KR20230089227A - Electron microscope sample holder with temperature control of the sample using peltier element and electron microscope having the same - Google Patents

Electron microscope sample holder with temperature control of the sample using peltier element and electron microscope having the same Download PDF

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KR20230089227A
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Abstract

본 발명은 온도 제어 기능을 구비하는 전자현미경 시료 홀더 및 이를 구비하는 전자현미경에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은, 진공 챔버 내에서 전자현미경의 시료를 고정시키는 시료 홀더에 있어서, 상기 진공 챔버의 측벽을 관통하는 배럴, 상기 배럴의 일단에 구비되는 그리드 안착부, 상기 그리드 안착부에 결합되는 제 1 펠티어 소자, 상기 배럴의 타단에 구비되는 제 2 펠티어 소자, 및 상기 제 1 및 제 2 펠티어 소자를 서로 연결하는 열전달 로드(rod)를 포함하는 전자현미경 시료 홀더에 관한 것이다.The present invention relates to an electron microscope sample holder having a temperature control function and an electron microscope having the same. More specifically, the present invention relates to a sample holder for fixing a sample of an electron microscope in a vacuum chamber, a barrel penetrating a sidewall of the vacuum chamber, a grid mounting portion provided at one end of the barrel, and coupled to the grid mounting portion. It relates to an electron microscope sample holder including a first Peltier element, a second Peltier element provided at the other end of the barrel, and a heat transfer rod connecting the first and second Peltier elements to each other.

Figure P1020210177681
Figure P1020210177681

Description

펠티어 소자를 이용한 시료의 온도 제어가 가능한 전자현미경 시료 홀더 및 이를 구비하는 전자현미경{ELECTRON MICROSCOPE SAMPLE HOLDER WITH TEMPERATURE CONTROL OF THE SAMPLE USING PELTIER ELEMENT AND ELECTRON MICROSCOPE HAVING THE SAME}Electron microscope sample holder capable of controlling the temperature of a sample using a Peltier element and an electron microscope having the same

본 발명은 전자현미경의 시료 홀더 및 이를 구비하는 전자현미경에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 펠티어 소자를 통하여 시료의 온도를 제어할 수 있는 전자현미경의 시료 홀더 및 이를 구비하는 전자현미경에 관한 것이다.The present invention relates to a sample holder for an electron microscope and an electron microscope including the same, and more particularly, to an electron microscope sample holder capable of controlling the temperature of a sample through a Peltier element and an electron microscope including the same.

전자현미경은 고속으로 가속된 전자를 광원으로 사용하며 진공상태에서 전자의 움직임을 파악하여 시료를 관찰하는 현미경으로, 투과전자현미경(Transmission Electron Microscope, 이하 TEM이라 함)과 주사전자현미경(Scanning Electron Microscope, 이하 SEM이라 함)이 대표적이다.An electron microscope is a microscope that uses high-speed accelerated electrons as a light source and observes a sample by grasping the movement of electrons in a vacuum state. Transmission Electron Microscope (hereinafter referred to as TEM) and Scanning Electron Microscope , hereinafter referred to as SEM) is representative.

SEM은 시료 표면에서 주사된 전자빔과 상호작용에 의해 반사된 전자를 감지하여 이미지를 생성하는 반면 TEM은 시료에 투과된 전자를 감지하여 이미지를 생성하는 것이 SEM과 TEM의 주요 차이점이다. 결과적으로, SEM은 샘플의 표면을 마이크로 스케일에서 분석이 가능하고 TEM은 나노 스케일에서 구조 분석이 가능하여 분석의 내용과 분해능의 차이점이 존재한다.The main difference between SEM and TEM is that SEM creates an image by detecting electrons reflected by interaction with an electron beam scanned from the surface of a sample, whereas TEM creates an image by detecting electrons transmitted through a sample. As a result, SEM can analyze the surface of a sample on a micro scale and TEM can analyze a structure on a nano scale, so there is a difference in analysis content and resolution.

단, 전자현미경은 가속된 전자를 광원으로 사용하기 때문에 외부 환경에 매우 민감하며 진공 챔버내 진공상태에서 분석이 진행되며 외부 공기, 빛, 노이즈 및 미세한 진동에 민감하다는 특성이 존재한다. 그러므로, 전자현미경에는 진공을 유지시킬 수 있는 챔버 내에 전자를 방출하기 위한 전자건(Electron Gun)과 시료가 위치한다.However, since the electron microscope uses accelerated electrons as a light source, it is very sensitive to the external environment. Analysis is conducted in a vacuum state in a vacuum chamber and is sensitive to external air, light, noise, and minute vibrations. Therefore, in an electron microscope, an electron gun for emitting electrons and a sample are located in a chamber capable of maintaining a vacuum.

