JPS63200447A - 走査型電子顕微鏡等における試料交換装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、走査型電子顕微鏡等における試料交換装置の
改良に関する。

［従来の技術］ かかる試料交換装置の従来例としては、試料室内に仕切
弁を介して連通された試料交換室を前記試料室外壁に固
定すると共に、先端に雄ネジを有する試料交換棒を球体
軸受を介して前記試料交換室側壁に設けた覗き窓に摺動
かつ回動可能に貫通して取付けた構造が広く使用されて
いる。試料を交換する際は、仕切弁を開け、前記覗き窓
を覗きながら試料交換棒を前進させ、その雄ネジを試料
室内に置かれた試料ホルダの雌ネジ穴に螺合させて両者
を一体化した後、試料交換棒を後退させて試料ホルダを
試料交換室内に収納してから仕切弁を閉じ、試料交換室
を大気圧に戻して新しい試料に交換するようにしている
。

一方、走査型電子顕微鏡においては、水平移動機構の移
動範囲を長くすることなくできるだけ大型の試料をあら
ゆる方向から観察０分析可能となすため、試料には通常
に行なわれる水平移動に加えて、回転や傾斜が与えられ
る。また、試料像を高分解能で観察する場合には試料表
面をできるだけ対物レンズに接近させて配置する必要が
あり、逆に低倍観察や大型試料の傾斜状態を観察する場
合には試料は対物レンズから１！ｌｔず必要がある。そ
のため試料位置は電子線の光軸方向に上下移動できるよ
うに構成されている。

［発明が解決しようとする問題点〕 そのため試料の水平移動や回転及び傾斜、さらには上下
移動により試料ホルダに形成した雌ネジ穴と試料交換棒
との位置関係がズレることを避けることができない。そ
こで、試料の交換を行なうために試料ホルダの雌ネジ穴
と試料交換棒とが対向することのできる試料の交換位置
を予め決めておき、試料を交換する度に、試料を水平移
動９回転、傾斜及び上下移動させることにより試料位置
を交換位置に戻す操作が必要となる。そのため取扱い操
作が非常に面倒である。

そこで、本発明はこのような点に鑑みてなされたもので
あり、光軸方向における試料位置に関係なく試料交換を
行なうことのできる走査型電子顕微鏡等における試料交
換装置を提供することを目的とするものである。

［問題点を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明は高真空に保たれた
試料卒と、該試料室内に置かれ、かつ電子線光軸と直交
する平面内で移動する移動体と、該移動体に着脱可能に
装着され、かつ試料を保持する試料ホルダと、前記試料
室内に仕切弁を介して連通した試料交換室と、前記試料
ホルダをその先端に着脱可能に取付けた状態で試料室と
試料交換室との間を往復させるため該試料交換室側壁に
摺動可能に貫通して取付けられた試料交換棒とを備え、
前記移動体と試料交換室とを連動して前記電子線光軸方
向に移動させるように構成したことを特徴とするもので
ある。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳説する。

［実施例］ 第１図は本発明の一実施例を示すＩ！ｌ断面図、第２図
は第１図のＡＡ断面図、第３図は第１図のＢＢ矢視図で
ある。

各図において、１は試料室で、上方には図示外の電子銃
から発生した電子線Ｅ８を細く集束して試料２上に照射
するための対物レンズ３が設置しである。また、底部に
は図示外の真空ポンプに連通された排気管４が接続して
あり、試料室内は高真空に保たれる。さらに、この試料
室１の前面側壁には前面カバー５が取外し可能に設けで
ある。

６は前記前面カバー５の内壁に案内板７ａ、７ｂを介し
て前記電子線ＥＢの光軸Ｚと平行に上下動可能に保持さ
れた試料用上下移動体で、この上下移動体の側面には軸
受８を介して傾斜体９が回動可能に取付けられている。

前記傾斜体９の傾動軸Ｔは光軸Ｚと直交するように配置
されており、また、この傾斜体９の下端には光軸Ｚと交
差する方向に張出し部９ａが設けである。この張出し部
９ａ上にはＸ移動体１０．Ｙ移動体１１及び回転台１２
が夫々積重ねるようにして設置しである。

前記回転台１２の上面には前記試料２を収納した試料ホ
ルダ１３がアリ及びアリ溝等によって着脱可能に装着さ
れる。ここで、試料ホルダ１３を回転台１２に装着した
とき、試料２の表面が前記傾斜体９の傾動軸Ｔと一致す
るようにしである。

