面で焦点を合わせられ、二次元的に走査されると
、試料１２の表面から二次電子や反射電子が発生する。

この中、反射電子は反射電子検出器２２によって検出さ
れ、図示しない陰極線管の輝度の変調を行い、ＣＲＴ上
に試料表面の反射電子像を表示する。また二次電子は、
高真空に保持された電子光学系１９内に設置された二次
電子検出器２３によって検出され、図示しない陰極線管
の輝度を変調して、ＣＲＴ上に試料表面の二次電子像を
表示する。なお、図中２４はロータリーポンプ２０から
試料室ｌへ逆流するオイルミストを吸着させるだめの活
性炭からなるフォアライントラップ、２５は試料室１の
圧力を測定するためのビラニー管、２６は電子銃１８及
び電子光学系１９の圧力を測定するためのビラニー管で
ある。

なお、反射電子検出器２２は、第３図の平面図に示す通
り、１対の半導体素子２２ａ、２２ｂからなっており、
真ん中に電子ビームを通過させるための穴２７を有する
ものである。反射電子検出器２２のような１対の半導体
素子２２ａ、２２ｂを、第４図に示すように、電子銃１
８から照射された電子ビーム２８に対して対称に配置す
るように真空外から位置合わせする。このように配置さ
れた各半導体素子２２ａ、２２ｂによって検出される反
射電子２９ａ、２９ｂを合算処理すれば、試料１２の組
成信号のみとなり、減算処理すれば、試料１２の凹凸信
号のみに分離される。そして、これらの信号によってそ
れぞれ組成像または凹凸像をＣＲＴ上に表示できること
は、従来の走査形電子顕微鏡と同様である。

以上、本発明を１実施例について説明したが、本発明は
この実施例に限定されるものではなく、種々の変形が可
能である。

〔発明の効果〕

本発明の電子顕微鏡によると、生物等の水等を含む試料
には、観察中でも常に試料室内の水槽に貯えられた水等
の液体を補給できる構造になっているため、試料の乾燥
を防ぎ、試料の収縮、変形等の形態変化を抑えることが
できる。

また、試料室及び試料周辺を０．１〜Ｉ　Ｔｏｒｒ程度
の低真空に保つことにより、電子ビームが試料に照射さ
れて電荷が試料表面に帯電したとしても、電子ビーム周
辺の残留ガス分子がイオン化されて試料表面の帯電電荷
を電気的に中和する作用をするので、非導電性試料であ
っても金やカーボン等で蒸着又はコーティング処理によ
る導電化処理をする必要がなく、簡単に生物等の非導電
性試料を観察、分析できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の電子顕微鏡の試料支持装置の１実施例
の概略構成図、第２図はこのような試料支持装置を用い
た電子顕微鏡の全体構成図、第３図は反射電子検出器の
平面図、第４図は反射電子検出器の１対の半導体素子の
配置を示す図である。１・・・試料室、２・・・試料ホルダ、３・・バリアプ
ルリークバルブ、４・・・電磁弁、５・・・チューブ、
６・・・試料台、７・・・水槽、８・・・ガス導入口、
９．１０・・・通路、１１・・・接着剤、１２・・・試
料、１３・・・毛細管、１４．１５・・・電磁弁、１６
・・・ロータリーポンプ、１７・・・油拡散ポンプ、１
８・・・電子銃、１９・・・電子光学系、２０・・・ロ
ータリーポンプ、２１・・・オリフィス、２２・・・反
射電子検出器、２２ａ、２２ｂ・・・半導体素子、２３
・・・二次電子検出器、２４・・・フォアライントラッ
プ、２５．２６・・・ピラニー管、２７・・・電子ビー
ム通過穴、２８・・・電子ビーム、２９ａ、２９ｂ・・
・反射電子

Claims

【特許請求の範囲】

（１）試料室内に試料に補給する液体を収容するための
水槽、及び、この水槽から試料に液体を移送するための
通路を有し、試料室の真空排気中にこの水槽と通路に空
気等のガスを導入して、前記水槽内及び前記通路中の液
体の氷結を防止するように構成したことを特徴とする電
子顕微鏡。
（２）試料台中に前記水槽と前記通路とを設け、前記水
槽内の液体を前記通路中に通した糸、中空糸等の毛細管
によって試料に移送させるように構成したことを特徴と
する請求項１記載の電子顕微鏡。
（３）電子顕微鏡を走査形に構成し、電子銃と電子光学
系を高真空に保ちながら、電子銃と電子光学系を収容す
る本体から電子ビーム通過穴を有するオリフィスによっ
て仕切られた試料室を低真空に差動排気し、低真空の試
料室内に組成信号と凹凸信号とを分離可能な反射電子検
出器を配置し、高真空の電子光学系内に二次電子検出器
を配置したことを特徴とする請求項１又は２記載の電子
顕微鏡。