JPH0740477B2 - 電子顕微鏡等用試料装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、電子顕微鏡等用の試料装置に関し、特に、試
料室に超高真空が必要な電子顕微鏡等に使用されるユー
セントリック機構を有する電子顕微鏡等用試料装置に関
する。

［従来の技術］ 従来、電子顕微鏡用の試料装置として第４図及び第５図
に示すような構造のサイドエントリータイプの試料移動
装置が知られている。

第４図及び第５図において、31は電子顕微鏡鏡筒、32は
その軸中心が電子線光軸と直交するように前記鏡筒31に
取り付けられた基部、33はベアリンク34a,34bを介して
前記基部32に回転可能に取り付けられている第１の保持
筒、35は前記第１の保持筒内に設けられた球体軸受36に
よって任意の向きへの傾斜が可能に取り付けられた第２
の保持筒、37は前記第２の保持筒35に嵌合するように挿
入される試料ホルダであり、該試料ホルダ37の先端には
試料Ｓが取り付けられている。38及び39は前記第２の保
持筒35を回動させるために前記第１の保持筒33に螺合さ
れた押しねじで、38は第１の保持筒の軸（Ｘ軸）に直交
する光軸（Ｚ軸）方向に配置され、39は前記Ｘ軸とＺ軸
に直交する軸（Ｙ軸）方向に配置されている。

上述のような構成の試料移動装置において、試料ホルダ
37は大気圧によって鏡筒内に押し付けられているため、
該ホルダ37に取り付けられた試料をＸ軸に沿って移動さ
せるためには、前記試料ホルダ37の挿入方向に抗する方
向（Ｘ軸方向）に試料ホルダを移動させる機構44を使用
して移動を行なう。また、押しねじ38を回すと第２の保
持筒35が球体軸受36を中心としてＸ軸及びＹ軸を含む平
面内で回動するため試料がＹ軸に沿って移動される。さ
らに、押しねじ39を回すことにより、第２の保持筒35が
球体軸受36を中心としてＸ軸及びＺ軸を含む平面内で回
動される。ここで前記Ｘ軸方向への移動と押しねじ38及
び押しねじ39の移動を同時に行うことにより、試料の表
面は前記第２の保持筒35の回転軸に一致させることがで
きる。

さらに、第１の保持筒33を回転させると球体軸受36及び
第２の保持筒35を介して試料ホルダ37が回動するため、
該ホルダ37の先端に取り付けられた試料を傾斜させるこ
とができる。

これにより、試料を傾斜しても視野がずれず、また試料
を移動しても焦点がずれないような、所謂ユーセントリ
ック機構を有する試料移動装置が実現されている。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、上述したサイドエントリータイプの試料移動
装置を組込んだ電子顕微鏡においては、鏡筒31内の真空
が鏡筒31と基部32との嵌合部、基部32と第１の保持筒33
との勘合部、球体軸受部36、及び第２の保持筒35と試料
ホルダ37との嵌合部でＯリングパッキン40乃至43によっ
て封止されている。特に、回動や摺動等を行なう可動部
分にはゴム製のＯリングパッキンが使用されている。

さて、近年では超高真空に排気された電子顕微鏡鏡筒内
に試料を導入し、該試料に電子線を照射して電子顕微鏡
像など観察することが行なわれている。このような、超
高真空に排気された鏡筒内に導入された試料を移動させ
るために、上述したような構成の試料移動装置を用いた
場合、可動部をゴム製のＯリングパッキンによって真空
封止して鏡筒内の超高真空を維持することは極めて難し
い。また、鏡筒内で超高真空を得るために、鏡筒及び鏡
筒周辺の金属部分（試料移動装置を含む）のベークアウ
トを行なう必要があり、該ベークアウトによって高温度
に加熱される部分にはゴム製のＯリングパッキンは使用
できない。そこで、超高真空に排気された電子顕微鏡に
おいては第６図に示すような可動部分にメタルベローズ
45が使用された試料移動装置が用いられている。

しかし、第６図に示すような試料移動装置では軸の回り
について回転不可能なメタルベローズ45が使用されてい
るため試料ホルダの傾斜角度に限界が生じる。そのた
め、前記ユーセントリック機構が失われてしまうことが
問題となる。

本発明は、上述した問題点を考慮し、試料室に超高真空
が必要な電子顕微鏡等に使用されるユーセントリック機
構を有する電子顕微鏡等用試料装置を提供することを目
的としている。

