KR100779962B1

KR100779962B1 - 진공 또는 저압 환경에서 기체를 조작 및 관측하는 장치

Info

Publication number: KR100779962B1
Application number: KR1020060041561A
Authority: KR
Inventors: 치-유 차오; 웬-지운 시에
Original assignee: 컨트렐 테크놀러지 컴퍼니 리미티드
Priority date: 2005-05-09
Filing date: 2006-05-09
Publication date: 2007-11-27
Also published as: CA2545600C; JP2006318903A; TW200639901A; TWI308353B; US7544954B2; US20060249677A1; AU2006201822A1; KR20060116173A; CA2545600A1

Abstract

본 발명은 진공 또는 저압 환경에서 기체의 조작 및 관측이 가능한 장치에 관한 것이다. 본 발명은 주로, 일측에 편평부가 형성된 케이스를 포함하고, 상기 케이스 내부는 적어도 하나 이상의 격판에 의하여 기체 챔버와, 상기 기체 챔버 외부에 위치한 적어도 하나 이상의 완충 챔버를 형성하며, 상기 기체 챔버의 상, 하면의 격판에는 각각 하나의 내측 구멍이 형성되고, 상기 케이스의 상, 하면에는 각각 하나의 외측 구멍이 형성되며, 상기 내측 구멍 및 외측 구멍은 동일한 축선에 위치하면서 편평부에 배치되며, 상기 케이스에 상기 완충 챔버와 연통되는 기체 인출공 및 상기 기체 챔버와 연통되는 기체 주입공이 형성된다. 이와 같이 구성함으로써, 본 발명은 전자 현미경의 구조를 변화시키지 않으면서 전자 현미경의 샘플 챔버 내부의 진공 환경에서 기체를 제어 및 조작할 수 있으며, 기체를 구비한 관측 환경을 제공하며, 상기 기체 환경에서 샘플을 관측할 수 있다.

전자현미경, 유체, 기체, 진공, 저압

Description

진공 또는 저압 환경에서 기체를 조작 및 관측하는 장치{DEVICE FOR OPERATING GAS IN VACUUM OR LOW-PRESSURE ENVIRONMENT AND FOR OBSERVATION OF THE OPERATION}

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 외관 사시도이다.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 단면을 나타내는 도면이다.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 실시 상태를 나타내는 도면이다.

도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 하나의 실시 상태를 나타내는 도면이다.

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 단면을 나타내는 도면이다.

도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 단면을 나타내는 도면이다.

도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 외관 사시도이다.

도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 횡방향 단면을 나타내는 도면으로서, 내측 구조의 평면도이다.

도 9는 본 발명의 제4 실시예에 따른 단면을 나타내는 도면이다.

도 10은 도 9의 부분 확대도이다.

도 11은 본 발명의 제5 실시예에 따른 단면을 나타내는 도면으로서, 전자 현미경에 설치된 상태를 나타낸다.

도 12는 본 발명의 제6 실시예에 따른 부분 구조의 단면을 나타내는 도면이다.

도 13은 본 발명의 제6 실시예에 따른 조립 구조의 단면도이다.

도 14는 본 발명의 제7 실시예에 따른 부분 부품을 나타내는 도면으로서, 케이스 구성을 나타낸다.

도 15는 본 발명의 제7 실시예에 따른 조립 구조의 단면도이다.

도 16은 본 발명의 제8 실시예에 따른 조립 구조의 단면도이다.

도 17은 본 발명의 제9 실시예에 따른 조립 구조의 단면도이다.

도 18은 본 발명의 제10 실시예에 따른 단면을 나타내는 도면이다.

도 19는 본 발명의 제11 실시예에 따른 단면을 나타내는 도면이다.

도 20은 종래의 전자 현미경의 샘플 챔버의 내부 구조를 나타내는 도면이다.

도 21은 종래의 기술에서 환경 챔버가 개량된 전자 현미경에 설치된 상태를 나타내는 도면이다.

도 22는 종래의 환경 챔버의 단면을 나타내는 도면이다.

* 도면의 부호에 대한 설명

10, 50, 60, 80, a10, b10, c10, d10, e20, f10, g10: 진공 또는 저압 환경에서 기체를 조작 및 관측할 수 있는 장치

11, 11', 11", 81, a11, b11, c11, d11, e11: 케이스

112, 112', 112", 811, a14, c14, e14, g14: 외측 구멍

114, 812: 샘플 설치 구멍

116, 116' 116", 117', 813, 814, a16, a26, c181: 기체 인출공

12, 82: 편평부

14, 14', 83, a21, b21, c17, c21, d21, d27, e21: 격판

142, 142', 142", 16, 16', 16", 166, 864, a24, c24, d24, e24, f24, g24: 내측 구멍

18, 18', 18", 21, 22, 821, a12, c12, e12, f12, g12: 완충 챔버

24, 31, 32: 외측관 34, 36, 41, 861: 개구부

181': 상부 외측 완충 챔버 19: 경사형 격판

192: 작은 완충 챔버

196, 831, c19, d29, e29: 완충 구멍

822: 외측 완충 챔버

85, b25, c25, d25, e25: 샘플 고정 장치

851: 기체 주입관 852: 벽

853: 기체 주입공 86: 기체 박스

862: 접착제

863, a22, b22, c22, d22, e22, f22: 기체 챔버

87: 샘플 설치대 91: 전자현미경

92: 샘플 챔버 94, c111: 삽입 설치 구멍

96: 극판 99: 샘플

a28, f28, g28: 압력 조절 메커니즘

b29: 밀봉 부재 c18, d28, e28: 내측 완충 챔버

c182: 기체 통로 G: 전자빔이 투과되는 축선

Ra: 초점 조준 영역

본 발명은 진공 또는 저압 환경에서 기체를 조작하는 기술에 관한 것이며, 특히 진공 또는 저압 환경에서 기체를 조작 및 관측하는 장치에 관한 것이다.

현재까지 알려진 바에 의하면, 미시적 척도에서의 관측 기술에 있어서, 전자현미경을 이용하면, 최대 배율로 확대하는 효과를 달성할 수 있다. 전자현미경의 초고배율 확대에 의하여 사람들은 물질의 나노 구조와 관련된 과학적인 연구를 진행할 수 있다.

전자현미경의 원리는 전자빔을 이용하여 물체를 탐측하는 것으로서, 이는 반드시 진공환경에서 고전압으로 전자를 가속시키고 전자기 렌즈를 이용하여 집속하는 방법을 이용하여 나노 구조를 관측한다. 도 20에 나타낸 바와 같이, 전자현미경(61)은 샘플을 배치하기 위한 샘플 챔버(62)(specimen chamber)를 포함한다. 상기 샘플 챔버(62)의 내부는 진공 상태이며 상부 극판(66)(pole piece) 및 하부 극판(66)(pole piece)이 설치되어 전자빔의 초점을 정확하게 맞출 수 있게 된다. 상기 두 극판(66) 사이의 거리는 1cm을 넘지 않는 것이 일반적이며, 배치되는 샘플은 반드시 고체 상태여야만 상술한 진공 환경에서의 관측이 가능하다. 샘플은 액체 또는 기체 등과 같은 유체 물질이어서는 안되며, 상술한 바와 같이 유체 물질일 경우에는 즉시 비등하거나, 휘발되거나, 흩어지는 등의 문제가 발생한다.

