JPH09236522A - ミクロトーム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、透過型電子顕微鏡の観察に用いら
れる試料片を作成するためのミクロトームに関する。 【解決手段】 基台２上には、Ｘ軸方向の一側に位置し
て、Ｘ・Ｙ軸ステージ３と傾斜ステージ４を設け、該傾
斜ステージ４上にカッタ６を保持するカッタ保持台５を
設ける。また、基台２上には、Ｘ軸方向の他側に位置し
て、微動送り機構７を設け、該微動送り機構７上に試料
１４を保持する試料ホルダ取付腕１２とＺ軸ステージ１
１を設ける。そして、微動送り機構７は、第１のリニア
モータステージ８と第２のリニアモータステージ９とを
Ｙ軸を挟んで交差角度（２θ）を有して配置する。第
１，第２のリニアモータステージ８，９が交差角度（２
θ）をもって移動するとき、試料１４はＸ軸方向に微小
距離だけ移動し、超薄切な試料片を作成することができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば電子顕微鏡
で検査するために、超薄切片からなる試料片を作成する
のに用いて好適なミクロトームに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、透過型電子顕微鏡（以下、ＴＥ
Ｍという）を用いて試料の微細な形態を観察するために
は、超薄切片法、レプリカ法、ネガティブ染色法、シャ
ドウイング法等の試料作成法があり、前記超薄切片法は
ＴＥＭ観察の標準的技法として多く用いられている。

【０００３】また、ＴＥＭで微細な形態を透過像として
検査するためには、電子線が試料を透過しなくてはなら
ない。このため、試料の厚さを５０〜７０ｎｍの超薄切
片に作成することが要求され、ミクロトームはＴＥＭ研
究部門において試料作成に用いられる必要不可欠な装置
である。

【０００４】ここで、従来技術によるミクロトームは、
基台と、該基台の一方に固定され、ガラスまたはダイヤ
モンド製のカッタが保持されたカッタ保持台と、前記基
台の他方に固定された試料保持台と、該試料保持台側に
位置して試料をカッタに対して移動させることにより試
料を薄切片として切削する切削機構と、前記試料保持台
とカッタ保持台との距離を近づけるべく微動送りを行う
微動送り機構とから構成されている。

【０００５】また、前記微動送り機構としては、ねじ、
てこ等を組合せた機械送り方式と、電球等による熱膨張
を利用する熱膨張送り方式とがある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来技術によるミクロトームでは、微動送り機構に機械送
り方式を用いた場合でも、熱膨張送り方式を用いた場合
でも、その送り量に限界がある。

【０００７】また、送り量の限界をなくすために、前記
機械送り方式のねじをステッピングモータを用いて回転
させるものでは、回転運動を直線運動に変えるためのボ
ールねじ等を使用している。このため、該ボールねじ等
のガタやバックラッシュの発生により、高精度な送り出
しを行うことができず位置決め精度が劣っている。

【０００８】本発明は上述した従来技術の問題に鑑みな
されたもので、本発明は微動送り機構の精度を高めて試
料の厚さを薄くすることのできるミクロトームを提供す
ることを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために請求項１の発明によるミクロトームは、基台と、
該基台上に設けられ、カッタと試料のいずれか一方を保
持する第１の保持手段と、Ｘ軸方向に対して該第１の保
持手段と対向した状態で前記基台上に設けられ、第１の
送り手段と第２の送り手段とをＹ軸を挟んで小さな交差
角度をもって移動可能に配置することによりＸ軸方向に
微小距離ずつ微動送り可能な微動送り機構と、該微動送
り機構上に第１の保持手段と対向して設けられ、カッタ
と試料のいずれか他方を保持する第２の保持手段とから
構成される。

【００１０】このように構成したことにより、微動送り
機構の第１の送り手段はＹ軸に対して小さな角度方向に
移動させ、第２の送り手段はＹ軸に対して小さな角度方
向に移動させる。従って、微動送り機構に設けられた第
２の保持手段を、第１の送り手段と第２の送り手段の交
差角度に対応した微小送り量をもって、Ｘ軸方向に微小
距離ずつ送ることができる。これにより、例えば、第１
の保持手段でカッタを保持し、第２の保持手段で試料を
保持した場合には、試料を微動送りする都度、この微動
送り分を試料厚さとする試料片を作成することができ
る。

