JPS643171Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、冷却トラツプによつて試料汚染の原
因となるガス分子をトラツプするようにした電子
顕微鏡等における試料汚染防止装置の改良に関す
る。

斯かる試料汚染防止装置としては、試料を囲む
ように置かれた冷却トラツプを液体窒素等の冷媒
にて冷却するものが広く一般に使用されている。

しかし乍ら、斯様な構造では、鏡体外壁に固定
された冷却槽に冷媒を補給したりしなければなら
ないため、取り扱いが非常に面倒である。

そこで、近時前記冷却トラツプをクライオポン
プにて冷却することにより冷却槽を使用しないよ
うにした試料汚染防止装置が提案されている。

ところで、試料を囲むように置かれた冷却トラ
ツプは、非常に狭い対物レンズの上磁極片と下磁
極片との空間に置かれるため、熱輻射によるロス
がある。この熱輻射を防止するためには、冷却ト
ラツプの外周を更に冷却体で熱シールドする必要
があり、そのためには、熱シールド用の冷却体を
冷却槽で冷却する必要がある。

本考案は、斯様な点に鑑みて、冷却槽を使用す
ることなく熱シールド用の冷却体を冷却すること
のできる試料汚染防止装置を提供するもので、そ
の構成は、試料の近傍に冷却トラツプを置くこと
により試料の汚染を防止するようになした装置に
おいて、前記冷却トラツプを熱遮蔽するための熱
シールド部材を設け、前記冷却トラツプ及び熱シ
ールド部材を冷却するためのクライオポンプを設
け、該クライオポンプの一番低い温度の第２のス
テージを前記冷却トラツプに接続すると共に該ク
ライオポンプの第２のステージよりも高い温度の
第１のステージを前記熱シールド部材に接続した
ことを特徴とする。

以下、本考案の一実施例を図面に基づき詳説す
る。

第１図は、本考案の一実施例を示す構成略図
で、１は電子顕微鏡の鏡体である。該鏡体１内に
は、図示しないが電子銃室、照射系レンズ部、試
料室、結像レンズ部、観察室及びカメラ室が順次
設けられている。２は前記結像レンズ部の対物レ
ンズの上磁極片と下磁極片との間に置かれた試料
で、該試料は互いに熱絶縁された汚染防止用の冷
却トラツプ３と熱シールド用の冷却体４との二重
の冷却部材によつて囲まれている。前記冷却体４
は対物レンズ部に熱的に遮断された状態で取付け
てある。

５は前記排気管６を介して鏡体１内を排気する
ためのクライオポンプで、該ポンプは第２図に示
すようにケーシング７と、ピストンを収納し且つ
ヘリウムガスの膨脹室となるシリンダー８と、こ
のシリンダーの上方に取付けられた第１、第２の
ステージ９，１０と、前記シリンダー８内へのヘ
リウムガスの出し入れを制御するためのモータを
含むバルブ制御機構部１１とから構成されてい
る。その大まかな動作原理は、前記バルブ制御機
構部１１を介して図示外のコンプレツサーから圧
縮されたヘリウムガスをシリンダー８内に導入し
て断熱膨脹させることによりヘリウムガスの温度
を極低温まで下げ、その極低温のヘリウムガスに
よりシリンダー８を介して第１、第２のステージ
９，１０を冷却してガス分子を該ステージに凝縮
させ、それにより鏡体１内を高真空に保つもので
ある。

ここで、クライオポンプが定常状態において
は、第１、第２のステージ９，１０は夫々80〓、
20〓程度に冷却される。前記低温のヘリウムガス
は、バルブ制御機構部１１を介してシリンダー８
の外に排出され、コンプレツサーに回収される。
又、前記ケーシング７とバルブ制御機構１１との
間には、ベローズ１２が設けてあり、シリンダー
８内でピストンが移動する際に生ずる振動が鏡体
１に伝わるのを防止している。更に、前記バルブ
制御機構１１の外壁には、環状の重り１３が取付
けてある。これはケーシング７内が高真空に排気
されたとき、背圧によりシリンダー８及びバルブ
制御機構部１１が上方に引張られてベローズ１２
が圧縮されるのを防止するためである。

尚、図示しないがケーシング７とバルブ制御機
構部１１との間には、バルブ制御機構部等が受け
る背圧と重りの荷重（実際にはシリンダー８及び
バルブ制御機構部の荷重も含む）とがつり合つて
いるときには外れ、又、背圧がなくなつたとき係
合する様なフツク状のひつかけ部材が設けてあ
る。

