JPH06139986A - 電子顕微鏡用試料2軸傾斜ホールダ - Google Patents

電子顕微鏡用試料2軸傾斜ホールダ

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JPH06139986A
JPH06139986A JP28568292A JP28568292A JPH06139986A JP H06139986 A JPH06139986 A JP H06139986A JP 28568292 A JP28568292 A JP 28568292A JP 28568292 A JP28568292 A JP 28568292A JP H06139986 A JPH06139986 A JP H06139986A
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JP
Japan
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tilt
axis
sample
pulley
belt
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JP28568292A
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English (en)
Inventor
Akira Watabe
明 渡部
Motohide Ukiana
基英 浮穴
Masami Onose
正美 小野瀬
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Hitachi Ltd
Hitachi Science Systems Ltd
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Hitachi Ltd
Hitachi Science Systems Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】1軸傾斜と同時の高分解能を2軸傾斜において
も得るようにし、X軸,Y軸共±30°以上の傾斜を可
能にし、角度を制御した直後も安定した観察が行えるこ
とを目的とする。 【構成】傾斜台17に設けられたプーリー21にベルト
状金属薄板22を張架し、傾斜台17はチタンかステン
レスでベルト状金属薄板22はタンタルで構成する。ベ
ルト状金属薄板22の巾はプーリー21と係合しない部
分が係合する部分より広くしているので熱ドリフトの影
響を受けにくく、振動に強い構造となっている。 【効果】狭いポールピースギャップにおいても2軸傾斜
が可能となり、熱ドリフトおよび振動に強い構造なので
1軸傾斜と同様の性能が得られる。

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の試料2軸傾
斜ホールダに係わり、特に傾斜台に加熱炉を内蔵した試
料加熱2軸傾斜ホールダに関する。
【0002】
【従来の技術】電子顕微鏡を用いて試料を観察する場
合、試料をX軸,Y軸の2方向に傾斜させることは一般
的に行われている。例えば特公昭58−12701 号公告等に
あるように試料傾斜台に設けられたプーリーと、該プー
リーに弾性的に張架されたひも(ステンレススチール細
線)で構成されている方式のものは、±45°以上の大
角度傾斜が可能となっている。また、特願平2−247559
号等にあるように傾斜軸中心と偏芯させて固定したピン
を、試料傾斜台に係合させて傾斜させる方式のものは、
熱ドリフトおよび振動に対して強い構造となっている。
又、特願平3−277450号等にあるように傾斜軸中心と偏
芯させて固定したピンを、ヒータを内蔵した試料傾斜台
に係合させて、加熱プラス傾斜の複合機能をもたせる方
式のものは、試料位置と傾斜角を高精度に制御できるよ
うになっている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来、2軸傾斜は1軸
傾斜に比べ熱ドリフトおよび振動に弱い構造となってい
たため、性能的にも劣っていた。しかし、最近では2軸
傾斜においても1軸傾斜と同様の性能が求められるよう
になってきた。又、対物レンズのポールピースギャップ
は収差係数を小さくして、分解能を向上させるために従
来の10mm程度から最近は5mm以下と狭くなってきてい
る。又、熱ドリフトの発生を押さえるためと、コンタミ
を少なくしクリーンな状態での観察をするために、電子
線が照射されることにより試料が発熱する温度約200
℃にあらかじめ試料を加熱しておくことも要求されてい
