JPS62249346A - 分析装置の試料交換機構 - Google Patents

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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、イオンビーム、電子ビーム等を用いた分析装
置に係わり、特に試料の交換様槽を改良して操作性を向
上させた分析装置の試料交換機構に関する。

（従来の技術） 従来、イオンビームを用いたイオンｖＥ撃形質量分析装
置としては、第５図ないし第７図に示すように、所定の
方向に１次イオンビーム１を照射するために収束および
偏向を行う収束・偏向系２を有するＡｒあるいはｏ２な
どの１次イオンビーム発生部３と、昇降動作可能に設置
された試ｎ設定フィードスルー４に固定された逆コ字形
状の試料設定機構５に試料６が固定された試料設置ブロ
ック７を設定し、この試料面６ａに前記１次イオンビー
ム発生部３からの１次イオンビーム１を当てて所定の方
向に２次イオンビーム８を放出する試料分析室９と、キ
ャッチ部１０ａを先端に持った試料搬送体１０．この試
料６を所定の環境条件に設定し試料分析室９へ導く蓋体
１１ａ付き予備室１１．この予備室１１等を超真空状態
に設定するための超高真空ポンプ１２および補助ポンプ
１３およびゲートバルブ１４等を備えた試料交換系１５
と、前記分析室９内部を所定の環境条件に設定するター
ボポンプ等の超高真空ポンプ１６およびロータリポンプ
等の補助ポンプ１７と、２次イオンビーム８を分離する
質量分析器１８およびその２次イオンを検出するイオン
検出器１９とにより構成されている。

しかして、上記装置では、試料分析室９への試料６の設
定は次のような手順で行う。先ず、予備室１１の蓋体１
１ａを開き、試料６を固定した試料設置ブロック７を試
料搬送体１０の先端キャッチ部１０ａに静置させた後、
分析室９の排気系と同様な排気で超高真空ポンプ１２お
よび補助ポンプ１３等を用いて予備１１１の内部を超高
真空に近い状態まで圧力を低下させ、その後、ゲートバ
ルブ１４を開いて試料搬送体１０を予備室１１側から第
７図の図示イ矢印の如く分析室９側へ移動させ、この操
作と併せて試料設定フィールドスルー４を含む試料設定
機構５を上下動させながら適切な位置に導いて試料６を
設定し、その後、更に試料設定フィードスルー４を上昇
させて試料設定機構５に設定した試料６を測定部に導い
ていた。

そして、以上のようにして試料６を設定した後、１次電
子ビームまたは１次イオンビーム１を照射して試料６の
分析を行う。即ち、この分析動作は、１次イオンビーム
発生部３より１次イオンビーム１を照射し試料６の試料
面６ａに当てると、この１次イオンが固体試料中の原子
と連鎖的に衝突し、その結果、試料面６ａからは入射イ
オンと固体試料６を構成する原子との相互作用により種
々の２次粒子が出力され、これが２次イオンビーム８と
して質量分析器１８側へ放出される。ここで・質量分析
器１８は前記２次粒子から２次イオンビーム８を分離し
、さらにファラデイカツブまたはチャンネルトロン等の
イオン検出器１９により２次イオンの質量スペクトルを
測定することにより、試料６の質量分析を行う。なお、
試料分析室９は、測定精度を上げる為に残留ガスを極力
除去する必要があり、このため試料分析室内部の表面積
を小さくし、かつ、脱ガスの小さい材料により構成され
、しかも、その排気系は超高真空ポンプ１６および補助
ポンプ１７により超高真空に保持され、これにより元素
Ｈ，Ｃ，Ｏなども高感度で分析可能にしている。

試料６の分析後は前記試料設定と逆の操作によって試料
６を予備室１１に持ち帰り、蓋体１１ａを開けて別の試
料６と交換している・。

しかし、以上のような試料設定機構の場合、試料６を固
定した試料設置ブロック７を試料搬送体１０の先端キャ
ッチ部１０ａに１ｉｉＩ置させ、かつ、この試料６を試
料搬送体１０により試料分析室９の試料設定機構５まで
持ち運んで設定し、その後、試料設定フィードスルー４
を上昇させて試料設置ブロック７上の試料設定機構５に
設定された試料６を試料分析室９の所定の測定部に設定
する等々の操作を行う必要がある。

