JPH10134749A - 試料ホルダ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 試料ステージに装着した試料ホルダ上の試料
に対する顕微分析作業の途中で試料ステージ上から試料
を一旦取り出して、試料の向きを反転させた状態で試料
ステージ上に再装着する必要がある場合に、試料ホルダ
への試料Ｓの脱着作業を不要にすること、および試料ホ
ルダ上の試料位置がずれないようにすること。 【解決手段】 上面に設けられ且つ試料（Ｓ）が載置さ
れる試料載置面（１b）と、前記試料載置面（１b）に載
置された試料（Ｓ）を固定する試料保持部材（１）と、
下面に設けられ試料ステージ（ＳＴ）に保持される被保
持部（２）と、互いに反対側に配置された一対の側面に
それぞれ設けられ、試料交換棒（６）先端（６a）と着
脱自在な試料交換棒連結部（４）とから構成される試料
ホルダ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、荷電粒子線装置
（電子プローブマイクロアナライザ、電子ビーム、イオ
ンビーム等を用いた分析装置、等）を使用して試料を観
察、分析する際、前記試料を保持する試料ホルダに関
し、特に試料交換棒と着脱自在な連結部を設けた試料ホ
ルダに関する。

【０００２】

【従来の技術】前記荷電粒子線装置を用いて鉄鋼等の結
晶組成などを観察、分析（顕微分析作業）する際、試料
として小さく切断すると、そのとき発生する熱などで前
記結晶組成が変成することがあり、試料として不適切な
場合がある。このような障害を避けるため、試料として
比較的大きく切断して、顕微分析作業を行うことがあ
る。このように作成された大きな試料を保持する試料ホ
ルダとしては、従来、図６〜図８に示す技術が知られて
いる。

【０００３】（Ｊ01）（図６〜図８に示す技術）図６は
従来の試料ホルダの斜視図である。図７は前記図６のＶ
II-ＶII線断面図である。図８は従来の試料ホルダを荷
電粒子線装置内の試料ステージに装着した状態を示す図
である。図６、図７において、試料ホルダＨの試料保持
部材０１は、略楕円形の盤状の部材で長手方向に垂直な
両側面の中央には固定用凹溝０１aが形成されている。
前記試料保持部材０１の下端面には断面台形の被保持溝
０２が形成されている。前記試料保持部材０１の上端面
には試料載置面０１bが形成されている。前記試料保持
部材０１の試料載置面０１bの中央には上下に貫通する
ネジ孔０１cが形成されている。前記試料載置面０１bの
上面には試料Ｓが載置され、試料保持部材０１の短手方
向に垂直な両側面中央に設けられた試料係止部０３によ
り係止される。係止された試料Ｓは、前記ネジ貫通孔０
１cと螺合する固定ネジＮにより下方から押し上げられ
て試料係止部０３に固定される。片側の試料係止部０３
の外端側には、試料係止部０３の両端からＬ字状の部材
で構成された交換棒被係止部０４が形成されている。前
記交換棒被係止部０４は、横幅の広い被係止溝０４aお
よび横幅の狭い係止部出入溝０４bを有している。

【０００４】試料交換棒０６の先端には略直方体状の係
止部０６aが設けられており、係止部０６aは図６に示す
回転位置（長手方向が鉛直方向に配置される位置、以後
「鉛直姿勢」ともいう。）では前記係止部出入溝０４b
を通過可能である。前記係止部０６aを前記鉛直姿勢に
して、前記係止部出入溝０４bから被係止溝０４a内に進
入させた後、試料交換棒０６を９０°回転させると、前
記直方体状の係止部０６aの回転位置は長手方向が水平
に配置される位置（以後「水平姿勢」ともいう。）に回
転移動する。前述のように係止部０６aが被係止溝０４a
内で水平になった状態では、試料交換棒０６の進退移動
に伴って試料ホルダＨが試料交換棒０６と一体的に進退
移動する。