１４は前記傾斜体９の上端部に前記傾動軸Ｔと同心状に
取付けられた円弧状のウオーム歯車で、この歯車には前
記軸受８（上下移動体６でも良い）に回転可能に保持さ
れたウオーム１５が噛合っている。このウオーム１５は
図示外のスプライン軸受及び回転軸を介して前記前面カ
バー５の外壁に回転可能に取付けられたつまみに連結さ
れている。

１６は前記試料ホルダ１３の側面に設けた雌ネジ穴で、
この雌ネジ穴はその中心が前記試料ホルダ１３（試料２
）の中心Ｏと直交すると共に試料２表面とも一致するよ
うに形成されている。

１７は前記前面カバー５の大気側に案内板１８ａ、ＩＢ
ｂを介して移動可能に保持された試料交換室用上下移動
体で、この上下移動体は前記試料用上下移動体６の移動
方向と同一方向に移動する、つまり光軸２と平行に上下
移動する。また、この上下移動体１７には前記傾動軸Ｔ
と同心状に配ｄされた筒状の試料交換室１９が気密を保
って固定されている。前記試料交換室の右側は前記前面
カバー５．軸受８及び各上下移動体６，１７に夫々形成
した連通穴２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄを介して前
記試料室１内に連通されており、また、この試料交換室
の左側には蓋体２１が着脱、かつ回転可能に嵌合されて
いる。前記蓋体２１はガラス等の透明な物質で形成され
、この蓋体を通して試料交換室１９や試料室１内を観察
できるようにしてあり、また、この蓋体の回転中心は前
記傾動軸Ｔと一致している。

２２はこの蓋体２１に気密を保った状態で摺動可能に貫
通して取付けられた試料交換棒で、この試料交換棒の軸
心は前記傾動軸Ｔと一致するように配置されている。ま
た、この試料交換棒の一端（真空側）には前記雌ネジ穴
１６に螺合可能な雄ネジ２３が形成してあり、他端には
つまみ２４が設けである。２５は試料室１と試料交換室
１９との境に設けられた仕切弁である。

２６は前記２つの上下移動体６と１７を一体的に移動さ
せるためのコの字状のアームで、このアームは前記前面
カバー５に固定されたマイクロメータヘッドの如き上下
移動機構２７に連結されている。

尚、傾斜体９の傾動軸ＴはＸ移動体’１０の移動方向、
つまりＸ方向と一致するように配置しである。

かかる構成において、Ｘ移動体１０を動かせば、試料２
がＸ方向に移動し、また、Ｙ移動体１１を動かせば、試
料がＹ方向に移動するため、Ｘ、Ｙ移動体”ｔｏ、ｉｉ
を任意に動かすことにより試料２の任意の場所の走査像
を観察することができる。

また、各移動体１０．１１によって回転台１２の回転中
心を光軸２からある距離ズラした状態で、この回転台を
断続的に回転させながら走査像を観察するようになせば
、Ｘ、Ｙ移動体１０．１１の移動範囲を大きくすること
なく大型の試料を観察することができる。

さらに、ウオーム１５を回転させてウオーム歯１１１４
を回せば、傾斜体９が傾動軸Ｔを中心にして時計あるい
は反時計方向に回動するため、試料２が光軸Ｚに対して
傾斜し、試料の任意の角度の傾斜状態の走査像を観察す
ることができる。

さらに、上下移動機構２７を回せば、アーム２６を介し
て上下移動体６と１７が第１図中上あるいは下方向に同
時に移動する。この一方の上下移動体６の移動によって
試料２が光軸Ｚに沿って上下移動するため、対物レンズ
３と試料２との距離を任意に変化させることができ、高
分解能の観察や大型試料の傾斜を行なうことができる。

一方、上下移動体６と１７とが同時に上下移動するため
、試料交換を行なう際には、従来のように光軸方向にお
ける試料位置を交換位置まで戻す必要がなくなる。即ち
試料２の上下移動に伴って試料交換室１９が同方向に上
下移動するため、試料交換棒の軸心は常に傾斜体９の傾
動軸Ｔ（試料２の表面）と一致している。そのためＹ移
動体１１の移ｖＪ量表示目盛を例えば零に合わせて試料
２く試料ホルダ１３）の中心Ｏを光軸２に一致させると
共に、回転台１２の回転角の表示目盛を例えば零に合わ
せれば、試料ホルダ１３の雌ネジ穴１６の中心と傾動軸
■とを合致させることができる。

