KR20150104574A - Specimen Stage and of Precise Control Unit of Specimen Holder for Multipurpose 3 Dimensional Imaging by Transmission Electron Microscope - Google Patents

Specimen Stage and of Precise Control Unit of Specimen Holder for Multipurpose 3 Dimensional Imaging by Transmission Electron Microscope Download PDF

Info

Publication number
KR20150104574A
KR20150104574A KR1020157018858A KR20157018858A KR20150104574A KR 20150104574 A KR20150104574 A KR 20150104574A KR 1020157018858 A KR1020157018858 A KR 1020157018858A KR 20157018858 A KR20157018858 A KR 20157018858A KR 20150104574 A KR20150104574 A KR 20150104574A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
unit
sample
driving motor
target
value
Prior art date
Application number
KR1020157018858A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR101664379B1 (en
Inventor
정종만
김진규
유승조
Original Assignee
한국기초과학지원연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국기초과학지원연구원 filed Critical 한국기초과학지원연구원
Publication of KR20150104574A publication Critical patent/KR20150104574A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101664379B1 publication Critical patent/KR101664379B1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02Details
    • H01J37/20Means for supporting or positioning the objects or the material; Means for adjusting diaphragms or lenses associated with the support
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/26Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes
    • H01J37/261Details
    • H01J37/265Controlling the tube; circuit arrangements adapted to a particular application not otherwise provided, e.g. bright-field-dark-field illumination
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/20Positioning, supporting, modifying or maintaining the physical state of objects being observed or treated
    • H01J2237/202Movement
    • H01J2237/20207Tilt
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/20Positioning, supporting, modifying or maintaining the physical state of objects being observed or treated
    • H01J2237/202Movement
    • H01J2237/20214Rotation
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/26Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes

Abstract

본 발명은 투과전자현미경(TEM : Transmission Electron Microscope)을 이용하여 나노구조체의 다목적 3차원 이미징(원자구조, 전자회절, 전자토모그래피 등)을 위한 고니오메터(goniometer; x, y, z, α)와 double-tilting holder(β)를 동시에 구동할 수 있는 정밀제어장치에 관한 것으로, 본 발명에 의하면 전자현미경내에서 시료의 방위를 자동으로 조정하여 나노구조체의 3차원 이미징(원자구조, 전자회절, 전자토모그래피 등)을 신속하고 간편하게 획득할 수 있다.The present invention relates to a goniometer (x, y, z, a) for multi-purpose three-dimensional imaging (atomic structure, electron diffraction, electronic tomography, etc.) of a nanostructure using a transmission electron microscope (TEM) And a double-tilting holder (?). According to the present invention, it is possible to automatically adjust the orientation of a sample in an electron microscope and to perform three-dimensional imaging of the nanostructure (atomic structure, electron diffraction, Electronic tomography, etc.) can be acquired quickly and easily.

Description

투과전자현미경에서의 다목적 3차원 이미징을 위한 시료스테이지 및 시료 홀더의 정밀제어장치{Specimen Stage and of Precise Control Unit of Specimen Holder for Multipurpose 3 Dimensional Imaging by Transmission Electron Microscope}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a specimen stage and a specimen holder for precise control of a specimen holder for a multi-purpose three-dimensional imaging in a transmission electron microscope.

본 발명은 투과전자현미경(TEM : Transmission Electron Microscope)을 이용하여 나노구조체의 다목적 3차원 이미징(원자구조, 전자회절, 전자토모그래피 등)을 위한 고니오메터(goniometer; x, y, z, α)와 double-tilting holder(β)를 동시에 구동할 수 있는 정밀제어장치에 관한 것이다.The present invention relates to a goniometer (x, y, z, a) for multi-purpose three-dimensional imaging (atomic structure, electron diffraction, electronic tomography, etc.) of a nanostructure using a transmission electron microscope (TEM) And a double-tilting holder (?) At the same time.

TEM에서 우수한 3차원 이미지를 얻기 위한 몇 가지 방법이 알려져 있다. Several methods are known for obtaining superior three-dimensional images in TEM.

예를 들면, 일본공개특허 2006059687(2006. 3. 2 공개)는, 시료를 기울인 다음 포커스 위치를 아래로 변경시키는(defocusing) 장치와, 이에 의해 화상질이 좋은 3차원상을 얻는 방법을, 일본공개특허 2003197142(2003. 7. 11 공개)는 전자빔의 입사방향을 조정하는 장치와, 이에 의해 시료를 기울이지 않고 다양한 각도에서의 영상을 얻는 방법을 개시하고 있다. 그러나 이들은 전자빔의 포커싱 위치 또는 입사방향을 변경시키는 장치를 TEM에 장착하여 TEM 자체의 기능을 제어하는 것이기 때문에 장치가 복잡할 뿐 아니라 TEM의 고유 기능에 영향을 줄 수 있다.For example, Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2006059687 (published on March 22, 2006) discloses a device for defocusing a sample by tilting the focus and downward, thereby obtaining a three- Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003197142 (published on July 11, 2003) discloses a device for adjusting the incident direction of an electron beam and a method for obtaining an image at various angles without inclining the sample. However, since they are equipped with a device for changing the focusing position or incidence direction of the electron beam to control the function of the TEM itself, the apparatus is complicated and can affect the inherent functions of the TEM.

US 8089053(2012. 1. 3 등록)은 MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)와 PZTs(piezoelectric transducers)를 이용한 다이나믹 틸팅홀더를 제공하고 있는데, 이는 틸팅홀더의 제어를 디지털 방식으로 하는 것이다.US 8089053 (registered Jan. 13, 2012) provides a dynamic tilting holder using MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) and PZTs (piezoelectric transducers), which digitally controls the tilting holder.

이외에도 종래 TEM에서 3차원 이미지를 얻기 위한 전형적인 장치(방법)은, 시료의 조사각도와 조사위치를 조절하기 위한 것으로서, 시료가 안착된 홀더 자체를 x, y, z 3축으로 미세하게 이동시키며 홀더를 x 축을 중심으로 회전(α)시키는 고니오메터와, 홀더에 안착된 시료를 y 축을 중심으로 회전(β)시키는 더블틸팅 홀더가 있다. 고니오메터와 더블틸팅 홀더를 제어함으로써 하나의 시료를 다양한 방향에서 관찰(촬영)하여 3차원 이미지를 구축하게 된다.In addition, a typical apparatus (method) for obtaining a three-dimensional image in the conventional TEM is to adjust the irradiation angle and irradiating position of the sample, fine movement of the holder itself on the x, y, and z axes, (?) Around the x-axis, and a double tilting holder for rotating the sample placed on the holder about the y-axis (?). By controlling the goniometer and the double tilting holder, one sample is observed (photographed) in various directions to construct a three-dimensional image.

고니오메터는 TEM을 구성하는 장치중의 하나로서 TEM 자체에 고정 장착되어 있고, 이것의 3축이동과 회전(α)을 제어하는 고니오메터제어장치가 존재한다. 도 1에 TEM의 대물렌즈 pole piece 영역에 설치된 고니오메터를 도시하였다(도면에 홀더도 함께 도시됨). 도시된 바와 같이 고니오메터는 홀더 자체를 홀더가 장착되는 방향으로의 축(x축), x축에 대하여 수평인 축(y축)과 수직인 축(z축)으로 미세하게 직선이동시키고, x축을 중심으로 홀더를 회전(α)시켜 시료의 위치와 관찰각도를 제어한다. 즉, 오퍼레이터는 x, y, z를 조절하여 관찰하고자 하는 시료의 특정 지점(position; 전자빔의 초점을 맞추고자하는 지점; 이하 관찰점이라 함)을 결정한 다음 α 및 β를 조절(즉, 관찰점을 회전)하여 상기 관찰점을 다양한 각도에서 관찰하게 되는 것이다.The goniometer is one of the devices constituting the TEM and is fixedly mounted on the TEM itself, and there is a goniometer control device for controlling the three-axis movement and rotation (?) Thereof. FIG. 1 shows a goniometer disposed at the objective piece pole piece region of the TEM (the holder is also shown in the drawing). As shown in the figure, the goniometer has a structure in which the holder itself is finely and linearly moved in an axis (x axis) in the direction in which the holder is mounted, an axis (z axis) perpendicular to the x axis Rotate the holder around the axis (α) to control the position and observation angle of the sample. That is, the operator adjusts x, y, and z to determine a specific position of the sample to be observed (a point at which the electron beam should focus, hereinafter referred to as an observation point) And the observation point is observed at various angles.

