JPH0317345B2 - - Google Patents

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、Ｘ線マイクロアナライ
ザ、オージエマイクロプロープ等において、試料
を光軸と直角な方向から挿入するいわゆるサイド
エントリータイプの試料傾斜装置に関する。

〔従来の技術〕

一般に、電子顕微鏡等の試料平面移動機構に試
料傾斜装置を設けた装置では、試料を傾斜させた
際に、高さのずれや試料面上の横への変化即ち光
軸に対しての位置の変化が生じる。前者は焦点、
倍率、電子解析長の変化として、後者は視野のず
れとして現れ操作上の大きな障害となる。このた
め、従来においては試料を傾けても視野がずれ
ず、また試料移動をしても焦点がずれないような
試料傾斜装置としていわゆるユーセントリツクゴ
ニオメータが使用されている。

このユーセントリツクゴニオメータを採用した
電子顕微鏡は、第１０図及び第１１図に示すよう
に、遠視顕微鏡の鏡体内にヨーク１、励磁コイル
２及び上磁極片５、下磁極片６から構成される対
物レンズが配設され、上磁極片５、下磁極片６と
の間のギヤツプはスペーサ７によつて高精度に保
たれている。一方、前記対物レンズのヨーク１内
の上方にはステージ３が設置してあり、このステ
ージにベアリング９を介して筒状の傾斜体１０が
回転可能に取付けられており、該傾斜体１０の回
転軸は電子光軸Ｚと直交するＸ軸となつている。
また、傾斜体１０の内側には球体軸受１１を介し
て試料ホルダ１２が摺動可能に挿入されると共
に、Ｚ軸調節ネジ１３及びＹ軸調節ネジ１５によ
りＺ方向及びＹ方向に回動可能に嵌合されてい
る。そして、試料ホルダ１２の試料保持部には試
料Ｓが裁置され、該試料Ｓが上磁極片５、下磁極
片６との間隙内でかつ光軸Ｚに望むように配設さ
れる。さらに、前記傾斜体１０と対向してヨーク
１の側壁に保持体１６が取付けられると共に、該
保持体１６の内側には移動杆１７が摺動自在に嵌
合され、該移動杆１７の一端にはＸ軸調節ネジ１
９が当接し、他端には遊動体２０が当接してい
る。この遊動体２０は、その一端が移動杆１７に
設けられている窪みを中心にして三次元的に回転
可能になるようにスプリング（図示せず）にて支
持されると共に、遊動体２０の他端には窪みが設
けられ該窪みに試料ホルダ１２の一端が当接され
ている。２１はヨーク１の側壁から試料ホルダ１
２と交差するように、試料の直下に配設される絞
り装置である。

上記構成による試料移動について説明すると、
先ずＸ軸方向の試料移動は、Ｘ軸調節ネジ１９を
回転させることにより移動杆１７が移動し、試料
ホルダ１２は遊動体２０により押圧されてＸ軸方
向に移動する。このときヨーク１内は真空のため
試料ホルダ１２に大気が作用し、試料ホルダ１２
の先端部は常に遊動体２０に押付けられながら移
動する。

次にＹ軸又は軸方向の試料移動について説明す
ると、Ｚ軸調節ネジ１３又はＹ軸調節ネジ１５を
回転させると、試料ホルダ１２は球体軸受１１の
回動に伴つて回動するが、試料ホルダ１２の先端
部は大気圧により常に２０に押付けられており、
かつ、遊動体２０は移動杆１７に設けられている
窪を中心にして三次元的に回転可能に支持されて
いるので、試料ホルダ１２は球体受軸１１内を滑
りながら回転し、試料ホルダ１２の先端部の描く
軌跡は移動杆１７に設けられている窪みを中心に
した円弧状となつて、試料ＳがＹ軸又はＺ軸方向
へ移動する。

