KR101042505B1 - 주사 전자 현미경의 시편 홀더장치 - Google Patents

주사 전자 현미경의 시편 홀더장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 주사 전자 현미경의 시편 홀더장치에 관한 것으로, 주사 전자 현미경의 시편 홀더 스테이지 상부에 장착되며, 시편 홀더 스테이지 상부로 돌설되는 홀더 지지부재와, 상기 홀더 지지부재의 상부에 장착되며 일 측에 고정 조우부가 구비된 이동 가이드 베이스부재와, 상기 이동 가이드 베이스부재에 이동 가능하게 결합하며 이동된 위치를 고정하는 고정구를 구비한 이동 조우부재와, 시편과 접촉되는 이동 조우부재의 내측면으로 관통되게 이동 조우부재에 체결되는 시편 고정 볼트부재를 포함한 것이다.
본 발명은 시편을 견고히 고정하여 관찰 중 상흐름을 제어하여 정밀 분석에 대한 정확도 및 신뢰성을 향상시키며, 특히 크기가 크고 중량체인 시편을 정밀하고 안정적으로 분석할 수 있는 효과가 있는 것이다.
또, 본 발명은 간단하게 시편을 고정시켜 시편 분석 작업 시간을 단축시킴은 물론 시편 및 챔버를 오염시키는 오염물질이 발생되지 않아 주사 전자 현미경의 내구성을 증대시키는 효과가 있는 것이다.

Description

주사 전자 현미경의 시편 홀더장치{A holder apparatus for specimen in scanning elctron microscope}
본 발명은 주사 전자 현미경의 시편 홀더장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 중량체의 시편을 견고히 고정하여 정밀 분석에 대한 정확도 및 신뢰성을 증대시킬 수 있도록 발명된 것이다.
일반적으로 주사 전자 현미경(SEM:Scanning Elctron Microscope)은 전자가 시편를 통과하도록 하는 것이 아닌, 초점이 잘 맞추어진 전자선(electron beam)을 시편의 표면 위로 주사하였을 때에 시편 표면에서 발생하는 낮은 에너지의 전자(2차 전자)를 검출하여 시편 표면의 미세 구조를 직접 관찰하는 장치이다.
여기서, 상기 주사 전자 현미경에 의해 주사된 전자선이 시편의 한 점에 집중되면서 1차 전자는 굴절되는 반면, 표면에서 발생된 2차 전자는 검파기(detector)에 의해 수집되는 바, 그 결과로 생긴 신호들이 여러 점으로부터 모여들어 음극선관(CRT:Cathod Ray Tube)에 상을 형성하게 된다.
이러한 주사 전자 현미경은 초점이 높은 심도를 이용하여 비교적 큰 시편을 입체적으로 관찰ㆍ분석할 수 있는 특징을 가진다.
상기 주사 전자 현미경으로 관찰ㆍ분석할 수 있는 시편은 크게 전도성 시편과 비전도성 시편으로 구분된다.
기존에는 시편의 제조후 시편 홀더 스테이지의 상부에 안착되도록 고정하기 위해 전도성 양면테이프 또는 은 페이스트(Silver Paste)를 매개로 접착하는 방식을 채택하고 있다.
그런데, 시편을 전도성 양면테이프나 은 페이스트로 접착하고 떼내는 전처리 및 후처리 작업에 시간이 많이 소요될 뿐만 아니라, 접착과정에서 시편의 상부면이 정확한 수평을 유지하기 어려워 고배율의 분석시 상흐름(Drift) 현상이 발생될 우려가 있다.
또한, 접착제의 사용으로 인해 진공상태의 챔버 내부 및 시편을 오염시켜 정밀 분석에 대한 정확도 및 신뢰성이 저하됨은 물론 주사 전자 현미경(SEM)의 내구성을 저하시키고, 진공 장치에 관련된 각종 필터를 빨리 노후화시키는 문제점이 있으며, 접착제가 고가이고 소모성이므로 소요 비용을 증가시키는 단점이 있다.