る。このような制約条件の中で2軸傾斜は1軸傾斜と同
様の性能(分解能)が求められている。しかしながら上
記従来技術は以下のような問題があるため、このような
要求を満たしていない。すなわち、第1の例ではプーリ
ーに張架されたひもの外径の寸法をひも自身の線径と曲
率半径の制約から直径3.5mm よりも小さくすることが
できず、狭いポールピースギャップの中ではX軸の傾斜
が行えないこと、ひもが温度変化により伸び縮みし望ま
ないのに傾斜すること、熱ドリフト、耐振性の点で分解
能は0.24nm が限界であること、および傾斜台に加
熱炉を内蔵させた場合傾斜時にスリップが生じることで
ある。第2の例では分解能としては、1軸傾斜と同程度
の0.1nm が得られるが、構造上Y軸の傾斜角は±1
5°が限界である。第3の例では角度を制御するための
ロッドと抑えバネをヒーター用電力供給線の役割と兼用
させ、バネ圧のみで接触させているので角度を制御する
都度接触部の抵抗が変わり、加熱温度が安定しない。す
なわち角度を制御すると熱ドリフトが発生し安定した観
察が行えない。
【0004】本発明は以下の点に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところはポールピースギャップ5mm
以下と狭い空間の中でも2軸傾斜で1軸傾斜と同様の分
解能0.1nm を得ると共に、X軸,Y軸共±30°以
上の傾斜を可能にすることであり、さらに加熱プラス傾
斜の複合機能をもたせ、角度を制御した直後も安定した
観察を行うことである。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の特徴は、薄型平板状ヒーターを内蔵した試料
傾斜台にプーリーを設け、該プーリーに弾性的にベルト
状金属薄板を張架させるように構成した。傾斜台はチタ
ンかステンレスで、ベルト状金属薄板はタンタルで形成
し、ベルト状金属薄板の巾は、プーリーと係合しない部
分が係合する部分より広くなるようにし、さらにプーリ
ーにベルト状金属薄板が係合している一部分をスポット
溶接等で固定した。又、角度を制御する機構とヒーター
のリード線は各々独立させリード線の形状は螺旋状に
し、傾斜時のリード線のたわみによる機械的抵抗を軽減
させた。
【0006】
【作用】上記構成によれば、金属薄板の厚みを0.1mm
程度とすることができるのでプーリーに張架された金属
薄板の外径は直径2.2mm まで小さくすることができ、
X軸,Y軸共±30°以上の傾斜角が得られる。又、プ
ーリーに係合している部分の金属薄板の中は0.5mm 、
係合していない部分は2mm程度、もしくはそれ以上の巾
とできるので熱ドリフトの影響を受けにくく、振動に強
い構造とすることができる。さらに、プーリーと係合し
ている一端を固定しているので傾斜時のスリップを防止
することができる。又、傾斜台には薄型平板状ヒーター
が内蔵されているのであらかじめ試料の温度を約200
℃に加熱することができ、電子線を照射しても試料の温
度は変わらず、従って熱ドリフトの発生が押さえられ、
コンタミの少ないクリーンな状態での観察が可能となり
角度を制御した直後もヒーター抵抗は変わらないので、
加熱温度は安定している。
【0007】
【実施例】本発明の一実施例を図面により説明する。図
1において、真空室1内に配置された対物レンズの上部
ポールピース2および下部ポールピース3の間にはギャ
ップが形成されている。このギャップは普通5mm以下で
ある。中空状の回転体4は電子光軸5と直交する第1の
中心軸(以下これをX軸と呼ぶ)に沿って配置されるよ
うに真空室1の外部からその内部に真空シール6を介し
て真空室1の壁7を貫通して延びている。回転体4は第
1の回転部材4Aと第2の回転部材4Bからなり、それ
らはねじ止めにより結合されている。回転軸8は真空室
1の外部から第2の回転部材4Bの中空孔内に真空シー
ル9を介して第1の回転部材4Aの中空孔を貫通して延
びている。回転軸8の外端にはつまみ10が設けられ、
その反対側にはストッパ11が設けられ、これらにより
回転軸8の回転は許されるが、その軸方向の移動は阻止
されるようになっている。回転軸8の内端にはねじが切
られ、該ねじは移動子12と螺合している。移動子12
は第2の回転部材4Bの中空孔内で第1の中心軸に沿っ
て移動し得るが、その回転は阻止されるようになってい
る。これをなしとげるために、移動子12にはピン13
が設けられ、該ピンは第2の回転部材4Bにその軸方向
に沿って設けられた案内溝14と係合している。試料1
5は試料押え部材16を用いて傾斜台17に保持されて
いる。傾斜台17は、試料15が電子光軸5とX軸との