【００１１】請求項２の発明では、前記微動送り機構を
構成する第１の送り手段を、前記基台上に固定された第
１の固定部と、Ｙ軸に対して小さな角度をもって該第１
の固定部上に移動可能に設けられた第１の移動部とから
構成し、第２の送り手段は、第１の移動部上に固定され
た第２の固定部と、Ｙ軸に対して小さな角度をもって該
第２の固定部上に移動可能に設けられた第２の移動部と
から構成したことにある。

【００１２】請求項３の発明では、前記微動送り機構を
構成する第１の送り手段と第２の送り手段を、前記固定
部に対して前記移動部を案内するガイドと、前記固定部
に設けられたマグネットと、前記移動部に設けられ、通
電することにより該マグネットとの間に形成される磁界
によって前記移動部を変位させるコイルとからなるリニ
アモータステージによって構成したことにある。

【００１３】このように、送り手段にリニアモータステ
ージを用いることにより、ボールねじのように回転運動
を直進送り運動に変換するためのガタやバックラッシュ
の発生を防止し、高精度な位置決めとスムーズな動きを
実現できる。

【００１４】一方、請求項４の発明によるミクロトーム
は、基台と、該基台上に設けられ、Ｘ軸、Ｙ軸方向に移
動可能な第１のリニアステージと、該第１のリニアステ
ージ上に設けられ、試料を切削するカッタが保持される
カッタ保持台と、Ｘ軸方向に対して前記第１のリニアス
テージに対向して設けられた第１のリニアモータステー
ジと第２のリニアモータステージとからなり、第１のリ
ニアモータステージはＹ軸に対して小さな角度（＋θ）
をもって前記基台上に移動可能に設けると共に、第２の
リニアモータステージはＹ軸に対して小さな角度（−
θ）をもって該第１のリニアモータステージ上に移動可
能に設けてなる微動送り機構と、該微動送り機構の第２
のリニアモータステージ上にＺ軸方向に移動可能に設け
られた第２のリニアステージと、該第２のリニアステー
ジに設けられ、先端側に前記カッタと対面する状態で試
料ホルダを有する試料ホルダ取付腕と、該試料ホルダ取
付腕を前記第２のリニアステージと一緒にＺ軸方向に駆
動するリニアステージ駆動手段とから構成することがで
きる。

【００１５】上記構成によるミクロトームは、第１のリ
ニアモータステージと第２のリニアモータステージとの
交差角度は（２θ）であり、初期状態では試料ホルダ取
付腕はＺ軸方向上側に位置しているものとする。ここ
で、第１，第２のリニアモータステージを駆動して移動
距離ａだけ互いに移動させると、該第２のリニアモータ
ステージ上に配置された第２のリニアステージ，試料ホ
ルダ取付腕を、対向するカッタ保持台に向けてＸ軸方向
に２ａ×ｓｉｎθの距離だけ移動させることができる。
また、移動した状態のままで、リニアステージ駆動手段
によって試料ホルダ取付腕を下側に移動させることによ
り、試料ホルダ取付腕に取付けられた試料は上側からカ
ッタに向けて下降し、該カッタは試料を薄く切削する。
さらに、切削後は各リニアモータステージを戻した後
に、リニアステージ駆動手段によって試料ホルダ取付腕
をＺ軸方向上側に移動し初期状態に戻す。

【００１６】さらに、請求項５の発明によるミクロトー
ムは、基台と、該基台上に設けられ、Ｘ軸、Ｙ軸方向に
移動可能な第１のリニアステージと、該第１のリニアス
テージ上に設けられた試料ホルダと、Ｘ軸方向に対して
前記第１のリニアステージと対向して設けられた第１の
リニアモータステージと第２のリニアモータステージと
からなり、第１のリニアモータステージはＹ軸に対して
小さな角度（＋θ）をもって前記基台上に移動可能に設
けると共に、第２のリニアモータステージはＹ軸に対し
て小さな角度（−θ）をもって該第１のリニアモータス
テージ上に移動可能に設けてなる微動送り機構と、該微
動送り機構の第２のリニアモータステージ上にＺ軸方向
に移動可能に設けられた第２のリニアステージと、該第
２のリニアステージに設けられたカッタ保持台取付腕
と、該カッタ保持台取付腕の先端側に前記試料ホルダと
対面する状態で設けられ、試料を切削するカッタを保持
するカッタ保持台と、前記カッタ保持台取付腕と該カッ
タ保持台を前記第２のリニアステージと一緒にＺ軸方向
に駆動するリニアステージ駆動手段とから構成すること
ができる。

