JPH0290447A - 電子顕微鏡用真空試料室に於ける試料の姿勢制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は電子顕微鏡用真空試料室内で試料を垂直面内と
水平面内で回動して姿勢を制御するようにした姿勢制御
装置に関する。

（従来技術） 電子顕微鏡用真空試料室内に配設した試料を垂直面内及
び水平面内で回動して姿勢制御を行う場合、従来はマイ
クロメータを用いた手動マニュピユレータを使用してい
た。

（発明が解決しようとする問題点） ところで上記従来技術に於ては装置の大型化、制御の複
雑化およびロッドなどの機械結合部分があるため室内で
の移動が制限をうけるという問題点があった。

さらに、回動軸の駆動を公知のモータなど磁気を帯びた
機器を使用すると漏洩磁束が電子顕微鏡の電子ビームを
偏向し観測データに悪影響を及ぼすという問題点があっ
た。

（問題点を解決するための手段） 本発明は上記問題点を解決することを目的とし、試料保
持部を有するスピンドル状の試料ホルダーと、該試料ホ
ルダーの下面に配設され該試料ホルダーを該試料ホルダ
ーの水平軸を中心に回動しうるピエゾ駆動機構と、該試
料ホルダーを載置した回転テーブルと、該回転テーブル
の回動軸に連結され該回転テーブルを回動軸の回りに回
動しうる超音波モータと、該試料ホルダーおよび超音波
モーターそれぞれに連結され、それぞれの回動量を検知
制御する位置決め用のロータリエンコーダと、前記ピエ
ゾ駆動機構および超音波モータに外部からの電力を供給
するスリップリングとを備えたことを特徴とするもので
ある。

以下、図示した実施例に基づいて具体的に説明する。１
は真空チェンバ用材料、例えば、アルミニウム合金、ス
テンレス鋼、ガラス、セラミックス等からなる真空試料
室、２は電子顕微鏡ヘッドで真空試料室１上面に密嵌合
し上下動するようになっている。３は前記電子顕微鏡ヘ
ッド直下に配設した姿勢制御部筐体、４は該筐体３底部
中心に固定した超音波モータで、その垂直回転軸５は筐
体３に固定された支持台６゜７の軸受８，９に軸支され
、上端に回転テーブル１０が一体に固定されている。回
転テーブル１０の上面の軸受ハウジング１１．１１’内
に転がり軸受を介して窒化硅素もしくはステンレス鋼か
らなるスピンドル状の試料ホルダー１２が回転自在に軸
支されている。試料ホルダー１２を軸支する転がり軸受
は内外輪およびボールの転勤面を金、銀、銅、鉛、二硫
化モリブデンなどの金属のイオン注入、もしくは上記金
属のコーティングが施されている。試料ホルダー１２は
その中央上半部を切欠し、試料保持部１２ａを形成して
いる。１３．１３’は回転テブル１０上の試料ホルダー
１−２両側下方、つまり試料ホルダー１２の中心点に対
し１８０℃対称位置に対向配設された２組のピエゾ駆動
機構、１４．１４’はアクチュエータシューで、試料ホ
ルダー１２に当接する部分１４ａは試料ホルダー１２と
異なった材料であるアルミ材等で構成されている。従っ
て、試料ホルダー１２との接触が異部材となり真空中で
の凝着がなくなるとともに、摩擦係数差が大きいために
アクチュエータシュー１４．１４’による試料ホルダー
１２の回転が効果的に行われる。１５．１５’はフィー
ド用ピエゾ、１６．１６’　はクランプ用ピエゾ、１７
．１７’は板ばね、１８．１８’はフィードレバーであ
る。１９は試料ホルダー１２の水平軸回動位置決め用の
ロータリーエンコーダである。ロータリーエンコーダー
１９の回転軸と試料ホルダー１２の水平回転軸とは中間
部をつｆみ状に形成して弾性をもたせた極小ジヨイント
により結合されている。この場合、試料ホルダー１２の
水平回転軸とロータリーエンコーダー１９の回転軸との
軸芯の違いがあっても、つズみ状部が弾性変形により吸
収して確実に回転伝達を行うことができる。

