JPH05242846A - 電子顕微鏡等の試料装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 試料ホルダを小型化かつチップ化し、試料受
台に超高真空中で搬送、装着できると共に、回転かつ加
熱可能にする。 【構成】 押し棒により駆動されるテコ、ローラにより
支持され、テコにより押されて回転する試料取付台、試
料取付台に接続されて回転した試料取付台を復帰させる
ためのスプリング、試料取付台に接続され、試料取付台
の回転を吸収可能な電極により試料ホルダを小型化、チ
ップ化して構成し、チップ化した試料ホルダはゴニオメ
ータ先端に設けられた試料受台に取り付けられ、操作棒
の直線動により試料取付台が回転し、さらに試料受台の
電気的接点を通して試料が通電加熱される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電子顕微鏡等の試料装置
に係わり、特に試料受台のシャフトを直線動させること
により試料取付台を回転することができる試料装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のサイドエントリータイプのゴニオ
メータは、球面軸受された試料操作軸の外周部に電子線
光軸方向、および電子線光軸に直角方向に試料操作軸を
駆動させる駆動装置が取り付けられると共に、試料操作
軸を軸方向に移動可能にし、試料ホルダをゴニオメータ
側から装着する構造のものが使用されている。

【０００３】このようなゴニオメータを超高真空装置に
使用すると、ゴニオメータ、試料ホルダの真空シール用
にどうしてもＯリングを使用しなくてはならず、Ｏリン
グからのガス放出が大きいため、真空焼だし温度は最大
で１００〜１２０℃であり、またガスの透過等のために
超高真空の達成は困難であった。

【０００４】そこで、本出願人は超高真空用ゴニオメー
タとして全てメタルシール化した試料装置を既に出願し
ている（特願平２−２９２６３３）。このメタルシール
化した試料装置について図３、図４により説明する。

【０００５】図３は試料装置の電子線光軸に垂直な断面
図、図４試料装置の電子線光軸方向における断面図であ
る。図３において、試料装置の先端部は試料室壁３５を
通して試料室３６に挿入され、電子線光軸に垂直な軸心
を持つ中空パイプ状フレーム３１内にはマグネット１２
により、回転駆動されるＸ軸傾斜用パイプ２６が設けら
れ、さらにパイプ２６内にはＹ軸試料傾斜用シャフト２
５が設けられている。フレーム３１はＸ，Ｙ，Ｚ動等の
動きを許容するメタル製ベローズ２の一端に取り付けら
れた基本フレームであり、ベローズ２の他端は試料装置
に固定されて試料室内と試料装置の大気側との真空シー
ルを行っている。また、フレーム３１と一体にその周囲
に設けられたフレーム８には球面状膨出部が設けられ、
球面軸受２７により転動可能に支持されている。この軸
受部はＹ，Ｚ動の中心となっており、軸受面にはベロー
ズ２にかかる大気圧分とスプリング２８で常に軸受部２
７にフレーム８の球面が押し付けられている。

【０００６】フレーム３１の外周部材の外側にはフレー
ム８が取り付けられ、フレーム８と３１とは同時に同じ
方向に動かすことができるようになっており、フレーム
８をネジ７でＹ軸方向に押すことによりＹ動が得られ
る。

【０００７】Ｚ動については、図４に示すように、Ｚ軸
駆動用モータ（図示せず）によりギヤ４２が回転駆動さ
れ、その結果ネジ４３が駆動されてスライダ４４がスラ
イドし、Ｚ軸用テコ４４が支点を中心に回転して、フレ
ーム８をＺ軸方向に変位させるようになっている。反対
側への移動はスプリング２２によって行われ、試料をＺ
軸方向に動かせるようになっている。

【０００８】また、ブロック５（図３）にはベアリング
３が取り付けられ、Ｘ軸傾斜用の軸受になっているとと
もに、ネジ４でブロック５を押すことにより、ゴニオメ
ータ全体の軸合わせ（ユーセントリック合わせ）ができ
るようになっている。

【０００９】Ｘ軸傾斜については、Ｘ軸傾斜用ガイド９
に傾斜用ギヤ６が取り付けられていて、Ｘ軸傾斜用モー
タ６０によりウォームギヤ６１と傾斜用ギヤ６が回転駆
動され、その結果フレーム６２を介してガイド９がガイ
ド１０に案内されて回転し、傾斜用カバー１１が回転駆
動される。傾斜用カバー１１にはマグネット１２が取り
付けられており、このマグネットと磁気結合するマグネ
ット１２がフレーム３１内に設けられ、ガイド９の回転
によりマグネット１２が回転し、その結果パイプ２６が
回転して試料をＸ軸の周りに傾斜させることができる。
このときベアリング１３がマグネット１２、パイプ２６
の軸受となっている。

【００１０】また、ガイド１０を外して傾斜用カバー１
１を回転させると、パイプ２６を３６０°エンドレスで
回転させることもできるので、ガイド１０というストッ
パーを外すと、任意に試料ホルダーをＸ軸に対して回転
することができる。