交点を通り且つ該X軸と直交する第2の中心軸(以下こ
れをY軸と呼ぶ)の周りで回転可能なるように2個のピ
ボット18を介して第2の回転部材4Bの先端付近に支
持されている。又、試料15が常時電子光軸5とX軸と
の交点(以下これを傾斜中心と呼ぶことがある)に正確
に位置づけられるように、第2の回転部材4Bの先端は
ピボット19を介して試料位置づけ部材20と接触して
いる。傾斜台17にはプーリー21が設けられ、該プー
リーにはベルト状金属薄板22が張架されて、その係合
部22′はスポット溶接されている。ベルト状金属薄板
22の一端は移動子12に固定され、その他端は第2の
回転部材4Bの中空孔内に配置された固定部材23に固
定されている。第2の回転部材4Bには、又弾性体受け
部材24が固定され、該弾性体受け部材と固定部材23
の間には、傾斜台17と移動子12にそれらが常時互い
に近づくような押圧力を与えるように圧縮ばねからなる
弾性体25が設けられている。傾斜台17には薄型平板
状ヒーター26が内蔵しており電力を供給するリード線
27,27′は、第2の回転部材4Bの内部を通って第
1の回転部材4Aに耐真空的に取り付けられている気密
端子28を通して真空外に取り出され、図示は省略して
いるが電源と接続している。尚、リード線27,27′
の形状は傾斜台17と近接している部分は螺旋状になっ
ており、傾斜時の機械的抵抗を和らげている。図示の例
では、第2の回転部材4Bの直径は7mm、試料15の直
径は3mm、傾斜台17の大きさは5×5mm、プーリーの
直径は2mm、ベルト状金属薄板22の厚さは0.1mmで
ある。
【0008】以上のような構成を有する図1乃至図3の
実施例の動作を説明するに、真空室1の外部において回
転体4を時計方向又は反時計方向に回動させると、該回
転体に支持されている傾斜台17、したがって試料15
がX軸の周りで同方向に回動する。又、つまみ10を回
動させると、回転軸8の先端に切られたねじと螺合して
いる移動子12がX軸に沿って移動する。該移動子が電
子光軸5側に向かって移動する場合を考えると、この場
合は移動子12が移動した距離分だけ固定部材23が弾
性体25によって電子光軸5から離れる方向に移動する
から、それによってベルト状金属薄板が張架されている
プーリー21、したがって傾斜台17に保持されている
試料15は、図1において言えば、Y軸の周りで時計方
向に回動する。逆に移動子12が電子光軸5から離れる
方向に移動する場合を考えると、この場合は移動子12
が移動した距離分だけ固定部材23が弾性体25の弾性
力に対抗して電子光軸5側に移動するから、それによっ
てプーリー21、したがって傾斜台17に保持されてい
る試料15は、図1について言えば、Y軸の周りで反時
計方向に回動する。試料の傾斜方位および傾斜角度(傾
斜量)は試料15のX軸およびY軸の周りでの回動量に
よって決定されるから、回転体4およびつまみ10を望
みに応じた方向に望みに応じた量だけ回動させると、試
料15を任意方位に任意量だけ傾斜させることができ
る。この場合、試料15は傾斜中心に位置づけられてい
るので、該試料の傾斜は常に傾斜中心を中心として行な
われ、したがって傾斜を変えることによって電子顕微鏡
の視野が逃げるようなことはない。本発明者の実験によ
ればベルト状金属薄板22はどのようなものであっても
よいというわけではなく、実用可能であると思われるも
のであっても実際には実用上適当、不適当なものがある
ことがわかった。条件としては耐熱性に優れ、熱膨張係
数が低く、スポット溶接ができ、そして非磁性であるこ
とである。実用可能と思われるものとして、モリブデ
ン,タングステン等を用い直径2mmのプーリー21に係
合したところ、材質の脆さと曲率半径が小さいことによ
り切断した。しかし、同じ厚さ(0.1mm)のタンタルを
用いたところ、その損傷がなく充分に使用に耐え得るこ
とが確認された。又、熱に対してもモリブデン,タング
ステンは脆さが加速するがタンタルは変わらなかった。
ベルト状金属薄板22の形状はプーリー21との係合部
は巾0.5mm 係合していない部分は2mm程度となってい
るので、温度変化による伸び縮みが押えられ熱ドリフト
の影響を受けにくく、振動に強い構造となっている。傾
斜台17の材質をチタンかステンレスとすることでベル
ト状金属薄板22のタンタルとの間でスポット溶接が可
能となっている。尚、本発明では加熱温度約200℃と
したが800℃以上に加熱することも、もちろん差しつ
かえない。
【0009】
【発明の効果】以上の説明から明らかになったように、
本発明によれば次のような効果が達成される。
【0010】(1)プーリーと係合しているベルト状金