또한, 전자현미경을 이용한 실험은 일반적으로는 상온에서 진행되나 저온이 필요한 특수한 조건에서는 시료를 냉각시키는데, 시료를 냉각시키기 위해서는 시료를 냉각시키기 위한 냉각수를 수동으로 주기적으로 갈아주거나, 냉각수 펌프를 통하여 순환시켜 냉각시키는 것이 일반적이다.In addition, experiments using electron microscopes are generally conducted at room temperature, but samples are cooled under special conditions that require low temperatures. Cooling is common.

하지만, 이렇게 냉각수를 이용하는 방법은, 시료에 미세한 진동을 유발하게 되어 관측 결과에 영향을 줄 수 있다는 문제점이 존재한다. 따라서, 진동에 취약한 전자현미경 특성상 진동 요소를 제외한 진동을 최소화시킨 시료의 냉각 기술에 대한 연구가 요구되는 실정이다.However, this method of using cooling water has a problem in that fine vibration is induced in the sample, which may affect the observation result. Therefore, due to the nature of the electron microscope, which is vulnerable to vibration, there is a demand for research on a cooling technique for a sample in which vibration is minimized except for the vibration element.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 전자현미경의 시료를 냉각시킬 수 있는 장치를 제공하는 것이다.The problem to be solved by the present invention is to provide a device capable of cooling a sample of an electron microscope.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 전자현미경의 시료를 냉각시키는데 있어서 진동을 최소화시킨 장치를 제공하는 것이다.Another problem to be solved by the present invention is to provide a device that minimizes vibration in cooling a sample of an electron microscope.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 전자현미경의 시료의 온도 제어를 지속적이고 신속하게 수행할 수 있는 장치를 제공하는 것이다.Another problem to be solved by the present invention is to provide a device capable of continuously and rapidly controlling the temperature of a sample in an electron microscope.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problems to be achieved in the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below. You will be able to.

상기 또는 다른 과제를 해결하기 위해 본 발명의 일 측면에 따르면, 진공 챔버 내에서 전자현미경의 시료를 고정시키는 시료 홀더에 있어서, 상기 진공 챔버의 측벽을 관통하는 배럴; 상기 배럴의 일단에 구비되는 그리드 안착부; 상기 그리드 안착부에 결합되는 제 1 펠티어 소자; 상기 배럴의 타단에 구비되는 제 2 펠티어 소자; 및 상기 제 1 및 제 2 펠티어 소자를 서로 연결하는 열전달 로드(rod)를 포함하는, 전자현미경 시료 홀더를 제공한다.According to one aspect of the present invention to solve the above or other problems, a sample holder for fixing a sample of an electron microscope in a vacuum chamber, comprising: a barrel penetrating a sidewall of the vacuum chamber; a grid seating portion provided at one end of the barrel; a first Peltier element coupled to the grid seating part; a second Peltier element provided at the other end of the barrel; and a heat transfer rod connecting the first and second Peltier elements to each other.

상기 열전달 로드의 재질은 무산소동일 수 있다.A material of the heat transfer rod may be oxygen-free copper.

상기 제 1 및 제 2 펠티어 소자 각각은, 저온부 및 고온부를 구비할 수 있다.Each of the first and second Peltier elements may include a low-temperature part and a high-temperature part.

상기 제 1 펠티어 소자의 저온부는 상기 그리드 안착부에 체결되고, 상기 제 1 펠티어 소자의 고온부는 상기 열전달 로드에 체결될 수 있다.The low-temperature part of the first Peltier element may be coupled to the grid seating part, and the high-temperature part of the first Peltier element may be coupled to the heat transfer rod.

상기 제 2 펠티어 소자의 저온부는 상기 열전달 로드에 체결되고, 상기 제 2 펠티어 소자의 고온부는 상기 진공 챔버의 외부로 노출될 수 있다.The low temperature part of the second Peltier element may be coupled to the heat transfer rod, and the high temperature part of the second Peltier element may be exposed to the outside of the vacuum chamber.

방열판을 더 포함하되, 상기 외부로 노출되는 제 2 펠티어 소자의 고온부는 열이 방출되도록 상기 방열판과 체결될 수 있다.A heat sink may be further included, and the high-temperature portion of the second Peltier element exposed to the outside may be coupled to the heat sink to release heat.

본 발명에 따른 전자현미경 시료 홀더의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.Effects of the electron microscope sample holder according to the present invention are described below.

본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 전자현미경의 시료를 효과적으로 냉각시킬 수 있다는 장점이 있다.According to at least one of the embodiments of the present invention, there is an advantage in that a sample of an electron microscope can be effectively cooled.

또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 전자현미경의 시료 냉각 시 발생할 수 있는 진동을 최소화시킬 수 있다는 장점이 있다.In addition, according to at least one of the embodiments of the present invention, there is an advantage in that vibration that may occur during sample cooling in an electron microscope can be minimized.

또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 전자현미경의 시료의 온도 조절에 걸리는 시간을 최대한 단축시키고, 균일한 온도를 지속시킬 수 있다는 장점이 있다.In addition, according to at least one of the embodiments of the present invention, there is an advantage in that the time required for temperature control of the electron microscope sample can be shortened as much as possible and a uniform temperature can be maintained.