그리고, 기존의 시편 전처리 과정중의 하나인 진동 및 전해 연마과정시 시편을 탈거한 후에 연마작업을 수행하고, 다시 연마가 완료된 시편을 다시 장착해야 하는 번거로움이 있었고, 이로 인해 많은 시간이 소요되므로 작업성이 저하되는 문제점이 있다.
특히, 중량이 무거운 벌크(Bulk)재 및 넓은 판 형상의 시편인 경우 시편의 고정이 불안정하여 저배율인 수천배에서도 상흐름 현상이 발생하는 단점이 있었던 것이다.
상기한 상흐름은 주사 전자 현미경(SEM) 관찰 시 전자선의 조사 위치가 이동되어, 즉, 시편이 이동되어 금속 조직 중 하나인 개재물 또는 미세 조직에 대한 정밀 분석 및 조직 촬영을 기대할 수 없게 하는 문제점을 유발했던 것이다.
본 발명의 목적은 크기가 크고, 중량체인 시편을 견고히 고정할 수 있고, 시편의 정밀 분석에 따른 정확도 및 신뢰성을 향상시킴은 물론 작업시간을 단축시키고 주사 전자 현미경(SEM)의 내구성을 증대시키는 주사 전자 현미경의 시편 홀더장치를 제공하는 데 있다.
이러한 본 발명의 과제는 주사 전자 현미경의 시편 홀더 스테이지 상부에 장착되며, 시편 홀더 스테이지 상부로 돌설되는 홀더 지지부재와;
상기 홀더 지지부재의 상부에 장착되며 일 측에 고정 조우부가 구비된 이동 가이드 베이스부재와;
상기 이동 가이드 베이스부재에 이동 가능하게 결합하며 이동된 위치를 고정하는 고정구를 구비한 이동 조우부재와;
시편과 접촉되는 이동 조우부재의 내측면으로 관통되게 이동 조우부재에 체결되는 시편 고정 볼트부재를 포함한 주사 전자 현미경의 시편 홀더장치를 제공함으로써 해결되는 것이다.
본 발명은 시편을 견고히 고정하여 관찰 중 상흐름을 제어하여 정밀 분석에 대한 정확도 및 신뢰성을 향상시키며, 특히 크기가 크고 중량체인 시편을 정밀하고 안정적으로 분석할 수 있는 효과가 있는 것이다.
또, 본 발명은 간단하게 시편을 고정시켜 시편 분석 작업 시간을 단축시킴은 물론 시편 및 챔버를 오염시키는 오염물질이 발생되지 않아 주사 전자 현미경의 내구성을 증대시키는 효과가 있는 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예를 도시한 분해 사시도로서, 본 발명의 홀더 지지부재, 이동 가이드 베이스부재와, 이동 조우부재와, 시편 고정 볼트부재를 분해하여 각 구성을 상세히 나타내고 있다.
도 2는 도 1의 사용 상태도로서, 이동 조우부재를 시편의 크기에 맞게 이동하여 시편 고정 볼트부재로 시편을 가압하여 고정한 상태를 나타내고 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예를 도시한 사용 상태 단면도로서, 서로 다른 나사산을 가지는 두 개의 제 1 볼트 및 제 2 볼트를 기어 구조로 연동되게 구성한 예를 나타내고 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예를 도시한 분해 사시도로서, 이동 조우부재가 힌지부를 중심으로 회전하여 시편과의 접촉면을 조절할 수 있게 한 것을 나타내고 있다.
도 5는 도 4의 평면도로서, 이동 조우부재 및 고정 조우부가 힌지부를 중심으로 회전하여 시편과의 접촉면을 조절하는 예를 나타내고 있다.
도 6은 도 4의 확대 단면도로서, 이동 조우부재 및 고정 조우부가 힌지부에서 고정되는 예를 나타내고 있다.