이를 위해 고니오메터에는 x축 구동모터, y축 구동모터, z축 구동모터 및 α회전 구동모터가 구비되어 있다(도시 생략). 이때 일반적인 각 축방향으로의 이동범위는 x축 방향 및 y축 방향으로 ±2 mm이고 z축 방향으로 ±250 ㎛ 전후로서 매우 미세하며, α의 회전범위는 보통 ±60 ~ 70°이다.To this end, the goniometer is provided with an x-axis drive motor, a y-axis drive motor, a z-axis drive motor, and an? Rotation drive motor (not shown). In this case, the movement range in each axial direction is very fine, about ± 2 mm in the x-axis direction and the y-axis direction and about ± 250 μm in the z-axis direction, and the rotation range of α is usually ± 60 to 70 °.

이와 별도로 더블틸팅 홀더는 TEM에 교체사용되는 다양한 홀더 중의 하나로서 홀더의 시료를 회전(β)시키기 위한 홀더제어장치와 짝을 이루고 있다. 더블틸팅 홀더에는 y축을 중심으로 회전(β)시키는 구동모터가 구비되어 있는데(도시 생략) β의 회전범위는 보통 ±20 ~ 45°이다. 홀더에서 α및 β의 회전방향 및 회전범위를 도 2에 나타내었다.Separately, the double-tilting holder is paired with a holder control device for rotating the sample of the holder as one of the various holders used in the TEM. The double tilting holder is equipped with a driving motor (not shown) that rotates about the y-axis (?). The rotation range of? Is usually within a range of 20 to 45 degrees. The rotation direction and rotation range of? And? In the holder are shown in Fig.

이와 같이, 고니오메터제어장치와 홀더제어장치는 어떠한 구조상, 작동상의 견련성이 없는 별개의 장치이다.Thus, the goniometer control device and the holder control device are separate devices without any structural or operational coherence.

따라서 시료의 특정 부분을 3차원 이미징화하기 위해서는 동일시료의 다양한 방위에서 이미징이 필요한데, 그의 일예를 도 3에 나타내었다. 이러한 시료의 방위 이동을 위해서는 숙련된 오퍼레이터가 고니오메터제어장치 조작과 홀더제어장치 조작을 독립적으로 수회~수십회 반복하여야만 한다. 따라서 숙련된 오퍼레이터로서도 고난이도의 일일 뿐만 아니라 시간이 매우 소모되는 일이기도 하다. 이러한 현실 때문에, 하나의 특정 시료를 여러 방위에서 반복적으로 비교 관찰하는 것이 매우 어렵다.Therefore, in order to form a three-dimensional image of a specific portion of the sample, imaging is required in various orientations of the same sample. An example of the image is shown in FIG. In order to move the sample in the azimuth direction, a skilled operator must repeat the operation of the goniometer control device and the operation of the holder control device independently from several times to several tens of times. As a skilled operator, it is not only a day of trouble, but also a time consuming task. Because of this reality, it is very difficult to repeatedly observe one specific sample repeatedly in several orientations.

본 발명은, TEM에서 고니오메터와 홀더를 연동하여 동시에 조절할 수 있도록 함으로써 시료가 이동할 목표 좌표값(즉, 시료의 특정 부분의 위치와 방위 각도)을 입력하는 것만으로 자동으로 원하는 시료의 방위에서 TEM 관찰이 가능하게 하는 정밀제어장치(시료홀더 방위 네비게이터)를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention can automatically adjust the orientation of a desired sample by simply inputting a target coordinate value (i.e., a position and an azimuth angle of a specific portion of the sample) to which the sample is to be moved by allowing the Goniometer and the holder to be controlled simultaneously in the TEM, (Sample holder orientation navigator) that enables TEM observation.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 도 4와 같이 (A) 고니오메터의 x축 구동모터, y축 구동모터, z축 구동모터, α회전 구동모터 및 TEM에 소정의 더블틸팅 홀더가 장착될 때 상기 더블틸팅 홀더의 β회전 구동모터에 연결되어 하기 제어부의 작동신호에 따라 상기 각각의 구동모터를 독립적으로 구동하는 구동부; (B) 고니오메터의 x축 구동모터, y축 구동모터, z축 구동모터, α회전 구동모터 및 상기 더블틸팅 홀더의 β회전 구동모터 축의 회전각(현재각)을 측정하여 그 정보를 하기 제어부로 전달하는 센서부; (C) ① 상기 고니오메터의 각 구동모터 축의 회전각과 그에 대응되는 x, y, z 및 α값, ② 상기 더블틸팅 홀더의 코드 및 그에 고유한 β회전 구동모터 축의 회전각과 그에 대응되는 β값이 저장된 기억부; (D) 목표로 하는 시료위치의 [x, y, z]값 및 목표로 하는 방위 [α, β]값, 상기 더블틸팅 홀더의 코드값 및 동작(run) 신호를 입력받는 입력부; (E) 상기 입력부의 동작 신호가 있으면, 상기 기억부를 참조하여 상기 입력된 x, y, z, α값 및, 상기 입력된 코드에 해당하는 더블틸팅 홀더의 β값에 대한 각 구동모터 축의 목표 회전각을 추출하고, 상기 센서부에서 전달된 각 구동모터마다의 현재 회전각이 목표 회전각과 일치할 때까지 상기 구동부에 작동신호를 전달하는 제어부; 및 (F) 입력된 목표 위치 및 방위에 대한 x, y, z, α및 β값과, 시료의 현재 x, y, z, α 및 β값을 포함하는 정보를 표시하는 디스플레이부;를 포함하는 투과전자현미경에서의 3차원 이미징을 위한 정밀제어장치인 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above-mentioned object, the present invention is characterized in that (A) an x-axis driving motor, a y-axis driving motor, a z-axis driving motor, a rotation driving motor and a predetermined double tilting holder Rotation driving motor of the double tilting holder, and independently drives each of the driving motors in accordance with an operation signal of the controller; (B) The rotation angle (current angle) of the gyrometer's x-axis driving motor, y-axis driving motor, z-axis driving motor, alpha -rotation driving motor and beta -rotation driving motor shaft of the double tilting holder is measured, A sensor unit for transmitting the signal to the control unit; (C) a rotation angle of each driving motor shaft of the goniometer, corresponding x, y, z and a values, (2) a code of the double tilting holder and a rotation angle of the The stored storage unit; (D) an input unit for receiving the [x, y, z] value of the target sample position and the target azimuth [?,?] Value, the code value of the double tilting holder, and a run signal; (E) if there is an operation signal of the input unit, the control unit refers to the storage unit to determine a target rotation of each driving motor shaft with respect to the input x, y, z, and a value of the double tilting holder corresponding to the input code A controller for extracting an angle and transmitting an operation signal to the drive unit until the current rotation angle of each drive motor transmitted from the sensor unit coincides with the target rotation angle; And (F) a display unit for displaying information including x, y, z, alpha and beta values for the input target position and orientation and the current x, y, z, alpha and beta values of the sample And is a precision control device for three-dimensional imaging in a transmission electron microscope.

이상과 같이 본 발명에 의하면 전자현미경내에서 시료의 방위를 자동으로 조정할 수 있는 "시료 방위 자동조정장치"가 가능하게 된다.As described above, according to the present invention, a "sample orientation automatic adjustment device" capable of automatically adjusting the orientation of a sample in an electron microscope becomes possible.