次に試料の傾斜動作について説明すると、傾斜
体１０を回転させると球体軸受１１の回転に伴つ
て試料ホルダ１２が回転し試料Ｓを傾斜させるこ
とができ、かつ、傾斜させたときに蛍光板上で見
ている試料の位置は動かないとうユーセントリツ
クの条件を満足させる運動を行う。すなわち、第
１２図に示すように、Ｙ軸、Ｚ軸方向に試料移動
したのち傾斜体１０を回転させるとき、傾斜体１
０の回転軸と試料ホルダ１２の軸とが相違してい
るが、最大気圧により試料ホルダ１２の先端部は
常に移動体２０に押付けられ、かつ遊動体２０は
三次元的に回転可能であるため、試料ホルダ１２
は傾斜体１０の回転軸（Ｘ軸）を中心にして回転
する。このとき遊動体２０が回転してつくる平面
はゴニオメータ軸（Ｘ軸）と直角となり、従つて
試料移動したときのビームのある点が常に傾斜の
ための回転の中心にあり、蛍光板上で見ている試
料位置は動かないことになる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来のサイドエントリータイプの電子顕微
鏡においては、分解能を構造させることと試料を
大きく傾斜できることが大きな課題とされてい
る。この分解能を向上させるためには対物レンズ
を構成する上磁極片５、下磁極片６間のギヤツプ
を狭くする必要がある。しかし、上磁極片５、下
磁極片６間には試料ホルダ１２と絞り装置２１が
挿入されており、ギヤツプを狭くする大きな障害
となつている。すなわち、ギヤツプを狭くするた
めにはホルダ１２の試料保持部の厚みを薄くする
必要があるが、試料ホルダ１２の先端は遊動体２
０に当接されて大気圧の力が作用し、またＸ軸方
向へ移動するときの移動杆１７により押圧力を受
け、さらに遊動体２０重量によるモーメントが作
用している。従つて、試料保持部の厚みを薄くす
ると試料保持部の剛性、強度が弱くなり、試料を
保持する部分及び遊動体２０が不安定となつてし
まい、像がぼけて分解能を保障することができな
くなるという問題が生じる。

また、上記従来の位置では、ユーセントリツク
の条件を満たすために、試料ホルダ１２、遊動体
２０及移動杆１７が同一軸上に配設されており、
その結果、絞り装置２１は該同一軸と交差する方
向から挿入しなければならず、第１４図に示すよ
うに試料ホルダ１２を傾斜させたときに、絞り装
置２１に当たつてしまい傾斜角度を大きくとれな
いという問題を生じていた。この場合、傾斜角度
を大きくするには上磁極片５、下磁極片６間のギ
ヤツプを広くすればよいが、前記した分解能の向
上の障害となつてしまうという互いに相反する問
題も生じていた。

本発明は上記問題点を解決するもので、試料保
持に大気圧やユーセントリツク機構による力が作
用しなくなるようにすることにより、分解能を向
上させると共に、試料の傾斜角度を大きくとれる
ようにすることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

そのために本発明の電子顕微鏡等の試料傾斜装
置は、鏡体の側壁に取付けられた光軸と直交する
Ｘ軸を回転軸とする傾斜体と、該傾斜体内にＸ軸
と直交するＹ軸方向及び光軸方向に回転可能な球
体軸受と、該球体軸受を貫通して磁極片問に摺動
自在に挿入される試料ホルダと、前記空体軸受異
と光軸との間でかつ光軸と直角にＹ軸方向から挿
入され前記試料ホルダ貫通される駆動アームと、
該駆動アームと前記試料ホルダとを当接した状態
で相対的に移動可能にする当接手段を備えたこと
を特徴とするもので、さらには、試料ホルダと対
向し、かつＸ軸と平行に絞り装置を挿入配設する
ことを特徴とするものである。

〔作用〕

本発明の試料傾斜装置においては、試料ホルダ
の試料保持部に大気やユーセントリツク機構によ
る力が作用しない。

〔実施例〕

以下、図面を参照しつつ実施例を説明する。

第１図は本発明による試料傾斜装置の１実施例
を示す縦断面図、第２図は第１図のＸ断面図、第
３図は要部斜視図、第４図及び第５図は試料移動
装置の作動状態を示す図、第１３図は試料傾斜時
の傾斜角を説明するための図である。

図中１はヨーク、２は励磁コイル、３はステー
ジ、５は上磁極片、６は下磁極片、７はスペー
サ、９はスペアリング、１０は傾斜体、１１は球
体軸受、１２は試料ホルダ、１３はＺ軸調節ネ
ジ、１５はＹ軸調節ネジ、２１は絞り装置、２２
は絶縁体、２３は球面体、２４はアーム支持体、
２５は駆動アーム、２６はピン、２７はＸ軸調節
ネジ、２９はブツシユを示す。

