JPH043247Y2 - - Google Patents

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。

（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。

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。

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。

（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。

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。

（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。

（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。

（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。

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。

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。

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。

（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。

【図面の簡単な説明】

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。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 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磁気結
   合式試料交換棒。