【０００５】図８において、前記試料ホルダＨが配置さ
れる荷電粒子線装置は、上方に荷電粒子線照射装置０７
を装着した真空試料室０８を有している。前記真空試料
室０８の底部にはモータＭおよびギアＧ等により前記試
料交換棒０６の進退方向と同じ方向（Ｙ軸方向）に移動
するＹ軸テーブル０９aが配置されており、Ｙ軸テーブ
ル上には前記Ｙ軸に垂直なＸ軸方向に移動可能なＸ軸テ
ーブル０９bが支持されている。前記Ｙ軸テーブル０９a
およびＸ軸テーブル０９bにより水平なＸＹ平面内で移
動制御される試料ステージ０９が構成されている。前記
試料ステージ０９上には断面逆台形状のホルダ嵌合部材
０９cが配置されており、この部材に前記被保持溝０２
が嵌合する。また、前記試料ステージ０９と真空試料室
０８の側面開口部０８aと間には試料ホルダＨの下面を
支持するホルダガイド０１１が設けてある。前記真空試
料室０８の側面開口部０８aの外側には、シリンダ０１
２により前記側面開口部０８aを遮蔽する仕切弁０１３
と、その外側には予備排気室０１４がそれぞれ設けられ
ている。前記予備排気室０１４の内部には試料ホルダＨ
の下面を支持するホルダガイド０１６が設けられてお
り、前記予備排気室０１４を構成する外壁の一部はフラ
ンジ部材０１７により構成されている。また、前記フラ
ンジ部材０１７には透明部材０１７aが嵌合してあり、
ここから使用者は前記予備排気室０１４および真空試料
室０８内部を覗くことができる。

【０００６】前記フランジ部材０１７を貫通する試料交
換棒０６の先端に係止された試料ホルダＨは、前記ホル
ダガイド０１６上に載置される。前記真空試料室０８の
側面開口部０８aを仕切弁０１３により閉じた状態で予
備排気室０１４内を真空状態にした後、仕切弁０１３を
開ける。この状態で、前記試料ホルダＨを先端に係止し
た試料交換棒０８を試料ステージ０９方向にホルダガイ
ド０１６、０１１上を滑らせるように押圧して、試料ス
テージ０９上に装着する。このとき、試料ステージ０９
上のホルダ嵌合部材０９cが前記被保持溝０２に嵌合し
て、試料ステージ０９と試料ホルダＨが固定される。装
着完了後、試料ステージ０９を水平方向の移動させるな
どして、前記荷電粒子線照射装置０７から出射された荷
電粒子線Ｌが試料Ｓ上に照射される位置を調節して顕微
分析作業を行う。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】

（前記（Ｊ01）の問題点）前記従来技術（Ｊ01）におい
て、真空試料室０８の容積や周辺機器の関係から試料ス
テージ０９の移動範囲が限られている。たとえば、図８
上の右方向に試料ステージ０９を水平方向に移動させ
て、試料Ｓに荷電粒子線Ｌを照射させる。前記試料ステ
ージ０９を右側限界位置（２点鎖線）にまで移動させた
とき、試料Ｓが大きい場合は、図８で試料Ｓの右側部分
Ａには荷電粒子線Ｌを照射可能であるが左端側の部分Ｂ
は照射不可能な場合がある。このような場合、一旦、試
料ステージ０９から試料ホルダＨを引き出し、試料Ｓを
試料ホルダＨから取り外して試料Ｓの向きを反転させ、
再び試料ホルダＨに装着する必要があった。しかし、試
料Ｓの顕微分析作業の途中、前記試料Ｓの試料ホルダＨ
への脱着作業を行うと試料ホルダＨ上の試料Ｓの位置が
ずれてしまう。その場合、前記脱着作業の後で試料ホル
ダＨを試料ステージ０９に装着した際、試料ホルダＨの
試料ステージ０９上の位置が前記脱着作業の前と同じ位
置であっても、試料ステージ０９上の試料ＳのＸ，Ｙ座
標が前記脱着前後でずれるという問題点があった。ま
た、前記顕微分析作業の途中で前記試料ホルダＨへの試
料Ｓの脱着作業を行うことは、面倒であり、無駄な作業
時間がかかるという問題点もあった。

