JPH043247Y2 - - Google Patents
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- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本考案は集束イオンビーム装置等の高真空容器
内の試料を非接触で交換するための磁気結合式試
料交換棒に関し、更に詳しくは、磁気結合力を弱
めることなく、高真空容器の真空度を害すること
なく、且つ円滑に試料を交換することのできる磁
気結合式試料交換棒に関する。[Detailed description of the invention] (Field of industrial application) The present invention relates to a magnetically coupled sample exchange rod for non-contact exchange of a sample in a high vacuum container such as a focused ion beam device. The present invention relates to a magnetically coupled sample exchange rod that allows samples to be exchanged smoothly without weakening the bonding force or impairing the degree of vacuum in a high vacuum container.
（従来の技術）
集束イオンビーム装置は、原子をイオン化さ
せ、それを取出してビームとし、このイオンビー
ムを物質に照射して物質の形や性質を変え、或い
はその物質から発生する２次イオンの質量数を測
定することによりその物質を分析しようとする装
置である。第５図は従来のイオンビーム装置の電
気的構成例を示す図である。図において、３１は
イオンビーム加速用の高圧を発生する加速電圧発
生回路、３２はイオンを出射するエミツタ、３３
はエミツタ３２から出射されたイオンを取出す引
出し電極、３４は該引出し電極３３に電位を与え
る引出し電圧印加用電源である。加速電圧発生回
路３１の出力電圧としては例えば200KV程度が
用いられ、引出し電圧印加用電源３４の供給電圧
としては、例えば5KV程度が用いられる。３５
はその内部を通過するイオンビームを加速する多
段加速管、３６は該加速管３５に多段の加速電圧
を与える分圧器である。該分圧器３６としては、
例えば高耐圧用の分圧抵抗が用いられる。３７は
静電型レンズで構成されイオンビームを集束させ
るコンデンサレンズ、３８は通過するイオンのう
ち質量の違うイオンを分離する質量分離器であ
る。該質量分離器３８は、通過するイオンに磁界
と、該磁界に直交する電界を印加し、不要イオン
を除去するものである。即ち、磁界中を通過する
イオンは質量の小さいイオンから順に軌道が大き
く曲げられる性質を利用し、更に必要なイオンビ
ームを直進させるように磁場に直交する電界を与
えて、不要イオンを除去するものである。３９は
同じく静電型レンズで構成された対物レンズ、４
０はイオンビームをＸ，Y2方向に走査する偏向
器、４１は最終的にイオンビームが照射する試料
である。４２は加速電圧発生回路３１の出力電圧
が印加される分圧器で、分圧器３６と同様に例え
ば高圧用の分圧抵抗が用いられる。分圧器４２に
は図に示すようなタツプＡ，Ｂが設けられており
タツプＡの分圧電圧は対物レンズ３９に、タツプ
Ｂの分圧電圧はコンデンサレンズ３７に印加され
ている。このように構成された装置の動作を説明
すれば、以下の通りである。(Prior art) A focused ion beam device ionizes atoms, extracts them to form a beam, and irradiates a material with the ion beam to change the shape and properties of the material, or to generate secondary ions generated from the material. This is a device that attempts to analyze a substance by measuring its mass number. FIG. 5 is a diagram showing an example of the electrical configuration of a conventional ion beam device. In the figure, 31 is an acceleration voltage generation circuit that generates high voltage for accelerating the ion beam, 32 is an emitter that emits ions, and 33
34 is an extraction electrode for extracting ions emitted from the emitter 32, and 34 is a power supply for applying an extraction voltage to apply a potential to the extraction electrode 33. For example, about 200 KV is used as the output voltage of the accelerating voltage generation circuit 31, and about 5 KV is used as the supply voltage of the extraction voltage application power source 34, for example. 35
36 is a multi-stage acceleration tube that accelerates the ion beam passing through the tube, and 36 is a voltage divider that applies multiple acceleration voltages to the acceleration tube 35. As the voltage divider 36,
For example, a voltage dividing resistor for high voltage resistance is used. 37 is a condenser lens composed of an electrostatic lens and focuses the ion beam, and 38 is a mass separator that separates ions having different masses among the passing ions. The mass separator 38 applies a magnetic field and an electric field perpendicular to the magnetic field to the passing ions to remove unnecessary ions. In other words, it takes advantage of the fact that the trajectory of ions passing through a magnetic field is bent more significantly in descending order of mass, and then removes unnecessary ions by applying an electric field perpendicular to the magnetic field to make the necessary ion beams travel straight. It is. 39 is an objective lens also composed of an electrostatic lens; 4
0 is a deflector that scans the ion beam in the X and Y2 directions, and 41 is a sample that is finally irradiated with the ion beam. 42 is a voltage divider to which the output voltage of the accelerating voltage generation circuit 31 is applied, and like the voltage divider 36, for example, a high voltage dividing resistor is used. The voltage divider 42 is provided with taps A and B as shown in the figure, and the divided voltage of tap A is applied to the objective lens 39, and the divided voltage of tap B is applied to the condenser lens 37. The operation of the device configured as described above will be explained as follows.