본 발명에 의한 "시료 방위 자동조정장치"를 이용함으로써 특히 종래 X-ray, neutron 등에서 분석이 불가능하고, TEM에서도 구현하기 어려운 나노구조체의 3차원 이미징(원자구조, 전자회절, 전자토모그래피 등)을 신속하고 간편하게 획득할 수 있게 된다. 따라서 본 발명에 의한 정밀제어장치를 활용하여 저차원 융복합 나노 소재의 형상분석 기술과 원자 배열 구조 규명에 큰 기여를 할 수 있다.Dimensional image (atomic structure, electron diffraction, electronic tomography, etc.) of a nanostructure which can not be analyzed in conventional X-ray and neutron and which is difficult to realize even in TEM by using the "automatic sample- So that it can be acquired quickly and easily. Therefore, by using the precise control device according to the present invention, it is possible to make a great contribution to the shape analysis technique and the atomic arrangement structure of the low dimensional fused composite nano material.

도 1은 TEM에 설치된 고니오메터를 보여주는 개념도.
도 2는 통상의 더블틸팅홀더에서 및 의 회전방향 및 회전범위를 보여주는 도면.
도 3은 동일 시료의 3차원 이미징을 위한 시료 방위 이동 및 이미징의 예.
도 4는 본 발명에 의한 정밀제어장치 및 고니오메터와 홀더의 각 구동모터의 구성 및 관련성을 표현한 개략 구성도.
도 5 및 6은 본 발명에 의한 정밀제어장치에서 입력부와 디스플레이부가 일체화된 터치스크린의 서로 다른 일예의 일부분을 보여주는 구성도.
도 7은 본 발명이 속하는 기술분야에서 활용되고 있는, 시료의 결정학적 방위에 대한 참조값들이 표시된 울프망면(Wulff net)의 예.
1 is a conceptual view showing a goniometer installed in a TEM;
2 is a view showing rotation directions and rotation ranges of and in a conventional double tilting holder;
Figure 3 is an example of sample orientation movement and imaging for three-dimensional imaging of the same sample.
4 is a schematic configuration view showing the configuration and the relevance of each of the drive motors of the precision control device and the goniometer and the holder according to the present invention.
5 and 6 are diagrams showing a part of different examples of a touch screen in which an input unit and a display unit are integrated in the precision control apparatus according to the present invention.
FIG. 7 is an example of a Wulff net showing reference values for the crystallographic orientation of a sample, which is utilized in the technical field to which the present invention belongs.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나 첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상의 내용과 범위를 쉽게 설명하기 위한 예시일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적 범위가 한정되거나 변경되는 것은 아니다. 또한 이러한 예시에 기초하여 본 발명의 기술적 사상의 범위 안에서 다양한 변형과 변경이 가능함은 당업자에게는 당연할 것이다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It should be understood, however, that the appended drawings illustrate only the contents and scope of technology of the present invention, and the technical scope of the present invention is not limited thereto. It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the scope of the technical idea of the present invention based on these examples.

본 발명은 투과전자현미경에서의 다목적 3차원 이미징을 위한 장치(시료 방위 자동조정장치)로서, TEM내 시료조작을 위한 구성요소인 고니오메터와, 관찰작업시 장착-탈착되며 필요에 따라 다른 종류로 교체되는 더블틸팅 홀더의 제어를 통합적으로 수행할 수 있는 정밀제어장치이다. 본 발명에 의한 정밀제어장치는, 구동부, 센서부, 기억부, 입력부, 제어부 및 디스플레이부를 포함하여 구성된다. 본 발명에 의한 정밀제어장치및 고니오메터와 홀더의 각 구동모터의 개략적 구성 및 관련성을 도 4에 도시하였다.The present invention relates to a device (automatic sample orientation adjusting device) for multi-purpose three-dimensional imaging in a transmission electron microscope, which comprises a goniometer as a component for operating a sample in a TEM, Is a precise control device that can integrally control the double tilting holder to be replaced with a double tilting holder. A precision control device according to the present invention comprises a driving unit, a sensor unit, a storage unit, an input unit, a control unit, and a display unit. Fig. 4 shows the schematic configuration and the relevance of the precision control device according to the present invention and the drive motors of the goniometer and the holder.

상기 구동부는, 고니오메터의 x축, y축, z축 구동모터, α회전 구동모터와, TEM에 소정의 더블틸팅 홀더가 장착될 때 홀더의 β회전 구동모터에 각각 연결되어 제어부의 작동신호에 따라 상기 각각의 구동모터를 독립적으로 구동하는 역할을 한다.The driving unit is connected to the x-axis, y-axis, z-axis driving motor and the? -Rotation driving motor of the goniometer and the? -Rotation driving motor of the holder when a predetermined double tilting holder is mounted on the TEM, And drives the drive motors independently.

x축, y축, z축 구동모터 각각은 모터의 회전으로 각 축상에서 시료위치가 선형적으로 이동하게 되며, α회전 구동모터와 β회전 구동모터는 모터의 회전으로 시료의 방위각도가 변하게 된다.Each of the x-, y-, and z-axis driving motors moves the sample position linearly on each axis by the rotation of the motor, and the azimuth angle of the sample is changed by the rotation of the motor in the α rotation drive motor and the β rotation drive motor .

본 발명에서, TEM에 본래 장착되어 있는 고니오메터제어장치와 홀더제어장치를 구동부를 그대로 또는 개조하여 사용할 수도 있고, 고니오메터제어장치와 홀더제어장치의 연결을 모두 차단하고 새롭게 제작된 구동부를 사용할 수도 있다.In the present invention, the goniometer control device and the holder control device, which are originally mounted on the TEM, can be used as they are or after being modified, or the connections between the goniometer control device and the holder control device are all cut off, It can also be used.

상기 센서부는, 궁극적으로 관찰이 요구되는 시료의 어느 위치(x, y, z축상의 위치)에 전자빔(의 초점)이 시료에 맞추어져 있고 시료는 전자빔에 대하여 어떤 각도(α, β 회전각)로 놓여져 있는가, 이 위치와 각도가 어떻게 변하였는가를 감지하기 위한 것이다. 한편, x, y, z축상(직선상)의 위치변화는 x, y, z축 구동모터 축의 회전각(또는 회전량; 이하 단순히 회전각이라 함)에 대응되며, α와 β 회전각변화는 α회전과 β회전 구동모터 축의 회전각(또는 회전량)에 대응된다. 따라서 본 발명에서 상기 센서부는 고니오메터의 x축 구동모터, y축 구동모터, z축 구동모터, α회전 구동모터 및 상기 더블틸팅 홀더의 β회전 구동모터 축의 회전각(현재각)을 측정하여 그 정보를 제어부로 전달하는 기능을 한다.The sensor unit is configured such that the (focused) electron beam is focused on the sample at any position (position on the x, y, and z axes) of the sample ultimately required to be observed and the sample is rotated at any angle ) In order to detect how these positions and angles have changed. On the other hand, the positional change on the x-, y-, and z-axes (in a straight line) corresponds to the rotation angle (or the rotation amount; hereinafter simply referred to as rotation angle) of the x-, y-, and corresponds to the rotation angle (or rotation amount) of the? -rotation and? -rotation drive motor shaft. Therefore, in the present invention, the sensor unit measures the rotation angle (current angle) of the x-axis drive motor, y-axis drive motor, z-axis drive motor,? -Rotation drive motor and? And transmits the information to the control unit.

센서부는 다양한 방식으로 구성될 수 있을 것이며, 예를 들면 다음과 같은 구성으로 작동할 수 있다. 즉 상기 센서부는, ① 각 구동모터 구동축의 회전과 연동되어 저항이 변하는 저항기와, ② 상기 저항기에 정전압을 공급하는 정전압공급기와, ③ 상기 각각의 저항기로부터 출력되는 전압을 측정하는 전압계를 포함하며, 상기 각 구동모터 축의 회전각은 상기 각 구동모터의 전압계에서 측정된 전압값으로 표현되도록 하는 것이다. 상기 저항기로는 종래 알려진 전위차계(potentiometer)를 사용할 수 있다.The sensor unit may be configured in various ways, and may operate, for example, in the following configuration. That is, the sensor unit includes: (1) a resistor whose resistance changes in association with the rotation of each drive motor drive shaft; (2) a constant voltage supplier that supplies a constant voltage to the resistor; and (3) a voltmeter that measures a voltage output from each resistor. And the rotation angle of each of the drive motor shafts is expressed by a voltage value measured by a voltmeter of each of the drive motors. As the resistor, a potentiometer known in the art can be used.