【０００８】本発明は、前述の事情に鑑み、下記の記載
内容を課題とする。 （Ｏ01）試料ステージに装着した試料ホルダ上の試料に
対する顕微分析作業の途中で試料ステージ上から試料を
一旦取り出して、試料の向きを反転させた状態で試料ス
テージ上に再装着する必要がある場合に、試料ホルダへ
の試料Ｓの脱着作業を不要にすること、および試料ホル
ダ上の試料位置がずれないようにすること。

【０００９】

【課題を解決するための手段】次に、前記課題を解決す
るために案出した本発明を説明するが、本発明の要素に
は、後述の実施例の要素との対応を容易にするため、実
施例の要素の符号をカッコで囲んだものを付記する。ま
た、本発明を後述の実施例の符号と対応させて説明する
理由は、本発明の理解を容易にするためであり、本発明
の範囲を実施例に限定するためではない。

【００１０】（本発明）前記課題を解決するために、本
発明の試料ホルダは、下記の要件を備えたことを特徴と
する、（Ａ01）上面に設けられ且つ試料（Ｓ）が載置さ
れる試料載置面（１b）、（Ａ02）前記試料載置面（１
b）に載置された試料（Ｓ）を固定する試料保持部材
（１）、（Ａ02）下面に設けられ試料ステージ（ＳＴ）
に保持される被保持溝（２）、（Ａ03）互いに反対側に
配置された一対の側面にそれぞれ設けられ、試料交換棒
（６；３４）先端（６a；３４a）と着脱自在な試料交換
棒連結部（４；３３）。

【００１１】（作用）次に、前述の特徴を備えた本発明
の作用を説明する。前述の特徴を備えた本発明の試料ホ
ルダでは、試料保持部材（１）の上面に設けられた試料
載置面（１b）には試料（Ｓ）が載置されて、試料保持
部材（１）に固定される。試料（Ｓ）を固定した試料保
持部材（１）の下面に設けられた被保持溝（２）が試料
ステージ（ＳＴ）に保持される。顕微分析作業の途中、
前記試料（Ｓ）を反転させる必要がある場合には、前記
試料保持部材（１）の互いに反対側に配置された一対の
側面にそれぞれ設けられた試料交換棒連結部（４；３
３）の一方が、試料交換棒（６；３４）の先端（６a;３
４a）に装着され、前記試料ホルダ（Ｈ）が試料ステー
ジ（ＳＴ）から取り外される。取り外された試料ホルダ
（Ｈ）から試料交換棒（６；３４）を外し、試料ホルダ
（Ｈ）を反転させる。そして、もう一方側の試料交換棒
連結部（４；３３）に前記試料交換棒（６；３４）の先
端（６a;３４a）を装着して前記試料ホルダ（Ｈ）を試
料ステージ（ＳＴ）に保持させ、再び試料（Ｓ）の顕微
分析作業を行う。これにより、顕微分析作業の途中でも
試料（Ｓ）を試料ホルダ（Ｈ）から取り外すことなく試
料（Ｓ）の向きを反転させることが可能となり、試料ホ
ルダ（Ｈ）上の試料（Ｓ）位置はずれることがない。

【００１２】

【発明の実施の形態】

【実施例】次に図面を参照しながら、本発明の試料ホル
ダの実施の態様の例（実施例）を説明するが、本発明は
以下の実施例に限定されるものではない。なお、以後の
説明の理解を容易にするために、図面において互いに直
交する座標軸Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を定義し、矢印Ｘ方向を
前方、矢印Ｙ方向を左方、 矢印Ｚ方向を上方とする。
この場合、Ｘ方向と逆向き（−Ｘ方向）は後方、Ｙ方向
と逆向き（−Ｙ方向）は右方、Ｚ方向と逆向き（−Ｚ方
向）は下方となる。また、Ｘ方向及び−Ｘ方向を含めて
前後方向又はＸ軸方向といい、Ｙ方向及び−Ｙ方向を含
めて左右方向又はＹ軸方向といい、Ｚ方向及び−Ｚ方向
を含めて上下方向又はＺ軸方向ということにする。さら
に図中、「○」の中に「・」が記載されたものは紙面の
裏から表に向かう矢印を意味し、「○」の中に「×」が
記載されたものは紙面の表から裏に向かう矢印を意味す
るものとする。