エミツタ３２において発生し、引出し電極３３
の開口部を通過した高輝度イオンビームは、６段
の加速管３５で加速させられる。多段加速管３５
を通過した高速イオンビームは、コンデンサレン
ズ３７で集束された後、質量分離器３８で不要イ
オンが除去され、対物レンズ３９で再度集束さ
れ、偏向器４０で所定方向に偏向させられた後試
料４１を照射する。この結果試料４１の表面にイ
オン注入、又はイオンビームによるスパツタリン
グが行われ、或いは２次イオンの放出等が行われ
る。 It occurs in the emitter 32 and the extraction electrode 33
The high-intensity ion beam that has passed through the opening is accelerated by a six-stage acceleration tube 35. Multi-stage acceleration tube 35
The high-speed ion beam that has passed through the irradiate. As a result, ion implantation or sputtering using an ion beam is performed on the surface of the sample 41, or secondary ions are ejected.
第６図はこのようにして形成されたイオンビー
ムが試料４１に照射されるまでの軌跡を示す図で
ある。図中の番号は、第５図の構成要素の番号と
対応している。印加電圧は一例として加速電圧
200KVの場合コンデンサレンズ３７の電圧が
50KV，対物レンズ３９の電圧が100KV程度であ
る。これらのレンズは静電型なので上記のような
高電圧をかける必要上真空絶縁をしなければなら
ない。そのため管内は高真空を保たせている。試
料に対する処理が終り、新しい試料に交換する場
合、その都度外部からの試料を入れると、管内に
空気を入れ、大気圧にしてから試料を交換し、空
気を抜いて真空にする必要があり、時間と費用が
かかり不経済である。従つて真空状態のまま交換
することが望ましい。そのため磁気結合式試料交
換棒を集束イオンビーム装置等の装置に取付けて
あつて、試料を交換するようにしてある。磁気結
合式試料交換棒の断面図を第４図に示してある。
１は永久磁石でポールピース２との間に磁気回路
を形成して外から永久磁石１を動かすことにより
非接触でポールピース２を動かす。３はパイプで
真空容器の役割を果し、集束イオンビーム装置等
の本体に繋がつており、材質は非磁性体で、永久
磁石１の形成する磁気回路に影響のないようにな
つている。４はパイプ軸で２個のリニヤモーシヨ
ンベアリング５にころがり案内されている。６は
回転軸で２個の回転ベアリングに支持され回転す
る。８はＯリングで本体とのシールの役目をして
おり、本体内の真空を維持する。ねじ９は試料運
搬台１０を取付けて試料１１の交換をするための
ねじである。永久磁石１を図の右方向に動かして
試料運搬台１０を本体の管内の試料台１２に運
び、次に永久磁石１をパイプ３の廻りに回転させ
て、ねじ９を回転させ試料運搬台１０を外して試
料台１２の上に載せるようにしている。 FIG. 6 is a diagram showing the trajectory of the ion beam thus formed until the sample 41 is irradiated. The numbers in the figure correspond to the numbers of the components in FIG. The applied voltage is an acceleration voltage as an example.
In the case of 200KV, the voltage of condenser lens 37 is
The voltage of the objective lens 39 is about 100KV. Since these lenses are electrostatic type, they must be vacuum insulated because of the need to apply the high voltage mentioned above. Therefore, a high vacuum is maintained inside the tube. When the sample is replaced with a new sample after the sample has been processed, each time a sample is introduced from the outside, it is necessary to introduce air into the tube, bring it to atmospheric pressure, then replace the sample, and then remove the air to create a vacuum. It is time consuming and expensive and uneconomical. Therefore, it is desirable to replace it while it is in a vacuum state. For this reason, a magnetically coupled sample exchange rod is attached to a device such as a focused ion beam device to exchange the sample. A cross-sectional view of the magnetically coupled sample exchange rod is shown in FIG.