従って、この分析装置の試料交換瀘構は、試料６の設定
および測定後の試料６の取り外しに際し、試料搬送体１
０の移動操作と試料設定フィードスルー４の昇降操作を
同時または別々に行う必要があり、操作が非常に面倒で
あった。また、試料分析室９に試料設定フィードスルー
４を設けているので、試料分析質９内の超高真空環境を
阻害する要因ともなっていた。

（発明が解決しようとする問題点） そこで、本発明は、従来装置における操作の！（雑さか
ら生じる作業能率の低下および試料の分析環境の阻害要
因等を改善することが要望されている点に着目し、試料
分析室内に設置されていた試料設定フィードスルーを取
り除き、かつ、試料搬送体に直線運動の操作を与えるだ
けの操作で試料分析室内への試料の着脱を可能にし、こ
れに滓って超高真空環境の実現および維持を可能とし、
試料交換時の操作性を向上させ得る分析装置の試料交換
機構を提供することを目的とする。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段およびその作用） 本発明による分析装置の試料交換機構は、試料分析室の
内部に設置された試料設定機構に予備室側から試料搬送
体を用いて試料を搬送設定し、この試料に１次電子ビー
ムまたは１次イオンビームを照射し、該試料から放射さ
れる２次ビームを検出する分析装置において、試料また
は試料を含む試料設置ブロックを載置した試ｎ搬送体の
先端部で、試料設定機構の一部を構成する試料設定本体
内に内挿される移動軸体を第１の弾性部材に坑して没す
る如く移動させ、このとき移動軸体の移動による移動軸
体上に設けた突起体を用いて第２の弾性部材に坑してカ
ムを回動させて該カム自身に形成した溝部に突起体を係
合させることにより、移動軸体の復旧移動動作を阻止す
るとともに試料搬送体先端部に載置せしめ、次の試料Ｗ
Ｉ送体による前記移動軸体の押圧力で前記カム溝部から
突起体を外し、かつ、試料設定本体の試料載置部の試料
を試料搬送体で受は取って予備室側へ持ち帰るようにし
たものである。

（実施例） 以下、本発明の一実施例について第１図ないし第４図を
参照して説明する。第１図は分析装置の全体構成図、第
２図は試料搬送体と試料設定機構の位置関係を示す図、
第３図および第４図は試料装着前および試料装着後をそ
れぞれ示す因である。なお、これらの図において第５図
と同一部分には同一符号を付してその詳しい説明は省略
し、主として第５図と比較して構成上置なる部分である
試料搬送体２０と試料設定機構３０についてその構成を
具体的に説明する。

先ず、試料搬送体２０は、その先端部に固定されたＬ字
状試料載置部２１と、この試料載置部２１の平坦部分に
形成され、試料６または試料６を固定した試料設置ブロ
ック７の下部に突出された突片２を係合させる係合溝２
３とで構成されている。

次に、試料設定機構３０は、前記試料分析室９の壁部に
固定された支持体３１の端部に固定されるものであって
、具体的には予備室１１側と向かい合う側に凹部または
凹部の底面平坦部側を一部切欠した試料載置部３２ａを
有し、かつ、試料載置部３２ａより後部側方向へ穴部３
２ｂが形成され、更に胴部分に前記穴部３２ｂと連絡す
るようなガイド溝３２ｃを試料搬送体２０の移動方向に
形成してなる試料設定本体３２と、この試料設定本体３
２を構成する前記穴部３２ｂの後端部に内装された第１
の弾性部材３３と、前記穴部３２ｂに内挿され、前記試
料搬送体２０の先端部による押圧力を受けて第１の弾性
部材３３に坑して移動する移動軸体３４と、この移動軸
体３４の面部から前記ガイド溝３２Ｃを通って外部に突
出される様に設けられ、前記移動軸体３４とともに移動
する突起体３５と、その基端部側が前記試料設定本体３
２に回動可能に取り付けられ、かつ、その−側部にカム
溝３６ａが形成されたテーパー付きカム３６と、常時は
テーパー付きカム３６を所定方向に回動する様に作用す
る第２の弾性部材３７とで構成されている。