【００１７】上記構成によるミクロトームは、前述の場
合と同様に、第１，第２のリニアモータステージを駆動
して移動距離ａだけ互いに移動させると、該第２のリニ
アモータステージ上に配置された第２のリニアステー
ジ，カッタ保持台取付腕を、対向する試料ホルダに向け
てＸ軸方向に２ａ×ｓｉｎθの距離だけ移動させること
ができる。また、移動した状態のままで、リニアステー
ジ駆動手段によってカッタ保持台取付腕を下側から上側
に移動させることにより、カッタは上昇し、該カッタは
試料ホルダに保持されている試料を薄く切削する。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明による実施の形態を
添付図面に従って詳細に説明する。

【００１９】図１から図７は第１の実施例に係り、図
中、１は実施例によるミクロトームを示す。２は該ミク
ロトーム１の本体をなす矩形状に形成された基台を示
し、該基台２は鋳物等の金属材料によって形成されてい
る。なお、便宜上、図２において紙面と平行な方向をＸ
軸、Ｙ軸とし、紙面と直交する方向をＺ軸方向とする。

【００２０】３は基台２の右側に位置して固着された第
１のリニアステージとなるＸ・Ｙ軸ステージを示し、該
Ｘ・Ｙ軸ステージ３は固定台３Ａと，該固定台３Ａ上に
設けられ、Ｘ軸方向に移動可能に設けれた第１の移動台
３Ｂと、該第１の移動台３Ｂ上に設けられ、Ｙ軸方向に
移動可能に設けれた第２の移動台３Ｃとからなる。そし
て、前記第１の移動台３Ｂは調整つまみ３Ｂ1 によって
Ｘ軸方向位置が調整され、第２の移動台３Ｃは調整つま
み３Ｃ1 によってＹ軸方向位置が調整されるようになっ
ている。

【００２１】４は傾斜ステージで、該傾斜ステージ４
は、Ｘ・Ｙ軸ステージ３の第２の移動台３Ｃ上に固着さ
れた固定台４Ａと、該固定台４Ａ上をＸ軸の傾斜軸方向
に微動させる傾斜台４Ｂとからなり、調整用つまみ４Ｂ
1 によって傾斜台４Ｂの傾斜角度を調整している。

【００２２】５は傾斜ステージ４の傾斜台４Ｂ上に固着
されたカッタ保持台を示し、該カッタ保持台５にはカッ
タ６が固定ねじ５Ａによって保持されている。

【００２３】ここで、前記カッタ６はガラス，ダイヤモ
ンドまたはサファイア等によって三角柱状に形成され、
上側が割断角度（４０°〜６０°）となるようにカッタ
保持台５に設置されている。また、カッタ６には試料回
収槽６Ａが形成され、該試料回収槽６Ａ内に蒸留水を溜
め、切削された後の試料片を蒸留水上に浮かせることに
より回収する。

【００２４】また、前記Ｘ・Ｙ軸ステージ３は後述の試
料１４に対するカッタ６の位置決めを行うと共に、前記
傾斜ステージ４はカッタ６の角度設定を行うものであ
る。

【００２５】７は基台２の左側に位置して設けられた微
動送り機構を示し、該微動送り機構７は、Ｙ軸に対して
＋θの角度をもって基台２上に設けられた第１のリニア
モータステージ８と、Ｙ軸に対して−θの角度をもって
該第１のリニアモータステージ８と互いに交差するよう
に配設された第２のリニアモータステージ９とからなっ
ている。従って、第１のリニアモータステージ８と第２
のリニアモータステージ９は、Ｙ軸を挟んで交差角度２
θをもって配置されている。