［課題を解決するための手段］ 第１の本発明は、その軸中心が電子線光軸と直交するよ
うに取り付けられた基部２と、該基部に第１の軸受４に
よって任意の向きへの傾斜が可能に取り付けられた保持
筒３と、該保持筒内に設けられ該保持筒に沿って移動可
能で且つ該保持筒の軸の回りに回動可能に設けられた棒
体５と、前記保持筒３と前記基部２とを接続して真空封
止する第１のベローズ７と、前記保持筒３の先端に移動
及び回動可能に取り付けられた試料保持体８と、前記保
持筒３に設けられた第２の軸受11によって支承されて前
記棒体５の回転により歳差運動をするように、一方の端
部が前記棒体内で自由に動けるよう該一端部が該棒体に
係合された連接棒10と、該連接棒と前記保持体３とを接
続して真空を封止するための第２のベローズ12とを備
え、前記連接棒10の歳差運動によって前記試料保持体８
が回動するように、該連接棒の他方の端部が前記試料保
持体内で自由に動けるよう該他端部が該試料保持体に係
合されていることを特徴とする 第２の本発明は、その軸中心が電子線光軸と直交するよ
うに取り付けられた基部２と、該基部に第１の軸受４に
よって任意の向きへの傾斜が可能に取り付けられた第１
の保持筒３と、該第１の保持筒内に嵌合され該第１の保
持筒の軸方向に摺動可能に取り付けられた第２の保持筒
23と、該第２の保持筒内に該保持筒の軸の回りに回動可
能に取り付けられた棒体５と、前記第２の保持筒23と前
記基部２とを接続して真空を封止する第１のベローズ７
と、前記第２の保持筒23の先端に回動可能に取り付けら
れた試料保持体８と、前記第２の保持筒23に設けられた
第２の軸受11によって支承されて前記棒体５の回転によ
り歳差運動をするように、一方の端部が前記棒体内で自
由に動けるよう該一端部が該棒体に係合された連接棒10
と、該連接棒と前記第２の保持体23とを接続して真空を
封止するための第２のベローズ12とを備え、前記連接棒
10の歳差運動によって前記試料保持体８が回動するよう
に、該連接棒の他方の端部が前記試料保持体内で自由に
動けるよう該他端部が該試料保持体に係合されているこ
とを特徴とする。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。第１
図は第１の本発明による試料移動装置の一実施例を説明
するための装置構成図、第２図は第１図に示す実施例の
要部拡大図、第３図は第２の本発明による試料移動装置
の一実施例を説明するための装置構成図である。

第１図において１は電子顕微鏡鏡筒、２は基部、３は保
持筒、４は第１の軸受、５は棒体、６は回転及び移動用
のベアリング、７は第１のベローズ、８は試料保持体、
９は試料ホルダ、10は連接棒、11は第２の軸受である。
第２の軸受11はガイド22に案内されて移動自在に設けら
れている。12は第２のベローズ、13は回転伝達体、14は
ベアリング、15,16は押しねじ、17は試料保持体押さ
え、18乃至20はばね、21はメタルＯリング、22はガイド
である。

基部２はその軸中心が電子線光軸と直交するように前記
鏡筒１に取り付けられており、該基部２に保持筒３が第
１の軸受４によって任意の向きへの傾斜が可能に取り付
けられている。そして、該保持筒３内に棒体５が該保持
筒に沿って移動可能で且つ該保持筒の軸の回りに回動可
能にベアリング６を介して配置されている。また、前記
第１のベローズ７は鏡筒内に超高真空を封止しながら前
記保持筒３を回動可能にするために前記基部２と前記保
持筒３との間に接続されている。

試料保持体８は前記保持筒３の先端に移動及び回動可能
に取り付けられており、該試料保持体８の先に試料ホル
ダ９が装着されている。

前記連接棒10は、前記保持筒３に設けられた第２の軸受
11によって支承されて前記棒体５の回転により歳差運動
をするように、一方の端部が前記棒体内で自由に動ける
よう該一端部が該棒体に係合され、他方の端部は、該連
接棒の歳差運動によって前記試料保持体８を回動するよ
うに、該他端部が該試料保持体内で自由に動けるよう該
試料保持体に係合されている。

第２のベローズ12は鏡筒内の超高真空を封止しながら前
記連接棒10の歳差運動を可能にするため前記連接棒10と
前記保持筒３との間に接続されている。

また、回転伝達体13はベアリンク14を介して前記基部２
に回転可能に取り付けられており、該回転伝達体13上に
は前記保持筒３を回動させるための押しねじ15（及び1
6）が螺合されいる。ここで、押しねじ15は保持筒３の
軸（Ｘ軸）に直交する軸（Ｚ軸）方向に配置されてお
り、押しねじ16は図示されてはいないが前記Ｘ軸とＺ軸
に直交する軸（Ｙ軸）方向に配置されている。

さて、上述のような構成の装置において、試料保持体８
の先に装着された試料ホルダ９をＸ軸に沿って移動させ
る場合は、第２図に示すように棒体５をＸ軸に沿って移
動させて該連接棒10の一端に係合された軸受11を保持筒
内でガイド22に沿って摺動させ、該連接棒10の他端に係
合された試料保持体８を保持筒内で摺動させて試料ホル
ダ９をＸ軸方向に移動させる。