次に、以上のような構成された分析装置の試料交換機構
の動作を説明する。

先ず、第３図に示す試料装着前の状態においては、ポン
プ１６，１７を用いて超高真空に保持された試料分析室
９と前記予備室１１とがゲートバルブ１４の閉塞によっ
て完全に分離された状態となっている。

以上の様な状態において試料６の設定は次の様な手順に
基づいて行う。先ず、予備室１１の蓋体１１ａを開けて
大気開放（通常はＮ２でエアパージ）の状態に設定した
後、試料６または試料６を含む試料設置ブロック７の下
側突片２２を前記試料搬送体２０先端の係合溝２３に係
合して試料６を静置する。その後、蓋体１１ａを閉じて
予備室１１の内部をポンプ１２．１３により試料分析室
９内部とほぼ同様な圧力状態に設定した復、ゲートバル
ブ１４を開き、その後、第３図の口矢印方向へ試料搬送
体２０を動かして試料６を試料分析室９へ移動させる。

この状態において試料搬送体２０の先端部で試料設定機
構３０の移動軸体３４先端を押圧すると、この移動軸体
３４は第１の弾性部材３３に抗して移動され、かつ、こ
の移動軸体３４に追随して突起体３５がガイド溝３２Ｃ
に沿って移動する。この移動により突起体３５がカム３
６のテーパーを押し付けるので、該カム３６が第２の弾
性部材３７に抗して回動し、これに伴って突起体３５が
ある所定のストローク分移動するとカム溝３６ａに係合
され、移動軸体３４が復旧移動動作が阻止される。この
状態において試料！η送休体０を後退させると、試料搬
送体２０の試料、、、’、’Ｊ２１上の試料６が試料設
定本体３２側の試料載１部３２ａにＶ、ａされ、かつ、
その−側部側が板ばね３８で押えられて固定される。

しかる後、空になった試料搬送体２０を第４図に示す矢
印凸方向に移動させて予備室１１側に戻した後、ゲート
バルブ１４を閉塞し、試料分析室９と予備室１１とを遮
断する。以後、１次イオン発生部３から分析室９内の試
料面６ａに１次イオンビーム１が照射され、かつ、この
試料６から放出された２次イオンビーム８が質】分析器
１８にて質量分離された後、イオン検出器１９で検出す
る。

次に、測定終了後においては、ゲートバルブ１４を開い
て試料搬送体２０を再度分析室９へ移動させ、その試料
搬送体先端を試料６の下側を通って移動軸体３４を押圧
すると、前記突起体３５がカム溝部３６ａより外れてカ
ム３６のテーバにそって後退し、これに伴って移動軸体
３４が後退する。このとき、試ｒ４ｍ送体２０を戻すと
、試料！ｌ！置部２１の係合溝２３に試料６の突片２２
が係合されて同時に引き戻される。そして、試料６を予
備室１１まで戻した後、ゲートバルブ１４を作動させ分
析室９と予備室１１とを遮断した後、予備室１１ａの蓋
体１１ａを開いて試料６を含む試料設置ブロック７を取
り出す。以後、同様な操作で試料６を試料搬送体２０に
装着し、試料分析室９の試料設定機構３０に設定するも
のである。