【００２６】１０は第１のリニアモータステージ８と第
２のリニアモータステージ９との間に配設されたスペー
サで、該スペーサ１０は第１のリニアモータステージ８
の移動台８Ｂと第２のリニアモータステージ９の固定台
９Ａとを交差させた状態で連結している。

【００２７】ここで、第１のリニアモータステージ８
は、Ｘ・Ｙ軸ステージ３とＸ軸方向に対向して基台２上
に固定して設けられた固定台８Ａと、該固定台８Ａ上に
後述するようにＹ軸に対して小さな角度＋θをもって移
動可能に設けられた移動台８Ｂとからなる所謂Ｘ軸リニ
アモータステージとして構成されている。また、第２の
リニアモータステージ９も、前記移動台８Ｂに固定して
設けられた固定台９Ａと、該固定台９Ａ上に後述するよ
うにＹ軸に対して小さな角度−θをもって移動可能に設
けられた移動台９Ｂとからなる所謂Ｘ軸リニアモータス
テージとして構成されている。

【００２８】なお、図４に示すように、第１のリニアモ
ータステージ８は、移動台８Ｂを案内するガイド８Ｃ
と、前記固定台８Ａ側に設けられたマグネット８Ｄと、
該マグネット８Ｄに対向して前記移動台８Ｂに設けられ
たコイル８Ｅとからなる。そして、前記コイル８Ｅに通
電することにより、該コイル８Ｅから発生する磁界は、
マグネット８Ｄの磁界に対して吸引、反発する。これに
より、固定台８Ａに対して移動台８Ｂはガイド８Ｃに沿
って直線的に移動する。このことは、第２のリニアモー
タステージ９についても同様に、固定台９Ａ、移動台９
Ｂ、ガイド９Ｃ、マグネット９Ｄ、コイル９Ｅからなっ
ている。

【００２９】従って、微動送り機構７にリニアモータス
テージ８，９を使用することにより、下記のような長所
がある。

【００３０】第１に、モータ可動部がコイル，ボビン等
で構成され、直線的に移動させることができるから、ボ
ールねじ等を排除することによりバックラッシュをなく
すと共に、慣性質量を低減できる。第２に、ステッピン
グモータに比べて電流、推力の直進性がよく、定格に対
する瞬間トルクが大きくとれる。第３に、コイル、イン
ダクタンスが小さく、電気的応答性に優れている。第４
に、コギング等の磁気的な脈動がなく、高精度でスムー
ズな制御が可能である。

【００３１】ここで、前記第１のリニアモータステージ
８は固定台８ＡをＹ軸に対して＋θの角度をもって基台
２上に固着することにより、該固定台８Ａ上の移動台８
ＢはＹ軸に対して＋θの角度をもった一の移動方向に移
動する。また、第２のリニアモータステージ９は固定台
９ＡをＹ軸に対して−θの角度をもって移動台８Ｂ上に
固着することにより、該固定台９Ａ上の移動台９ＢはＹ
軸に対して−θの角度をもった他の移動方向に移動す
る。なお、移動台８Ｂと移動台９Ｂの移動方向は相対す
る方向に移動する。

【００３２】このように、前記微動送り機構７では、図
５に示すように、第１のリニアモータステージ８と第２
のリニアモータステージ９の移動距離を同一の距離ａと
する。第１のリニアモータステージ８の移動台８Ｂは左
上側のＯＡ方向に距離ａだけ前進して移動台８Ｂ′上に
移動し、このとき移動台８ＢはＸ軸方向にａ×ｓｉｎθ
だけ移動する。一方、第２のリニアモータステージ９の
移動台９Ｂは右下側のＡＢ方向に距離ａだけ前進して移
動台９Ｂ′に移動し、このとき移動台９ＢはＸ軸方向に
ａ×ｓｉｎθだけ移動する。これにより、第２のリニア
モータステージ９の移動台９ＢはＸ軸方向に２ａ×ｓｉ
ｎθだけ直線運動したことになり、当該微動送り機構７
では、この移動距離２ａ×ｓｉｎθが微動送り量ｄとな
る。