【００１３】（実施例１）図１は本発明の試料ホルダの
実施例１の斜視図である。図２は同実施例１の試料ホル
ダが装着される試料ステージの説明図で、図２Ａは平面
図、図２Ｂは前記図２ＡのIIＢ-IIＢ線断面図である。
図３は本発明の試料ホルダの実施例１を荷電粒子線装置
内の試料ステージに装着した状態を示す図である。図１
に示す本発明の実施例１の説明において、前記図６およ
び図７に示す従来の試料ホルダの構成要素と同一の構成
要素には、前記図６および図７で使用した符号の最初の
０を除いた符号を付して、その詳細な説明は省略する。

【００１４】図１において、試料ホルダＨの短手方向に
垂直な両側面に形成された試料係止部３の外端側には、
各試料係止部３の両端からＬ字状の部材で構成された交
換棒被係止部４が形成されている。前記各被係止部４
は、横幅の広い被係止溝４aおよび横幅の狭い係止部出
入溝４bを有している。また、前記交換棒係止部４は本
実施例１の試料交換棒連結部を構成する。図３におい
て、前記試料ホルダＨが配置される荷電粒子線装置は、
上方に荷電粒子線照射装置７を装着した真空試料室８を
有している。前記真空試料室８の底部にはモータおよび
ギア等で構成されるモータユニットＭyにより前記試料
交換棒６の進退方向と同じ方向（Ｙ軸方向）に移動する
Ｙ軸テーブルＴyが配置されており、Ｙ軸テーブルＴy上
には前記Ｙ軸に垂直なＸ軸方向に移動可能なＸ軸テーブ
ルＴxが支持されている。前記Ｙ軸テーブルＴyおよびＸ
軸テーブルＴxにより水平なＸＹ平面内で移動制御され
る試料ステージＳＴが構成されている。前記試料ステー
ジＳＴと前記真空試料室８の側面開口部８aと間には試
料ホルダＨの下面を支持するホルダガイド１１が設けて
ある。

【００１５】前記真空試料室８の側面開口部８aの外側
には、シリンダ１２により前記側面開口部８aを遮蔽す
る仕切弁１３と、その外側には予備排気室１４がそれぞ
れ設けられている。前記予備排気室１４の内部には試料
ホルダＨの下面を支持するホルダガイド１６が設けられ
ており、前記予備排気室１４を構成する外壁の一部はフ
ランジ部材１７により構成されている。前記フランジ部
材１７のフランジ部分上方には覗窓口１７aが設けられ
ており、ここに透明部材１７bが嵌合されている。前記
覗窓口１７aから使用者は前記予備排気室１４および真
空試料室８内部を覗くことができる。

【００１６】図２において、前記真空試料室８内部の底
部側に配置されている前記Ｙ軸テーブルＴyにはガイド
シャフト２１およびスクリューシャフト２２が貫通して
いる。前記ガイドシャフト２１は、シャフト支持部材２
３により前記真空試料室８内部の底面に固定されてい
る。前記スクリューシャフト２２は前記シャフト支持部
材２３により前記底面に回動可能に支持されており、そ
の一端はモータおよびギアから構成されるモータユニッ
トＭyに接続されている。前記モータユニットＭyにより
スクリューシャフト２２が回転すると、前記Ｙ軸テーブ
ルＴyが試料交換棒６の進退方向と同じ方向であるＹ軸
方向に移動する。

【００１７】前記Ｙ軸テーブルＴyの上面にＸ軸テーブ
ルＴxには、Ｙ軸テーブルＴyと同様、ガイドシャフト２
６およびスクリューシャフト２７が貫通しており、これ
らはシャフト支持部材２８により支持される。さらに、
前記スクリューシャフト２７の一端にはモータおよびギ
アから構成されるモータユニットＭxに接続されてい
る。前記モータユニットＭxによりスクリューシャフト
２７が回転すると、前記Ｘ軸テーブルＴxがＸ軸方向に
移動する。前記Ｘ軸テーブルＴxの上面中央には断面逆
台形状のホルダ嵌合部材３１が配置されており、その長
辺はＹ軸方向に形成されている。また、前記Ｘ軸テーブ
ルＴx上で、ホルダ嵌合部材３１の長辺中央の両側には
固定部材３２が配置されている。前記固定部材３２の内
部は中空で、その内部にはバネ３２aおよびボール３２b
が収容されており、前記バネ３２aは外側方向にボール
３２bを押圧している。前記各ボール３２bは、互いにホ
ルダ嵌合部材３１の長辺側に向き合っている。前記ホル
ダ嵌合部材３１には試料ホルダＨの被保持溝２（図１参
照）が嵌合し、前記固定部材３２のボール３２aが試料
ホルダＨの固定用凹部１a（図１参照）に当接して、前
記試料ホルダＨが試料ステージＳＴ上に固定される。