１４は前記冷却トラツプ３を取付けた熱伝導棒
で、該熱伝導棒の一端は鏡体１側壁を貫通した状
態でベローズ１５内を介して前記排気管６内に導
かれ、更に、その先端は銅線等の可撓性熱伝導部
材１６を介して前記第２のステージ１０の上端に
接続されている。これにより冷却トラツプ３の熱
は、熱伝導棒１４及び熱伝導部材１６を介して第
２のステージ１０に吸収されるため、冷却トラツ
プは極低温に保たれる。その結果、試料２の近傍
のガス分子は、冷却トラツプにトラツプされるた
め、試料が汚染されるのを防止することができ
る。

一方、前記第１のステージ９には、第２のステ
ージ１０及び熱伝導部材１６を包囲した第１の熱
シールド筒１７が取付けてあり、該熱シールド筒
の上端には、排気管６を通して鏡体１内に導入さ
れた熱伝導体１８が固定してある。該熱伝導体１
８は、可撓性の熱伝導部材１９を介して前記冷却
体４に接続されている。２１も同じくベローズ１
５内の熱伝導棒１４を熱シールドするための第２
のシールド筒で、可撓性の熱伝導部材２２を介し
て前記第１のシールド筒１７に接続されている。
これにより冷却体４及び第１、第２の熱シールド
筒１７，２１が第１のステージ９により冷却され
るため、これらの部材は前記冷却トラツプ３の温
度よりも少し高い極低温に保たれ、熱シールドの
役目を果す。その結果、冷却トラツプ３の熱輻射
を抑えることができると共に熱伝導棒１４の熱輻
射をも抑えることができるため、冷却トラツプ３
を効率よく冷却（40〓程度）でき、試料近傍は清
浄且つ高真空が得られるので、試料汚染を極少と
なすことができる。

前記第２のシールド筒２１は前記ベローズ１５
の左側のフランジ部分に固定され、この第２のシ
ールド筒の中に熱絶縁物（図示せず）を介して前
記熱伝導棒１４が熱的に遮断された状態で支持さ
れている。その結果、可撓性の熱伝導部材１６に
伝達されたクライオポンプ５からの僅かの振動
は、ベローズ１５により吸収されて、鏡体（試料
ステージ）に伝達されるのを防止することができ
る。又、熱伝導部材１６に伝達された振動により
冷却トラツプ３が振動するが、このトラツプは、
試料２とは何等機械的に接続されていないため、
試料に振動が伝達されることはない。

尚、２３は前記試料２を光軸と直交する方向か
ら挿入すると共に水平移動させるための試料装置
である。

以上の様に本考案においては、クライオポンプ
を使用するにあたり、一番温度の低い第２のステ
ージを冷却トラツプに接続すると共にこの第２の
ステージよりも僅かに高い温度に保たれる第１の
ステージを、冷却体及び熱伝導棒もしくは第２の
ステージの熱シールド筒に接続してあるため、従
来のように熱シールド用の冷却槽を必要としない
ので、取り扱いが容易になると共にコストの低下
を図ることができる効果を有し、利用価値は極め
て大である。

前述の説明では、透過電子顕微鏡に実施した場
合について述べたが、走査電子顕微鏡や電子線露
光装置等に実施できることは言うまでない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す構成略図、第
２図は本考案に使用されるクライオポンプの説明
図である。 １：鏡体、２：試料、３：冷却トラツプ、４：
冷却体、５：クライオポンプ、６：排気管、９：
第１のステージ、１０：第２のステージ、１４：
熱伝導棒、１５：ベローズ、１７：第１のシール
ド筒、２１：第２のシールド筒。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 試料の近傍に冷却トラツプを置くことにより試
   料の汚染を防止するようになした装置において、
   前記冷却トラツプを熱遮蔽するための熱シールド
   部材を設け、前記冷却トラツプ及び熱シールド部
   材を冷却するためのクライオポンプを設け、該ク
   ライオポンプの一番低い温度の第２のステージを
   前記冷却トラツプに接続すると共に該クライオポ
   ンプの第２のステージよりも高い温度の第１のス
   テージを前記熱シールド部材に接続してなる電子
   顕微鏡等における試料冷却装置。