본 발명의 적용 가능성의 추가적인 범위는 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나 본 발명의 사상 및 범위 내에서 다양한 변경 및 수정은 당업자에게 명확하게 이해될 수 있으므로, 상세한 설명 및 본 발명의 바람직한 실시 예와 같은 특정 실시 예는 단지 예시로 주어진 것으로 이해되어야 한다.A further scope of the applicability of the present invention will become apparent from the detailed description that follows. However, since various changes and modifications within the spirit and scope of the present invention can be clearly understood by those skilled in the art, it should be understood that the detailed description and specific examples such as preferred embodiments of the present invention are given as examples only.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 투과 전자현미경(TEM)에 시료를 탑재하기 위한 시료 홀더(100)의 개념도를 도시한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 펠티어 소자(104)를 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 시료 홀더(100)의 사시도를 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 시료 홀더(100)의 팁 부분을 확대시킨 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따라 TEM 챔버(110) 외부로 노출되는 배럴(101)의 타단을 도시하는 도면이다.1 shows a conceptual diagram of a sample holder 100 for mounting a sample in a transmission electron microscope (TEM) according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram illustrating a Peltier element 104 according to one embodiment of the present invention.
3 is a perspective view of a sample holder 100 according to an embodiment of the present invention.
4 is an enlarged view of a tip portion of the sample holder 100 according to an embodiment of the present invention.
5 is a view showing the other end of the barrel 101 exposed to the outside of the TEM chamber 110 according to one embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. Hereinafter, the embodiments disclosed in this specification will be described in detail with reference to the accompanying drawings, but the same or similar elements are given the same reference numerals regardless of reference numerals, and redundant description thereof will be omitted. The suffixes "module" and "unit" for components used in the following description are given or used together in consideration of ease of writing the specification, and do not have meanings or roles that are distinct from each other by themselves. In addition, in describing the embodiments disclosed in this specification, if it is determined that a detailed description of a related known technology may obscure the gist of the embodiment disclosed in this specification, the detailed description thereof will be omitted. In addition, the accompanying drawings are only for easy understanding of the embodiments disclosed in this specification, the technical idea disclosed in this specification is not limited by the accompanying drawings, and all changes included in the spirit and technical scope of the present invention , it should be understood to include equivalents or substitutes.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Terms including ordinal numbers, such as first and second, may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms. These terms are only used for the purpose of distinguishing one component from another.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.It is understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, but other elements may exist in the middle. It should be. On the other hand, when an element is referred to as “directly connected” or “directly connected” to another element, it should be understood that no other element exists in the middle.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.

본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.In this application, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, but one or more other features It should be understood that the presence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof is not precluded.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 투과 전자현미경(TEM)에 시료를 탑재하기 위한 시료 홀더(100)의 개념도를 도시한다. 도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 시료 홀더(100)를 위에서 바라본 단면도를 도시하지만, 본 발명의 내용은 바라보는 방향에 의해 한정되지는 않을 것이다.1 shows a conceptual diagram of a sample holder 100 for mounting a sample in a transmission electron microscope (TEM) according to an embodiment of the present invention. 1 shows a cross-sectional view of a sample holder 100 viewed from above according to an embodiment of the present invention, the content of the present invention will not be limited by the viewing direction.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 펠티어 소자(104)를 도시하는 도면이다. 본 발명의 설명에서 제 1 및 제 2 펠티어 소자(104-1, 104-2)를 펠티어 소자(104)로 통칭한다.2 is a diagram illustrating a Peltier element 104 according to one embodiment of the present invention. In the description of the present invention, the first and second Peltier elements 104-1 and 104-2 are collectively referred to as the Peltier element 104.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 시료 홀더(100)의 사시도를 도시하는 도면이다.3 is a perspective view of a sample holder 100 according to an embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 시료 홀더(100)의 팁 부분을 확대시킨 도면이다.4 is an enlarged view of a tip portion of the sample holder 100 according to an embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따라 TEM 챔버(110) 외부로 노출되는 배럴(101)의 타단을 도시하는 도면이다.5 is a view showing the other end of the barrel 101 exposed to the outside of the TEM chamber 110 according to one embodiment of the present invention.

이하에서는 도 1 내지 도 5를 함께 참조하여 설명한다.Hereinafter, it will be described with reference to FIGS. 1 to 5 together.

본 발명의 일실시예에 따른 시료 홀더(100)는, 배럴(101), 그리드 안착부(102), 그리드(103), 제 1 및 제 2 펠티어 소자(104-1, 104-2), 방열판(105), 열전달 로드(106), 브랜치관(302), 제어부(501), 센싱부(미도시) 및 피드스루(301)를 포함하도록 구성될 수 있다. 도 1에 도시된 구성요소들은 시료 홀더(100)를 구현하는데 있어서 필수적인 것은 아니어서, 본 명세서 상에서 설명되는 시료 홀더(100)는 위에서 열거된 구성요소들 보다 많거나, 또는 적은 구성요소들을 가질 수 있다.The sample holder 100 according to an embodiment of the present invention includes a barrel 101, a grid seating part 102, a grid 103, first and second Peltier elements 104-1 and 104-2, and a heat sink. 105, a heat transfer rod 106, a branch tube 302, a controller 501, a sensing unit (not shown), and a feed through 301. The components shown in FIG. 1 are not essential to implement the sample holder 100, so the sample holder 100 described herein may have more or fewer components than those listed above. there is.