そこで、試料交換棒２２を試料室１側に押込み、その先
端に設けた雄ネジ２３を試料ホルダ１３の雌ネジ１６に
仲人し螺合させて両者を一体化させる。そして、試料交
換棒２２を前述とは逆の方向に動かし試料ホルダを回転
台１２から抜き出して試料交換室１９内に収納した後、
仕切弁２５を閉じて試料室と試料交換室とを遮断した状
態で、試料交換室をリークして蓋体２１を外す。そして
、試料交換棒の先端に新しい試料を収納した試料ホルダ
を取付けた後、再び蓋体２１を試料交換室１９に装着し
、試料交換室内を粗引きしてから前述とは逆の動作を行
なうことにより新しい試料を試料室１内に装着すること
ができる。

尚、前述の説明は本発明の一例であり、実施にあたって
は幾多の変形が考えられる。例えば上記実施例では試料
２及び試料交換室１９を光軸Ｚ方向に移動するに際し、
夫々専用の上下移動体６゜１７を設けたが、第４図に示
すように１つの上下移動体２８に傾斜体９及び試料交換
室１９を夫々取付けても良い。

また、試料交換棒と試料ホルダとの取付は手段としてネ
ジを利用したが、これに限定されることなく、試料交換
棒及び試料ホルダのいずれか一方にバネで押されたボー
ルを取付けると共に、他方にそのボールが嵌合する凹部
を形成し、試料交換棒の着脱動作に関連してボールを凹
部に嵌合することにより両部材を一体化させるような機
構を使用しても良い。

また、上記実施例では回転台を組込んだ場合を示したが
、これに限定されることなく回転台を使用しないで直接
試料ホルダをＹ移動体に着脱可能に装着するようにして
も良い。

また、試料交換棒を取付けた蓋体を試料交換室から外す
ことにより試料ホルダを大気中に取出す場合について述
べたが、この蓋体は試料交換室に固定すると共に、試料
ホルダ取出し専用の蓋体を別に設けても良い。

また、上記第１図で示す実施例において、各上下移動体
を例えばモータとネジ機構とを組合わせたものあるいは
エアーシリンダ等の移動手段によって別々に移動させる
ようになすと共に、その各移動手段を互いに連動させる
ようにしても良い。

また、本発明は走査型電子顕微鏡に限らず、Ｘ線マイク
ロアナライザー等にも同様に実施することができる。

［発明の効果１ 以上詳述した如く本発明によれば、光軸方向における試
料位置に関係なく試料の交換を行なうことができるため
、従来のように試料の上下位置を交換位置に戻す操作が
不要となり、それだけ取扱いが容易となる。

また、上記各実施例で示すように試料の傾動軸と試料交
換棒の軸心とを一致させておくことにより、試料の傾斜
状態に関係なく試料の交換を行なうことができるため、
さらに試料交換時の取扱いを容易にすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す縦断面図、第２図は第
１図のＡＡ断面図、第３図は第１図のＢＢ矢視図、第４
図は本発明の他の実施例を示す縦断面図である。 １：試料室　　　　　２：試料 ３：対物レンズ　　　４：排気管 ５：全面カバー　　　６：試料用上下移動体７ａ、７ｂ
：案内板　８：軸受 ９：傾斜体　　　　　１０：Ｘ移動体 １１：Ｙ移動体　　　１２：回転台 １３：試料ホルダ　　１４：ウォーム歯車１５：ウオー
ム　　　１６：雌ネジ穴 １７：試料交換室用上下移動体 １８ａ、１８ｂ：案内板 １９；試料交換室 ２０ａ乃至２０ｄ：連通穴

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 高真空に保たれた試料室と、該試料室内に置かれ、かつ
   電子線光軸と直交する平面内で移動する移動体と、該移
   動体に着脱可能に装着され、かつ試料を保持する試料ホ
   ルダと、前記試料室内に仕切弁を介して連通した試料交
   換室と、前記試料ホルダをその先端に着脱可能に取付け
   た状態で試料室と試料交換室との間を往復させるため該
   試料交換室側壁に摺動可能に貫通して取付けられた試料
   交換棒とを備え、前記移動体と試料交換室とを連動して
   前記電子線光軸方向に移動させるように構成したことを
   特徴とする走査型電子顕微鏡等における試料交換装置。