また、押しねじ15を回すと保持筒３が球体軸受４を中心
としてＸ軸及びＺ軸を含む平面内で回動するため、試料
がＺ軸に沿って移動される。さらに、押しねじ16（図示
せず）を回すことにより、保持筒３が球体軸受４を中心
としてＸ軸及びＹ軸を含む平面内で回動される。ここ
で、前記棒体５による試料ホルダのＸ軸方向への移動と
押しねじ15及び押しねじ16による保持筒３の回動を同時
に行うことにより、試料の表面は前記保持筒３の回転軸
に一致させることができる。

さらに、前記棒体５を回転させると軸受11によって支承
されて歳差運動をする連接棒10が前記試料保持体８を回
動するため、試料保持体８の先に装着された該ホルダ９
を傾斜させることができる。このように、歳差運動によ
って試料保持体８の先に装着された該ホルダ９を傾斜さ
せているため、超高真空を封止するために軸の回りにつ
いて回転不可能なメタルベローズが使用されても試料の
傾斜角度に限界は生じない。従って、試料を傾斜しても
視野がずれず、また試料を移動しても焦点がずれない、
所謂ユーセントリック機構を有する試料移動装置が実現
される。

次に、第３図に基づいて第２の本発明の実施例を説明す
る。第３図に示す実施例が第１の本発明による実施例と
異なるのは、保持筒３内に嵌合され該保持筒の軸方向に
摺動可能に第２の保持筒23を設け、該第２の保持筒23内
に該保持筒の軸の回りに回動可能なようにベアリング６
を介して棒体５を設けると共に、前記第２の保持筒23と
前記基部２とをベローズ７によって接続して鏡筒１内の
超高真空を真空封止するようにした点である。

このような構成の試料移動装置において、第２の保持筒
23は大気圧によって鏡筒内に押し付けられているため、
試料保持体８の先に装着された試料ホルダ９をＸ軸に沿
って移動させる場合は、前記第２の保持筒23の挿入方向
に抗する方向（Ｘ軸方向）に第２の保持筒23を移動させ
る機構、例えば保持筒23に設けられた鍔ａを該第２の保
持筒23の挿入方向に抗する方向に押すための機構や試料
ホルダ９の先端を該第２の保持筒23の挿入方向に抗する
方向に押すための機構図（図示せず）によって移動が行
なわれる。

また、試料のＸ軸及びＺ軸を含む平面内で回動及びＸ軸
及びＹ軸を含む平面内での試料の回動は、押しねじ15及
び押しねじ16によって行なわれる。さらに、前記棒体５
を回転させることにより、固定された軸受11によって支
承されて歳差運動をする連接棒10によって前記試料保持
体８が回動されて、該試料保持体８の先に装着されたが
試料ホルダ９が傾斜される。

従って、前記試料の傾斜及び各移動の組合わせにより、
試料を傾斜しても視野がずれず、また試料を移動しても
焦点がずれない、所謂ユーセントリック機構を有する試
料移動装置が実現される。

なお、上述した実施例において棒体，連接棒，試料保持
体及び試料ホルダの夫々を熱伝導体によって形成し、加
熱または冷却源に接続するより試料を加熱または冷却す
ることができる。また、前記棒体，連接棒，試料保持体
及び試料ホルダを通じて電流を導入して試料を加熱する
ようにしても良い。

［発明の効果］ 以上の説明から明らかなように、第１の本発明によれ
ば、その軸中心が電子線光軸と直交するように取り付け
られ基部と、該基部に第１の軸受けによって任意の向き
への傾斜が可能に取り付けられた保持筒と、該保持筒内
に設けられ該保持筒に沿って移動可能で且つ該保持筒の
軸の回りに回動可能に設けられた棒体と、前記保持筒と
前記基部とを接続して真空封止する第１のベローズと、
前記保持筒の先端に移動及び回動可能に取り付けられた
試料保持体と、前記保持筒に設けられた第２の軸受けに
よって支承されて前記棒体の回転により歳差運動をする
ように、一方の端部が前記棒体内で自由に動けるよう該
一端部が該棒体に係合された連接棒10と、該連接棒と前
記保持体３とを接続して真空を封止するための第２のベ
ローズ12とを備え、前記連接棒10の歳差運動によって前
記試料保持体８が回動するように、該連接棒の他方の端
部が前記試料保持体内で自由に動けるよう該他端部が該
試料保持体に係合されているので、回転の不可能なメタ
ルベローズを用いて超高真空を封止した場合でも試料保
持体を保持筒の軸の回りに無制限に回動させることがで
きるため、試料を傾斜しても視野がずれず、また試料を
移動しても焦点がずれない、所謂ユーセントリック機構
を有する電子顕微鏡等用試料装置が実現される。