상술한 문제점을 해결하고 소정의 유체가 존재하는 환경에서 전자현미경에 배치된 샘플에 대한 관측 및 분석을 위하여, 1976년 Hui S W 등이 수증기를 제어할 수 있는 환경 챔버(Hui S W et al., Journal of Physics E 9, 69, 1976)를 제안하였다. 도 21 내지 도 22에 도시된 바와 같이, 상기 기술은 주로 전자 현미경(71)의 샘플 챔버(72)의 높이를 증가시켰으며, 샘플 챔버(72) 내부에 물탱크(74)와 환경 챔버(76)를 설치하였다. 상기 환경 챔버(76)의 내부는 2개의 격판(762)에 의해 분할되며 그 중심에 수증기층(764)이 형성되며, 상기 수증기층(764)의 상부와 하부에는 각각 하나의 완충층(766)이 형성된다. 상기 물탱크(74)는 온도 제어가 가능한 기체관(741)을 포함하며, 상기 기체관(741)은 상기 환경 챔버(76)와 동일한 온도를 가진 수증기를 상기 수증기층(764)에 제공함으로써 수증기가 수증기층(764)에 들어갈 때 응결되는 것을 방지한다. 상기 2개의 격판(762)과 상기 환경 챔버(76)의 상부 및 하부 벽면은 서로 평행하며 관통 구멍(763)이 각각 형성된다. 상기 관통 구멍(763)은 동일한 축선에 위치함으로써 전자빔이 투과될 수 있도록 한다. 환경 챔버(76) 중간의 수증기층(764)의 일측은 외측 방향으로 연장되어 샘플관(767)을 형성하며, 샘플 고정 장치(768)는 외부로부터 상기 샘플관(767)을 통하여 상기 환경 챔버(76) 내의 수증기층(764)까지 연장된다. 또한 O-링(769)으로 상기 샘플 고정 장치(768)와 수증기층(764)의 벽면을 밀봉함으로써 수증기층(764)을 외부와 격리시킨다.

조작시, 상기 물탱크(74) 내의 수증기가 상기 수증기층(764)으로 유입되도록 하며, 동시에 상기 2개의 완충층(766)의 기체를 인출함으로써, 상기 수증기층(764)으로부터 흩어져 나온 수증기를 인출하여 수증기가 상기 2개의 완충층(766)으로부터 외부의 관통 구멍(763)을 통하여 상기 환경 챔버(76)의 외부로 유출되는 것을 방지한다. 이러한 기술을 통하여 상기 환경 챔버(76) 내의 수증기층(764)의 기체 압력을 50torr로 유지할 수 있다.

상기 기술은 수증기층에 극히 낮은 압력의 수증기를 형성할 수 있으나, 아래와 같은 단점을 개선할 필요가 있다.

1. 상기 기술은 전자 현미경의 최초 설계를 변경해야 하며, 전자 현미경을 분해해야 하는데, 그 절차가 번거로워서 전문가에게 의존해야 하며, 그 비용도 극히 비싸고, 전자 현미경을 손상시키기 쉽고, 이로 인하여 상기 기술은 지금까지 대량 생산에 적용되지 않고 있다.

2. 전자 현미경의 샘플 챔버의 높이를 증대시키면 전자빔의 집속 거리가 변화된다. 따라서 위상차(phase contrast)와 해상도가 손실된다.

3. 기체 챔버의 기체 압력을 증가시키면 기체가 도 22의 최외측의 관통 구멍(763)으로부터 진공 영역으로 유출되며, 상압 조건에서 기체 챔버 내에서 조작할 수 없게 된다. 완충 챔버(766)의 기체 인출 능력을 크게 증대시키면 기체 유출 문제는 해결되지만, 기체를 빠른 속도로 인출하면 내측 관통 구멍(763)의 입구 근처에서 기체의 와류가 형성되어, 전자의 다중 산란 문제를 초래하며, 전자빔이 순조 롭게 이미지를 형성할 수 없게 되거나 또는 전자 회절 시험을 순조롭게 진행할 수 없게 된다.

전술한 사항 이외에, Gai P. L.이 주도한 연구단체가 2002년에 개시한 연구 성과에 의하면 전자현미경으로 기체, 고체의 화학 반응 실험을 관찰할 수 있다(Gai P. L., Microscopy & Microanalysis 8, 21, 2002). 그 설계는 Hui의 기술과 큰 차이는 없으나, 현미경 내의 극판 사이의 전체 공간(통상, 1cm 정도)을 기체 챔버 영역으로 이용한 것이다. 따라서 기체 챔버 영역 내의 기체 압력이 계속 증가하면, 전자와 기체 분자의 충돌로 인한 다중 산란 효과가 상당히 심각해진다. 따라서 이와 같이 기체 챔버의 두께가 1cm가 되는 설계에 있어서, 상기 기체 챔버 내의 조작 압력이 1 대기압이 되는 기체는 전자의 다중 산란 문제가 발생하여, 전자빔이 순조롭게 이미지를 형성할 수 없게 되거나 또는 전자 회절 시험을 순조롭게 진행할 수 없게 된다.

게다가, Gai P. L.의 설계는 여전히 Hui S W의 설계 개념과 동일하기 때문에, 기체 챔버 영역, 완충 영역 및 전체 시스템을 이중으로 장착하는 과정에서 현미경의 본체를 분해해야 하므로 대량 생산의 가능성이 적다.

같은 시기에 관련 연구를 진행하였던, Lee T. C. (Lee T. C. et al., Rev. Sci. Instrum 62, 1438, 1991), Robertson I. M. (Robertson I. M. et al., Microscopy Research & Technique 42, 260, 1998) 및 Sharma R. (Sharma R., Microscopy & Microanalysis 7, 494, 2001)의 설계는 Gai P. L. 의 설계와 거의 동일하여, 기체 챔버 압력이 1 대기압인 조건에서 조작할 때 전자빔은 전자의 다중 산란 문제로 인해 이미지를 형성할 수 없게 되거나 또는 전자 회절 실험을 진행할 수 없게 된다.

또한, Hui 등의 기술은 전체 환경 장치를 현미경의 내측에 고정시켰다. 따라서, 장착시 전자빔이 상기 환경 장치의 동축 관통 구멍을 투과할 수 있도록 하는 것이 극히 어려우며, 조작이 극히 곤란하다. Gai 등의 기술도 상, 하부 극판(66)을 조준하기 어려운 문제점이 드러났다. 그리고, Hui의 환경 설계는 고정식 설계(하부 극판에 고정됨)이므로, 전체 환경 장치의 높이를 조정할 수 없으며, 초점 조준 영역과 교접함으로써 정확하게 초점을 맞출 수 없다.

상술한 바와 같은 많은 단점을 감안하여, 본 발명자는 시험을 거듭하여, 상기 문제점을 극복하고 전자 현미경의 전자빔이 쉽게 통과되며, 전자 현미경의 초점 조준 영역 내에 배치되도록 함으로써, 초점 조준 작업이 용이한 장치를 발명하였다.

본 발명의 주된 목적은 전자 현미경의 원래 설계를 변경하지 않으면서 기체를 관측할 수 있는 환경을 제공하는 것이며, 진공 또는 저압 환경에서 기체를 조작 및 관측할 수 있는 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 두 번째 목적은 종래 기술에 비하여 기체 압력 파라미터를 더욱 쉽게 제어할 수 있고, 고압 환경에서의 조작을 진행할 수 있으며, 진공 또는 저압 환경에서 기체를 조작 및 관측할 수 있는 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 전자 현미경의 해상도에 영향을 미치지 않으며, 진공 또는 저압 환경에서 기체를 조작 및 관측할 수 있는 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 조작이 간단하고 조립이 용이하며, 진공 또는 저압 환경에서 기체를 조작 및 관측할 수 있는 장치를 제공하는 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 장치는 아래와 같은 기술수단을 채택한다.