【００３３】ここで、第１のリニアモータステージ８と
第２のリニアモータステージ９の交差角度２θは、小さ
な値に設定することが望ましい。例えば、交差角度２θ
を５°とした場合には、微動送り量ｄは、ｄ＝０．０８
７×ａとなる。従って、第１のリニアモータステージ８
と第２のリニアモータステージ９の移動距離ａに対し、
Ｘ軸方向の微動送り量ｄを１／１０より小さな値とする
ことができる。

【００３４】次に、１１は第２のリニアステージとなる
Ｚ軸ステージで、該Ｚ軸ステージ１１は、前記微動送り
機構７を構成する第２のリニアモータステージ９の移動
台９Ｂ上に立設された固定台１１Ａと、該固定台１１Ａ
に対してＺ軸方向に移動可能に設けられた移動台１１Ｂ
とからなる。

【００３５】１２はＸ軸方向に延びる試料ホルダ取付腕
を示し、該試料ホルダ取付腕１２は基端側がＺ軸ステー
ジ１１の移動台１１Ｂに固着され、先端側には傾斜ステ
ージ１３を介して試料１４が保持された試料ホルダ１５
が固着されている。また、試料ホルダ取付腕１２の長手
方向の途中には、後述するＺ軸ステージ駆動部１６の伝
達棒１６Ｃが挿入されるＸ軸方向に長い長円の挿入穴１
２Ａが形成されている。さらに、前記試料１４の傾きは
傾斜ステージ１３の調整つまみ１３Ａによって調整され
る。ここで、前記試料ホルダ取付腕１２、傾斜ステージ
１３により試料保持台を構成している。

【００３６】１６はリニアステージ駆動手段となるＺ軸
ステージ駆動部を示し、該Ｚ軸ステージ駆動部１６は基
台２に立設されたスタンド部１６Ａと、該スタンド部１
６Ａの上端側に設けられたＺ軸ステージ駆動モータ１６
Ｂと、該Ｚ軸ステージ駆動モータ１６ＢによってＺ軸方
向に上，下動する伝達棒１６Ｃとからなり、該伝達棒１
６Ｃの先端は前記試料ホルダ取付腕１２の挿入穴１２Ａ
に挿入されている。そして、前記Ｚ軸ステージ駆動モー
タ１６Ｂを駆動することにより、伝達棒１６Ｃが上，下
動し、これに伴って試料ホルダ取付腕１２をＺ軸ステー
ジ１１の移動台１１Ｂと共に上，下動するようになって
いる。

【００３７】図６中の１７はコントローラを示し、該コ
ントローラ１７は図７に示すような動作プログラムが内
蔵されたマイクロコンピュータとして構成され、その記
憶エリア１７Ａ内には試料１４の微動送り量ｄと試料個
数ｎを設定記憶すると共に、予め初期移動距離ａ0 が記
憶されている。また、コントローラ１７の入力側には、
キーボード１８および図示しない各種センサ，スイッチ
等が接続され、出力側には、第１のリニアモータステー
ジ８，第２のリニアモータステージ９およびＺ軸ステー
ジ駆動モータ１６Ｂ等が接続されている。なお、初期移
動距離ａ0 は微動送り量ｄに拘らず、最初に試料１４が
切削される位置を設定するものである。

【００３８】本実施例によるミクロトーム１は上述の如
き構成を有するもので、その基本的作動について、図７
に示すプログラムに基づいて説明する。

【００３９】まず、ミクロトーム１を動作させる前に、
初期設定として、カッタ６と試料１４のセッティングを
行う。即ち、カッタ６は、Ｘ・Ｙ軸ステージ３によっ
て、試料１４に対するＸ軸、Ｙ軸方向の位置決めが行わ
れ、カッタ６の逃げ角度は傾斜ステージ４の傾き調整に
よって調整される。一方、試料１４は、傾斜ステージ１
３によって該試料１４の傾きが調整される。