본 발명에서, TEM의 고니오메터 또는 홀더의 센서를 그대로 또는 개조하여 사용할 수도 있고, 이들을 차단 또는 제거하고 새롭게 제작된 센서를 사용할 수도 있다.In the present invention, the sensors of the Goniometer or the holder of the TEM may be used as they are, or they may be blocked or removed, and a newly manufactured sensor may be used.

상기 기억부는, ① 상기 고니오메터의 x, y, z축 구동모터 축의 회전각과 그에 대응되는 x, y, z축상(직선상)의 위치값 x, y, z와, α 회전각과 그에 대응되는 시료의 방위각도값 α 및 ② 현재 전자현미경에 장착된 상기 더블틸팅 홀더의 코드(고유번호) 및 그에 고유한 β회전 구동모터 축의 회전각과 그에 대응되는 시료의 방위각도값 β값을 저장하고 있다.The storage unit stores (1) the rotation angles of the x, y, and z axis drive motor shafts of the goniometer and the position values x, y, z of the x, y, z axes Of the double tilting holder mounted on the current electron microscope and the azimuth angle value? Of the sample corresponding to the azimuth angle value? Of the sample and the code (unique number) of the double tilting holder mounted on the current electron microscope and the rotation angle of the? .

상기 입력부는, 전자현미경에 장착된 상기 더블틸팅 홀더의 코드값과, 목표로 하는(관찰하고자하는) 시료의 위치 및 방위각인 x, y, z, α 및 β값을 입력받으며, 동작버튼을 가지고 있어 동작(run) 신호를 입력받아 제어부로 전달하는 기능을 한다.The input unit receives the code value of the double tilting holder mounted on the electron microscope, the position of the target (to be observed) and the azimuth angle x, y, z, alpha and beta values, And transmits a run signal to the control unit.

상기 제어부는, 상기 입력부에서 더블틸팅 홀더의 코드값과, 시료의 위치 및 방위각인 x, y, z, α 및 β값을 전달받으며, 동작 신호가 있으면, ① 상기 기억부를 참조하여 상기 입력된 시료의 위치 및 방위각인 x, y, z, α값 및, 상기 입력된 코드에 해당하는 더블틸팅 홀더의 β값에 대한 각 구동모터 축의 목표 회전각을 추출하고, ② 상기 센서부에 의해 측정된 각 구동모터마다의 현재 회전각이 목표 회전각과 일치할 때까지 ③ 상기 구동부에 작동신호를 전달하는 기능을 한다.The control unit receives the code value of the double tilting holder, the position of the sample and the azimuth angles x, y, z, alpha and beta in the input unit, and if there is an operation signal, Extracting a target rotation angle of each drive motor shaft with respect to a position and an azimuth angle x, y, z, and a value of the double tilting holder and a value of a double tilting holder corresponding to the input code, And (3) transmitting an operation signal to the drive unit until the current rotation angle of each drive motor coincides with the target rotation angle.

상기 디스플레이부는, 입력된 목표 x, y, z, α 및 β값과, 현재 시료의 위치 및 방위각에 대한 x, y, z, α 및 β값을 포함하는 정보를 표시한다.The display unit displays information including the input target x, y, z, alpha and beta values and x, y, z, alpha and beta values of the current sample position and azimuth angle.

이상과 같은 본 발명에 의한 다목적 3차원 이미징을 위한 정밀제어장치는 전형적으로 다음과 같이 이용(작동)된다.The precision control apparatus for multi-purpose three-dimensional imaging according to the present invention as described above is typically used (operated) as follows.

오퍼레이터는 전자현미경에 시료가 안착되어 있는 소정의 더블틸팅 홀더를 장착한 다음 상기 더블틸팅 홀더의 코드값을 입력부에 입력한다. 이어서, 오퍼레이터는 입력부에 목표로 하는 시료위치의 [x, y, z]값 및 목표로 하는 시료 방위각도 [α, β]값을 입력한 다음 동작(run)버튼을 누른다.The operator attaches a predetermined double tilting holder on which the sample is placed to the electron microscope, and inputs the code value of the double tilting holder to the input unit. Next, the operator inputs the [x, y, z] value of the target sample position and the target sample azimuth angle [alpha, beta] value to the input unit and then presses the run button.

동작버튼 신호를 입력받는 입력부는 [x, y, z]값 및 [α, β]값을 제어부로 전달한다.The input unit receiving the operation button signal transmits the values [x, y, z] and [alpha, beta] to the control unit.

센서부는 고니오메터의 x축 구동모터, y축 구동모터, z축 구동모터, α회전 구동모터 및 상기 더블틸팅 홀더의 β회전 구동모터 축의 회전각(현재각)을 실시간으로 측정하여 제어부로 전달한다.The sensor unit measures in real time the rotational angle (current angle) of the gyrometer's x-axis drive motor, y-axis drive motor, z-axis drive motor,? -Rotation drive motor and? do.

제어부는 입력된 x, y, z, α 및 β값으로 기억부에 조회하여 각 값에 대한 각 구동모터 축의 목표 회전각을 추출한다. 이어서 각 구동모터 축의 목표 회전각과 상기 센서부로부터 전달된 각 구동모터 축의 현재 회전각을 비교하여 그 차이가 0이 될 때까지 각 구동모터를 구동시키는 작동신호를 구동부로 전달한다.The controller inquires of the storage unit as the input x, y, z, alpha and beta values and extracts a target rotation angle of each drive motor shaft for each value. Next, the target rotation angle of each drive motor shaft is compared with the current rotation angle of each drive motor shaft transmitted from the sensor unit, and an operation signal for driving each drive motor is transmitted to the drive unit until the difference becomes zero.

각 구동모터에 대한 개별적 작동신호를 전달받은 구동부는 해당 구동모터를 독립적으로 구동시킨다. 이때 각 구동모터의 현재 회전각이 실시간으로 센서부에 의해 측정되어 제어부로 전달된다.The drive unit receiving the individual operation signals for each drive motor independently drives the corresponding drive motor. At this time, the current rotation angle of each drive motor is measured by the sensor unit in real time and transmitted to the control unit.

한편, 사전에 자동으로 또는 오퍼레이터의 수작업에 의해 ① 상기 고니오메터의 각 구동모터 축의 회전각과 그에 대응되는 x, y, z 및 α값, ② 상기 더블틸팅 홀더의 코드 및 그에 고유한 β회전 구동모터 축의 회전각과 그에 대응되는 β값이 측정되어 기억부에 저장된다. 기억부에 저장된 각각의 대응값은 주기적으로 또는 간헐적으로 자동으로 또는 오퍼레이터의 수작업에 의해 보정(calibration)되도록 하는 것이 바람직하다.On the other hand, the rotation angle of each driving motor shaft of the goniometer and corresponding x, y, z and a values, the code of the double tilting holder, and the? Rotation driving The rotation angle of the motor shaft and the corresponding? Value are measured and stored in the storage unit. It is preferable that each corresponding value stored in the storage section is calibrated periodically or intermittently automatically or manually by the operator.

앞에서 설명하였듯이, x, y, z 조합은 시료의 관찰점(position)을 결정하며, α와 β는 관찰하고자 하는 시료의 결정학적 방위각을 결정한다. 통상 오퍼레이터는 먼저 시료의 관찰점을 결정하고, 이어서 시료의 관찰 방위을 정한 다음 시료의 이미징(원자구조, 전자회절)을 분석하고, 다시 새로운 관찰 방위을 정하고 시료의 이미징을 분석하게 된다. 그런데 어떤 상황에서는 전에 관찰했던 시료의 방위에서 다시 관찰해야 할 필요성이 있다. 그러나 종래 TEM에서는 전에 관찰했던 지점과 각도로 정확하게 되돌아가는 것이 불가능하여 오퍼레이터의 감각과 조작기술에 의존해야 했다.As described above, the combination of x, y, and z determines the position of the sample, and α and β determine the crystallographic azimuth of the sample to be observed. Normally, the operator first determines the observation point of the sample, then determines the observation orientation of the sample, analyzes the imaging (atomic structure, electron diffraction) of the sample, determines the new observation orientation again and analyzes the image of the sample. In some situations, however, there is a need to look back at the orientation of the sample that has been observed before. However, in the conventional TEM, it was impossible to return accurately to the point and angle observed before, and it had to depend on the operator's sense and manipulation technique.