A permanent magnet 1 forms a magnetic circuit with the pole piece 2, and by moving the permanent magnet 1 from the outside, the pole piece 2 is moved without contact. A pipe 3 serves as a vacuum container and is connected to the main body of a focused ion beam device, etc., and is made of a non-magnetic material so as not to affect the magnetic circuit formed by the permanent magnet 1. 4 is a pipe shaft that is rolled and guided by two linear motion bearings 5. 6 is a rotating shaft that is supported by two rotating bearings and rotates. 8 is an O-ring that serves as a seal with the main body and maintains the vacuum inside the main body. The screw 9 is a screw for attaching the sample carrier 10 and exchanging the sample 11. Move the permanent magnet 1 to the right in the figure to transport the sample carrier 10 to the sample carrier 12 inside the tube of the main body, then rotate the permanent magnet 1 around the pipe 3, rotate the screw 9, and move the sample carrier 10 to the sample carrier 10. is removed and placed on the sample stage 12.
（考案が解決しようとする問題点）
前記の動作において、永久磁石１によつてポー
ルピース２が半径方向に吸い寄せられパイプ２の
内面と接触して、試料運搬台１０をパイプ３の軸
方向に移動させようとすると、ポールピース１と
パイプ２の内面とは滑り接触の状態で移動するこ
とになり抵抗を生ずる。滑り接触に対して潤滑剤
を使用して移動を容易にすることは内部が高真空
なので、油又は溶剤で溶かした潤滑剤何れの場合
も蒸発して真空度を害する恐れがあり、使用でき
ない。そのためパイプ２の内面とポールピース３
の外周間の隙間Ａを大きくする必要があるが、こ
れは永久磁石１の形成する磁気回路の磁気抵抗を
増加させて永久磁石１の吸引力を減少させる原因
となる。(Problem to be solved by the invention) In the above operation, the pole piece 2 is attracted in the radial direction by the permanent magnet 1 and comes into contact with the inner surface of the pipe 2, thereby moving the sample carrier 10 in the axial direction of the pipe 3. When an attempt is made to move the pole piece 1 and the inner surface of the pipe 2, the pole piece 1 and the inner surface of the pipe 2 move in a state of sliding contact, creating resistance. The use of lubricants for sliding contact to facilitate movement cannot be used because the interior is under high vacuum, and lubricants dissolved in oil or solvents may evaporate and impair the degree of vacuum. Therefore, the inner surface of pipe 2 and pole piece 3
It is necessary to increase the gap A between the outer peripheries of the permanent magnet 1, but this increases the magnetic resistance of the magnetic circuit formed by the permanent magnet 1 and causes a decrease in the attractive force of the permanent magnet 1.
本考案は上記の点に鑑みてなされたもので、そ
の目的は、ポールピース２とパイプ３の内面との
間の間隔が小さくても、永久磁石１の吸引による
ポールピース２とパイプ３間の相互の移動に対し
てその抵抗を小さくすることのできる磁気結合式
試料交換棒を提供することである。 The present invention was made in view of the above points, and its purpose is to create a gap between the pole piece 2 and the pipe 3 by the attraction of the permanent magnet 1 even if the distance between the pole piece 2 and the inner surface of the pipe 3 is small. It is an object of the present invention to provide a magnetically coupled sample exchange rod whose resistance to mutual movement can be reduced.
（問題点を解決するための手段）
前記問題点を解決する本考案は、集束イオンビ
ーム装置等高真空装置内の試料を外部から無接触
で交換するための磁気結合式試料交換棒におい
て、永久磁石によつて非接触に移動させられるポ
ールピース近傍にパイプ軸に挿入したころがり案
内機構を設け、該ころがり案内機構は移動体の長
手方向の横面に上下２ケの貫通穴を有し、該貫通
穴にはパイプ、パイプにはベアリング軸をそれぞ
れ挿通し、該ベアリング軸両端に回転ベアリング
を取付けたことを特徴とするものである。(Means for Solving the Problems) The present invention solves the above-mentioned problems in a magnetically coupled sample exchange rod for exchanging samples in high vacuum devices such as focused ion beam devices without contact from the outside. A rolling guide mechanism inserted into the pipe shaft is provided near the pole piece that is moved non-contact by a magnet, and the rolling guide mechanism has two upper and lower through holes on the longitudinal side surface of the moving body. A pipe is inserted into the through hole, a bearing shaft is inserted into the pipe, and rotary bearings are attached to both ends of the bearing shaft.