본 발명은, 일측에 편평부가 형성된 케이스를 포함하고, 상기 케이스 내부는 적어도 하나 이상의 격판에 의하여 기체 챔버가 형성되며, 상기 기체 챔버 외부에는 적어도 하나 이상의 완충 챔버가 형성되며, 상기 기체 챔버의 상, 하면의 격판에는 각각 하나의 내측 구멍이 형성되고, 상기 케이스의 상, 하면에는 각각 하나의 외측 구멍이 형성된다. 여기에서 상기 내측 구멍 및 외측 구멍은 동일한 축선에 위치하며 또한 상기 편평부에 배치된다. 상기 케이스에는 상기 완충 챔버와 연통되는 기체 인출공과, 상기 기체 챔버와 연통되는 기체 주입공이 형성된다. 이렇게 함으로써 전자 현미경의 구성을 변화시키지 않으면서, 기체를 구비한 관측 환경을 제공할 수 있으며, 동시에 조립이 편리하고 조작이 용이한 효과를 달성할 수 있다.

[실시예]

본 발명의 기술적 특징을 더욱 상세하게 설명하기 위하여, 11개의 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 설명한다.

도 1 및 도 2에서 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 제1 실시예가 제공하는 진공 또는 저압 환경에서 기체를 조작 및 관측할 수 있는 장치(10)는 주로 아래와 같 은 구조로 이루어진다.

케이스(11): 상기 케이스(11)의 일측에는 편평부(12)가 형성되며, 상기 편평부(12)의 두께는 대개 전자 현미경(91)의 샘플 챔버(92)(도3에 표시됨)(specimen chamber)내부의 상, 하에 배치된 2개의 극판(96) 사이의 간격보다 작으며, 1cm를 초과하지 않는 것이 일반적이다. 상기 케이스(11)의 내부에는 다수의 격판(14)이 형성되어서 상기 케이스(11)의 내부를 분할하여 기체 챔버(16)를 형성하며, 상기 기체 챔버(16) 외부의 상, 하측에 각각 하나의 완충 챔버(18)를 형성한다. 상기 기체 챔버(16)의 상면 및 하면의 격판(14)에는 각각 하나의 내측 구멍(142)이 형성되며, 상기 케이스(11)의 상면 및 하면에는 각각 하나의 외측 구멍(112)이 형성된다. 상기 내측 구멍(142) 및 상기 외측 구멍(112)은 동일한 축선에 위치하며 상기 편평부(12)에 배치된다. 상기 내측 구멍(142)의 직경은 10㎛ 내지 200㎛이고, 상기 외측 구멍의 직경은 20㎛ 내지 800㎛이다. 본 실시예에서 내측 구멍(142)의 직경은 100㎛, 외측 구멍(112)의 직경은 200㎛이며, 상기 내측 구멍(142)의 직경은 외측 구멍(112)의 직경보다 작다. 상기 케이스(11)는 샘플 설치 구멍(114)을 구비하며, 상기 샘플 설치 구멍(114)은 기체 챔버(16)와 대응되어 기체 챔버(16)가 상기 케이스(11) 외부와 연통되도록 한다. 또한, 케이스(11)는 상기 각 완충 챔버(18)와 각각 연통되는 2개의 기체 인출공(116)과, 상기 기체 챔버(16)와 연결되는 하나의 기체 주입공(166)을 포함한다.

온도를 제어할 수 있는 액체-기체 용기(21): 상기 용기는 케이스(11) 내의 완충 챔버(18)에 배치되고, 상기 액체-기체 용기(21)는, 온도를 제어할 수 있는 기 체관(22)을 포함한다. 상기 기체관(22)은 상기 기체 주입공(166)과 연결됨으로써 기체 챔버(16)와 동일한 온도를 가진 상기 액체-기체 용기(21) 내부의 기체를 상기 기체 챔버(16)로 제공한다. 상기 기체는 필요에 따라 질소, 산소, 헬륨, 이산화탄소, 기타 기체 또는 상기한 기체로 이루어진 군에서 선택된 하나 또는 그 이상의 혼합 기체와, 상기 액체-기체 용기(21) 내의 액체 증기로 형성된 혼합 기체일 수 있다. 상기 기체관(22)은 상기 액체-기체 용기(21) 내부로 연장되며, 그 단부는 상기 액체-기체 용기(21) 내부의 상부 구간에 위치한다. 도 2에서 알 수 있듯이, 상기 액체-기체 용기(21)에 액체가 장입되는 경우, 상기 기체관(22)의 단부는 상기 액체-기체 용기(21)의 액체 표면보다 높아서 상기 액체의 증기를 제공할 수 있다. 상기 액체-기체 용기(21)는 온도제어가 가능한 외측관(24)을 포함하며, 상기 외측관(24)은 케이스(11) 외부와 연통됨으로써, 외부로부터 액체를 제공받거나 또는 기타 기체(예를 들어, 헬륨과 질소 등)를 직접 제공받는 용도로 이용된다. 외부로부터 제공되는 기타 기체는 액체-기체 용기(21)와 동일한 온도로 미리 가열되며, 이로써 액체-기체 용기(21) 내부의 액체 증기가 낮은 온도에서 응결되는 것을 방지한다. 본 실시예에서 상기 액체-기체 용기(21) 내에는 기체 챔버(16)와 동일한 온도를 가진 물을 장입함으로써 상기 온도에서의 포화 증기압을 상기 기체 챔버(16) 내부에 제공한다.

샘플 고정 장치(31): 샘플을 넣기 위한 샘플 설치대(32)를 포함하며, 상기 샘플 설치대(32)는 개구부(34)를 포함한다. 상기 샘플 고정 장치(31)는 외부로부터 상기 샘플 설치 구멍(114)을 통하여 상기 기체 챔버(16) 내부로 수납되며, 상기 내측 구멍(142) 및 상기 외측 구멍(112)이 위치하는 동일 축선의 축심이 상기 개구부(34)를 통과하도록 한다. 상기 샘플 고정 장치(31)는 밀봉 부재(36)를 포함하며, 상기 밀봉 부재(36)는 샘플 고정 장치(31)와 기체 챔버(16) 사이의 공극을 메운다.

기체 인출 장치(41): 상기 2개의 기체 인출공(116)에 연결되어 상기 2개의 완충 챔버(18)의 기체를 인출하는데 이용된다.

도 2 및 도 3과 같이, 상기 구성을 가진 본 발명은 조작시 전자 현미경(91)의 샘플 챔버(92)와 같이 설치될 수 있으며, 이는 제품 출하시 샘플 챔버(92)의 측면에 미리 설정한 설치 구멍(94)을 통하여 직접 설치된다. 상기 편평부(12)의 높이가 전자 현미경(91)의 2개의 극판(96, pole piece) 사이의 간격보다 작으므로, 편평부(12)는 상기 2개의 극판(96) 사이에 설치될 수 있으며, 상기 내측 구멍(142)과 외측 구멍(112)은 전자 현미경(91)의 전자빔이 경유하는 통로와 일치시킨다. 이어서, 샘플(99)을 넣은 상기 샘플 고정 장치(31)가 샘플 설치 구멍(114)을 거쳐서 상기 기체 챔버(16)에 설치되도록 하며, 상기 샘플(99)이 내측 구멍(142) 및 외측 구멍(112)과 일치시킨다.

이어서, 케이스(11), 격판(14), 액체-기체 용기(21), 기체관(22) 및 샘플 고정 장치(31)의 온도를 제어하여, 기체관(22)으로부터 주입된 기체 온도와 상기 기체 챔버(16), 샘플 고정 장치(31) 및 그 전단부의 샘플 설치대(32)의 온도가 동일해지도록 한다. 또한, 상기 액체-기체 용기(21)를 통해 소정 압력의 기체를 상기 기체 챔버(16) 내부로 제공하며, 상기 기체 인출 장치(41)를 통하여 상기 2개의 완 충 챔버(18)의 기체를 인출한다. 상기 기체 챔버(16) 내에서 상기 내측 구멍(142)을 통해 상기 2개의 완충 챔버(18)로 흩어진 기체는 인출되며, 상기 외측 구멍(112)을 통해 케이스(11) 외부로 흩어지지 않는다. 기체 인출 속도 및 상기 액체-기체 용기(21)의 기체 주입 속도를 제어함으로써 기체 챔버(16)내의 기체가 소정의 압력을 유지하며, 이로써 진공환경에서 상기 기체 챔버(16)의 기체를 조작하는 효과를 달성할 수 있다. 전자 현미경(91) 자체의 전자빔은 또한 상기 내측 구멍(142) 및 외측 구멍(112)을 투과하여 상기 샘플(99)을 탐측할 수 있으며, 이로써 관측이 가능하다.