시료 홀더(100)는 TEM 챔버(110)의 외부로부터 TEM 챔버(110) 내부의 소정 위치까지 연장될 만큼 충분히 긴 관형상의 배럴(101)과 배럴(101)의 한쪽 끝에 연결된 그리드 안착부(102)로 구성된다. 배럴(101)은 TEM 챔버(110)의 측벽을 관통하는 형태로 구비되어, 배럴(101)의 일단은 TEM 챔버(110)의 내부에 위치하고 배럴(101)의 타단은 TEM 챔버(110)의 외부로 노출될 수 있다.The sample holder 100 includes a tubular barrel 101 long enough to extend from the outside of the TEM chamber 110 to a predetermined position inside the TEM chamber 110 and a grid mounting part 102 connected to one end of the barrel 101. ) is composed of The barrel 101 is provided in a form penetrating the sidewall of the TEM chamber 110, one end of the barrel 101 is located inside the TEM chamber 110 and the other end of the barrel 101 is located outside the TEM chamber 110 can be exposed as

또한 본 발명의 일실시예에 따른 TEM 챔버(110)와 배럴(101)은 전체로서 밀폐된 영역을 형성하도록 제안한다. 밀폐된 영역에 진공이 유지될 수 있으며, 밀폐가 되기 위해 배럴(101)과 측벽이 연결되는 부위는 공기가 통하지 않도록 밀봉될 수 있다.In addition, the TEM chamber 110 and the barrel 101 according to an embodiment of the present invention are proposed to form an enclosed area as a whole. A vacuum may be maintained in the sealed area, and a portion where the barrel 101 and the side wall are connected to be sealed may be sealed so that air does not pass through.

그리드 안착부(102)는, 시료를 고정시키기 위한 그리드(103)를 수용시키기 위한 수용공간을 형성한다. 그리드 안착부(102)는, 열전도성이 높은 재질로 이루어질 수 있으며, 구체적인 예로 무산소동(OFHC, Oxygen-free high thermal conductivity)으로 이루어질 수 있다. 그리드 안착부(102)는 후술되는 펠티어 소자에 의해서 냉각됨으로써, 시료의 온도가 낮아지도록 제어할 수 있다.The grid seating portion 102 forms an accommodation space for accommodating the grid 103 for fixing the sample. The grid seating portion 102 may be made of a material with high thermal conductivity, and as a specific example, may be made of oxygen-free high thermal conductivity (OFHC). The grid seating part 102 is cooled by a Peltier element, which will be described later, so that the temperature of the sample can be controlled to be lowered.

그리드(103)란 절편을 지지하는 얇은 망으로써 직경 3mm 정도의 원형으로 구멍 수에 따라 다양한 종류로 구분될 수 있다.The grid 103 is a thin net supporting slices and is circular with a diameter of about 3 mm and can be classified into various types according to the number of holes.

그리고, 시료의 효과적인 관찰을 위하여, TEM 챔버(110)의 내부 및 배럴(101)의 내부는 진공으로 유지될 수 있다.And, for effective observation of the sample, the inside of the TEM chamber 110 and the inside of the barrel 101 may be maintained in a vacuum.

본 발명의 일실시예에 따른 시료 홀더(100)는, 제 1 및 제 2 펠티어 소자(104-1, 104-2)를 포함할 수 있다.The sample holder 100 according to an embodiment of the present invention may include first and second Peltier elements 104-1 and 104-2.

제 1 펠티어 소자(104-1)는 시료의 온도를 낮추도록 제어하기 위하여 그리드 안착부(102)를 냉각시키기 위한 구성이다. The first Peltier element 104-1 is a component for cooling the grid seating part 102 in order to control the temperature of the sample to be lowered.

제 1 및 제 2 펠티어 소자(104-1-1, 104-2) 각각은 도시된 도면에서와 같이 저온부(201)와 고온부(202)를 구비할 수 있으며, 제 1 및 제 2 펠티어 소자(104-1, 104-2)에 전력이 제공되면 저온부(201)의 온도는 낮아지고, 이에 대한 반대급부로 고온부(202)의 온도는 높아진다.Each of the first and second Peltier elements 104-1-1 and 104-2 may include a low temperature part 201 and a high temperature part 202 as shown in the drawing, and the first and second Peltier elements 104 When power is supplied to -1 and 104-2), the temperature of the low-temperature part 201 is lowered, and in return, the temperature of the high-temperature part 202 is increased.