【００４０】なお、初期位置として、試料１４とカッタ
６とはＸ軸方向に離間し、試料ホルダ取付腕１２は上方
に位置する。

【００４１】次に、コントローラ１７による処理を開始
すると、ステップ１で微動送り量ｄ（試料の厚さｄ）と
試料個数ｎをキーボード１８によって入力し、ステップ
２では、入力された微動送り量ｄから第１のリニアモー
タステージ８と第２のリニアモータステージ９の移動距
離ａ1 をａ1 ＝ｄ／２×ｓｉｎ^-1θによって演算する。

【００４２】ステップ３では、記憶エリア１７Ａから初
期移動距離ａ0 を読出し、この初期移動距離ａ0 を移動
距離ａとし、カウンタＮを「０」に設定する。

【００４３】次に、ステップ４では、ステップ３で設定
された移動距離ａ（初期移動距離ａ0 ）の分だけ第１の
リニアモータステージ８の移動台８Ｂと第２のリニアモ
ータステージ９の移動台９Ｂをそれぞれ相対する方向に
前進移動させる。これにより、第２の移動台９Ｂ上にＺ
軸ステージ１１と試料ホルダ取付腕１２を介して設けら
れた試料１４は、Ｘ軸方向に２ａ0 ×ｓｉｎθだけ移動
する。

【００４４】また、試料ホルダ取付腕１２がＸ軸方向に
移動したときでも、試料ホルダ取付腕１２の挿入穴１２
ＡはＸ軸方向に長い長穴として形成されているから、Ｚ
軸ステージ駆動部１６の伝達棒１６Ｃが挿入された状態
で維持でき、Ｚ軸ステージ駆動部１６からのＺ軸方向の
移動を伝達棒１６Ｃを介して試料ホルダ取付腕１２に伝
達する。

【００４５】ステップ５では、Ｚ軸ステージ駆動モータ
１６Ｂを作動させ、試料ホルダ取付腕１２をゆっくりと
下降させる。このとき、試料１４の先端をカッタ６に当
てて該試料１４に第１回目の切削を行う。このとき、切
削された試料片は試料回収槽６Ａの水面に浮かぶ。しか
し、第１回目の切削で形成された試料片は、初期切削の
ための試料であり、検査には使用しない。

【００４６】ステップ６では、移動距離ａの分だけ第１
のリニアモータステージ８の移動台８Ｂと第２のリニア
モータステージ９の移動台９Ｂをそれぞれ後退移動さ
せ、試料１４とカッタ６との距離を離して、試料ホルダ
取付腕１２が上昇するときに、試料１４がカッタ６に接
触するのを防止する。

【００４７】ステップ７では、Ｚ軸ステージ駆動モータ
１６Ｂを作動させ、試料ホルダ取付腕１２を上昇させ、
該試料ホルダ取付腕１２を初期位置に戻す。

【００４８】さらに、ステップ８では、カウンタＮが予
め設定された試料個数ｎになったか否かを判定し、「Ｎ
Ｏ」と判定された場合には、未だに設定された試料個数
を作成していないから、ステップ９に移り、カウンタＮ
を「１」ずつ歩進し、ステップ１０で移動距離ａをａ＝
ａ＋ａ1 に設定し、ステップ４にリターンする。

【００４９】そして、２度目のステップ４以降の処理に
よって、ステップ４では、先に切削された試料１４の先
端から微動送り量ｄとなる移動距離ａ1 だけ、各リニア
モータステージ８，９を移動させる。これにより、試料
１４の先端を、カッタ６よりも２ａ1 ×ｓｉｎθだけ、
即ち微動送り量ｄだけ突出させる。ステップ５では、Ｚ
軸ステージ駆動モータ１６Ｂによって、試料ホルダ取付
腕１２をゆっくりと下降させ、試料１４の先端をカッタ
６に当てて該試料１４に第２の切削を行い、切削された
試料片を試料回収槽６Ａの水面に浮かばせる。この作業
により、作成された薄切な試料片を、試料回収槽６Ａに
回収する。

【００５０】さらに、ステップ６では、移動距離ａの分
だけ第１のリニアモータステージ８の移動台８Ｂと第２
のリニアモータステージ９の移動台９Ｂをそれぞれ設定
された方向の逆に後退移動させ、ステップ７では、Ｚ軸
ステージ駆動モータ１６Ｂによって、試料ホルダ取付腕
１２を上昇させて初期位置に戻す。