도 4에서 나타낸 바와 같이, 제1 실시예에서 상기 액체-기체 용기(21)는 상기 케이스(11)의 외부에 설치될 수도 있다. 이 경우 기체관(22)을 통하여 상기 케이스(11) 내부로 연장되며 상기 기체 주입공(166)과 연결된다. 이러한 구성은 액체-기체 용기(21)가 케이스(11) 내에 설치되는 것과 동일한 기능을 가질 뿐만 아니라, 동시에 불포화 증기의 기체 압력 범위를 제공할 수 있다. 그 이유는 액체-기체 용기(21)가 케이스(11)의 외부에 설치되는 경우에 상기 액체-기체 용기(21)의 온도를 기체 챔버(16) 및 샘플 고정 장치(31) 전단부의 샘플 설치대(32)의 온도보다 낮게 제어할 수 있어서, 케이스(11) 내부의 기체 챔버(16) 및 샘플 설치대(32)와 동일한 온도로 유지할 필요가 없다. 따라서 샘플 설치대(32)에 넣은 샘플 근처에 포화 증기압보다 낮은 증기 압력 환경을 형성할 수 있으며, 상기 케이스(11) 외부에 설치됨으로써 조작이 편리하여, 필요시에 항상 기체 주입을 멈출 수 있으며, 액위와 공급할 액체의 양을 정확하게 판단할 수 있도록 함으로써, 추가적인 편리함 을 제공한다.

또한, 도 5에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 제2 실시예에서 제공한 장치(50)의 주요 구성은 대체로 전술한 실시예와 동일하며, 상이한 점은 아래와 같다.

케이스(11') 내부는 다수의 격판(14')에 의해 상기 기체 챔버(16') 상부의 상기 완충 챔버(18')의 상측에 상부 외측 완충 챔버(181')를 추가로 형성되며, 상기 기체 챔버(16') 하부의 상기 완충 챔버(18')의 하측에 하부 외측 완충 챔버(181')를 추가로 형성된다. 상기 2개의 완충 챔버(18')는 각각 하나의 기체 인출공(116')과 대응된다. 상기 상부 및 하부 외측 완충 챔버(181')는 각각 다른 하나의 기체 인출공(117')과 대응된다. 상기 기체 인출공(116', 117')은 상기 케이스(11')에 설치되며, 상기 2개의 완충 챔버(18')와 상기 상부 및 하부 외측 완충 챔버(181') 사이의 격판(14')에는 상기 내측 구멍(142') 및 외측 구멍(112')과 동일한 축선에 위치하는 하나의 완충 구멍(144')이 각각 형성된다. 여기에서 상기 완충 구멍(144')의 직경은 10㎛ 내지 400㎛이며, 상기 내측 구멍(142')과 외측 구멍(112')의 직경 사이 값이다. 이로써, 더욱 많은 완충 챔버(18', 181')를 통하여 축차 감압의 효과를 달성할 수 있으며, 각 완충 챔버의 기체 인출 속도의 조작범위를 증가시킬 수 있으며, 이로 인하여, 기체 챔버(16')의 기체 압력은 더욱 높은 압력 범위로 도달할 수 있다. 이 경우에, 상기 상부 외측 완충 챔버(181')와 하부 외측 완충 챔버(181')의 기체 인출 속도는 상기 2개의 완충 챔버(18')의 기체 인출 속도보다 커야 한다.

제2 실시예의 조작 방식은 전술한 제1 실시예와 거의 동일하다. 또한, 케이스(11') 내부의 완충 챔버 수량이 제1 실시예보다 2배 증가되기 때문에, 상기 완충 챔버의 기체 인출 속도의 조작 범위가 크고 융통성이 있다. 본 실시예에서 완충 챔버(18')와 외측 완충 챔버(181')의 기체 인출 속도를 각각 160L/sec와 240L/sec 또는 그 이상으로 제어하면, 기체 챔버(16') 내부의 압력을 증가시켜서 총 압력이 760torr인 기체 또는 증기 및 기체 환경을 형성할 수 있으며, 기체가 상기 케이스(11')의 외측 구멍(112')으로부터 케이스(11') 외부의 진공 영역으로 흩어지지 않도록 한다.

도 6 내지 도 8에서 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 제3 실시예가 제공하는 장치(60)의 구성은 전술한 실시예와 거의 동일하며, 상이한 점은 아래와 같다.

각 완충 챔버(18") 내에는 경사형 격판(19)이 추가로 포함된다. 상기 경사형 격판(19)은 상기 완충 챔버(18") 원래의 공간을 2개의 작은 완충 챔버(192)로 분할한다. 개개의 상기 경사형 격판(19)에는 상기 내측 구멍(142")과 외측 구멍(112")과 동일한 축선에 위치하는 완충 구멍(196)이 각각 형성되며, 상기 각각의 작은 완충 챔버(192)는 상기 케이스(11") 상의 하나의 기체 인출공(116")과 각각 대응되어 설치되며 기체 인출에 이용된다.

제3 실시예에서, 경사형 격판(19)의 설치에 의해 케이스(11")의 높이를 증가하지 않는 조건에서 완충 챔버(18")의 수량을 증가할 수 있다. 즉, 전술한 제1 실시예의 상, 하측에 각각 하나의 완충 챔버가 증가되었는데, 이로 인하여 제2 실시예에서와 같이 기체 챔버(16")의 압력을 760torr로 증가하는 효과를 달성할 수 있 을 뿐만 아니라, 상기 완충 챔버의 기체 인출 속도의 조작 범위가 커지고 융통성이 있도록 할 수 있다.

도 9와 도 10에서 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 제4 실시예가 제공하는 장치(80)는 주로 다음과 같은 구성을 포함한다.

케이스(81): 상기 케이스(81)의 일측에는 편평부(82)가 형성되며, 상기 케이스(81)의 내부에는 2개의 격판(83)이 형성되며, 상기 격판(83)은 상기 케이스(81)의 내부를 분할하여 완충 챔버(821)와, 상기 완충 챔버(821) 외부의 상, 하 양측에 각각 하나의 외측 완충 챔버(822)를 형성한다. 상기 완충 챔버(821)와 2개의 외측 완충 챔버(822) 사이의 격판(83)에는 하나의 완충 구멍(831)이 각각 형성되는데 이는 상기 완충 챔버(821)의 상, 하면에 각각 배치된다. 상기 케이스(81)의 상면 및 하면에는 외부와 연결된 외측 구멍(811)이 각각 형성된다. 상기 케이스(81)는 또한 상기 완충 챔버(821)와 연통된 샘플 설치 구멍(812)과, 상기 완충 챔버(821)와 대응되는 2개의 기체 인출공(813)과, 상기 외측 완충 챔버(822)와 각각 대응되며 별도로 형성된 2개의 기체 인출공(814)이 포함된다.

샘플 고정 장치(85): 상기 샘플 설치 구멍(812)을 통하여 상기 완충 챔버(821) 내에 설치되며, 상기 샘플 고정 장치(85)의 내부에는 기체 주입관(851)이 형성된다.