이하에서, 제 1 펠티어 소자(104-1)의 저온부는 201-1, 고온부는 202-1로 표시하며, 제 2 펠티어 소자(104-2)의 저온부는 201-2, 고온부는 202-2로 표시한다.Hereinafter, the low-temperature part of the first Peltier element 104-1 is denoted by 201-1 and the high-temperature part by 202-1, and the low-temperature part of the second Peltier element 104-2 is denoted by 201-2 and the high-temperature part by 202-2. display

즉, 제 1 펠티어 소자(104-1)의 저온부(201-1)는 그리드 안착부(102)에 접촉되어 그리드 안착부(102)를 냉각시킬 수 있다. 제 1 펠티어 소자(104-1)의 저온부(201-1)에 의해서 그리드 안착부(102)가 냉각될 때, 제 1 펠티어 소자(104-1)의 고온부(202-1)는 반대로 열을 발생하게 될 것이다.That is, the low-temperature portion 201-1 of the first Peltier element 104-1 may contact the grid seating portion 102 to cool the grid seating portion 102. When the grid seating part 102 is cooled by the low temperature part 201-1 of the first Peltier element 104-1, the high temperature part 202-1 of the first Peltier element 104-1 generates heat on the contrary. Will do.

본 발명의 일실시예에 따른 제 1 펠티어 소자(104-1)는 배럴(101)의 내부에 구비될 수 있다. 제 1 펠티어 소자(104-1)의 저온부(201-1)는 배럴(101)의 내부에서 그리드 안착부(102)와 접촉되고, 고온부(202-1)는 후술되는 열전달 로드(106)와 접촉된다.The first Peltier element 104-1 according to an embodiment of the present invention may be provided inside the barrel 101. The low-temperature part 201-1 of the first Peltier element 104-1 is in contact with the grid seating part 102 inside the barrel 101, and the high-temperature part 202-1 is in contact with the heat transfer rod 106 described later. do.

열전달 로드(106)는, 제 1 펠티어 소자(104-1)의 고온부(202-1)에서 발생하는 열을 외부로 전달시키기 위한 구성이다. 열전달 로드(106)는 전도 방식으로 열을 전달할 수 있다. 이를 위하여 열전달 로드(106)는 열전도성이 높은 재질로 이루어질 수 있으며, 구체적인 예로 무산소동으로 이루어질 수 있다.The heat transfer rod 106 is a configuration for transferring heat generated in the high-temperature portion 202-1 of the first Peltier element 104-1 to the outside. The heat transfer rod 106 may transfer heat in a conductive manner. To this end, the heat transfer rod 106 may be made of a material with high thermal conductivity, and may be made of oxygen-free copper as a specific example.

열전달 로드(106)는 진공으로 유지되는 배럴(101)의 내부를 관통하는 형태로 구비될 수 있다.The heat transfer rod 106 may be provided in a form penetrating the inside of the barrel 101 maintained in a vacuum.

제 1 펠티어 소자(104-1)의 고온부(202-1)는, 열전달 로드(106)의 일단에 접촉된다. 즉, 제 1 펠티어 소자(104-1)의 저온부(201-1)는 그리드 안착부(102)를 냉각시킬 때, 제 1 펠티어 소자(104-1)의 고온부(202-1)는 열전달 로드(106)를 가열시킨다.The high-temperature portion 202-1 of the first Peltier element 104-1 is in contact with one end of the heat transfer rod 106. That is, when the low temperature part 201-1 of the first Peltier element 104-1 cools the grid seating part 102, the high temperature part 202-1 of the first Peltier element 104-1 is a heat transfer rod ( 106) is heated.

한편 TEM 챔버(110)의 내부 및 배럴(101)의 내부는, 상술한 바와 같이, 관측이 이루어지는 동안 내부가 높은 진공 상태를 유지한다. 이에 따라, TEM 챔버(110)와 배럴(101)은 외부와의 차단률이 상당히 높아야만 하며, TEM 챔버(110)를 이루고 있는 벽체와 배럴(101)의 벽체는 두껍고 견고하게 설계되는 것이 일반적이다.Meanwhile, as described above, the interior of the TEM chamber 110 and the interior of the barrel 101 maintain a high vacuum state during observation. Accordingly, the TEM chamber 110 and the barrel 101 must have a fairly high shielding rate from the outside, and it is common that the wall of the TEM chamber 110 and the wall of the barrel 101 are designed to be thick and robust. .

따라서 본 발명의 일실시예에 따른 제 2 펠티어 소자(104-2)는, TEM 챔버(110)의 내부에서 외부로 효과적으로 열을 배출하기 위하여, TEM 챔버(110)의 외부로 노출되는 배럴(101)의 타단에 구비되도록 제안한다.Therefore, the second Peltier element 104-2 according to an embodiment of the present invention, in order to effectively discharge heat from the inside of the TEM chamber 110 to the outside, the barrel 101 exposed to the outside of the TEM chamber 110 ) is proposed to be provided at the other end of

제 2 펠티어 소자(104-2)의 저온부(201-2)는 배럴(101)을 관통하는 열전달 로드(106)의 타단에 접촉된다. 이를 통하여, 제 1 펠티어 소자(104-1)에 의해서 가열된 열전달 로드(106)의 열이 제 2 펠티어 소자(104-2)의 저온부(201-2)에 의해서 냉각될 수 있을 것이다.The low temperature part 201-2 of the second Peltier element 104-2 is in contact with the other end of the heat transfer rod 106 penetrating the barrel 101. Through this, the heat of the heat transfer rod 106 heated by the first Peltier element 104-1 may be cooled by the low temperature part 201-2 of the second Peltier element 104-2.