【００５１】このステップ４からステップ７までの処理
を順次繰り返すことにより、厚さがｄをもった薄切な試
料片を製造し、試料回収槽６Ａに回収する。

【００５２】一方、ステップ８で「ＹＥＳ」と判定した
場合には、この試料回収槽６Ａに回収された試料片が試
料個数ｎになった場合であるから、ステップ１１に移
り、ミクロトーム１の動作を終了する。

【００５３】然るに、本実施例によるミクロトーム１に
おいては、微動送り機構７を第１のリニアモータステー
ジ８と第２のリニアモータステージ９とから構成したか
ら、該リニアモータの長所により、従来使用していたボ
ールねじ等を排除することで、慣性質量の低減、バック
ラッシュの発生を防止して、試料１４の微動送りを正確
に行うことができる。

【００５４】また、前記微動送り機構７を構成するリニ
アモータステージ８，９は、Ｙ軸を挟んで微小な交差角
度２θをもって互いに交差するように重ねて配設してい
るから、それぞれの移動距離ａが大きい距離であっても
設定した交差角度２θによって微動送り量ｄを小さくす
ることができる。

【００５５】ここで、例えば交差角度２θを、２θ＝１
５°とした場合には、移動距離ａと微動送り量ｄの関係
は、ｄ＝０．２６ａとなる。また、２θ＝１１．５°と
した場合には、移動距離ａと微動送り量ｄの関係は、ｄ
＝０．２ａとなる。さらに、交差角度２θを２θ＝５°
とした場合には、ｄ＝０．０８７ａとなる。さらにま
た、交差角度２θは４°、３°の微小角度にも設定する
ことができる。

【００５６】従って、仮りに交差角度２θを２θ＝１
１．５°とした場合、リニアモータステージの分解能が
１００ｎｍのときには、最小の微動送り量ｄは約２０ｎ
ｍになり、厚さ２０ｎｍの試料片を作成することが可能
になる。

【００５７】一方、交差角度２θを２θ＝１１．５°と
した場合、リニアモータステージの分解能が１０ｎｍで
あれば、本実施例によるミクロトーム１は、理論的に厚
さ２ｎｍの超薄切片からなる試料片を作成することが可
能となる。この結果、交差角度２θを適切な角度に設定
することにより、従来作成することのできなかった超薄
切な試料を容易に作成することができる。

【００５８】さらに、交差角度２θを２θ＝５．０°と
した場合、リニアモータステージの分解能が１００ｎｍ
のときには、最小の微動送り量ｄは約１０ｎｍになり、
厚さ１０ｎｍの試料片を作成することが可能になる。こ
の際、リニアモータステージの分解能が１０ｎｍであれ
ば、本実施例によるミクロトーム１は、理論的に厚さ１
ｎｍの超薄切片からなる試料片を作成することが可能と
なる。

【００５９】さらに、第１のリニアモータステージ８と
第２のリニアモータステージ９とを交差させ、しかもＸ
軸に直交するＹ軸方向に個々に移動するように設定した
から、Ｚ軸ステージ１１が載置された第２の移動台９Ｂ
の保持力を高めることができる。これにより、試料１４
がカッタ６の当たる時の試料１４の逃げを防止し、微動
送り量ｄのずれをなくすことができ、該微動送り量ｄを
試料片の厚さと等しく設定することができる。

【００６０】一方、Ｚ軸ステージ駆動部１６側の伝達棒
１６Ｃを試料ホルダ取付腕１２側の挿入穴１２Ａに挿入
し、Ｚ軸ステージ駆動部１６による試料ホルダ取付腕１
２のＺ軸方向の移動伝達を、伝達棒１６ＣのＺ軸方向の
移動によって行う構成とし、もってＺ軸ステージ駆動部
１６により試料ホルダ取付腕１２を上，下動させるよう
にしている。このため、試料ホルダ取付腕１２を上，下
動させるとき、Ｚ軸ステージ駆動部１６のＺ軸ステージ
駆動モータ１６Ｂの振動が試料ホルダ取付腕１２に直接
伝わるのを防止し、試料ホルダ取付腕１２の先端部に設
けられた試料１４が切削時に振動しつつ下降するのを防
止できる。これにより、超薄切片からなる試料片は、そ
の切削表面が波打つことのない、平坦面として奇麗に仕
上げることができる。