기체 박스(86): 일단부에는 개구부(861)가 형성되며, 상기 기체 박스(86)의 일부분은 샘플 고정 장치(85)의 전단부에 삽입 설치되며 개구부(861)를 통하여 상기 기체 주입관(851)과 연통되며, 접착제(862)로 접착된다. 또한, 상기 샘플 고정 장치(85)는 상기 기체 박스(86)의 주변에 벽(852)을 형성한다. 상기 샘플 고정 장치(85)는 상기 기체 주입관(851)과 연통된 기체 주입공(853)을 가지며, 상기 기체 박스(86) 내에는 샘플을 놓기 위한 샘플 설치대(87)가 형성된다. 상기 기체 박스(86) 내에는 상기 샘플 설치대(87)를 둘러싸는 기체 챔버(863)가 형성되고, 기체 박스(86)의 상면 및 하면에는 상기 완충 챔버(821)와 연통된 내측 구멍(864)이 각각 형성된다. 상기 내측 구멍(864), 완충 구멍(831) 및 외측 구멍(811)은 동일한 축선에 위치한다.

제4 실시예의 조작 방식은 전술한 제2 실시예와 거의 동일하므로 반복하여 설명하지 않는다. 여기에서 상기 기체 주입관(851)에 주입된 기체 온도는 상기 기체 주입관(851)의 벽 온도보다 작거나 동일해야 하며, 이로써 기체 주입관(851) 내에 주입된 증기가 낮은 온도에서 응결되는 것을 방지할 수 있다.

제4 실시예는 주로 기체 챔버(863)를 상기 샘플 고정 장치(85) 내에 형성함으로써 제1 실시예 중의 기체 챔버를 완충 챔버로 변환시켰으며, 이렇게 함으로써 제1 실시예에 비하여 하나의 완충 챔버를 더 형성하였다. 이는 케이스(81)의 높이를 증가시키지 않으면서, 완충 챔버의 수량을 증가시킨 것으로서, 제2 실시예에서 나타낸 바와 같이 기체 챔버 압력이 760torr로 증가된 효과를 달성할 뿐만 아니라, 상기 완충 챔버의 기체 인출 속도의 조작 범위를 크게 하고 융통성이 있도록 할 수 있다.

도 11에서 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 제5 실시예가 제공한 장치(a10)에서, 상기 진공 또는 저압 환경은 전자 현미경(91) 내의 샘플 챔버(92)이다. 상기 샘플 챔버(92)는 전자 현미경(91)의 2개의 극판(96) 사이에 배치되며, 상기 2개의 극판(96) 사이에서 전자빔이 투과되는 축선(G)에는 초점 조준 영역(Ra)이 포함된다. 상기 기체를 조작 및 관측하는 장치(a10)는 아래의 구성을 포함한다.

케이스(a11): 상기 케이스(a11) 내에는 적어도 하나 이상의 완충 챔버(a12)를 포함하고, 케이스(a11)의 상면 또는 하면에는 하나의 외측 구멍(a14)이 각각 형성된다.

격판(a21): 상기 격판((a21)이 둘러싸여 기체 챔버(a22)를 형성하며, 상기 기체 챔버(a22)의 상면 및 하면에 대응되는 상기 격판(a21)에는 각각 하나의 내측 구멍(a24)이 형성되며, 상기 2개의 내측 구멍(a24) 사이의 간격은 0.7mm보다 작다.

상기 케이스(a11)와 격판(a21)은 서로 조립될 수 있다. 본 실시예에서 격판(a21)은 상기 케이스(a11) 내에 상기 기체 챔버(a22)를 형성하며, 상기 완충 챔버(a12)는 케이스(a11)와 격판(a21) 사이에 형성된다. 상기 내측 구멍(a24) 및 외측 구멍(a14)은 동일한 축선에 위치하며 전자빔이 투과되는 축선(G)을 포함시키며, 상기 완충 챔버(a12)는 상부의 상기 내측 구멍(a24)을 포함시킨다. 상부에 배치된 상기 내측 구멍(a24)과 대응되는 상기 기체 챔버(a22)의 타측(즉 하부)의 내측 구멍(a24)에는 압력 조절 메커니즘(a28)이 형성된다. 본 실시예에서 상기 압력 조절 메커니즘(a28)은 상기 완충 챔버(a12)의 연장으로서 동일한 완충 챔버(a12)에 해당된다. 즉 상기 완충 챔버(a12)는 상기 2개의 내측 구멍(a24)을 포함시킨다. 상기 케이스(a11)는 상기 완충 챔버(a12)와 연통되는 2개의 기체 인출공(a16)을 포함하고, 상기 격판(a21)은 상기 기체 챔버(a22)와 연통되는 하나의 기체 주입공(a26)을 포함한다. 여기에서, 상기 기체 챔버(a22)는 상기 초점 조준 영역(Ra)과 교차 접촉한다. 다시 말하면, 상기 케이스(a11)가 샘플 챔버(92)에 배치되는 최고 위치는 상기 기체 챔버(a22)의 하부 외주가 상기 초점 조준 영역(Ra)의 최상단보다 낮거나 또는 동일한 위치이고, 상기 케이스(a11)가 샘플 챔버(92)에 배치되는 최저 위치는 상기 기체 챔버(a22)의 상부 외주가 상기 초점 조준 영역(Ra)의 최하단보다 높거나 또는 동일한 위치이다. 본 실시예에서 상기 기체 챔버(a22)의 위치는 초점 조준 영역(Ra)의 중심이다. 상기 2개의 내측 구멍(a24) 사이의 간격이 0.7mm보다 작은 경우에 더욱 분명한 관측이 가능하며, 기체층이 과도하게 두꺼워서 전자 산란 현상이 발생하여 이미지가 선명하게 되지 않은 문제점이 발생하지 않는다.

제5 실시예의 조작 방식은 제1 실시예와 거의 동일하며, 상기 기체 인출공(a16)으로 기체를 인출하고 상기 기체 주입공(a26)으로 기체를 주입하는 조작 방식은 제1 실시예와 거의 동일하다. 따라서 동일한 내용을 반복하여 설명하지 않는다. 상이한 점은, 상기 기체 챔버(a22)는 반드시 상기 초점 조준 영역(Ra)과 교차 접촉해야 하는 것이며, 이로 인하여 샘플이 상기 기체 챔버(a22)에 설치된 후 효과적으로 초점을 맞추고 관측을 진행할 수 있다.

도 12와 도 13에서 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 제6 실시예가 제공하는 장치(b10)의 주요 구성은 상기 제5 실시예와 거의 동일하며, 상이한 점은 아래와 같다.

상기 격판(b21)은 상기 케이스(b11)와 분리 가능하며, 다시 말하면 상기 격판(b21)으로 둘러싸여 형성된 상기 기체 챔버(b22)는 상기 케이스(b11) 및 상기 완 충 챔버(b12)와 분리할 수 있다. 본 실시예에서 상기 격판(b21)은 샘플 고정 장치(b25)에 형성되며, 상기 격판(b21)과 상기 샘플 고정 장치(b25) 사이에는 상기 기체 챔버(b22)가 형성된다. 상기 샘플 고정 장치(b25)와 상기 격판(b21)과 상기 케이스(b11) 사이는 적어도 하나 이상의 밀봉 부재(b29)(예를 들어 O-링)로 밀봉된다.

제6 실시예의 조작 방식은 다음과 같다. 사용시, 상기 격판(b21)을 상기 케이스(b11) 내부에 설치하며, 상기 밀봉 부재(b29)는 상기 샘플 고정 장치(b25), 격판(b21), 케이스(b11) 사이에서 밀봉 작용을 한다. 기타 조작 방식은 전술한 실시예와 거의 동일하며, 기체 인출 및 기체 주입 방식도 동일하므로 반복하여 설명하지 않는다.