이하, 도 1 내지 도 2에서 도시한 바와 같이 본 발명인 주사 전자 현미경의 시편 홀더 장치에서, 홀더 지지부재(10)는 시편 홀더 스테이지(1)의 상부에 안착되게 배치되어 고정됨으로써 장착되며, 상, 하부면이 시편 홀더 스테이지(1)의 상면과 동일하게 수평을 유지하도록 형성된다.
상기 홀더 지지부재(10)는 몸체 중앙에 장착 볼트(10a)가 관통되며, 내주면에 장착 볼트(10a)의 머리부가 안착되는 걸림턱(11a)이 돌출된 중공부(11)가 형성되어, 중공부(11)를 통해 관통된 장착 볼트(10a)가 시편 홀더 스테이지(1)에 체결됨으로써 장착되는 것이다.
상기 홀더 지지부재(10)의 저면에는 시편 홀더 스테이지(1)에 형성된 핀 홈(1a)에 삽입되는 위치 가이드 핀부(12)가 돌출되는 것이 바람직하다.
상기 위치 가이드 핀부(12)는 복수로 돌출되며, 상기 홀더 지지부재(10)가 안착되는 시편 홀더 스테이지(1)의 상부면에는 상기 위치 가이드 핀부(12)가 삽입되는 핀 홈(1a)을 형성하여 홀더 지지부재(10)를 일정한 위치에 정확히 장착할 수 있도록 안내하여 초기 위치를 정확히 설정할 수 있어 전자 주사 현미경으로 시편(2)을 관찰 중에 시편(2)의 위치 변화, 또는 회전에 다른 제로각 및 각도 설정을 할 수 있게 하는 것이다.
또 상기 홀더 지지부재(10)의 상부면에는 시편 홀더 스테이지(1)의 상부면과 동일하게 수평을 유지하도록 상, 하부면이 평행한 평면인 판 형상을 가지는 이동 가이드 베이스부재(20)가 장착된다.
상기 이동 가이드 베이스부재(20)는 상기 홀더 지지부재(10)의 상부면에 분리 가능하게 장착되어 시편(2)의 크기 및 형상에 따라 다른 타입의 홀더로 교체하 여 사용할 수 있도록 하는 것이 바람직하며, 홀더 지지부재(10)의 상부면에 볼트 체결로 분리 가능하게 장착되는 것을 기본으로 한다.
상기 이동 가이드 베이스부재(20)에는 볼트가 관통되는 볼트 구멍을 형성하고, 홀더 지지부재(10)의 상부면에는 상기 볼트 구멍에 대응되는 볼트 체결홈을 형성하여 상기 볼트 구멍으로 베이스 고정 볼트(21)를 관통시킨 후 볼트 체결홈에 체결함으로써 이동 가이드 베이스부재(20)를 홀더 지지부재(10)의 상부면에 장착 고정시키는 것이다.
또, 상기 이동 가이드 베이스부재(20)에는 홀더 지지부재(10)의 중공부(11)에 대응되는 관통 구멍(20a)을 형성하여 이동 가이드 베이스부재(20)를 분리하지 않고 홀더 지지부재(10)를 시편 홀더 스테이지(1) 상에 장착, 분리할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
또한 상기 이동 가이드 베이스부재(20)의 상부 일측에는 시편(2)의 일측면을 지지하는 고정 조우부(10b)가 구비된다.
상기 이동 가이드 베이스부재(20)의 타측에는 이동 조우부재(30)가 상기 고정 조우부(10b)와 마주보고 이동되게 결합한다.
상기 이동 가이드 베이스부재(20)의 양 측면에 길이방향을 따라 형성된 레일 홈(22)이 형성되고, 상기 이동 조우부재(30)의 하부 양 측에 상기 레일 홈(22)에 끼워지게 돌출되는 레일 돌기(32)가 구비된다.
상기 이동 조우부재(30)는 이동된 위치를 고정하는 고정구(31)를 구비하는데, 상기 고정구(31)는 이동 조우부재(30)의 몸체 상부에서 하부로 관통된 체결공(30a)에 체결되는 위치 고정 볼트(31a)를 사용한다.