【００１８】（実施例１の作用）次に、前述の構成を備
えた前記実施例１の作用を説明する。図１，２におい
て、試料ホルダＨの試料係止部３により係止される試料
Ｓは試料載置面１b上に載置され、固定ネジＮにより押
し上げられて試料係止部３に固定される。この状態で、
試料ホルダＨの被保持溝２が試料ステージＳＴ上のホル
ダ嵌合部材３１に嵌合して、試料ホルダＨは試料ステー
ジＳＴに装着される。装着された試料ホルダＨは、前記
固定部材３２のボール３２bが前記試料ホルダＨの固定
用凹部１aに当接して、試料ステージＳＴ上に固定され
る。前記試料ステージＳＴを移動させて試料Ｓの顕微分
析作業を行う。

【００１９】このとき、試料ステージＳＴの移動限度に
達してもなお試料Ｓに対して荷電粒子線の照射が不可能
な部分がある場合、試料Ｓの左右方向（Ｙ軸方向）の位
置を反転させる必要がある。このような場合には、前記
試料交換棒６の被係止部６aを前記鉛直姿勢にして、前
記係止部出入溝４bから被係止溝４a内に進入させた後、
試料交換棒６を９０°回転させる。試料交換棒６を回転
させると前記直方体状の係止部６aの回転位置は、前記
水平姿勢に回転移動する。前記係止部６aが被係止溝４a
内で前記水平姿勢になった状態で前記交換棒係止部４に
係止部６aを係止させて、前記試料ホルダＨを試料ステ
ージＳＴから取り外し図３において前記真空試料室８か
ら左方（Ｙ方向）に引き出して予備排気室１４に移動さ
せる。次に仕切弁１３を閉じて、前記フランジ部１７外
方に取り出す。そうすると試料交換棒６および試料ホル
ダＨと共に試料Ｓが予備排気室１４から取り出される。
取出された試料ホルダＨから前記試料交換棒６を取り外
し、試料ホルダＨを左右に反転させる。そして、再び試
料交換棒６を前記のようにもう一方の交換棒係止部材４
に係止させて、試料ホルダＨを試料ステージＳＴに装着
する。これにより、顕微分析作業の途中において試料ホ
ルダＨから試料Ｓを取り外すことなく試料Ｓの向きが反
転可能となり、試料ホルダＨ上の試料Ｓ位置がずれるこ
とがない。

【００２０】（実施例２）図４は本発明の試料ホルダの
実施例２の一部断面斜視図で、前記図１に対応してい
る。図５は同実施例２の試料ホルダが装着される試料ス
テージの説明図で、図５Ａは平面図、図５Ｂは前記図５
ＡのＶＢ-ＶＢ線断面図である。なお、本実施例２の説
明において、前記実施例１の構成要素に対応する構成要
素には同一の符号を付して、その詳細な説明を省略す
る。本実施例２は、下記の点で前記実施例１と相違して
いるが、他の点では前記実施例１と同様に構成されてい
る。