도 14 및 도 15에서 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 제7 실시예에서 제공하는장치(c10)의 주요 구성은 제6 실시예와 거의 동일하며, 상이한 점은 다음과 같다.

샘플 고정 장치(c25)상에 상기 격판(c21)에 의해 기체 챔버(c22)가 형성될 뿐만 아니라, 상기 케이스(c11) 내부에서는 다수의 격판(c17)에 의해 상기 완충 챔버(c12) 내부가 내측 완충 챔버(18)로 더욱 분할된다. 상기 격판(c17)에는 2개의 완충 구멍(c19)이 형성되며 상기 구멍은 각각 내측 완충 챔버(c18)의 상면 및 하면에 형성된다. 상기 완충 구멍(c19)은 상기 내측 구멍(c24) 및 외측 구멍(c14)과 동일한 축선에 위치하며, 상기 내측 완충 챔버(c18)의 양측에는 기체 인출공(c181)이 각각 형성된다. 상기 케이스(c11)는 또한 상기 2개의 기체 인출공(c181)과 각각 연통되는 2개의 기체 통로(c182)를 포함한다. 상기 케이스(c11)의 앞부분에는 상기 내측 완충 챔버(c18)와 연통되는 설치 구멍(c111)이 형성되며, 상기 샘플 고정 장치(c25)에서 상기 격판(c21)에 의해 형성된 기체 챔버(c22)는 상기 설치 구멍(c111)을 통하여 설치된다.

제7 실시예는 구조상으로 상기 제6 실시예에 비하여 내측 완충 챔버(c18)를 더욱 포함하며, 제2 실시예에서 완충 챔버를 증가시키는 데에 따른 효과를 가진다. 그리고, 제7 실시예의 조작 방식은 제6 실시예와 거의 동일하며, 기체 인출 및 기체 주입 방식 역시 거의 동일하므로 반복하여 설명하지 않는다.

도 16에서 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 제8 실시예가 제공하는 장치(d10)의 주요 구성은 제6 실시예와 거의 동일하며, 상이한 점은 다음과 같다.

제6 실시예에서와 같은 샘플 고정 장치(d25)에 격판(d21)을 이용하여 기체 챔버(d22)를 형성하는 이외에, 본 실시예에서는 상기 샘플 고정 장치(d25)의 외부에 격판(d27)을 설치하여 상기 기체 챔버(d22)를 둘러싼 내측 완충 챔버(d28)를 형성한다. 상기 내측 완충 챔버(d28)의 상면 및 하면에 해당되는 외측 격판(d27)에는 각각 하나의 완충 구멍(d29)이 형성되며, 상기 완충 구멍(d29)은 상기 내측 구멍(d24)과 동일한 축선에 위치한다. 상기 케이스(d11)는 상기 샘플 고정 장치(d25) 상의 상기 격판(d27)과 분리 및 결합 가능한 것으로, 사용시 상기 샘플 고정 장치(d25)는 케이스(d11)와 결합되어 사용된다.

제8 실시예는 주로 제6 실시예에 비하여 하나의 내측 완충 챔버(d28)를 더욱 포함하며, 상기 내측 완충 챔버(d28)는 샘플 고정 장치(d25)에 형성된다. 본 실시예의 조작 방식은 상기 제6 실시예 및 제7 실시예와 거의 동일하며, 기체 인출공 또는 기체 주입공의 설치 위치에 있어서 경우에 따라 측면 또는 제7 실시예와 같이 전, 후방에 설치될 수 있다. 이에 대하여 상세히 설명하지 않는다. 기체 인출 및 주입 방식도 비슷하므로 상세히 설명하지 않는다.

도 17에서 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 제9 실시예가 제공하는 장치(e10)의 주요 구성은 제8 실시예와 거의 동일하며, 상이한 점은 다음과 같다.

상기 케이스(e11)는 상기 격판(e21)을 직접 둘러싼다. 즉, 상기 케이스(e11)와 상기 격판(e21)들은 샘플 고정 장치(e25)상에 조합된다. 상기 격판(e21)은 샘플 고정 장치(e25)에 기체 챔버(e22) 및 내측 완충 챔버(e28)를 형성한다. 상기 케이스(e11)는 상대적으로 외측에 위치한 상기 격판(e21)과 함께 그 사이에 상기 완충 챔버(e12)를 형성한다. 상기 내측 구멍(e24), 완충 구멍(e29) 및 상기 외측 구멍(e14)은 동일한 축선에 위치한다.

제9 실시예의 조작 상태는 상기 제2 실시예와 거의 동일하며, 기체 인출 및 기체 주입 방식 역시 거의 동일하므로, 반복 설명을 하지 않는다.

도 18에서 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 제10 실시예가 제공한 장치(f10)의 주요 구성은 전술한 제5 실시예와 거의 동일하며, 상이한 점은 다음과 같다.

상기 압력 조절 메커니즘(f28)은 주로 박막으로서, 하측에 위치한 상기 내측 구멍(f24)에 밀봉 설치되며, 제5 실시예의 압력 조절 메커니즘(이는 완충 챔버와 서로 결합된 것)과 상이하다. 제10 실시예에서 상기 완충 챔버(12)는 단지 상부에 위치한 상기 내측 구멍(f24)만을 포함시킬 뿐이다. 이로써 상기 압력 조절 메커니즘((f28)은 상기 기체 챔버(f22) 내의 기체가 하부의 상기 내측 구멍(f24)을 통해 외부로 넘치는 것을 방지하며 압력 조절 및 완충 효과를 달성한다.

제10 실시예의 조작 방식 역시 상기 제5 실시예와 동일하며 기체 인출 및 주입 방식 역시 거의 동일하므로 반복 설명하지 않는다.

도 19에서 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 제11 실시예가 제공한 장치(g10)의 주요 구성은 제5 실시예와 거의 동일하며, 상이한 점은 다음과 같다.

상기 압력 조절 메커니즘(g28)은 박막으로서 하부에 위치한 상기 외측 구멍(g14)에 밀봉 설치되며, 상기 완충 챔버(g12)는 상기 2개의 내측 구멍(g24)을 포함시킨다. 이로써 상기 압력 조절 메커니즘(g28)은 상기 완충 챔버(g12) 내부의 기체가 하부의 외측 구멍(g14)을 통해 외부로 넘치는 것을 방지하며, 압력 조절 및 완충 효과를 달성할 수 있다.

제 11실시예의 사용 방식은 상기 제5 실시예와 거의 동일하며, 기체 인출공 또는 기체 주입공의 설치 위치는 경우에 따라 측면 또는 상기 제7 실시예와 같이 전, 후방에 설치할 수 있으며, 상세한 설명은 하지 않는다. 기체 인출 및 주입 방식 역시 거의 동일하므로 더 이상 설명하지 않는다.

이상에서 알 수 있듯이, 본 발명의 장점은 아래와 같다:

1. 본 발명은 전자 현미경의 최초 설계를 변화시킬 필요 없이, 전자 현미경 출하시 이미 설정된 설치 구멍을 통하여 직접 전자 현미경에 설치될 수 있다. 이는 단일한 부재를 설치하는 것으로, 종래의 기술에서 환경 챔버를 전자 현미경에 직접 설치함에 따른 장착이 번거롭고 대량 생산에 적합하지 않은 문제점을 해결하 였다. 본 발명에 따른 장착은 극히 간단하며, 간단한 훈련을 거치면 조작할 수 있으며, 원가가 낮고, 전자 현미경을 손상시키지 않으며, 산업상 대량 생산에 충분히 적용될 수 있는 기술이다.

2. 본 발명은 장착이 용이하고, 사용자가 전자 현미경을 분해하지 않는 조건에서 기체 인출 속도, 기체 제공 속도 등의 파라미터를 외부에서 용이하게 제어하도록 할 수 있으므로, 기압 파라미터를 제어하기 비교적 용이하다.