従って、以上のような実施例の構成によれば、試料分析
室９に試料設定フィードスルーを設けることなく試料搬
送体２０の直線運動だけにより試料を交換するような構
成としたので、従来のような繁雑な操作が必要でなくな
り、しかも、通常試料設定フィードスルーの駆動はベロ
ーズ等を用いて回動させているためにリーク量が無視で
きず、超ａｉｌｉ真空環境を阻害する要因の１つとされ
ていたが、その阻害要因も除去することができる。即ち
、本機構は、試料搬送体２０の先端で試料設定機構３０
の移動軸体３４を押圧するだけの操作で試料６を試料設
定機構側に装着し得、再度、同様な押圧操作により試料
６を容易に取り外すようにしたので、試料設定等におけ
る操作性の向上を期待でき、また試料設定時間の短縮化
によって試料分析作業の能率を大幅に向上させ得る。ま
た、試料設定フィードスルーが除去されたことにより、
超高真空の環境条件を容易に実現し易く、安定した状態
で試料６を分析することができる。

なお、上記実施例は１次イオンビーム発生部３を用いた
例について述べたが、１次電子ビーム発生部を用いたも
のであってもよい。その他、本発明はその要旨を逸脱し
ない範囲で種々変形して実施できる。

［発明の効果］ 以上詳記したように本発明によれば、試料分析室内に設
置されていた試料設定フィードスルーを取り除き、かつ
、試料搬送体に直線運動を与えるだけの操作により試料
分析室内への試料の着脱を可能にしたので、超高真空環
境の実現および維持、を容易に行い得、かつ、試料交換
時の操作性を大幅に向上させ得る分析装置の試料交換機
構を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明に係わる分析装置の試料交
換機構の一実施例を説明するために示したもので、第１
図は本発明機構を適用した分析装置の概略構成図、第２
図は試料搬送体２０と試料設定機構との位置関係図、第
３図および第４図は試料装着前および試料装着後の状態
を示す図、第５図ないし第７図は従来機構を説明するた
めに示したもので、第５図は試料交換機構を適用した分
析装置の概略構成図、第６図はキャッチ部と試料設置ブ
ロックとの位置関係図、第７図は試料搬送体と試料設定
機構との位置関係図である。 ３・・・１次イオンビーム発生部、６・・・試料、７・
・・試料設置ブロック、９・・・試料分析室、１１・・
・予備至、１２．１６・・・超高真空ポンプ、１３．１
７・・・補助ポンプ、１４・・・ゲートバルブ、１８・
・・質量分析器、１９・・・検出器、２０・・・試料搬
送体、２１・・・試ｎｕ置部、３０・・・試料設定機構
、３２・・・試料設定本体、３２ａ・・・試料載置部、
３２ｂ・・・穴部、３２ｃ・・・ガイド溝、３３・・・
第１の弾性部材、３４・・・移動軸体、３５・・・突起
体、３６・・・カム、３６ａ・・・カム溝部、３７・・
・第２の弾性部材、３８・・・ばね。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第　４　図（８）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 試料分析室の内部に設置された試料設定機構に予備室側
   から試料搬送体により試料を搬送設定し、この試料に１
   次電子ビームまたは１次イオンビームを照射し、該試料
   から放射される２次ビームを検出する分析装置において
   、 前記試料搬送体は、その先端部が前記試料または試料を
   含む試料設置ブロックを載置するに必要な形態に形成さ
   れ、 前記試料設定機構は、前記予備室と向い合う側に試料載
   置部を持つた試料設定本体と、この試料設定本体内部に
   挿通され、前記試料搬送体先端部による押圧力を受けて
   第１の弾性部材に坑して移動する移動軸体と、この移動
   軸体に突出された突起体と、前記移動軸体の移動による
   前記突起体の押圧力により第２の弾性部材に坑して回動
   して前記突起体を溝部に係合させて前記移動軸体の復旧
   移動動作を前記試料搬送体による次の押圧操作まで阻止
   するとともに前記試料搬送体の先端に載置された試料を
   試料設定本体の試料載置部に移し替えて載置させるカム
   体とを備え、 前記試料搬送体の直線運動だけで前記試料の交換を可能
   にしたことを特徴とする分析装置の試料交換機構。