上記極小ジゴイントの回転径および試料ホルダーの水平
軸を軸支する転がり軸受のハウジング１１．１１’の高
さは、試料ホルダーの回転径より小とされており、これ
によって、顕微鏡ヘッド１は極小ジヨイント及び軸受ハ
ウジング１１．１１’　に当接することなく試料ホルダ
ー１２に限りなく接近させることができる。２０は超音
波モータ４の回動位置決め用のロータリーエンコーダで
ある。２１は支持台６，７の中間に配設されたスリップ
リング機構の固定基盤で、その上下に前記垂直回転軸５
に一体に固定された回転基盤２２．２３が対向し、外部
より固定基盤２１に供給された電力を回転基盤２２゜２
３より回転テーブル１０上のピエゾ素子、ローリエンコ
ーダ１９、および超音波モータ４、ロータリーエンコー
ダー２０に伝達している。

次に作用について説明する。試料ホルダー１２の試料保
持部１２ａに試料を載置する。次いで２組のピエゾ駆動
機構１３，１３’の一方のピエゾ駆動機構１３′のクラ
ンプ用ピエゾ１６′とアクチュエータシュー１４′とを
非接触にしてクランプ状態を解除すると共に、他方のピ
エゾ駆動機構１３のクランプ用ピエゾを上昇させてアク
チュエータシュー１４に接触させ、クランプ状態としフ
ィード用ピエゾ１５を前進させることにより、アクチュ
エータシュー１４と試料ホルダー１２との間で生じる摩
擦力でもって試料ホルダー１２が回転する。そして、現
状を維持するため、一方のピエゾｌ［ｕ動機構１３’の
クランプ用ピエゾ１６′を上昇させ、アクチュエータシ
ュー１４′とを接触させクランプ状態にするとともに、
前進動作をしていた前記ピエゾ駆動機構１３が前進動作
を停止する。そして、前進動作を停止したピエゾ駆動機
構１３のクランプ状態を解除するとともに、一方のピエ
ゾ駆動機構１３′のフィード用ピエゾ１５′を前進させ
ることにより、上記とは逆方向に試料ホルダー１２が回
転する。この動作を繰返すことにより試料ホルダー１２
を連続して回動させることができる。この位置決めはロ
ータリエンコー１９によって行う。

超音波モータ４を作動すると回転テーブル１０が水平回
転する。この位置決めはロータリ上記のようにして試料
ホルダー１２上の試料の姿勢制御を行う。

（効　果） 本発明によると試料保持部を有するスピンドル状の試料
ホルダーと、該試料ホルダーの下面に配設され該試料ホ
ルダーを該試料ホルダーの水平軸を中心に回動しうるピ
エゾ駆動機構と、該試料ホルダーを載置した回転テーブ
ルと、該回転テーブルの回動軸に連結され該回転テーブ
ルを回動軸の回りに回動しうる超音波モータと、該試料
ホルダーおよび超音波モーターそれぞれに連結され、そ
れぞれの回動量を検知制御する位置決め用のロータリエ
ンコーダと、前記ピエゾ駆動機構および超音波モータに
外部からの電力を供給するスリップリングとを備えてい
るので、真空室内の試料の姿勢制御を完全非磁性の回転
位置決め装置により行うことができ、磁性をきらう電子
顕微鏡の試料位置決め用として好適である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例正断面図、第２図は第１図の
ピエゾ駆動機構斜視図、第３図は第２図のアクチュエー
タシューが試料ホルダーに接触している部分の正面図、
第４図は第１図の試料ホルダー支持装置側面図である。 １・・・真空試料室　　　　２・・・電子顕微鏡ヘッド
３・・・姿勢制御部筐体　　４・・・超音波モータ５・
・・垂直回転軸　　　　６，７・・・支持台８、９・・
・軸受　　　　　１ｏ・・・回転テーブル１１、１１’
・・・ハウジング １２・・・試料ホルダー　　１２ａ・・・試料保持部１
３、１３’・・・ピエゾ駆動機構 １９、２０・・・ロータリーエンコーダ２１・・・固定
基盤 ２２、２３・・・回転基盤 特許出願人　　　光洋精工株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 試料保持部を有するスピンドル状の試料ホルダーと、該
   試料ホルダーの下面に配設され該試料ホルダーを該試料
   ホルダーの水平軸を中心に回動しうるピエゾ駆動機構と
   、該試料ホルダーを載置した回転テーブルと、該回転テ
   ーブルの回動軸に連結され該回転テーブルを回動軸の回
   りに回動しうる超音波モータと、該試料ホルダーおよび
   超音波モーターそれぞれに連結され、それぞれの回動量
   を検知制御する位置決め用のロータリエンコーダと、前
   記ピエゾ駆動機構および超音波モータに外部からの電力
   を供給するスリップリングとを備えてなる電子顕微鏡用
   真空試料室に於ける試料の姿勢制御装置。