이러한 불편함을 해소하기 위하여, 본 발명은 다음과 같이 변형될 수 있다. 즉, ① 상기 입력부에는 시료의 현재 위치 및 방위각 정보를 저장하기 위한 저장버튼과, 저장된 시료의 과거의 위치 및 방위각 정보를 불러내기 위한 리콜버튼이 추가되어 있고, ② 상기 제어부는 입력부에서 상기 저장버튼 누름신호가 있으면 현재 시료의 위치 및 방위각 정보 (x, y, z, α, β)를 상기 기억부에 저장하며, 상기 리콜버튼 누름신호가 있으면 기억부에 저장되어 있는 시료의 위치 및 방위각 정보 (x, y, z, α, β)를 호출하여 목표 x, y, z, α 및 β값으로 결정하는 것이다.In order to solve this inconvenience, the present invention can be modified as follows. That is, the input unit is provided with a storage button for storing the current position and the azimuth information of the sample, and a recall button for recalling the past position and the azimuth information of the stored sample. (X, y, z,?,?) Of the current sample and the azimuth information (x, y, z,?,?) Of the sample stored in the storage unit x, y, z, alpha, beta) to determine the target x, y, z, alpha and beta values.

한편, 전에 관찰했던 복수개의 위치 또는 방위를 다시 불러올 수 있도록 하기 위하여, 상기 제어부는 ① 상기 저장버튼 누름신호에 따라 소정 개수의 시료의 위치 및 방위각 정보 (x, y, z, α, β) 또는 특정 시료 위치에서의 방위각 정보 (α, β)를 소정의 식별기호(예를 들면, 알파벳 순서나 저장된 시각 또는 오퍼레이터가 입력한 이름)와 함께 저장하며 ② 상기 리콜버튼 누름신호가 반복되면 기억부에 저장되어 있는 상기 소정 개수의 시료의 위치 및 방위각 정보 (x, y, z, α, β) 또는 특정 시료 위치에서의 방위각 정보 (α, β)를 순차적으로 호출하여 목표 x, y, z, α 및 β값으로 결정한다.(X, y, z,?,?) Or a predetermined number of samples in accordance with the storage button depression signal, or the azimuth information The azimuth information (?,?) At the specific sample position is stored together with a predetermined identification symbol (for example, an alphabetical order, a stored time or a name input by the operator), and if the recall button pushing signal is repeated, Y, z, alpha, beta) of the predetermined number of stored samples and the azimuth information (alpha, beta) at the specific sample position by sequentially calling the azimuth information (x, And the beta value.

이에 의해 오퍼레이터는 전에 관찰하였던 위치와 방위각도를 그대로 재현할 수 있기 때문에 시료 관찰작업을 보다 효율적으로 수행할 수 있게 된다.As a result, the operator can reproduce the position and the azimuth angle as it was before, so that the sample observing operation can be performed more efficiently.

이상의 기능을 반영하는, 입력부와 디스플레이부가 일체화된 터치스크린의 서로 다른 일예의 일부분을 도 5와 도 6에 도시하였다. 도면에는 회전각 즉, 시료의 방위각을 지정하는 α 및 β에 대한 것만 표현하였다. 도시된 것은 "일예"일 뿐이며, 그에 대한 아래의 설명과 다른 방식으로 작동하는 다양한 터치스크린이 가능할 것임은 당연하다. 도 5에서, 좌측 상단의 사각형으로 표시된 'HOLDER CODE'를 누른 다음 숫자판을 눌러 장착된 홀더의 코드값을 기록한다. 'Present'에는 현재의 α 및 β값이 표시되어 있다. 오퍼레이터가 사각형으로 표시된 α를 누르고 숫자판을 눌러 원하는 목표 α값을 입력하고, 사각형으로 표시된 β를 누르고 숫자판을 눌러 원하는 목표 β값을 입력하면 목표값이 'Target'에 표시된다. 상단의 사각형으로 표시된 'MEMORY'를 누르면 현재의 α 및 β값이 기억부에 저장되고, 사각형으로 표시된 'RECALL'을 누르면 기억부에 저장된 α 및 β값이 바로 아래에 표시되고 'SEL'을 누르면 그 값이 목표값으로 선택되어 'Target'에 표시된다. 'Step'를 토글하면 현재값에서 목표값으로 이동할 때 연속식으로 갈지 'Step'에 표시된 각도만큼 건너뛰면서 갈지가 결정된다. 'RUN'을 누르면 시료가 'Target'에 기록된 각도로 회전되어 긍극적으로 'Present'와 'Target'의 α, β값이 일치된다. 5 and 6 show a part of another example of the touch screen in which the input unit and the display unit are integrated, reflecting the above functions. In the figure, only rotation angles, that is, α and β which designate the azimuth angle of the sample are expressed. It is to be understood that what is shown is merely an example, and that various touch screens that operate in a manner different from that described below will be possible. In FIG. 5, press 'HOLDER CODE' indicated by a square at the upper left corner, and then press the numeric keypad to record the code value of the mounted holder. 'Present' shows current α and β values. When the operator presses the α marked with a rectangle and presses the number plate to enter the desired target α value, presses the square marked β, presses the number plate and inputs the desired target β value, and the target value is displayed in 'Target'. If you press 'MEMORY' indicated by a square at the top, current α and β values are stored in the memory unit. If you press 'RECALL' marked with a square, α and β values stored in the memory unit are displayed immediately below and 'SEL' The value is selected as the target value and displayed in 'Target'. When 'Step' is toggled, it is decided to skip as much as the angle indicated in 'Step' to go continuously from the current value to the target value. When 'RUN' is pressed, the sample is rotated at the angle recorded in 'Target', so that the α and β values of 'Present' and 'Target' coincide positively.

이때 고니오메터와 홀더의 불안정도에 의해 기계적 백래쉬(backlash)가 발생할 수 있다. 이에 따라 1회 작동(RUN)하는 경우 'Present'값이 'Target'값과 미세한 오차가 생길 수 있다.Mechanical backlash can occur due to the instability of the goniometer and the holder. Therefore, 'Present' value and 'Target' value may be slightly different from each other when RUN is performed once.

이를 방지하기 위하여, 오퍼레이터로 하여금 'RUN'을 2-3회 반복 수행하도록 하거나, 소프트웨어적으로 1회 'RUN'이 입력되면 시간차를 두고 자동으로 'RUN'이 2-3회 반복되도록 하여 정확성을 높이는 것이 바람직하다.In order to prevent this, the operator is required to repeat the 'RUN' 2-3 times or, if the 'RUN' is inputted once in software, the 'RUN' is automatically repeated 2-3 times .

backlash에 의한 기계적 오차를 최소화하기 위한 또 다른 방법으로, 'RUN'이 입력되면 'Present'값이 'Target'값에 가까워질수록 구동모터를 감속하도록 하는 것도 좋다. 이에 의하여 'Present'값이 'Target'값에 근접할수록 구동모터의 속도가 낮아져 backlash가 발생하지 않게 된다.As another way to minimize the mechanical error caused by backlash, it is also good to decelerate the drive motor as 'Present' value approaches 'Target' value when 'RUN' is input. Accordingly, as the 'Present' value approaches 'Target' value, the speed of the driving motor is lowered so that no backlash occurs.