【００１１】Ｘ動については、フレーム８にギヤ１８が
取り付けられ、ギヤ１８の内面側はフレーム８とネジ結
合しており、Ｘ軸駆動用モータ１９によりギヤ１７、１
８を回転させることにより、ネジ駆動によりフレーム
８、傾斜用カバー１１をＸ軸方向に移動できるようにな
っており、これと一体にフレーム３１が移動し、試料を
Ｘ軸方向に移動させることができる。

【００１２】フレーム３１には試料をＹ軸の周りに傾斜
させるために、パイプ２６内部に一端がメタルベローズ
１４に接続されたシャフト２５が設けられている。図示
しないモータによりつまみ１６を回すとネジ１５が前後
し、これによってシャフト２５が前後する。シャフト２
５の前後動は金属製ベローズ１４によって許容されると
ともに、この部分の真空シールが行われる。シャフト２
５の前後動により、シャフト２５の先端部に設けられた
操作棒２０が前後し、操作棒２０でテコ２１を軸２１ａ
を中心にして回動させることにより、試料ホルダ２３を
Ｙ軸の周りに回転させる。試料ホルダ２３のＹ軸周りの
復帰はバネ３８によって行われる。

【００１３】なお、試料ホルダ２３は受台支え２４によ
って支持された試料ホルダ受台２９によって反対側を支
えられており、試料ホルダの動きにつれて動けるように
支持されている。そして、試料ホルダ受台側を冷却され
ることにより、試料ホルダを冷却することができる。

【００１４】次に試料台ホルダを動かす操作方法につい
て説明すると、ゴニオメータ全体の軸合わせ、即ちユー
セントリック合わせはスクリュー４を調節し、ブロック
５を押すことより行う。Ｘ動は、モータ１９を駆動する
ことによりギヤ１８を回転させると、このギヤに対して
フレーム８がネジ結合をしているので、フレーム８と一
体のフレーム３１がＸ軸方向に移動する。Ｙ動について
はＹ軸駆動用のネジ７を調節することにより反対側のス
プリング２２の力に抗してＹ軸方向への移動を行うこと
ができる。Ｚ動についてはモータによりギヤを介してテ
コ４５を支点を中心に回動させることにより、スプリン
グ２２の力に抗してフレーム３１をＺ軸方向に移動させ
ることができる。

【００１５】Ｘ軸周りの傾斜はモータ６０を回転させる
ことにより、ウォームギヤ６１、フレーム６２を介して
傾斜用カバー１１を回転させ、これに結合された磁石１
２を回転させることによりフレーム３１内に設けられた
磁石を回転させ、これによってパイプ２６を回転させる
ことにより行う。また、Ｙ軸周りの試料傾斜はつまみ１
６を回転させることによりねじ１５を前後させ、パイプ
２６内に設けられたシャフト２５を前後させることによ
り行う。

【００１６】このようにしてＸ，Ｙ，Ｚ動、Ｘ軸周り傾
斜、Ｙ軸周り傾斜の５軸ユーセントリックに試料移動さ
せることができ、これらの動きは金属製ベローズを用い
ることにより、超真空を保持したまま行うことができ
る。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】図３、図４で示したメ
タルシール化した超高真空用ゴニオメータにおいては、
従来タイプの試料ホルダ構造を用いることができず、試
料ホルダを受ける受台を設定し、試料ホルダを小型化し
てチップ交換式にする必要があった。また、従来の試料
装置では試料傾斜を行うことはできるものの、試料を回
転することは不可能であった。

【００１８】本発明は上記課題を解決するためのもの
で、試料ホルダを小型化かつチップ化し、試料受台に超
高真空中で搬送、装着できると共に、回転することがで
きる電子顕微鏡等の試料装置を提供することを目的とす
る。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明は、球面軸受で支
持されると共に、一端が試料室と大気とをシールする金
属ベローに接続された中空フレームを有し、中空フレー
ム外周部に設けられた駆動手段により中空フレーム自体
を駆動すると共に、磁気結合により中空フレーム内に設
けられた中空パイプを駆動して試料を動かすようにした
サイドエントリーゴニオメータであって、前記中空パイ
プ先端に取り付けられた押し棒により駆動されるテコ、
テコにより押されて回転する試料取付台、試料取付台に
接続されて回転した試料取付台を復帰させるためのスプ
リングを備え、押し棒の直線動により試料を回転するこ
とができる構造としたことを特徴とする。

【００２０】

【作用】本発明は、押し棒により駆動されるテコ、ロー
ラにより支持され、テコにより押されて回転する試料取
付台、試料取付台に接続されて回転した試料取付台を復
帰させるためのスプリング、試料取付台に接続され、試
料取付台の回転を吸収可能な電極により試料ホルダを構
成し、試料ホルダを小型化、かつチップ化してゴニオメ
ータ先端に設けられた試料受台に取り付けられるように
したものであり、操作棒の直線動によりローラで支持さ
れた試料取付台が回転できる。また、ゴニオメータは３
６０°傾斜可能であり、試料ホルダを試料受台に装着
後、９０°回転させて試料面を電子線光軸にほぼ平行と
し、この状態で電子ビームを試料面に平行に当てて、試
料表面の反射像を見ることができ、この時試料を回転さ
せることによりいろいろな角度からの反射像をみること
が可能となる。