属薄板の外径が小さくできるのでX軸,Y軸共±30°
以上の傾斜が可能である。
【0011】(但し機構部としては±90°傾斜可能な
構造となっている。) (2)傾斜時のスリップが発生しないので傾斜台を強く
固定することができ振動に強い。
【0012】(3)ベルト状金属薄板の伸び縮みが押え
られている。
【0013】(4)角度を制御しても熱ドリフトが発生
しない。
【0014】(5)傾斜時リード線による機械的抵抗が
軽減されている。
【0015】(6)1軸傾斜と同様の分解能0.1nm
が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す電子顕微鏡用試料2軸
傾斜ホールダの断面図である。
【図2】図1の試料ホールダの平面図である。
【図3】図1のIII〜III′線に沿って切られた試料ホー
ルダの断面図である。
【符号の説明】
1…真空室、2および3…対物レンズのポールピース、
4…回転体、5…電子光軸、8…回転軸、12…移動
子、15…試料、17…傾斜台、18…ピポット、21
…プーリー、22…ベルト状金属薄板、23…固定部
材、25…弾性体、26…薄型平板状ヒーター、27…
リード線。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小野瀬 正美 茨城県勝田市市毛1040番地 株式会社日立 サイエンスシステムズ内

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】第1の傾斜軸(以下X軸と呼ぶ)の中にこ
    れと直交する如き第2の傾斜軸(以下Y軸と呼ぶ)をも
    つ傾斜台を、電子線光軸に垂直な方向から試料ステージ
    に導入するようにした装置において、前記傾斜台に設け
    られたプーリーと、該プーリーに弾性的に張架されたベ
    ルト状金属薄板で構成されていることを特徴とする電子
    顕微鏡用試料2軸傾斜ホールダ。
  2. 【請求項2】前記傾斜台はチタンかステンレスで、ベル
    ト状金属薄板はタンタルで形成したことを特徴とする請
    求項1記載の電子顕微鏡用試料2軸傾斜ホールダ。
  3. 【請求項3】前記ベルト状金属薄板の巾は、プーリーと
    係合しない部分が係合する部分より広くなっていること
    を特徴とする請求項1記載の電子顕微鏡用試料2軸傾斜
    ホールダ。
  4. 【請求項4】前記プーリーにベルト状金属薄板が係合し
    ている一部分を固定したことを特徴とする請求項1記載
    の電子顕微鏡用試料2軸傾斜ホールダ。
  5. 【請求項5】前記傾斜台には薄型平板状ヒーターからな
    る加熱炉が内蔵されていることを特徴とする請求項1記
    載の電子顕微鏡用試料2軸傾斜ホールダ。
  6. 【請求項6】前記薄型平板状ヒーターのリード線は螺旋
    状にしたことを特徴とする請求項5記載の電子顕微鏡用
    試料2軸傾斜ホールダ。
JP28568292A 1992-10-23 1992-10-23 電子顕微鏡用試料2軸傾斜ホールダ Pending JPH06139986A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1164348A (ja) * 1997-08-19 1999-03-05 Jeol Ltd 試料ホルダ
JP2005228608A (ja) * 2004-02-13 2005-08-25 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電子顕微鏡装置および電子顕微鏡観察方法
CN113345784A (zh) * 2020-02-18 2021-09-03 中国科学院物理研究所 一种低温原位样品杆

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1164348A (ja) * 1997-08-19 1999-03-05 Jeol Ltd 試料ホルダ
JP2005228608A (ja) * 2004-02-13 2005-08-25 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電子顕微鏡装置および電子顕微鏡観察方法
CN113345784A (zh) * 2020-02-18 2021-09-03 中国科学院物理研究所 一种低温原位样品杆
CN113345784B (zh) * 2020-02-18 2023-06-02 中国科学院物理研究所 一种低温原位样品杆

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