본 발명의 일실시예에 따른 제 2 펠티어 소자(104-2)의 고온부(202-2)는, TEM 챔버(110)와 배럴(101)의 외부에 위치할 수 있다. 즉, TEM 챔버(110)와 배럴(101)의 외부는 일반 대기 환경으로, 제 2 펠티어 소자(104-2)의 고온부(202-2)는 일반 대기 환경에 노출된다. 그리고 외부에 위치되는 제 2 펠티어 소자(104-2)의 고온부(202-2)에 방열판(105)이 구비될 수 있다.The high temperature part 202-2 of the second Peltier element 104-2 according to an embodiment of the present invention may be located outside the TEM chamber 110 and the barrel 101. That is, the outside of the TEM chamber 110 and the barrel 101 is exposed to the general atmospheric environment, and the high-temperature portion 202-2 of the second Peltier element 104-2 is exposed to the general atmospheric environment. And a heat sink 105 may be provided on the high temperature part 202-2 of the second Peltier element 104-2 located outside.

방열판(105)은, 제 2 펠티어 소자(104-2)의 고온부(202-2)에 발생되는 열을, 효과적으로 대기로 방출시키기 위한 구성이다. 이를 위해서 방열판(105)은, 공기와의 접촉 면적을 넓게 하기 위하여 복수 개의 방열 날개를 포함하도록 구성될 수 있을 것이다.The heat dissipation plate 105 is configured to effectively dissipate heat generated in the high-temperature portion 202-2 of the second Peltier element 104-2 to the atmosphere. To this end, the heat dissipation plate 105 may be configured to include a plurality of heat dissipation wings in order to increase a contact area with air.

상술된 본 발명의 구성에 의하면, 열전달 로드(106)에 의해서 전달되는 열(제 1 펠티어 소자의 고온부에 의해서 발생된 열)이 제 2 펠티어 소자(104-2)의 저온부(201-2)에 의해서 냉각된다. 그리고, 일반 대기 환경에 노출되는 제 2 펠티어 소자(104-2)의 고온부(202-2)에 의해서, 열전달 로드(106)의 열이 효과적으로 TEM 챔버(110) 및 배럴(101)의 외부로 방출될 수 있다.According to the configuration of the present invention described above, the heat transferred by the heat transfer rod 106 (heat generated by the high-temperature portion of the first Peltier element) is transferred to the low-temperature portion 201-2 of the second Peltier element 104-2. cooled by And, by the high temperature part 202-2 of the second Peltier element 104-2 exposed to the general atmospheric environment, the heat of the heat transfer rod 106 is effectively discharged to the outside of the TEM chamber 110 and the barrel 101 It can be.

한편, 제 1 펠티어 소자(104-1)는 TEM 챔버(110)의 안쪽 깊숙히 위치하기 때문에, 제 1 펠티어 소자(104-1)에 전력을 공급하기 위해서는, TEM 챔버(110) 내부에까지 전선으로 연결되어야 한다.On the other hand, since the first Peltier element 104-1 is located deep inside the TEM chamber 110, in order to supply power to the first Peltier element 104-1, a wire is connected to the inside of the TEM chamber 110 It should be.

이를 위해서 본 발명의 일실시예에 따른 제 1 펠티어 소자(104-1)의 전선은 배럴(101)을 관통시키는 형태로 구비되도록 제안한다. 즉 배럴(101)의 일단에 위치하는 제 1 펠티어 소자(104-1)의 전선은, 배럴(101)을 관통한 후 배럴(101)의 타단을 통하여 외부로 인출될 수 있다.To this end, it is proposed that the wire of the first Peltier element 104-1 according to an embodiment of the present invention be provided in a form penetrating the barrel 101. That is, the wire of the first Peltier element 104-1 located at one end of the barrel 101 may be led out through the other end of the barrel 101 after passing through the barrel 101.

한편 배럴(101)의 타단으로 전선을 인출하더라도, 배럴(101) 내의 진공을 유지시키는 것에 영향이 없어야 한다. 따라서 본 발명의 일실시예에 따른 시료 홀더(100)는, 배럴(101) 내의 진공을 유지시키면서 전선 인출이 가능하도록 피드스루(301, Feedthrough)를 더 구비할 수 있다.On the other hand, even if the wire is pulled out to the other end of the barrel 101, maintaining the vacuum in the barrel 101 should not be affected. Therefore, the sample holder 100 according to an embodiment of the present invention may further include a feedthrough 301 to enable wire withdrawal while maintaining a vacuum in the barrel 101 .

