KR20100051903A - 주사 전자 현미경의 시편 홀더장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 주사 전자 현미경의 시편 홀더장치에 관한 것으로, 주사 전자 현미경의 시편 홀더 스테이지 상부에 장착되는 홀더 지지부재 및 상기 홀더 지지부재의 상부에 장착되는 이동 가이드 베이스부재와, 상기 이동 가이드 베이스부재의 상부에 이격되게 장착된 고정 블록부재와, 이동 블록부재를 포함하여, 고정 블록부재와 이동 블록부재 사이에 시편을 개재하고 고정부재로 가압하여 시편을 견고히 고정시키는 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 장착되는 이동 가이드 베이스부재와;

상기 이동 가이드 베이스부재의 상부에 장착되며, 일 측에 시편과 접촉되는 제 1 접촉면이 구비된 고정 블록부재와;

상기 이동 가이드 베이스부재의 상부에 이동 가능하게 결합하며, 일 측에 상기 제 1 접촉면과 마주보는 제 2 접촉면이 구비된 이동 블록부재와;

상기 이동 블록부재의 이동된 상태를 고정하는 고정부재를 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.

본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 하기와 같다.

도 1은 본 발명의 구성을 도시한 분해 사시도로서, 홀더 지지부재, 이동 가이드 베이스부재, 고정 블록부재, 이동 블록부재를 분해하여 나타내고 있다.

도 2는 본 발명의 구성을 도시한 사용 상태 단면도로서, 고정 블록부재와 이동 블록부재 사이에 시편이 개재되어 가압 고정되는 예를 나타내고 있다.

도 3은 본 발명의 다른 실시 예를 도시한 사용 상태도로서, 단차진 복수의 제 1 접촉면 및 제 2 접촉면 사이로 시편이 개재되어 고정된 예를 나타내고 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시 예를 확대하여 도시한 도면으로서, 고정 블록부재와 이동 블록부재에서 시편의 일측이 접촉되는 제 1 접촉면과 제 2 접촉면이 상단이 돌출되게 기울어져 형성된 것을 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, 내주면 에 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 교체하여 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 형 성하여 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.

한편, 상기 이동 가이드 베이스부재(20)의 상부에는 사이로 개재되는 시편(2)을 양 측에서 가압하여 고정시키는 고정 블록부재(30)와, 이동 블록부재(40)가 구비된다.

그리고 상기 이동 가이드 베이스부재(20)에는 상기 고정 블록부재(30)와 이동 블록부재(40)의 직선 이동을 안내하는 가이드부(22)가 구비되어, 고정 블록부재(30)의 장착을 견고하게 하고 장착 위치를 용이하게 안내하며, 이동 블록부재(40)의 직선 이동을 안내하여 사이에 개재되는 시편(2)을 정확히 가압하여 견고히 고정시킬 수 있도록 함으로써 작업 편의성을 증대시키는 것이 바람직하다.

상기 가이드부(22)는 상기 이동 가이드 베이스부재(20)의 양 측면에 길이방향을 따라 형성된 레일 홈(22a)과, 상기 고정 블록부재(30) 또는 이동 블록부재(40)의 하부 양 측에 상기 레일 홈(22a)에 끼워지게 돌출되는 레일 돌기(22b)를 포함한 것이다.

상기 고정 블록부재(30) 또는 이동 블록부재(40)는 레일 돌기(22b)로 상기 이동 가이드 베이스부재(20)의 레일 홈(22a)에 결합되어 길이 방향으로 이동되는 것이다.

상기 고정 블록부재(30)는 블록 고정 볼트(32)로 이동 가이드 베이스부재(20)의 상부로 체결되어 장착되는 것을 기본으로 한다.