また、第２の本発明によれば、その軸中心が電子線光軸
と直交するように取り付けられ基部と、該基部に第１の
軸受けによって任意の向きへの傾斜が可能に取り付けら
れた第１の保持筒と、前記第１の保持筒内に嵌合され第
１の保持筒の軸方向に摺動可能に取り付けられた第２の
保持筒と、前記第２の保持筒内に該保持筒の軸の回りに
回動可能に取り付けられた棒体と、前記第２の保持筒と
前記基部とを接続して真空を封止する第１のベローズ
と、前記第２の保持筒の先端に回動可能に取り付けられ
た試料保持体と、前記第２の保持筒に設けられた第２の
軸受けによって支承されて前記棒体の回転により歳差運
動のするように、一方の端部が前記棒体内で自由に動け
るよう該一端部が該棒体に係合された連接棒と、該連接
棒と前記第２の保持体とを接続して真空を封止するため
の第２のベローズとを備え、前記連接棒の歳差運動によ
って前記試料保持体が回動するように、該連接棒の他方
の端部が前記試料保持体内で自由に動けるよう該他端部
が該試料保持体に係合されていることにより、回転の不
可能なメタルベローズを用いて超高真空を封止した場合
でも試料保持体を保持筒の軸の回りに無制限に回動させ
ることができるため、試料を傾斜しても視野がずれず、
また試料を移動しても焦点がずれない、所謂ユーセント
リック機構を有する電子顕微鏡等用試料装置が実現され
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による試料移動装置を説明す
るための装置構成図、第２図は第１図に示す実施例の要
部拡大図、第３図は他の実施例を説明するための装置構
成図、第４図乃至第６図は従来例を説明するための図で
ある。 1:電子顕微鏡鏡筒、2:基部 3:保持筒、4:第１の軸受 5:棒体、6:ベアリング 7:第１のベローズ、8:試料保持体 9:試料ホルダ、10:連接棒 11:第２の軸受、12:第２のベローズ 13:回転伝達体、14:ベアリング 15,16:押しねじ 17:試料保持体押さえ 18,19,20:ばね 21:メタルＯリング 22:ガイド 23:第２の保持筒

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】その軸中心が電子線光軸と直交するように
   取り付けられた基部２と、該基部に第１の軸受４によっ
   て任意の向きへの傾斜が可能に取り付けられた保持筒３
   と、該保持筒内に設けられ該保持筒に沿って移動可能で
   且つ該保持筒の軸の回りに回動可能に設けられた棒体５
   と、前記保持筒３と前記基部２とを接続して真空封止す
   る第１のベローズ７と、前記保持筒３の先端に移動及び
   回動可能に取り付けられた試料保持体８と、前記保持筒
   ３に設けられた第２の軸受11によって支承されて前記棒
   体５の回転により歳差運動をするように、一方の端部が
   前記棒体内で自由に動けるよう該一端部が該棒体に係合
   された連接棒10と、該連接棒と前記保持体３とを接続し
   て真空を封止するための第２のベローズ12とを備え、前
   記連接棒10の歳差運動によって前記試料保持体８が回動
   するように、該連接棒の他方の端部が前記試料保持体内
   で自由に動けるよう該他端部が該試料保持体に係合され
   ていることを特徴とする電子顕微鏡等用試料装置。
2. 【請求項２】その軸中心が電子線光軸と直交するように
   取り付けられた基部２と、該基部に第１の軸受４によっ
   て任意の向きへの傾斜が可能に取り付けられた第１の保
   持筒３と、該第１の保持筒内に嵌合され該第１の保持筒
   の軸方向に摺動可能に取り付けられた第２の保持筒23
   と、該第２の保持筒内に該保持筒の軸の回りに回動可能
   に取り付けられた棒体５と、前記第２の保持筒23と前記
   基部２とを接続して真空を封止する第１のベローズ７
   と、前記第２の保持筒23の先端に回動可能に取り付けら
   れた試料保持体８と、前記第２の保持筒23に設けられた
   第２の軸受11によって支承されて前記棒体５の回転によ
   り歳差運動をするように、一方の端部が前記棒体内で自
   由に動けるよう該一端部が該棒体に係合された連接棒10
   と、該連接棒と前記第２の保持体23との接続して真空を
   封止するための第２のベローズ12とを備え、前記連接棒
   10の歳差運動によって前記試料保持体８が回動するよう
   に、該連接棒の他方の端部が前記試料保持体内で自由に
   動けるよう該他端部が該試料保持体に係合されているこ
   とを特徴とする電子顕微鏡等用試料装置。