특히, 전자토모그래피 분석에 있어서는 목표 x, y, z, α 및 β값 중 어느 하나만을 변경하면서 시료를 관찰할 필요가 있다. 이를 대비하여 본 발명에서 ① 상기 입력부는, x, y, z, α 및 β값의 전부 또는 일부에 대한 증가버튼과 감소버튼을 추가로 가지며 ② 상기 제어부는, 상기 입력부의 어떤 값의 증가버튼 또는 감소버튼 누름신호를 전달받으면 상기 값에 대응되는 구동모터가 소정의 회전각만큼 정방향 또는 역방향으로 회전하도록 하는 작동신호를 상기 구동부에 전달하도록 한다.Particularly, in the electronic tomography analysis, it is necessary to observe the sample while changing only one of the target x, y, z, alpha and beta values. In contrast, in the present invention, the input unit may further include an increase button and a decrease button for all or a part of x, y, z, alpha and beta values, and the control unit may further include: And transmits an operation signal to the drive unit to cause the drive motor corresponding to the decrement button pressing signal to rotate forward or backward by a predetermined rotation angle.

도 6에 증가(+)버튼과 감소(-)버튼이 도입된 터치스크린(입력부와 디스플레이부) 일예의 일부분을 도시하였다. 이러한 입력부에서 (다른 것은 도 5에서와 동일하고) 예를 들면 사각형으로 표시된 α버튼(또는 이것이 생략되어 있는 경우 도 5의 왼쪽의 α버튼)과 + 또는 -버튼을 누른 다음 RUN을 누르면 도 5에서 설명한 것과는 달리, 다른 값은 변화가 없으면서 회전 구동모터만 정(+)방향 또는 역(-)방향으로 회전하게 되는 것이다.FIG. 6 shows a portion of an example of a touch screen (input and display) in which an increase (+) button and a decrease (-) button are introduced. In this inputting part (the other is the same as in FIG. 5), for example, when the α button marked by a quadrangle (or the α button on the left side of FIG. 5 when this is omitted) Unlike the case described above, only the rotation drive motor rotates in the positive (+) direction or the negative (-) direction without any change in the other values.

위의 도 5에 대한 설명에서 간단히 언급되었지만, 예를 들면, 시료의 제1의 방위에서 제2의 방위로 관찰 방위를 변경할 때, 바로 연속하여 이동할 수도 있지만, α 및 β값 중 어느 하나 또는 둘 다가 소정의 간격으로 단계(step)식으로 이동하면서 시료를 관찰해야 할 경우가 있다.Although briefly mentioned in the description of FIG. 5 above, for example, when the observation orientation is changed from the first orientation to the second orientation of the sample, it may move continuously immediately, but any one or two of the? It may be necessary to observe the sample while moving in a stepwise manner at predetermined intervals.

이를 위하여 본 발명에 의한 정밀제어장치에서, 상기 입력부에는, 예를 들면 토글에 의해 연속이동과 단계이동을 선택할 수 있는 선택버튼(단계구동버튼 또는 연속구동버튼)을 추가할 수 있다. 이 경우 상기 제어부는, 단계구동버튼 누름신호가 있으면 시료의 현재 방위(α 및 β)로부터 목표 방위(α 및 β)로 소정의 각도(도면에서 Step에 정의된 각도)로 단계(step)적으로 회전하도록 상기 구동부에 작동신호를 전달하며, 연속구동버튼 누름신호가 있으면 시료의 현재 방위(α 및 β)로부터 목표 방위(α 및 β)로 연속적으로 이동하도록 상기 구동부에 작동신호를 전달하는 기능을 추가로 갖게 된다.To this end, in the precision control apparatus according to the present invention, a selection button (a step drive button or a continuous drive button) which can select a continuous movement and a step movement by a toggle, for example, may be added to the input unit. In this case, if there is a step-driving button depression signal, the control unit may step-up from the current azimuths? And? Of the sample to the target azimuths? And? To a predetermined angle And transmits an operation signal to the drive unit so as to continuously move from the current azimuths? And? Of the sample to the target azimuths? And? If there is a continuous drive button depression signal, Further,

한편, 더블틸트 홀더는 약 ±1°의 정밀도를 가지며, 장착되는 더블틸팅 홀더마다 오차(입력값과 실제값의 차이)는 다양하다. 즉, 더블틸팅 홀더의 β회전 구동모터에 소정의 회전각(βt ; 입력된, 따라서 원하는 목표 β값)만큼의 작동신호를 전달하면 실제 더블틸팅 홀더의 회전각(βo ; 출력된, 따라서 구동후 실제 β값)에 오차(Δβ=βt-βo)가 발생하는 것이다. 오차의 발생과 그 측정방법에 대한 것은 본 발명자들의 선행출원(공개특허 10-2008-0059694)에 상세히 개시되어 있으므로 추가적인 설명을 생략한다.On the other hand, the double tilt holder has an accuracy of about ± 1 °, and the error (the difference between the input value and the actual value) varies depending on the mounted double tilting holder. That is, when an operation signal corresponding to a predetermined rotation angle t is inputted to the? Tilting drive motor of the double tilting holder, the rotation angle? O of the actual double tilting holder, Beta] t-beta) is generated in the actual value [beta] = actual beta value). The generation of the error and the method of measuring the error are described in detail in a prior application (Patent Publication No. 10-2008-0059694) of the present inventors, so that further explanation is omitted.

따라서 본 발명에 의한 정밀제어장치에서, 상기 기억부에는, 장착되는 더블틸팅 홀더의 목표 회전각(βt)과 실제 회전각(βo)의 오차(Δβ=βt-βo)가 추가로 저장되어 있고, 상기 제어부는, 상기 입력된 코드에 해당하는 더블틸팅 홀더의 β값에 대한 구동모터 축의 목표 회전각 추출 시 상기 오차로 보정하는 기능을 추가로 가지도록 하는 것이 바람직하다.Therefore, in the precise control apparatus according to the present invention, the storage section further stores an error (? =? T -?) Between the target rotation angle? T and the actual rotation angle? 0 of the double tilting holder to be mounted, It is preferable that the control unit further include a function of correcting the β of the double tilting holder corresponding to the input code by the error when extracting the target turning angle of the driving motor shaft.

한편, 시료의 관찰점(position)이 결정된 이후, 즉 시료가 특정 x, y, z에 고정된 이후에 전자현미경상에서 각각의 시료 방위로 이동할 때 도 7에서 볼 수 있듯이, α와 β축의 2-축 구동이 필요하다. 종래에는 이를 오퍼레이터가 각 축에 대한 각도가 표시되는 디스플레이 화면을 보면서 α와 β축 버튼을 번갈아 가면서 정교하게 눌러서 축의 수치를 변화시키면서 원하는 방위까지 시료를 회전을 시켜야 하기 때문에 고도로 숙련되지 않으면 작업이 매우 어려웠다. On the other hand, when the sample is moved to the respective sample orientations on the electron microscope after the observation position of the sample is determined, that is, after the sample is fixed at the specific x, y and z, Axial drive is required. Conventionally, the operator has to rotate the sample to the desired direction while pressing the α and β axis buttons while alternately pressing the α and β axis buttons while viewing the display screen on which the angle with respect to each axis is displayed. It was difficult.

그러나 본 발명에 의하면, α및 β값을 도 5 또는 6의 'Target'에 입력한 후 'RUN'을 누르면 오퍼레이터가 수동으로 α 및 β값을 일일이 조정할 필요 없이 원하는 시료의 방위로 이동하여 시료의 이미징(원자구조, 전자회절)을 쉽고 빠르게 분석할 수 있게 된다.However, according to the present invention, when the α and β values are inputted to the 'Target' of FIG. 5 or 6 and 'RUN' is pressed, the operator moves to the direction of the desired sample without manually adjusting the α and β values manually, Imaging (atomic structure, electron diffraction) can be analyzed easily and quickly.