【００２１】本実施例２では前記実施例１の交換棒係止
部材６の代わりに本実施例２の試料交換棒連結部を構成
する交換棒連結孔３３が前試料保持部材１に形成されて
いる。前記交換棒連結孔３３には雌ネジが形成されてお
り、ここに本実施例２の試料交換棒３４の先端に形成さ
れた雄ネジ部３４aがねじ込まれる。また、本実施例２
では前記実施例１の固定部材３２がバネ３２aおよびボ
ール３２bから構成されていた代わりに本実施例２の固
定部材３６はＬ字型の屈曲部材３６aおよびバネ３６bに
より構成される。前記バネ３６bの一端は、試料ステー
ジＳＴ上に固定されているバネ固定ピン３６cに固定さ
れており、他端が前記屈曲部材３６aに連結される。そ
して、バネ３６bの弾性力により前記屈曲部材３６aが回
転軸３６d回りに回転し、前記試料ステージＳＴ上に固
定されている規制部材３６eにより回転が規制される。
前記屈曲部材３６aの屈曲部が前記試料ホルダＨの固定
用凹部１aに当接して試料ホルダＨを試料ステージＳＴ
上に固定する。

【００２２】前述の構成によりこの実施例２において
も、大きな試料Ｓの顕微分析作業の途中、前記試料Ｓを
試料ホルダＨから取り外すことなく、試料Ｓの反転が可
能となり試料ホルダＨ上の試料Ｓの位置がずれることが
ない。さらに、試料交換棒３４が試料保持部材１の交換
棒連結孔３３にねじ込まれるので、前記実施例１と異な
り、この実施例２の試料ホルダＨは垂直方向にも試料交
換棒３４から外れずに保持されている。このため、荷電
粒子線装置内において試料ホルダＨの下端面がホルダガ
イド１１，１６により支持されなくても、試料ホルダＨ
の移動が可能である。したがって、ホルダガイド１１，
１６が省略可能である。

【００２３】（変更例）以上、本発明の実施例を詳述し
たが、本発明は、前記実施例に限定されるものではな
く、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内
で、種々の変更を行うことが可能である。本発明の変更
実施例を下記に例示する。 （Ｈ01）本発明は、大きな試料以外の試料ホルダに適用
可能である。 （Ｈ02）本発明の試料交換棒連結部は前記実施例のよう
な形状以外にも変更可能である。

【発明の効果】前述の本発明の試料ホルダは、下記の効
果を奏することができる。 （Ｅ01）試料ステージに装着した試料ホルダ上の試料に
対する顕微分析作業の途中で試料ステージ上から試料を
一旦取り出して、試料の向きを反転させた状態で試料ス
テージ上に再装着する必要がある場合に、試料ホルダへ
の試料Ｓの脱着作業が不要となり、試料ホルダ上の試料
位置もずれることがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１は本発明の試料ホルダの実施例１の斜視
図である。

【図２】 図２は同実施例１の試料ホルダが装着される
試料ステージの説明図で、図２Ａは平面図、図２Ｂは前
記図２ＡのIIＢ-IIＢ線断面図である。

【図３】 図３は本発明の試料ホルダの実施例１を荷電
粒子線装置内の試料ステージに装着した状態を示す図で
ある。

【図４】 図４は本発明の試料ホルダの実施例２の一部
断面斜視図で、前記図１に対応している。

【図５】 図５は同実施例２の試料ホルダが装着される
試料ステージの説明図で、図５Ａは平面図、図５Ｂは前
記図５ＡのＶＢ-ＶＢ線断面図である。

【図６】 図６は従来の試料ホルダの斜視図である。

【図７】 図７は前記図６のＶII-ＶII線断面図であ
る。

【図８】 図８は従来の試料ホルダを荷電粒子線装置内
の試料ステージに装着した状態を示す図である。

【符号の説明】

Ｓ…試料、ＳＴ…試料ステージ、Ｈ…試料ホルダ、１…
試料保持部材、１b…試料載置面、２…被保持溝、
（４；３３）…試料交換棒連結部、（６；３４）…試料
交換棒、（６a；３４a）…試料交換棒先端

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 下記の要件を備えたことを特徴とする試
   料ホルダ、（Ａ01）上面に設けられ且つ試料が載置され
   る試料載置面、（Ａ02）前記試料載置面に載置された試
   料を固定する試料保持部材、（Ａ02）下面に設けられ試
   料ステージに保持される被保持溝、（Ａ03）互いに反対
   側に配置された一対の側面にそれぞれ設けられ、試料交
   換棒先端と着脱自在な試料交換棒連結部。