（作用）
本考案によればポールピースの近傍にころがり
案内機構を取付けて、軸方向の移動に対しベアリ
ングでころがり接触させたので、磁石の吸引によ
つてもポールピースがパイプ内周面と滑り接触す
ることは無く、円滑に移動することができる。(Function) According to the present invention, a rolling guide mechanism is installed near the pole piece, and the bearing is brought into rolling contact with the movement in the axial direction, so that the pole piece slides against the inner circumferential surface of the pipe even when attracted by the magnet. There is no contact and you can move smoothly.
（実施例）
以下に図面を参照して本考案の実施例について
詳細に説明する。(Example) Examples of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.
第１図は本考案の実施例を示す断面図である。
第４図と同じ部分には符号を付してある。２０は
ころがり案内機構でパイプ軸４のポールピース２
の近傍に取付けてある。第２図は第１図のＡ−Ａ
断面図、第３図は斜視図でころがり案内機構２０
の構造を示す図である。第２図、第３図におい
て、２２は移動体で横面に平行な２つの案内穴を
持つている。この穴の中にパイプ２４を通し、そ
の中にベアリング軸２５を挿入し、該ベアリング
軸２５の両端に回転ベアリング２３を挿入してい
る。このころがり案内機構２０は第２図のように
パイプ３の内面に対し、４個の回転ベアリングで
接しているので、ころがり案内機構２０のパイプ
３の軸方向への移動に対しては回転ベアリング２
３によつてパイプ内周面ところがり接触をしてい
て、滑り接触が無いため円滑な移動ができる。
尚、回転に対しては回転ベアリング７によつて行
う。次に回転ベアリング２３とパイプ３の当りに
ついて検討する。 FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of the present invention.
The same parts as in FIG. 4 are designated by reference numerals. 20 is a rolling guide mechanism and the pole piece 2 of the pipe shaft 4
It is installed near the. Figure 2 is A-A of Figure 1.
A sectional view, and FIG. 3 is a perspective view of the rolling guide mechanism 20.
FIG. In FIGS. 2 and 3, 22 is a movable body having two guide holes parallel to its lateral surface. A pipe 24 is passed through this hole, a bearing shaft 25 is inserted therein, and rotary bearings 23 are inserted into both ends of the bearing shaft 25. This rolling guide mechanism 20 is in contact with the inner surface of the pipe 3 through four rotary bearings as shown in FIG.
3, there is rolling contact with the inner peripheral surface of the pipe, and there is no sliding contact, allowing smooth movement.
Incidentally, rotation is performed by a rotary bearing 7. Next, the contact between the rotary bearing 23 and the pipe 3 will be considered.
第２図から４つの回転ベアリングによつて作ら
れる円の直径ａは
ａ＝√（＋2）2＋（＋）2で表わされる。 From Figure 2, the diameter a of the circle created by the four rotating bearings is expressed as a=√(+2) 2 +(+) 2 .
ｃ，ｄ，ｅは部品寸法から定まつた寸法である
が、ｂの長さはベアリング２３のベアリング軸２
５への取付けによつて異なり、このｂを調整する
ことによつて円の直径ａは変化する。このころが
り案内機構２０を構成する部品はパイプ３とは固
定されている部分が無いので、パイプ３の内周の
真円度を良くしておけば４つの回転ベアリング２
３とパイプ３内周との接触はほぼ均一化されて片
当りすることはない。従つて、本案内機構は２本
のパイプ２４の長さを調整することにより、パイ
プ３の内径に合つた精度のよい直進ころがり案内
機構を容易に得ることができる。尚、本考案を集
束イオンビームを例にして説明したが、電子顕微
鏡や電子プローブマイクロアナライザ等の他の高
真空装置にも本考案を適用することができる。 c, d, and e are dimensions determined from the component dimensions, but the length b is based on the bearing shaft 2 of the bearing 23.
5, and by adjusting b, the diameter a of the circle changes. There are no parts that are fixed to the pipe 3 that make up this rolling guide mechanism 20, so if the inner circumference of the pipe 3 has a good roundness, the four rotating bearings 2
3 and the inner periphery of the pipe 3 is almost uniform and there is no uneven contact. Therefore, in this guide mechanism, by adjusting the lengths of the two pipes 24, it is possible to easily obtain a highly accurate linear rolling guide mechanism that matches the inner diameter of the pipe 3. Although the present invention has been explained using a focused ion beam as an example, the present invention can also be applied to other high vacuum devices such as an electron microscope and an electron probe microanalyzer.