상기 위치 고정 볼트(31a)는 체결공(30a)을 관통하여 체결되어 단부로 상기 이동 가이드 베이스부재(20)의 상부면을 가압함으로써 이동 조우부재(30)의 위치를 고정하게 되는 것이다.
또한 상기 이동 조우부재(30)에는 시편 고정 볼트부재(40)가 상기 고정 조우부(10b)를 향해 관통되어 체결되는 것이다.
상기 고정 조우부(10b) 및 이동 조우부재(30)는 서로 마주보는 시편 접촉면이 형성되는데, 원형의 시편(2)을 감싸 고정시킬 수 있도록 시편 접촉면을 원호면으로 형성하는 것이 바람직하다.
즉, 상기 시편 고정 볼트부재(40)는 시편(2)과 접촉되는 이동 조우부재(30)의 내측면으로 관통되게 체결되어 시편(2)을 가압하여 고정하게 되는 것이다.
상기한 본 발명은 도 2에서 도시한 바와 같이 상기 이동 조우부재(30)와 고정 조우부(10b) 사이에 시편(2)을 올려 놓되, 시편(2)을 고정 조우부(10b)에 밀착시킨 상태에서 이동 조우부재(30)를 이동시켜 시편(2)과 접촉되게 위치한 후 시편 고정 볼트부재(40)가 시편(2)을 향해 이동하도록 회전시킴으로써 상기 시편 고정 볼트부재(40)로 시편(2)을 가압하여 고정하는 것이다.
따라서, 시편(2)이 이동 조우부재(30)와 고정 조우부(10b)에 접촉되어 지지된 상태에서 시편 고정 볼트부재(40)의 체결력에 의한 가압으로 견고히 고정되는 것이다.
한편, 상기 시편 고정 볼트부재(40)는 도 3에서 도시한와 같이 이격되게 구 비되며, 서로 다른 방향의 나사산을 가지는 제 1 볼트(41)와 제 2 볼트(42)를 포함하고, 제 1 볼트(41) 및 제 2 볼트(42)의 단부에는 기어 박스(43)가 구비되되, 기어 박스(43) 내에는 상기 제 1 볼트(41)의 일 단부에 장착된 제 1 기어부(44)와, 상기 제 2 볼트(42)의 일 단부에 장착되며, 상기 제 1 기어부(44)와 이격된 제 2 기어부(45)와, 상기 제 1 기어부(44) 및 제 2 기어부(45)의 사이에서 제 1 기어부(44) 및 제 2 기어부(45)에 각각 맞물린 상태로 회전하는 제 3 기어부(46)가 구비된다.
상기 제 3 기어부(46)는 사용자가 파지하여 회전시킬 수 있는 핸들이 구비되거나, 회전시킬 수 있는 공구(37)가 결합되는 공구 결합홈(36a)을 구비하여 사용자가 핸들 또는 공구(37)를 잡고 회전시키면, 제 1 기어부(44) 및 제 2 기어부(45)를 동시에 회전시키는데, 각각 다른 방향으로 회전시키는 것이다.
그런데 제 1 볼트(41) 및 제 2 볼트(42)는 서로 다른 나사산으로 형성되어 이동 조우부재(30)에 체결되어 있으므로, 동시에 같은 방향으로 이동하게 되는 것이다.
따라서 제 3 기어부(46)를 회전시키면, 제 1 볼트(41) 및 제 2 볼트(42)를 동시에 작동시켜 제 3 기어부(46)의 회전 방향에 따라 시편(2)을 가압 고정하거나, 가압 고정된 상태를 해제할 수 있게 되는 것이다.