상기 고정 블록부재(30)에는 상기 블록 고정 볼트(32)가 관통되는 볼트 구멍을 형성하고, 상기 이동 가이드 베이스부재(20)의 상부면에는 볼트 체결홈 또는 볼트 체결공을 형성하여 상기 볼트 구멍으로 블록 고정 볼트(32)를 상기 볼트 체결홈 또는 볼트 체결공에 체결함으로써 고정 블록부재(30)를 이동 가이드 베이스부재(20)의 상부면에 장착 고정시키는 것이다.

또 상기 고정 블록부재(30)와 이동 블록부재(40)는 서로 마주보는 제 1 접촉면(31) 및 제 2 접촉면(41)을 가진다.

상기 제 1 접촉면(31) 및 제 2 접촉면(41)은 시편(2)의 양 측단에 접촉하여 시편(2)을 가압하여 고정시키는 면인 것이다.

상기 이동 블록부재(40)는 고정부재(50)에 의해 이동된 상태가 고정되어 고정 블록부재(30) 사이에 개재되는 시편(2)을 가압하여 고정시키는 것이다.

상기 고정부재(50)는 이동 블록부재(40)를 관통하여 고정 블록부재(30)로 결합하여 체결되는 가압 볼트(51)를 포함하며, 상기 가압 볼트(51)는 고정 블록부재(30)에 형성되는 체결홈 또는 체결 구멍에 체결될 수도 있으며, 고정 블록부재(30)를 관통하고 단부에 너트(51a)를 체결할 수도 있는 것이다.

또 상기 가압 볼트(51)는 상기 이동 블록부재(40)의 양 측에 각각 관통되어 시편(2)을 양 측에서 균일하게 가압하여 견고히 고정시킬 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

본 발명의 사용 방법은 하기와 같다.

일단 상기 이동 블록부재(40)를 시편(2)의 크기 및 형상에 따라 이동 가이드 베이스부재(20)를 따라 이동시켜 고정 블록부재(30)와의 사이 간격을 넓힌 후 그 사이에 시편(2)을 개재시킨다.

그리고, 가압 고정볼트를 조여 이동 블록부재(40)를 시편(2) 사이로 이동시키면 시편(2)은 이동 블록부재(40)에 의해 밀려 가압 볼트(51)의 체결력에 의해 가압되면서 고정되는 것이다.

따라서, 시편(2)은 이동 블록부재(40)와 고정 블록부재(30) 사이에서 제 1 접촉면(31)과 제 2 접촉면(41)에 접촉된 상태로 상기 가압 볼트(51)에 의해 조여지는 가압력에 의해 견고히 고정되며, 이동 가이드 베이스부재(20)의 상부에 안착되어 수평을 유지하게 되는 것이다.

한편, 상기 제 1 접촉면(31) 및 제 2 접촉면(41)은 각각 대응되게 복수의 단으로 단차지게 형성되되, 시편(2)이 수평으로 안착되는 안착면을 포함하여 사이의 간격이 점차 커지도록 복수의 단으로 단차지게 형성되는 것이 바람직하다.

상기 고정 블록부재(30)와 이동 블록부재(40)는 상부면을 계단 형상으로 단차지게 형성하여 제 1 접촉면(31)과 제 2 접촉면(41)이 시편(2)이 수평으로 안착되는 안착면을 포함하여 복수의 단으로 단차지게 형성하는 것이다.

상기 고정 블록부재(30)와 이동 블록부재(40)는 도 3에서 도시한 바와 같이 상기 제 1 접촉면(31) 및 제 2 접촉면(41) 사이의 간격이 점차적으로 커지게 형성됨으로써 크기, 두께가 다르고, 여러 가지 형상을 가지는 시편(2)을 단차진 안착면 중 적당한 안착면에 안착시켜 고정시킬 수 있으므로, 더욱 다양한 형상 및 크기를 가지는 시편(2)을 수평을 유지한 상태로 견고하게 고정시킬 수 있는 것이다.

또 상기 제 1 접촉면(31) 및 제 2 접촉면(41)은 도 4에서 도시한 바와 같이 상단부가 돌출되게 경사진 경사면으로 형성되는 것이 바람직하다.