3. 본 발명은 전자 현미경의 샘플 챔버의 높이를 조정할 필요가 없으므로, 전자빔의 집속 거리의 변화를 초래하지 않으며, 나아가 종래 기술에 존재하는 위상차 또는 해상도의 손실 등과 같은 문제를 해결하였다.

4. 종래 기술에서는 기체를 통과하는 전자빔의 통로는 극판 사이의 거리 또는 그 이상이다. 그러나 본 발명은 편평부를 도입함으로써 기체 챔버의 두께를 아주 얇게 형성함으로써, 전자빔이 기체를 투과하는 거리를 대폭 축소시켰다. 따라서 전자빔이 기체 분자와 과다하게 충돌하여 심각한 다중 전자 산란으로 인해 해상도가 손실되는 문제가 발생하지 않는다. 또한, 본 발명은 기체 챔버 외부에 다중 완충 챔버를 설계함으로써 서로 다른 완충 챔버에 적절한 압력 강하를 발생시킬 수 있으며, 상기 완충 챔버 내부의 기체 인출 속도에 대한 조작 범위를 더욱 향상시킬 수 있다. 이와 같이 다중 완충 조작 방식은 상기 기체 챔버 내의 기체 압력을 높일 수 있으며, 1 대기압 환경을 형성할 수 있다.

Claims

일측에 편평부가 형성된 케이스

를 포함하며,

상기 케이스 내부에 하나 이상의 격판에 의해 기체 챔버가 형성되며, 상기 기체 챔버의 외부에 하나 이상의 완충 챔버가 형성되며, 상기 기체 챔버의 상, 하면 격판에 각각 하나의 내측 구멍이 형성되며, 상기 케이스의 상, 하면에는 각각 하나의 외측 구멍이 형성되며, 상기 내측 구멍 및 외측 구멍은 동일한 축선에 위치하면서 상기 편평부에 배치되며, 상기 케이스에 상기 완충 챔버와 연통되는 기체 인출공 및 상기 기체 챔버와 연통되는 기체 주입공이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 진공 또는 저압 환경에서 기체를 조작 및 관측하는 장치.
제1항에 있어서,

상기 기체 챔버에 연결되는 액체-기체 용기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 또는 저압 환경에서 기체를 조작 및 관측하는 장치.
제2항에 있어서,

상기 기체 챔버에는 기체, 상기 액체-기체 용기 내의 액체로부터 발생되는 증기, 또는 상기 기체와 상기 증기의 혼합물이 제공되는 것을 특징으로 하는 진공 또는 저압 환경에서 기체를 조작 및 관측하는 장치.
제3항에 있어서,

상기 기체는 질소, 산소, 이산화탄소, 불활성 기체 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 것임을 특징으로 하는 진공 또는 저압 환경에서 기체를 조작 및 관측하는 장치.
제2항에 있어서,

상기 액체-기체 용기는 상기 하나의 완충 챔버 내부에 배치되는 것을 특징으로 하는 진공 또는 저압 환경에서 기체를 조작 및 관측하는 장치.
제2항에 있어서,

상기 액체-기체 용기는 상기 케이스 외부에 배치되는 것을 특징으로 하는 진공 또는 저압 환경에서 기체를 조작 및 관측하는 장치.
제1항에 있어서,

샘플 설치대를 포함하는 샘플 고정 장치를 추가로 포함하며,

상기 샘플 설치대에 개구부가 형성되며, 상기 케이스에 상기 기체 챔버와 연통되는 샘플 설치 구멍이 형성되며, 상기 샘플 고정 장치는 외부로부터 샘플 설치 구멍을 통하여 상기 기체 챔버 내부에 설치되며, 상기 내측 구멍 및 외측 구멍이 위치하는 동일한 축의 축심이 상기 개구부를 통과하며, 상기 샘플 고정 장치에는 상기 샘플 고정 장치와 기체 챔버 사이의 공극을 밀봉하기 위한 밀봉 부재가 형성된 것을 특징으로 하는 진공 또는 저압 환경에서 기체를 조작 및 관측하는 장치.
제1항에 있어서,

상기 기체 인출공과 연결된 기체 인출 장치를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 또는 저압 환경에서 기체를 조작 및 관측하는 장치.
제1항에 있어서,

상기 내측 구멍의 직경은 10㎛ 내지 200㎛이고, 상기 외측 구멍의 직경은 20㎛ 내지 800㎛이며, 상기 각 내측 구멍의 직경은 외측 구멍의 직경보다 작은 것을 특징으로 하는 진공 또는 저압 환경에서 기체를 조작 및 관측하는 장치.
제1항에 있어서,

상기 편평부의 두께는 전자 현미경의 샘플 챔버(specimen chamber) 내의 상측과 하측의 2개의 극판(pole piece) 사이의 거리보다 작은 것을 특징으로 하는 진공 또는 저압 환경에서 기체를 조작 및 관측하는 장치.
제10항에 있어서,

상기 케이스 내부의 완충 챔버의 상측 및 하측에 각각 상부 외측 완충 챔버 및 하부 외측 완충 챔버가 형성되고, 상기 완충 챔버 및 상기 상부 외측 완충 챔버 및 하부 외측 완충 챔버는 각각 하나의 기체 인출공과 연결되며, 상기 기체 인출공은 상기 케이스에 형성되며, 상기 완충 챔버와 상기 상부 및 하부 외측 완충 챔버 사이의 격판에는 상기 내측 구멍 및 외측 구멍과 동일한 축선에 위치하는 완충 구멍이 형성된 것을 특징으로 하는 진공 또는 저압 환경에서 기체를 조작 및 관측하는 장치.
제11항에 있어서,

상기 완충 챔버 구멍의 직경은 10㎛ 내지 400㎛이고, 상기 완충 챔버 구멍의 직경은 상기 내측 구멍의 직경과 상기 외측 구멍의 직경 사이의 값인 것을 특징으로 하는 진공 또는 저압 환경에서 기체를 조작 및 관측하는 장치.
제11항에 있어서,

상기 상부 외측 완충 챔버 및 상기 하부 외측 완충 챔버의 기체 인출 속도는 상기 완충 챔버의 기체 인출 속도보다 빠른 것을 특징으로 하는 진공 또는 저압 환경에서 기체를 조작 및 관측하는 장치.
제1항에 있어서,

상기 각 완충 챔버 내부에는 경사형 격판이 추가로 설치되어 각각의 완충 챔버 원래의 공간이 2개의 작은 완충 챔버로 분할되며, 상기 각각의 경사형 격판에는 상기 내측 구멍 및 외측 구멍과 동일한 축선에 위치하는 완충 구멍이 형성되며, 상 기 각각의 작은 완충 챔버는 케이스 상의 기체 인출공과 연결되는 것을 특징으로 하는 진공 또는 저압 환경에서 기체를 조작 및 관측하는 장치.
케이스; 및

샘플 고정 장치

를 포함하며,

상기 케이스의 일측에는 편평부가 형성되고, 상기 케이스 내부에 하나 이상의 격판에 의하여 완충 챔버가 형성되며, 상기 완충 챔버 외부에 외측 완충 챔버가 형성되며, 상기 완충 챔버와 외측 완충 챔버 사이의 격판에 2개 이상의 완충 구멍이 형성되며, 상기 완충 구멍은 각각 완충 챔버의 상면 및 하면에 형성되며, 상기 케이스의 상면 및 하면에 각각 외부와 연통되는 외측 구멍이 형성되며, 상기 케이스에 완충 챔버와 연통된 샘플 설치 구멍과, 상기 완충 챔버 및 외측 완충 챔버와 각각 연결되는 2개의 기체 인출공이 형성되며,