피드스루(301)의 경우에는 외부와의 공기 차단 효과를 낼 수 있도록 설계되기 때문에, 일반적으로 부피가 큰 편이다. 그렇기 때문에, 단순히 배럴(101)의 타단에 구비되는 제 2 펠티어 소자(104-2)나 방열판(105)과 나란히 배치되기 어렵다.Since the feed through 301 is designed to block air from the outside, it is generally bulky. Therefore, it is difficult to arrange side by side with the second Peltier element 104-2 or the heat sink 105 simply provided at the other end of the barrel 101.

이러한 문제를 해결하기 위해서 본 발명의 일실시예에서는, 배럴(101)의 외주면에 홀을 형성하고, 형성된 홀에 연결되는 브랜치관(302, branch pipe)을 통하여 제 1 펠티어 소자(104-1)의 전선을 관통시키도록 제안한다. 브랜치관(302)은 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이 배럴(101)과 직각이 되도록 형성될 수도 있지만, 본 발명이 반드시 직각에 한정되는 것은 아니다.In order to solve this problem, in one embodiment of the present invention, a hole is formed on the outer circumferential surface of the barrel 101, and the first Peltier element 104-1 is passed through a branch pipe 302 connected to the formed hole. It is proposed to pass through the wires of The branch pipe 302 may be formed to be perpendicular to the barrel 101 as shown in FIGS. 1 and 3, but the present invention is not necessarily limited to the right angle.

즉, 브랜치관(302)의 일단은 배럴(101)의 측면 홀과 결합되고, 브랜치관(302)의 타단은 상술한 피드스루(301)와 연결될 수 있다.That is, one end of the branch pipe 302 may be coupled to the side hole of the barrel 101, and the other end of the branch pipe 302 may be connected to the feed through 301 described above.

브랜치관(302)의 내부 역시, 배럴(101)의 내부와 같이 진공이 유지될 수 있을 것이다. 즉, TEM 챔버(110), 배럴(101) 및 브랜치관(302)이 전체로써 밀폐된 공간을 형성할 수 있다.The inside of the branch pipe 302 may also be maintained in a vacuum like the inside of the barrel 101. That is, the TEM chamber 110, the barrel 101, and the branch pipe 302 can form a closed space as a whole.

이렇게 배럴(101)의 측면에 연결되는 브랜치관(302)을 통하여 관통되는 제 1 펠티어 소자(104-1)의 전선의 경로는, 도 1에서 점선(303)으로 도시된다.The path of the wire of the first Peltier element 104-1 penetrating through the branch tube 302 connected to the side of the barrel 101 in this way is shown as a dotted line 303 in FIG.

이와 같이 브랜치관(302)을 통하여 제 1 펠티어 소자(104-1)의 전선이 연결되는 경우, TEM 챔버(110) 깊숙한 곳까지 전선을 효과적으로 연결시킬 수 있으며, 피드스루(301) 구조를 통하여 TEM 챔버(110) 내부 및 배럴(101) 내부의 진공을 효율적으로 유지시킬 수 있다.In this way, when the wire of the first Peltier element 104-1 is connected through the branch tube 302, the wire can be effectively connected to the depth of the TEM chamber 110, and the TEM through the feed-through 301 structure The vacuum inside the chamber 110 and inside the barrel 101 can be efficiently maintained.

센싱부(미도시)는 시료, 그리드(103) 내지 그리드 안착부(102)의 온도를 센싱하기 위한 구성이다. 사용자가 소정 온도를 세팅해 놓았다고 가정하였을 때, 해당 온도를 벗어나는지 여부를 감지하기 위하여 구비될 수 있을 것이다. 센싱된 온도는 제어부(501)에게 전달될 수 있다. 센싱부(미도시)는 시료, 그리드(103) 내지 그리드 안착부(102)의 온도를 센싱하기 위한 제 1 센싱부 및 열전달 로드(106), 제 2 펠티어 소자(104-2) 내지 방열판(105)의 온도를 센싱하기 위한 제 2 센싱부를 포함할 수 있다.The sensing unit (not shown) is a component for sensing the temperature of the sample and the grid 103 or the grid seating unit 102 . Assuming that the user has set a predetermined temperature, it may be provided to detect whether or not the temperature is out of the range. The sensed temperature may be transmitted to the controller 501 . The sensing unit (not shown) includes a first sensing unit for sensing the temperature of the sample, the grid 103 or the grid seating unit 102, the heat transfer rod 106, the second Peltier element 104-2 to the heat sink 105 ) It may include a second sensing unit for sensing the temperature of.