第１図ないし第３図において、電子顕微鏡の鏡
体内にヨーク１、励磁コイル２及び上磁極片５、
下磁極片６から構成される対物レンズが配設さ
れ、上磁極片５、下磁極片６との間のギヤツプは
スペーサ７によつて高精度に保たれている。一
方、前記対物レンズのヨーク１内の上方にはステ
ージ３が設置してあり、このステージにベアリン
グ９を介して筒状の傾斜体１０が回転可能に取付
けられており、該傾斜体１０の回転中心は電子線
光軸Ｚと直交するようにおかれている。また、傾
斜体１０の内側には空体軸受１１を介して試料ホ
ルダ１２が摺動可能に挿入されると共に、Ｚ軸調
節ネジ１３及びＹ軸調節ネジ１５によりＺ方向及
びＹ方向に回転可能に嵌合されている。そして、
試料ホルダ１２の真空側端部には試料Ｓが裁置さ
れ、該試料Ｓが上磁極片５、下磁極片６との間隙
内でかつ光軸Ｚに望むように配設されると共に、
試料ホルダ１２の下部には、試料ホルダ１２と対
向しかつＸ軸と平行に絞り装置２１が挿入されて
いる。このため、第１３図に示すように試料ホル
ダ１２を傾斜させたとき、試料ホルダ１２が絞り
装置２１に当たるまでの角度の大きくなり、傾斜
角を大きくすることが可能となつている。

さらに、球体軸受１１の先端で試料ホルダ１２
の外周にテーパー状の絶縁体２２を固定し、傾斜
体１０より突出させると共に、この外周に球面体
２３を固定し一体化させている。一方、ヨーク１
の側壁からＸ軸と直角にアーム支持体２４が取付
けられ、該アーム支持体２４に駆動アーム２５が
ピン２６を中心にしてＸ軸調節ネジ２７により回
動可能に配設されている。駆動アーム２５の先端
には円孔が設けられ、試料ホルダ１２を円孔に貫
通させると同時に、該円孔周囲で上下に２個のブ
ツシユ２９，２９が、Ｘ軸と光軸とで形成される
平面上にあるかのようにかつその軸が球面体２３
の中心に向かうように固定され、そしてブツシユ
２９と球体面２３とが当接した状態で相対的に移
動可能になるように配設されている。

上記構成による試料移動について説明すると、
先ず、Ｘ軸方向の試料移動は、Ｘ軸調節ネジ２７
を回転させることにより駆動アーム２５が回動す
ると、ブツシユ２９はピン２６を中心にした円運
動を行うが、このときブツシユ２９と球面体２３
は相対的に滑りながら摺動するため、試料ホルダ
１２は空面体２３を介してＸ軸方向に移動する。
このときヨーク１内は真空のため試料ホルダ１２
に大気圧が作用しているが、この力は球面体２３
を介してブツシユ２９で受けている。

次に、Ｙ軸又はＺ軸方向の試料移動について説
明すると、第４図はＸ軸移動はせずＹ軸移動のみ
をした場合、第５図はＸ軸移動とＹ軸移動を共に
した場合を示している。Ｚ軸調節ネジ１３又はＹ
軸調節ネジ１５を回転させると、試料ホルダ１２
は球体軸受１１の回動に伴つて回動するが、試料
ホルダ１２は大気圧により常に半休体２３を介し
てブツシユ２９に押付けられていので、試料ホル
ダ１２は球体軸受１１内を滑りながら回動し、ブ
ツシユ２９面上を球面体２３がすべりながら回動
し、試料ＳがＹ軸又はＺ軸方向へ移動する。