상기 샘플 고정 장치는 상기 샘플 설치 구멍을 통하여 완충 챔버 내부에 형성되며, 상기 샘플 고정 장치의 내부에는 기체 주입관이 형성되며, 기체 박스를 포함하며, 상기 기체 박스의 일단부에 개구부가 형성되며, 상기 기체 박스의 일부분은 샘플 고정 장치의 전단부에 삽입 설치되며 상기 개구부를 통하여 상기 기체 주입관과 연통되며, 상기 샘플 고정 장치는 상기 기체 주입관과 연통된 기체 주입공을 포함하며, 상기 기체 박스 내에는 샘플을 설치하기 위한 샘플 설치대가 형성되고, 상기 기체 박스 내에는 기체 챔버가 형성되고, 기체 박스의 상면 및 하면에는 상기 완충 챔버와 연통된 내측 구멍이 각각 형성되며, 상기 내측 구멍, 완충 구멍 및 외측 구멍은 동일한 축선에 위치하는 것을 특징으로 하는 진공 또는 저압 환경에서 기체를 조작 및 관측하는 장치.
제15항에 있어서,

상기 기체 박스와 상기 샘플 고정 장치는 접착제로 접착되는 것을 특징으로 하는 진공 또는 저압 환경에서 기체를 조작 및 관측하는 장치.
제15항에 있어서,

상기 샘플 고정 장치는 상기 기체 박스 주위에 벽을 형성하는 것을 특징으로 하는 진공 또는 저압 환경에서 기체를 조작 및 관측하는 장치.
케이스; 및 하나 이상의 격판을 포함하며, 진공 또는 저압 환경의 전자 현미경 내의 샘플 챔버로서, 상기 샘플 챔버는 전자 현미경의 2개의 극판 사이에 배치되며, 상기 2개의 극판 사이에서 전자빔이 통과하는 축선에는 초점 조준 영역이 포함되는 진공 또는 저압 환경에서 기체를 조작 및 관측하는 장치에 있어서,

상기 케이스 내부에는 하나 이상의 완충 챔버를 포함하고, 상기 케이스의 상면 또는 하면 중 적어도 어느 하나에 외측 구멍이 형성되며,

상기 격판이 포위하여 기체 챔버를 형성하며, 상기 기체 챔버의 상면 및 하면에 해당되는 상기 격판에는 각각 하나의 내측 구멍이 형성되며,

상기 케이스와 격판은 서로 조립될 수 있으며, 상기 내측 구멍 및 외측 구멍은 동일한 축선에 위치하며, 상기 완충 챔버는 하나 이상의 상기 내측 구멍을 포함하며, 상기 포함된 내측 구멍과 대응되는 상기 기체 챔버 타측의 내측 구멍 또는 상기 외측 구멍에는 압력 조절 메커니즘이 형성되며, 상기 내측 구멍과 외측 구멍은 전자빔이 투과되는 축선을 포함하며, 상기 케이스에는 상기 완충 챔버와 연통되는 기체 인출공이 형성되고, 상기 격판에는 기체 챔버와 연통되는 기체 주입공이 형성되며, 상기 기체 챔버는 상기 초점 조준 영역과 교차 접촉하는 것을 특징으로 하는 진공 또는 저압 환경에서 기체를 조작 및 관측하는 장치.
제18항에 있어서,

상기 케이스가 샘플 챔버에 배치되는 최고 위치는 상기 기체 챔버의 하부 외주가 상기 초점 조준 영역의 최상단보다 낮거나 또는 동일하게 되는 위치이고, 상기 케이스가 샘플 챔버에 배치되는 최저 위치는 상기 기체 챔버의 상부 외주가 상기 초점 조준 영역의 최하단보다 높거나 또는 동일하게 되는 위치인 것을 특징으로 하는 진공 또는 저압 환경에서 기체를 조작 및 관측하는 장치.
제18항에 있어서,

상기 격판은 상기 케이스와 분리 가능한 것으로서, 상기 격판으로 둘러싸여 형성된 상기 기체 챔버는 상기 케이스와 분리할 수 있으며, 상기 격판과 상기 케이스는 하나 이상의 밀봉 부재로 밀봉되는 것을 특징으로 하는 진공 또는 저압 환경 에서 기체를 조작 및 관측하는 장치.
제20항에 있어서,

상기 격판에 의해 형성된 상기 기체 챔버는 샘플 고정 장치상에 형성된 것을 특징으로 하는 진공 또는 저압 환경에서 기체를 조작 및 관측하는 장치.
제21항에 있어서,

상기 케이스 내부에서 2개 이상의 격판에 의해 상기 완충 챔버 내부는 다시 내측 완충 챔버로 분할되며, 상기 격판에는 2개의 완충 구멍이 형성되며, 상기 완충 구멍은 상기 내측 완충 챔버의 상면 및 하면에 각각 배치되며, 상기 완충 구멍은 상기 내측 구멍 및 외측 구멍과 동일한 축선에 위치하며, 상기 내측 완충 챔버의 양측에는 각각 기체 인출공이 형성되며, 상기 케이스에는 상기 2개의 기체 인출공과 각각 연통되는 2개의 기체 통로가 형성되며, 상기 케이스에는 내측 완충 챔버와 연통되는 삽입 설치 구멍이 형성되고, 상기 샘플 고정 장치상에 형성되며 상기 격판에 의해 형성된 기체 챔버는 상기 삽입 설치 구멍을 통하여 설치되는 것을 특징으로 하는 진공 또는 저압 환경에서 기체를 조작 및 관측하는 장치.
제21항에 있어서,

상기 복수의 격판은 상기 샘플 고정 장치상에 상기 기체 챔버와, 기체 챔버를 둘러싸는 내측 완충 챔버를 형성하며, 상기 내측 완충 챔버를 둘러싸고 상기 내 측 완충 챔버의 상면 및 하면에 해당되는 격판에는 각각 하나의 완충 구멍이 형성되고, 상기 완충 구멍은 상기 내측 구멍과 동일한 축선에 위치하는 것을 특징으로 하는 진공 또는 저압 환경에서 기체를 조작 및 관측하는 장치.
제23항에 있어서,

상기 케이스와 격판은 샘플 고정 장치와 조립되며, 상기 격판은 샘플 고정 장치에 상기 기체 챔버 및 기체 챔버를 둘러싸는 내측 완충 챔버를 형성하며, 상기 케이스와, 상기 내측 완충 챔버를 형성하는 상기 격판 사이에는 상기 완충 챔버가 형성되며, 상기 내측 구멍, 완충 구멍 및 외측 구멍은 동일한 축선에 위치하는 것을 특징으로 하는 진공 또는 저압 환경에서 기체를 조작 및 관측하는 장치.
제18항에 있어서,

상기 압력 조절 메커니즘은 박막으로서 상기 내측 구멍에 밀봉 형성되는 것을 특징으로 하는 진공 또는 저압 환경에서 기체를 조작 및 관측하는 장치.
제18항에 있어서,

상기 압력 조절 메커니즘은 박막으로서 상기 외측 구멍에 밀봉 형성되는 것을 특징으로 하는 진공 또는 저압 환경에서 기체를 조작 및 관측하는 장치.
제18항에 있어서,

상기 압력 조절 메커니즘은 상기 완충 챔버의 연장으로서, 동일한 완충 챔버이며, 상기 완충 챔버는 상기 2개의 내측 구멍을 포함하며, 상기 케이스의 상면 및 하면에는 외측 구멍이 각각 형성되고 상기 내측 구멍 및 외측 구멍은 동일한 축선에 위치하는 것을 특징으로 하는 진공 또는 저압 환경에서 기체를 조작 및 관측하는 장치.
제18항에 있어서,

상기 2개의 내측 구멍 사이의 거리는 0.7mm 미만인 것을 특징으로 하는 진공 또는 저압 환경에서 기체를 조작 및 관측하는 장치.