Claims (9)

(A) 고니오메터의 x축 구동모터, y축 구동모터, z축 구동모터, α회전 구동모터, 및 TEM에 소정의 더블틸팅 홀더가 장착될 때 상기 더블틸팅 홀더의 β회전 구동모터에 연결되어 하기 제어부의 작동신호에 따라 상기 각각의 구동모터를 독립적으로 구동하는 구동부;
(B) 고니오메터의 x축 구동모터, y축 구동모터, z축 구동모터, α회전 구동모터 및 상기 더블틸팅 홀더의 β회전 구동모터 축의 회전각을 측정하여 그 정보를 하기 제어부로 전달하는 센서부;
(C) ① 상기 고니오메터의 각 구동모터 축의 회전각과 그에 대응되는 x, y, z 및 α값, ② 상기 더블틸팅 홀더의 코드 및 그에 고유한 β회전 구동모터 축의 회전각과 그에 대응되는 β값이 저장된 기억부;
(D) 목표로 하는 시료위치의 [x, y, z]값 및 목표로 하는 방위각도 [α, β]값, 상기 더블틸팅 홀더의 코드값 및 동작(run) 신호를 입력받는 입력부;
(E) 상기 입력부의 동작 신호가 있으면, 상기 기억부를 참조하여 상기 입력된 x, y, z, α값 및, 상기 입력된 코드에 해당하는 더블틸팅 홀더의 β값에 대한 각 구동모터 축의 목표 회전각을 추출하고, 상기 센서부에서 전달된 각 구동모터마다의 현재 회전각이 목표 회전각과 일치할 때까지 상기 구동부에 작동신호를 전달하는 제어부; 및
(F) 입력된 목표 위치 및 방위에 대한 x, y, z, α 및 β값과, 시료의 현재 x, y, z, α 및 β값을 포함하는 정보를 표시하는 디스플레이부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 투과전자현미경에서의 3차원 이미징을 위한 정밀제어장치.
(A) is connected to the β-rotation driving motor of the double tilting holder when a given double tilting holder is mounted on the goniometer's x-axis driving motor, y-axis driving motor, z-axis driving motor, A driving unit for independently driving each of the driving motors in accordance with an operation signal of the control unit;
(B) measures the rotation angle of the x-axis driving motor, the y-axis driving motor, the z-axis driving motor, the? -Rotating driving motor and the? -Rotating driving motor shaft of the double tilting holder of the goniometer and transfers the information to the controller A sensor unit;
(C) a rotation angle of each driving motor shaft of the goniometer, corresponding x, y, z and a values, (2) a code of the double tilting holder and a rotation angle of the The stored storage unit;
(D) an input unit for receiving a [x, y, z] value of a target sample position and a target azimuth angle [?,?] Value, a code value of the double tilting holder, and a run signal;
(E) if there is an operation signal of the input unit, the control unit refers to the storage unit to determine a target rotation of each driving motor shaft with respect to the input x, y, z, and a value of the double tilting holder corresponding to the input code A controller for extracting an angle and transmitting an operation signal to the drive unit until the current rotation angle of each drive motor transmitted from the sensor unit coincides with the target rotation angle; And
(F) a display unit for displaying information including x, y, z, alpha and beta values of the input target position and orientation and the current x, y, z, alpha and beta values of the sample;
And a controller for controlling the three-dimensional imaging in the transmission electron microscope.
제 1 항에 있어서,
상기 센서부는, ① 각 구동모터 구동축의 회전과 연동되어 저항이 변하는 저항기와, ② 상기 저항기에 정전압을 공급하는 정전압공급기와, ③ 상기 각각의 저항기로부터 출력되는 전압을 측정하는 전압계를 포함하며,
상기 각 구동모터 축의 회전각은 상기 각 구동모터의 전압계에서 측정된 전압값으로 표현되는 것을 특징으로 하는 투과전자현미경에서의 3차원 이미징을 위한 정밀제어장치.
The method according to claim 1,
The sensor unit includes: (1) a resistor whose resistance changes in association with the rotation of each drive motor drive shaft; (2) a constant voltage supplier that supplies a constant voltage to the resistor; and (3) a voltmeter that measures a voltage output from each resistor.
Wherein the rotation angle of each of the drive motor shafts is expressed by a voltage value measured in a voltmeter of each of the drive motors.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 입력부에는, 시료의 현재 위치 및 방위각 정보를 저장하기 위한 저장버튼과, 저장된 시료의 과거의 위치 및 방위각 정보를 불러내기 위한 리콜버튼이 추가되어 있고,
상기 제어부는 입력부에서 상기 저장버튼 누름신호가 있으면 현재 시료의 위치 및 방위각 정보 (x, y, z, α, β)를 상기 기억부에 저장하며, 상기 리콜버튼 누름신호가 있으면 기억부에 저장되어 있는 시료의 위치 및 방위각 정보 (x, y, z, α, β)를 호출하여 목표 x, y, z, α 및 β값으로 결정하는 것을 특징으로 하는 투과전자현미경에서의 3차원 이미징을 위한 정밀제어장치.
3. The method according to claim 1 or 2,
The input unit is further provided with a storage button for storing the current position and the azimuth information of the sample and a recall button for recalling the past position and azimuth information of the stored sample.
The control unit stores the position and azimuth angle information (x, y, z, alpha, beta) of the current sample in the storage unit when the storage button depression signal is present in the input unit. If the recall button depression signal is present, Y, z, alpha, and beta values by calling the position and azimuth information (x, y, z, alpha, Control device.
제 3 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 저장버튼 누름신호에 따라 소정 개수의 시료 위치 및 방위 정보 (x, y, z, α, β) 조합을 상기 기억부에 저장하며,
상기 리콜버튼 누름신호가 반복되면 기억부에 저장되어 있는 상기 소정 개수의 시료 위치 및 방위 정보 (x, y, z, α, β) 조합을 순차적으로 호출하여 목표 x, y, z, α 및 β값으로 결정하는 것을 특징으로 하는 투과전자현미경에서의 3차원 이미징을 위한 정밀제어장치.
The method of claim 3,
Wherein,
Stores a predetermined number of combinations of sample position and azimuth information (x, y, z,?,?) In the storage unit according to the storage button pressing signal,
Y, z,?,?) Combinations of the predetermined number of sample positions and azimuth information (x, y, z,?,?) Stored in the storage unit when the recall button depression signal is repeated, And the value of the parameter is determined as the value of the parameter.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 입력부는, x, y, z, α 및 β값의 전부 또는 일부에 대한 증가버튼과 감소버튼을 추가로 가지며,
상기 제어부는, 상기 입력부의 어떤 값의 증가버튼 또는 감소버튼 누름신호를 전달받으면 상기 값에 대응되는 구동모터가 소정의 회전각만큼 정방향 또는 역방향으로 회전하도록 하는 작동신호를 상기 구동부에 전달하는 것을 특징으로 하는 투과전자현미경에서의 3차원 이미징을 위한 정밀제어장치.
3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the input unit further has an increase button and a decrease button for all or a part of x, y, z, alpha and beta values,
The control unit transmits an operation signal to the drive unit to cause the drive motor corresponding to the value to be rotated forward or backward by a predetermined rotation angle to the drive unit when the increase button or the decrease button press signal of the value of the input unit is received Precision control device for three - dimensional imaging in transmission electron microscope.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 입력부에는, 단계구동버튼 또는 연속구동버튼이 추가되어 있으며,
상기 제어부는, 단계구동버튼 누름신호가 있으면 시료의 현재 방위(α 및 β)로부터 목표 방위(α 및 β)로 소정의 각도로 단계(step)적으로 회전하도록 상기 구동부에 작동신호를 전달하며, 연속구동버튼 누름신호가 있으면 시료의 현재 방위(α 및 β)로부터 목표 방위(α 및 β)로 연속(speed)적으로 이동하도록 상기 구동부에 작동신호를 전달하는 것을 특징으로 하는 투과전자현미경에서의 3차원 이미징을 위한 정밀제어장치.
3. The method according to claim 1 or 2,
A step drive button or a continuous drive button is added to the input unit,
The control unit transmits an operation signal to the drive unit so as to stepwise rotate from the current azimuths? And? Of the sample to the target azimuths? And? Characterized in that an operating signal is transmitted to the driving unit so as to continuously move from the current azimuths? And? Of the sample to the target azimuths? And? If there is a continuous driving button pressing signal Precision control device for 3D imaging.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 기억부에는, 장착되는 더블틸팅 홀더의 목표 회전각(βt)과 실제 회전각(βo)의 오차(Δβ=βt-βo)가 추가로 저장되어 있고,
상기 제어부는, 상기 입력된 코드에 해당하는 더블틸팅 홀더의 β값에 대한 구동모터 축의 목표 회전각 추출시 상기 오차로 보정하는 기능을 추가로 가지는 것을 특징으로 하는 투과전자현미경에서의 3차원 이미징을 위한 정밀제어장치.
3. The method according to claim 1 or 2,
The storage unit further stores an error (? =? T -? O) between the target rotation angle? T of the double tilting holder to be mounted and the actual rotation angle?
Wherein the control unit further has a function of correcting the target turning angle of the driving motor shaft to the error with respect to the value of the double tilting holder corresponding to the input code by the error. Precision control device for.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 입력부의 동작 신호가 1회 있으면, 각 구동모터마다의 현재 회전각이 목표 회전각과 일치할 때까지 상기 구동부에, 시간차를 두고 2-3회의 작동신호를 전달하는 것을 특징으로 하는 투과전자현미경에서의 3차원 이미징을 위한 정밀제어장치.
3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein,
Wherein when the operating signal of the input unit is once, the operating signal is transmitted to the driving unit two or three times with a time difference until the current rotational angle of each driving motor coincides with the target rotational angle. Precision control device for 3D imaging of.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 제어부는,
각 구동모터의 현재 회전각이 목표 회전각에 근접할수록 구동모터의 회전속도를 감속하는 기능을 추가로 가지는 것을 특징으로 하는 투과전자현미경에서의 3차원 이미징을 위한 정밀제어장치.
3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein,
Further comprising a function of decelerating a rotational speed of the driving motor as the current rotational angle of each of the driving motors approaches the target rotational angle.
KR1020157018858A 2013-08-28 2013-08-28 Specimen Stage and of Precise Control Unit of Specimen Holder for Multipurpose 3 Dimensional Imaging by Transmission Electron Microscope KR101664379B1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/KR2013/007700 WO2015030271A1 (en) 2013-08-28 2013-08-28 Sample stage for multipurpose three-dimensional imaging and precision control device of sample holder in transmission electron microscope