次に、試料の傾斜動作について説明すると、傾
斜体１０を回転させると球体軸受１１の回転に伴
つて試料ホルダ１２が回転し試料Ｓを傾斜させる
ことができ、かつ、傾斜させたときに蛍光板上で
見ている試料位置は動かないいというユーセント
リツクの条件を満足させる運動を行う。すなわ
ち、Ｙ軸、Ｚ軸方向に試料移動したのち傾斜体１
０を回転させるとき、傾斜体１０の回転軸と試料
ホルダ１２の軸と相違しているが、ブツシユ２９
はＸ軸方向に固定されているため、球面体２３が
ブツシユ２９面上をすべりながら試料ホルダ１２
が回転する。このとき、球面体２３がすべりなが
ら作る平面は、第１２図に示した場合と同様にゴ
ニオメータの軸（Ｘ軸）に直角となり、試料ホル
ダ１２は傾斜体１０の回転軸（Ｘ軸）を中心にし
て回転する。従つて、試料移動したときのビーム
のある点が常に傾斜のため中心にあり、蛍光板上
で見ている試料異の位置は動かないことになる。

なお、上記実施例では駆動アーム２５の上下に
２個のブツシユ２９を固定したが１個だけでも前
述したユーセンウトリツクの条件を満たすことは
可能である。ただし、２個のブツシユ２９があれ
ば、駆動アーム２５が回動した時に軸との誤差を
少なくすることができるものである。またブツシ
ユに代えてボールを駆動アーム２５に回転可能に
取付けても良い。この場合、ボールと球面体２３
との相対的な移動は滑りではなくころがりとな
る。

以上の説明ではユーセントリツクを前提として
説明したが、ユーセントリツクの条件を満たさな
い下記の実施例もとり得る。

第６図は本発明の他の実施例を示す縦断面図
で、駆動アーム２５上にベアリング３０を介して
回転可能な滑り体３１を配設し、該滑り体３１に
設けたテーパー３２を試料ホルダ２１の外周に取
付けた球面体２３に当接させている。このように
なせば、試料ホルダ１２が首振りをしたときに球
面体２３が滑り体３１上を滑り、かつ、滑り体３
１はベアリング３０により回転しながら逃げるの
で、Ｘ、Ｙ方向の移動及び傾斜をスムーズに行わ
せることができる。

第７図は本発明の更に他の実施例を示す斜視図
で、駆動アーム２５の試料ホルダ１２の貫通部分
に２つの傾斜軸３３，３４を介して揺動体３５を
回動可能に取付け、この揺動体に試料ホルダ１２
を貫通される円孔を形成すると共に、この円孔の
周囲の上下に２個のブツシユ２９を固定するか、
あるいはボールを回動可能に取付けたものであ
る。前記傾斜軸３３，３４はその軸中心がＹ軸と
平行になるように置かれている。このようになせ
ば揺動体３５が傾斜軸３３，３４を中心にして回
動するので、常に２個のブツシユ２９が球面体２
３と当接するため、安定した試料の動きを得るこ
とができる。

第８図及び第９図は本発明の更に他の実施例を
示す側面図及び縦断面図で、第６図で示す駆動ア
ーム２５にベアリング３０を介して回転可能に配
設した滑り体３１の中心部に、ジンバル機構３６
を介して支持台３７をＹ軸と光軸Ｚとで形成され
る平面内で傾動可能に支持し、この支持台３７に
テーパー状の試料ホルダ１２の受け部３８を形成
する。また、試料ホルダ１２にはこの受け部３８
のテーパーに対向するテーパーを有する段部３９
が形成してある。

このようになせば、ジンバル機構３６を介して
支持台３６が試料ホルダ１２のＸ、Ｙ、Ｚ方向の
移動に応じ傾動し、また、滑り体３１がベアリン
グ３０により回転しながら逃れるため、第１図で
示す球面体２３およびブツシユ２９を用いること
なく試料をＸ、Ｙ、Ｚ方向に移動させることがで
きると共に、傾斜を行わせることができる。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明によれ
ば、従来のように試料ホルダ１２の試料保持部に
大気圧やユーセントリツク機構による力が作用し
ないので、試料ホルダ１２の形状、厚さを自由に
することが可能となり、上下の磁極片間のギヤツ
プを狭くすることができ、分解能を向上させるこ
とができる。