한편, 도 4에서 도시한 바와 같이 상기 이동 가이드 베이스부재(20)에는 이동 조우부재(30)의 이동 방향으로 길게 형성되어 이동 조우부재(30)의 이동을 안내하는 이동 가이드 구멍(23)이 형성되며,
상기 이동 조우부재(30)는 일 측에 힌지 구멍(30b)이 형성된 제 1 힌지부(33a)를 구비한 제 1 조우부(33)와;
일 측에 힌지 구멍(30b)이 형성되며, 힌지 구멍(30b)이 일치되게 상기 제 1 힌지부(33a)에 겹쳐지는 제 2 힌지부(34a)를 구비한 제 2 조우부(34)와;
상기 힌지 구멍(30b) 및 이동 가이드 구멍(23)을 관통하여 결합하며 단부에 힌지 구멍(30b)에 걸리는 머리부를 구비한 위치 고정 볼트(31a)와;
상기 위치 고정 볼트(31a)의 타단부에 체결되는 고정 너트(31b)를 포함한다.
그리고 상기 제 1 조우부(33) 및 제 2 조우부(34)는 각각 시편(2)과 접촉되는 시편 접촉면을 원호면으로 형성한다.
즉, 상기 제 1 조우부(33)와 제 2 조우부(34)는 힌지 구멍(30b)에 결합된 위치 고정 볼트(31a)를 중심으로 회전하여 제 1 조우부(33)와 제 2 조우부(34) 사이의 각도를 조절함으로써 시편(2)의 직경 또는 형상에 따라 시편(2)과의 접촉 면을 조정할 수 있는 것이다.
상기 제 1 조우부(33)와 제 2 조우부(34)는 위치 고정 볼트(31a)와 고정 너트(31b)의 체결력에 의해 고정되는데, 위치 고정 볼트(31a)와 고정 너트(31b)의 체결력을 약하게 고정 너트(31b)를 풀면 도 5에서 도시한 바와 같이 힌지 구멍(30b)을 중심으로 회전이 가능할 뿐만 아니라, 도 6에서 도시한 바와 같이 이동 가이드 구멍(23)을 따라 이동하여 고정 조우부(10b)와의 사이 간격도 조절되며, 각도 및 간격이 조절된 후에는 위치 고정 볼트(31a)와 고정 너트(31b)가 조여지게 체결하면 체결력에 의해 제 1 조우부(33) 및 제 2 조우부(34)가 가압되어 고정되는 것이다.
또한, 상기 제 1 조우부(33)의 제 1 힌지부(33a)와 제 2 조우부(34)의 제 2 힌지부(34a)는 서로 겹쳐져 상호 접촉되는 제 1 면 및 제 2 면을 구비하는데, 상기 제 1 면에는 힌지 구멍(30b)을 중심으로 방사상에 이격된 복수의 치가 돌설된 제 1 기어면(33b)이 형성되고, 제 2 면에는 힌지 구멍(30b)을 중심으로 방사상에 위치하며 상기 제 1 기어면(33b)의 치에 에 맞물리게 이격된 복수의 치가 돌설된 제 2 기어면(34b)이 형성된다.
즉, 상기 제 1 조우부(33) 및 제 2 조우부(34)는 제 1 힌지부(33a)와 제 2 힌지부(34a)에서 제 1 기어면(33b)과 제 2 기어면(34b)이 서로 맞물린 상태로 위치 고정 볼트(31a)와 고정 너트(31b)의 체결력으로 고정되므로 조절된 회전 각도로 견고히 고정될 수 있는 것이다.