【００２１】

【実施例】図１は本発明の試料装置の全体図、図２は本
発明の試料装置の詳細を示す図である。図中、２９は試
料受台、７１は操作棒、７２は接点、７４は加熱用リー
ド線、８０は試料ホルダ、８１は電極、８２ａ，８２
ｂ，８２ｃはローラ、８３は試料取付台、８５はバネ、
８６はテコ、８７は絶縁碍子、８８は試料、９０ａ，９
０ｂは分割片、９１ａ，９１ｂは試料押さえである。な
お、図２（ａ）は試料ホルダの蓋を取った時の平面図、
図２（ｂ）は横断面図、図２（ｃ）は裏面図である。

【００２２】図１において、試料ホルダ８０はゴニオメ
ータの先端に設けられた試料受台２９に取り付けられ、
図３、図４で説明した中空パイプの先端に接続された操
作棒７１によってＸ方向に押されるようになっている。
試料受台２９には加熱用リード線７４が接続された電気
的接点７２が設けられており、試料ホルダ８０を試料受
台２９に取り付けると、後述するように試料ホルダの電
極がこれらの接点と接続し、試料を通電加熱することが
できるようになっている。

【００２３】図２（ａ）は試料ホルダ８０の蓋を取った
状態であり、円形の試料取付台８３が３つのローラ８２
ａ，８２ｂ，８２ｃで支持され、操作棒７１を押した時
にテコ８６により試料取付台８３と一体の分割片９０ｂ
を通して回転力が与えられ、時計方向に回転されるよう
になっており、同時に試料取付台にはバネ８５が接続さ
れ、そのバネ力により反時計方向に復帰できるようにな
っている。また、試料取付台８３と一体の分割片９０ａ
には波型の電極８１が取り付けられ、試料取付台８３が
回転した時にその回転を吸収できるようになっていると
共に、図２（ｂ）に示すように、この電極が接点７２に
接触している。分割片９０ａは絶縁碍子８７で電気的に
浮いており、一方分割片９０ｂはアースレベルに落ちて
おり、この分割片を通して試料に通電し過熱されるよう
になっている。

【００２４】このような構造の試料ホルダは小型化、か
つチップ化して構成されており、試料受台２９に取り付
けられる。試料受台２９の接点７２，７３は、試料ホル
ダをセットした状態で波型の電極８１と接触し、電極８
１を通して試料ホルダ全体を操作棒７１側に押さえつ
け、試料ホルダががたつくのを防止している。

【００２５】このような構成において、小型化、かつチ
ップ化した試料ホルダ８０を試料受台２９にセットする
と、絶縁碍子８７で浮いている電極８１が接点７２に接
触し、試料に通電して加熱することができる。また、前
述した軸廻りの回転により試料を電子線光軸にほぼ平行
にした状態で試料に電子ビームを当て、操作棒７１を押
して試料を回転させながら試料表面の反射像を見ること
が可能である。また、試料ホルダは小型化、かつチップ
化されているので、単に試料受台にセットするだけで試
料室へ搬送することが可能である。

【００２６】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、試料ホル
ダを小型化、かつチップ化して試料受台に超高真空中で
搬送して装着することが可能であり、受台のシャフトを
直線動させることにより試料ホルダのテコを動かして試
料取付台を回転させることにより試料を回転することが
可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の試料装置の全体図である。

【図２】 本発明の試料装置の詳細を示す図である。

【図３】 従来のメタルシール化した試料装置を示す図
である。

【図４】 従来のメタルシール化した試料装置を示す図
である。

【符号の説明】

２９…試料受台、７１…操作棒、７２…接点、７４…加
熱用リード線、７５…高圧用リード線、８０…試料ホル
ダ、８１…電極、８２ａ，８２ｂ，８２ｃ…ローラ、８
３…試料取付台、８５…バネ、８６…テコ、８７…絶縁
碍子、８８…試料、９０ａ，９０ｂ…分割片、９１ａ，
９１ｂ…試料押さえ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 球面軸受で支持されると共に、一端が試
   料室と大気とをシールする金属ベローに接続された中空
   フレームを有し、中空フレーム外周部に設けられた駆動
   手段により中空フレーム自体を駆動すると共に、磁気結
   合により中空フレーム内に設けられた中空パイプを駆動
   して試料を動かすようにしたサイドエントリーゴニオメ
   ータであって、前記中空パイプ先端に取り付けられた押
   し棒により駆動されるテコ、テコにより押されて回転す
   る試料取付台、試料取付台に接続されて回転した試料取
   付台を復帰させるためのスプリングを備え、押し棒の直
   線動により試料を回転することができる構造としたこと
   を特徴とする電子顕微鏡等の試料装置。