また、試料ホルダ１２の先端は従来のようにユ
ーセントリツク機構が無く、自由な空間となつて
いるので、ヨーク１の側壁から試料ホルダ１２に
対向するように、絞り装置を挿入配設することが
可能となり、試料斜角を大きくすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による試料傾斜装置の１実施例
を示す縦断面図、第２図は第１図のＸ軸断面図、
第３図は第１図及び第２図の要部斜視図、第４図
及び第５図は試料移動装置の作動状態を示す図、
第６図は本発明の他の実施例を示す断面図、第７
図は本発明の他の実施例を示す斜視図、第８図は
本発明の更に他の実施例を示す斜視図、第９図は
第８図のAA断面図、第１０図は従来の試料傾斜
装置を示す縦断面図、第１１図は第１０図のＸ軸
断面図、第１２図はユーセントリツクの条件を説
明するための図、第１３図及び第１４図は試料傾
斜時の傾斜角を説明するための図である。。 １……ヨーク、２……励磁コイル、３……ステ
ージ、５……上磁極片、６……下磁極片、７……
スペーサ、９……ベアリング、１０……傾斜体、
１１……球体軸受、１２……試料ホルダ、１３…
…Ｚ軸調節ネジ、１５……Ｙ軸調節ネジ、１６…
…保持体、１７……移動杆、１９……Ｘ軸調節ネ
ジ、２０……遊動体、２１……絞り装置、２２…
…絶縁体、２３……球面体、２４……アーム支持
体、２５……駆動アーム、２６……ピン、２７…
…Ｘ軸調節ネジ、２９……ブツシユ、３０……ベ
アリング、３１……滑り体、３２……テーパー
部、３３，３４……傾斜軸、３５……揺動体、３
６……シンバル機構、３７……支持台、３８……
受け部、３９……段部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 鏡体の側壁に取付けられた光軸と直交するＸ
   軸を回転軸とする傾斜体と、該傾斜体内にＸ軸と
   直行するＹ軸方向および光軸方向に回転可能な球
   体軸受と、該球体軸受を貫通して磁極片間に摺動
   自在に挿入される試料ホルダと、前記球体軸受と
   光軸との間でかつ光軸と直角にＹ軸方向から挿入
   され前記試料ホルダが貫通される駆動アームと、
   該駆動アームと前記試料ホルダとを当接した状態
   で相対的に移動可能にする当接手段とを備えたこ
   とを特徴とする電子顕微鏡等の試料傾斜装置。 ２ 前記駆動アームと前記試料ホルダとを当接し
   た状態で相対的に移動可能にする当接手段は、前
   記試料ホルダの外周に一体に取付けられ前記球体
   軸受の先端に嵌合される球面体と、該球面体に当
   接し駆動アームに設けられた少なくとも１個のブ
   ツシユあるいはボールとからなることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の電子顕微鏡等の試
   料傾斜装置。 ３ 前記駆動アームと前記試料ホルダとを当接し
   た状態で相対的に移動可能にする当節手段は、前
   記試料ホルダの外周に取付けられた球面体と、該
   球面体と回動可能に当接し、かつ駆動アームにベ
   アリングを介して回転可能に設けられた滑り体と
   からなることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の電子顕微鏡等の試料傾斜装置。 ４ 前記駆動アームと前記試料ホルダとを当接し
   た状態で相対的に移動可能にする当接手段は、駆
   動アームにベアリングを介して回転可能に取付け
   られた滑り体と、該滑り体にジンバル機構を介し
   て傾動可能に支持され、かつ前記試料ホルダの受
   け部を有した支持体とからなることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の電子顕微鏡等の試料
   傾斜装置。 ５ 鏡体の側壁に取付けられた光軸と直交するＸ
   軸を回転軸とする傾斜体と、該傾斜体内にＸ軸と
   直交するＹ軸方向および光軸方向に回転可能な球
   体軸受と、該球体軸受を貫通して磁極片間に摺動
   自在に挿入される試料ホルダと、前記球体軸受と
   光軸との間でかつ光軸と直角にＹ軸方向から挿入
   され前記試料ホルダが貫通される駆動アームと、
   該駆動アームと前記試料ホルダとを当接した状態
   で相対的に移動可能にする当接手段とを備えた試
   料傾斜装置において、前記試料ホルダと対向し、
   かつＸと平行に絞り装置を挿入配設することを特
   徴とする電子顕微鏡等の試料傾斜装置。