상기 제 1 접촉면(31) 및 제 2 접촉면(41)은 돌출되게 경사져 고정 블록부재(30)와 이동 블록부재(40) 사이에서 시편(2)에 접촉되어 가압할 경우 시편(2)의 상부를 점차적으로 가압함으로써 시편(2)을 이동 가이드 베이스부재(20)의 상부면, 또는 안착면에 밀착 고정시키게 되는 것이다.

따라서, 시편(2)은 이동 가이드 베이스부재(20)의 상부면, 또는 안착면의 상부면에서 가압 볼트(51)의 가압력에 의해 시편(2)이 들어 올려지는 것을 방지하고, 시편(2)의 수평을 견고히 유지할 수 있게 하는 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 구성을 도시한 분해 사시도

도 2는 본 발명의 구성을 도시한 사용 상태 단면도

도 3은 본 발명의 다른 실시 예를 도시한 사용 상태도

도 4는 본 발명의 일 실시 예를 확대하여 도시한 도면

*도면 중 주요 부호에 대한 설명*

1 : 시편 홀더 스테이지 2 : 시편

10 : 홀더 지지부재 11 : 중공부

12 : 위치 가이드 핀부 20 : 이동 가이드 베이스부재

21 : 베이스 고정 볼트 22 : 가이드부

30 : 고정 블록부재 31 : 제 1 접촉면

40 : 이동 블록부재 41 : 제 2 접촉면

50 : 고정부재 51 : 가압 볼트

Claims (6)

1. 주사 전자 현미경의 시편 홀더 스테이지 상부에 장착되며, 시편 홀더 스테이지 상부로 돌설되는 홀더 지지부재와;

   상기 홀더 지지부재의 상부에 장착되는 이동 가이드 베이스부재와;

   상기 이동 가이드 베이스부재의 상부에 장착되며, 일 측에 시편과 접촉되는 제 1 접촉면이 구비된 고정 블록부재와;

   상기 이동 가이드 베이스부재의 상부에 이동 가능하게 결합하며, 일 측에 상기 제 1 접촉면과 마주보는 제 2 접촉면이 구비된 이동 블록부재와;

   상기 이동 블록부재의 이동된 상태를 고정하는 고정부재를 포함한 것을 특징으로 하는 주사 전자 현미경의 시편 홀더장치.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 홀더 지지부재의 저면에는 시편 홀더 스테이지에 형성된 핀 홈에 삽입되는 위치 가이드 핀부가 돌출되는 것을 특징으로 하는 주사 전자 현미경의 시편 홀더장치.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 제 1 접촉면 및 제 2 접촉면은 각각 대응되게 복수의 단으로 단차지게 형성되되, 시편이 수평으로 안착되는 안착면을 포함하여 사이의 간격이 점차 커지 도록 복수의 단으로 단차지게 형성되는 것을 특징으로 하는 주사 전자 현미경의 시편 홀더장치.
4. 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,

   상기 제 1 접촉면 및 제 2 접촉면은 상단부가 돌출되게 경사진 경사면으로 형성되는 것을 특징으로 하는 주사 전자 현미경의 시편 홀더장치.
5. 청구항 1에 있어서,

   상기 고정부재는 이동 블록부재를 관통하여 고정 블록부재로 결합하여 체결되는 가압 볼트를 포함하는 것을 특징으로 하는 주사 전자 현미경의 시편 홀더장치.
6. 청구항 1에 있어서,

   상기 이동 가이드 베이스부재에는 상기 이동 블록부재의 직선 이동을 안내하는 가이드부가 구비되는데,

   상기 가이드부는 상기 이동 가이드 베이스부재의 양 측면에 길이방향을 따라 형성된 레일 홈과, 상기 이동 블록부재의 하부 양 측에 상기 레일 홈에 끼워지게 돌출되는 레일 돌기를 포함한 것을 특징으로 하는 주사 전자 현미경의 시편 홀더장치.

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