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150104574A true KR20150104574A (en) 2015-09-15
KR101664379B1 KR101664379B1 (en) 2016-10-25

Family

ID=52586811

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020157018858A KR101664379B1 (en) 2013-08-28 2013-08-28 Specimen Stage and of Precise Control Unit of Specimen Holder for Multipurpose 3 Dimensional Imaging by Transmission Electron Microscope

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR101664379B1 (en)
WO (1) WO2015030271A1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101939497B1 (en) * 2017-09-29 2019-01-17 한국기초과학지원연구원 Method for controlling the tilting angle of transmission electron microscopy goniometer
KR20200113327A (en) * 2019-03-25 2020-10-07 (주)코셈 Scanning electron microscope having a removable column and, image acquisition methods using the same
US11069506B2 (en) 2016-10-24 2021-07-20 Korea Basic Science Institute Driver of sample holder for electron microscope and stage comprising same
US11170996B2 (en) 2019-03-15 2021-11-09 Kokusai Electric Corporation Method of manufacturing semiconductor device, substrate processing apparatus, and non-transitory computer-readable recording medium

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE112016006875B4 (en) * 2016-06-17 2022-05-12 Hitachi High-Tech Corporation CHARGED PARTICLE BEAM DEVICE AND METHOD OF VIEWING A SAMPLE
CN109478488B (en) * 2016-08-09 2021-01-08 株式会社日立高新技术 Charged particle beam device
KR102180087B1 (en) 2019-04-19 2020-11-17 서울과학기술대학교 산학협력단 Smart automated sample stage
KR102358718B1 (en) 2019-12-19 2022-02-04 서울과학기술대학교 산학협력단 Modulized sample stage

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100844280B1 (en) * 2006-12-26 2008-07-07 한국기초과학지원연구원 An appartus for compensating the error of holder for tem use and a method thereof
JP2011514641A (en) * 2008-03-15 2011-05-06 ザ ユニバーシティー オブ シェフィールド Sample holder assembly
KR101167565B1 (en) * 2009-12-29 2012-07-27 한국기초과학지원연구원 Apparatus for Controling-and-Displaying the Rotating angle and speed of Electron-beam in TEM for 3-D Diffraction Pattern Analysis
US8336405B2 (en) * 2010-07-28 2012-12-25 E.A. Fischione Instruments, Inc. Cryogenic specimen holder
AT510799B1 (en) * 2010-11-29 2012-12-15 Leica Microsystems Schweiz Ag MOUNTING FOR AN ELECTRONIC MICROSCOPIC SAMPLE CARRIER

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11069506B2 (en) 2016-10-24 2021-07-20 Korea Basic Science Institute Driver of sample holder for electron microscope and stage comprising same
KR101939497B1 (en) * 2017-09-29 2019-01-17 한국기초과학지원연구원 Method for controlling the tilting angle of transmission electron microscopy goniometer
US11170996B2 (en) 2019-03-15 2021-11-09 Kokusai Electric Corporation Method of manufacturing semiconductor device, substrate processing apparatus, and non-transitory computer-readable recording medium
KR20200113327A (en) * 2019-03-25 2020-10-07 (주)코셈 Scanning electron microscope having a removable column and, image acquisition methods using the same
WO2020197099A3 (en) * 2019-03-25 2020-12-10 주식회사 코셈 Scanning electron microscope having detachable column, and image acquisition method using same
CN113519038A (en) * 2019-03-25 2021-10-19 库赛姆株式会社 Scanning electron microscope having detachable shaft and image acquisition method using the same
CN113519038B (en) * 2019-03-25 2024-03-08 库赛姆株式会社 Scanning electron microscope having detachable shaft and image acquisition method using the same
US11978610B2 (en) 2019-03-25 2024-05-07 Coxem Co., Ltd Scanning electron microscope having detachable column, and image acquisition method using the same

Also Published As

Publication number Publication date
KR101664379B1 (en) 2016-10-25
WO2015030271A1 (en) 2015-03-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101664379B1 (en) Specimen Stage and of Precise Control Unit of Specimen Holder for Multipurpose 3 Dimensional Imaging by Transmission Electron Microscope
JP4942853B2 (en) Microscope system, method for operating charged particle microscope
JP2011514641A (en) Sample holder assembly
EP1380263B1 (en) Process and device for measuring the actual position of the structure of an object to be examined
Ercius et al. Operation of TEAM I in a user environment at NCEM
KR20050021990A (en) Modular manipulation system for manipulating a sample under study with a microscope
JP4855726B2 (en) Magnification observation apparatus, operation method of magnification observation apparatus, magnification observation apparatus operation program, computer-readable recording medium, and recorded apparatus
JP3624721B2 (en) Probe device
US20160299498A1 (en) System for navigating a field of view of a displayed and magnified surface
US20220344123A1 (en) Electron microscope imaging adaptor
WO2017033591A1 (en) Charged particle beam device and sample stage alignment adjustment method
JP4460436B2 (en) Electron microscope, electron microscope operation method, electron microscope operation program, computer-readable recording medium, and recorded apparatus
JPH08106873A (en) Electron microscope device
JP4670194B2 (en) Microscope system
JPH02304366A (en) Manipulator for analyzing device
JP4758526B2 (en) Micromanipulation equipment for fine work
JPH08124510A (en) Driving device for sample stage of analyser
JP2006049155A (en) Three-dimensional image formation device, three-dimensional image formation method, three-dimensional image formation program, and recorded medium or recorded equipment capable of reading by computer
JP3870141B2 (en) electronic microscope
JP4456962B2 (en) SAMPLE DISPLAY DEVICE, SAMPLE DISPLAY DEVICE OPERATION METHOD, SAMPLE DISPLAY DEVICE OPERATION PROGRAM, AND COMPUTER-READABLE RECORDING MEDIUM OR RECORDED DEVICE
KR101167565B1 (en) Apparatus for Controling-and-Displaying the Rotating angle and speed of Electron-beam in TEM for 3-D Diffraction Pattern Analysis
JP2888599B2 (en) Microscope display device
JP4460394B2 (en) 3D image generation apparatus, 3D image generation method, 3D image generation program, and computer-readable recording medium
JP2010108640A (en) Charged particle beam device
US10014159B2 (en) Detector apparatus and charged particle beam system

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190919

Year of fee payment: 4