본 발명은 상기한 실시 예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지에 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있으며 이는 본 발명의 구성에 포함됨을 밝혀둔다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예를 도시한 분해 사시도
도 2는 도 1의 사용 상태도
도 3은 본 발명의 일 실시 예를 도시한 사용 상태 단면도
도 4는 본 발명의 다른 실시 예를 도시한 분해 사시도
도 5는 도 4의 평면도
도 6은 도 4의 확대 단면도
*도면 중 주요 부호에 대한 설명*
10 : 홀더 지지부재 20 : 이동 가이드 베이스부재
30 : 이동 조우부재 31 : 고정구
32 : 레일 돌기 33 : 제 1 조우부
34 : 제 2 조우부 40 : 시편 고정 볼트부재

Claims (5)

  1. 주사 전자 현미경의 시편 홀더 스테이지 상부에 장착되며, 시편 홀더 스테이지 상부로 돌설되는 홀더 지지부재와;
    상기 홀더 지지부재의 상부에 장착되며 일 측에 고정 조우부가 구비된 이동 가이드 베이스부재와;
    상기 이동 가이드 베이스부재에 이동 가능하게 결합하며 이동된 위치를 고정하는 고정구를 구비한 이동 조우부재와;
    시편과 접촉되는 이동 조우부재의 내측면으로 관통되게 이동 조우부재에 체결되는 시편 고정 볼트부재를 포함하며,
    상기 시편 고정 볼트부재는 이격되게 구비되며, 서로 다른 방향의 나사산을 가지는 제 1 볼트와 제 2 볼트를 포함하고, 제 1 볼트 및 제 2 볼트의 단부에는 기어 박스가 구비되되,
    기어 박스 내에는 상기 제 1 볼트의 일 단부에 장착된 제 1 기어부와, 상기 제 2 볼트의 일 단부에 장착되며, 상기 제 1 기어부와 이격된 제 2 기어부와, 상기 제 1 기어부 및 제 2 기어부의 사이에서 제 1 기어부 및 제 2 기어부에 각각 맞물린 상태로 회전하는 제 3 기어부가 구비된 것을 특징으로 하는 주사 전자 현미경의 시편 홀더장치.
  2. 삭제
  3. 주사 전자 현미경의 시편 홀더 스테이지 상부에 장착되며, 시편 홀더 스테이지 상부로 돌설되는 홀더 지지부재와;
    상기 홀더 지지부재의 상부에 장착되며 일 측에 고정 조우부가 구비된 이동 가이드 베이스부재와;
    상기 이동 가이드 베이스부재에 이동 가능하게 결합하며 이동된 위치를 고정하는 고정구를 구비한 이동 조우부재와;
    시편과 접촉되는 이동 조우부재의 내측면으로 관통되게 이동 조우부재에 체결되는 시편 고정 볼트부재를 포함하며,
    상기 이동 가이드 베이스부재에는 이동 조우부재의 이동 방향으로 길게 형성되어 이동 조우부재의 이동을 안내하는 이동 가이드 구멍이 형성되며,
    상기 이동 조우부재는 일 측에 힌지 구멍이 형성된 제 1 힌지부를 구비한 제 1 조우부와;
    일 측에 힌지 구멍이 형성되며, 힌지 구멍이 일치되게 상기 제 1 힌지부에 겹쳐지는 제 2 힌지부를 구비한 제 2 조우부와;
    상기 힌지 구멍 및 이동 가이드 구멍을 관통하여 결합하며 단부에 힌지 구멍에 걸리는 머리부를 구비한 위치 고정 볼트와;
    상기 위치 고정 볼트의 타단부에 체결되는 고정 너트를 포함한 것을 특징으로 하는 주사 전자 현미경의 시편 홀더장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제 1 조우부의 제 1 힌지부와 제 2 조우부의 제 2 힌지부는 서로 겹쳐져 상호 접촉되는 제 1 면 및 제 2 면을 구비하는데, 상기 제 1 면에는 힌지 구멍을 중심으로 방사상에 이격된 복수의 치가 돌설된 제 1 기어면이 형성되고, 제 2 면에는 힌지 구멍을 중심으로 방사상에 위치하며 상기 제 1 기어면의 치에 에 맞물리게 이격된 복수의 치가 돌설된 제 2 기어면이 형성된 것을 특징으로 하는 주사 전자 현미경의 시편 홀더장치.
  5. 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,
    상기 홀더 지지부재의 저면에는 시편 홀더 스테이지에 형성된 핀 홈에 삽입되는 위치 가이드 핀부가 돌출되는 것을 특징으로 하는 주사 전자 현미경의 시편 홀더장치.
KR1020080118788A 2008-11-27 2008-11-27 주사 전자 현미경의 시편 홀더장치 KR101042505B1 (ko)

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