제어부(501)는, 제 1 및 제 2 펠티어 소자(104-1, 104-2)를 제어하기 위한 제어 신호를 생성한다. 센싱부(미도시)로부터 센싱된 온도를 수신 받으면, 제어부(501)는 센싱된 온도에 기초하여 제 1 및 제 2 펠티어 소자(104-1, 104-2)에 제공되는 전력의 세기를 제어하여, 시료에 대한 일정한 온도 유지를 가능하게 한다.The controller 501 generates control signals for controlling the first and second Peltier elements 104-1 and 104-2. Upon receiving the sensed temperature from the sensing unit (not shown), the control unit 501 controls the intensity of power provided to the first and second Peltier elements 104-1 and 104-2 based on the sensed temperature. , which enables the maintenance of a constant temperature for the sample.

이상으로 본 발명에 따른 전자현미경 용 시료 홀더의 실시예를 설시하였으나 이는 적어도 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이에 의하여 본 발명의 기술적 사상과 그 구성 및 작용이 제한되지는 아니하는 것으로, 본 발명의 기술적 사상의 범위가 도면 또는 도면을 참조한 설명에 의해 한정／제한되지는 아니하는 것이다. 또한 본 발명에서 제시된 발명의 개념과 실시예가 본 발명의 동일 목적을 수행하기 위하여 다른 구조로 수정하거나 설계하기 위한 기초로써 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 사용되어질 수 있을 것인데, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의한 수정 또는 변경된 등가 구조는 청구범위에서 기술되는 본 발명의 기술적 범위에 구속되는 것으로서, 청구범위에서 기술한 발명의 사상이나 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변화, 치환 및 변경이 가능한 것이다.Although the embodiment of the sample holder for an electron microscope according to the present invention has been described above, this is described as at least one embodiment, and thereby the technical spirit of the present invention, its configuration and operation are not limited, and the present invention The scope of the technical idea of is not limited / limited by the drawings or the description referring to the drawings. In addition, the concepts and embodiments of the present invention presented in the present invention can be used by those skilled in the art as a basis for modifying or designing other structures to achieve the same purpose of the present invention. , Modified or changed equivalent structure by a person skilled in the art to which the present invention belongs is bound by the technical scope of the present invention described in the claims, and does not depart from the spirit or scope of the invention described in the claims. Various changes, substitutions and modifications are possible within the limits.

Claims (7)

진공 챔버 내에서 전자현미경의 시료를 고정시키는 시료 홀더에 있어서,
상기 진공 챔버의 측벽을 관통하는 배럴;
상기 배럴의 일단에 구비되는 그리드 안착부;
상기 그리드 안착부에 결합되는 제 1 펠티어 소자;
상기 배럴의 타단에 구비되는 제 2 펠티어 소자; 및
상기 제 1 및 제 2 펠티어 소자를 서로 연결하는 열전달 로드(rod)를 포함하는,
전자현미경 시료 홀더.
In the sample holder for fixing the sample of the electron microscope in the vacuum chamber,
a barrel penetrating the side wall of the vacuum chamber;
a grid seating portion provided at one end of the barrel;
a first Peltier element coupled to the grid seating part;
a second Peltier element provided at the other end of the barrel; and
Including a heat transfer rod (rod) connecting the first and second Peltier elements to each other,
Electron microscope sample holder.
 제 1 항에 있어서,
상기 열전달 로드의 재질은 무산소동인 것을 특징으로 하는,
전자현미경 시료 홀더.
According to claim 1,
Characterized in that the material of the heat transfer rod is oxygen-free copper,
Electron microscope sample holder.
 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 펠티어 소자 각각은,
저온부 및 고온부를 구비하는,
전자현미경 시료 홀더.
The method of claim 1, wherein each of the first and second Peltier elements,
Having a low-temperature part and a high-temperature part,
Electron microscope sample holder.
 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 펠티어 소자의 저온부는 상기 그리드 안착부에 체결되고, 상기 제 1 펠티어 소자의 고온부는 상기 열전달 로드에 체결되는,
전자현미경 시료 홀더.
The method of claim 1, wherein the low-temperature part of the first Peltier element is fastened to the grid seating part, and the high-temperature part of the first Peltier element is fastened to the heat transfer rod.
Electron microscope sample holder.
 제 4 항에 있어서,
상기 제 2 펠티어 소자의 저온부는 상기 열전달 로드에 체결되고, 상기 제 2 펠티어 소자의 고온부는 상기 진공 챔버의 외부로 노출되는,
전자현미경 시료 홀더.
According to claim 4,
The low temperature part of the second Peltier element is fastened to the heat transfer rod, and the high temperature part of the second Peltier element is exposed to the outside of the vacuum chamber.
Electron microscope sample holder.
 제 1 항에 있어서,
방열판을 더 포함하되,
상기 외부로 노출되는 제 2 펠티어 소자의 고온부는 열이 방출되도록 상기 방열판과 체결되는,
전자현미경 시료 홀더.
According to claim 1,
Further including a heat sink,
The high-temperature part of the second Peltier element exposed to the outside is fastened with the heat sink to dissipate heat.
Electron microscope sample holder.
 제 1 항 내제 제 6 항 중 어느 한 항의 전자현미경 시료 홀더를 구비하는 전자현미경.An electron microscope comprising the electron microscope sample holder according to any one of claims 1 to 6.
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