（考案の効果）
前記の説明のようにころがり案内機構をポール
ピース近傍に取付けたので、磁石の吸引によつて
もころがり案内機構の回転ベアリングを介してパ
イプの内面に接触するので、滑りが発生すること
はなく、円滑にパイプ内を移動して試料を集束イ
オンビーム装置本体内に選ぶことができる。(Effects of the invention) As the rolling guide mechanism is installed near the pole piece as explained above, even when attracted by the magnet, it comes into contact with the inner surface of the pipe via the rotating bearing of the rolling guide mechanism, causing slippage. The sample can be selected into the focused ion beam apparatus body by smoothly moving inside the pipe without having to do so.
第１図は本考案の実施例であるころがり案内機
構を取付けた磁気結合式試料交換棒の断面図、第
２図は第１図のＡ−Ａ断面図、第３図はころがり
案内機構の組立状況を説明する斜視図、第４図は
従来の磁気結合式試料交換棒の断面図、第５図は
集束イオンビーム装置の概略構成図、第６図はイ
オンビームの軌跡を示す図である。
１……永久磁石、２……ポールピース、３，２
４……パイプ、４……パイプ軸、５……リニヤモ
ーシヨンベアリング、６……回転軸、７……回転
軸ベアリング、８……Ｏリング、９……ねじ、１
０……試料運搬台、１１……試料、１２……試料
台、２０……ころがり案内機構、２２……移動
体、２３……回転ベアリング、２５……ベアリン
グ軸、３２……エミツタ、３３……引出し電極、
３４……電源、３５……加速管、３６，４２……
分圧器、３７……コンデンサレンズ、３９……体
物レンズ、４０……偏向器、４１……試料。
Figure 1 is a cross-sectional view of a magnetically coupled sample exchange rod equipped with a rolling guide mechanism according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a cross-sectional view taken along line A-A in Figure 1, and Figure 3 is an assembly of the rolling guide mechanism. FIG. 4 is a sectional view of a conventional magnetically coupled sample exchange rod, FIG. 5 is a schematic diagram of a focused ion beam device, and FIG. 6 is a diagram showing the trajectory of an ion beam. 1...Permanent magnet, 2...Pole piece, 3,2
4... Pipe, 4... Pipe shaft, 5... Linear motion bearing, 6... Rotating shaft, 7... Rotating shaft bearing, 8... O-ring, 9... Screw, 1
0... Sample carrier, 11... Sample, 12... Sample stage, 20... Rolling guide mechanism, 22... Moving body, 23... Rotating bearing, 25... Bearing shaft, 32... Emitter, 33... ...extraction electrode,
34...Power supply, 35...Acceleration tube, 36,42...
Voltage divider, 37... Condenser lens, 39... Object lens, 40... Deflector, 41... Sample.
Claims (1)
外部から無接触で交換するための磁気結合式試料
交換棒において、永久磁石によつて非接触に移動
させられるポールピース近傍にパイプ軸に挿入し
たころがり案内機構を設け、該ころがり案内機構
は移動体の長手方向の横面に上下２ケの貫通穴を
有し、該貫通穴にはパイプ、パイプにはベアリン
グ軸をそれぞれ挿通し、該ベアリング軸両端に回
転ベアリングを取付けたことを特徴とする磁気結
合式試料交換棒。 In a magnetically coupled sample exchange rod for exchanging samples in high vacuum equipment such as focused ion beam equipment without contact from the outside, a roller inserted into the pipe shaft near the pole piece that is moved without contact by a permanent magnet. A guide mechanism is provided, and the rolling guide mechanism has two upper and lower through holes on the longitudinal side surface of the moving body, a pipe is inserted into the through holes, a bearing shaft is inserted into the pipe, and both ends of the bearing shaft are inserted. A magnetically coupled sample exchange rod characterized by a rotating bearing attached to the rod.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17453685U JPH043247Y2 (en) | 1985-11-12 | 1985-11-12 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17453685U JPH043247Y2 (en) | 1985-11-12 | 1985-11-12 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6283947U JPS6283947U (en) | 1987-05-28 |
| JPH043247Y2 true JPH043247Y2 (en) | 1992-02-03 |
Family
ID=31113010
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17453685U Expired JPH043247Y2 (en) | 1985-11-12 | 1985-11-12 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH043247Y2 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3553318B2 (en) * | 1997-05-20 | 2004-08-11 | 日本電子株式会社 | Holder holding device |
| JP5099499B2 (en) * | 2007-11-07 | 2012-12-19 | 独立行政法人理化学研究所 | Sample pin holding attachment |
-
1985
- 1985-11-12 JP JP17453685U patent/JPH043247Y2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6283947U (en) | 1987-05-28 |
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