【００６１】かくして、本実施例によるミクロトーム１
では、微動送り機構７の第１のリニアモータステージ８
と第２のリニアモータステージ９とを交差するように配
置している。従って、第１のリニアモータステージ８と
第２のリニアモータステージ９の移動距離が大きくて
も、交差角度２θを小さくすることにより、微動送り量
を小さくすることができ、該微動送り量を試料片の厚さ
として、正確な切削をすることができる。この結果、前
記微動送り機構７は、リニアモータステージ８，９の分
解能以下の超薄切片からなる試料片を容易に作成するこ
とができる。

【００６２】次に、図８に本発明による第２の実施例を
示すに、本実施例によるミクロトーム１′の特徴は、微
動送り機構側にカッタを設け、該カッタを試料に対して
微動送りするようにしたものである。なお、本実施例
は、前述した第１の実施例と同一の構成要素に同一の符
号を付し、その説明を省略し、構成の異なる部分のみダ
ッシュ（′）を付して説明する。

【００６３】図中、１２′はＸ軸方向に延びるカッタ保
持台取付腕を示し、該カッタ保持台取付腕１２′は基端
側が微動送り機構７のＺ軸ステージ１１の移動台１１Ｂ
に固着されている。そして、カッタ保持台取付腕１２′
の先端側には傾斜ステージ１３′を介してカッタ保持台
５′が固着され、該カッタ保持台５′にはカッタ６′が
取付けられている。また、カッタ保持台取付腕１２′の
長手方向の途中には、前記Ｚ軸ステージ駆動部１６の伝
達棒１６Ｃが挿入されるＸ軸方向に長い長円の挿入穴１
２Ａ′が形成され、前記カッタ６′の傾きは傾斜ステー
ジ１３′の調整つまみ１３Ａ′によって調整される。

【００６４】１５′は試料１４′を保持する試料ホルダ
で、該試料ホルダ１５′は微動送り機構７と対向してＸ
・Ｙ軸ステージ３上に設けた傾斜ステージ４の傾斜台４
Ｂに固着されている。そして、試料ホルダ１５′の傾き
は、傾斜台４Ｂの調整用つまみ４Ｂ1 を調整することに
よって調整される。

【００６５】このように構成されるミクロトーム１′に
おいては、第１の実施例で述べたミクロトーム１とほぼ
同様に動作するものの、カッタ６′が微動送り機構７に
よって微動送りされる。このため、例えば、Ｚ軸ステー
ジ駆動部１６によってカッタ６′を下側から上側に移動
させることにより、該カッタ６′により試料１４′を切
削して試料片を容易に作成でき、しかもこの試料片はカ
ッタ６′の試料回収槽６Ａ′内の蒸留水上に浮かせて回
収することができる。

【００６６】なお、前記各実施例では、微動送り機構７
を構成する第１のリニアモータステージ８をＹ軸に対す
る傾きを＋θとし、第２のリニアモータステージ９のＹ
軸に対する傾きを−θとした。しかし、本発明はこれに
限らず、異なった角度、例えば第１のリニアモータステ
ージ８のＹ軸に対する傾きを＋αとし、第２のリニアモ
ータステージ９のＹ軸に対する傾きを−βとしてもよ
く、この場合には、これらステージ８，９の移動距離を
異なった距離とすればよい。さらに、第１のリニアモー
タステージ８のＹ軸に対する傾きを＋αとし、第２のリ
ニアモータステージ９のＹ軸に対する傾きを＋βとなる
ように設定し、交差角度を（α＋β）としてもよい。こ
の場合でもステージ８，９の移動距離を異なった距離に
すればよく、微動送り機構７をＸ軸モータステージとし
て構成すればよい。

【００６７】さらに、試料ホルダ取付腕１２はＺ軸ステ
ージ１１によってＺ軸方向に直線運動するようにした
が、試料ホルダ取付腕１２の基端側を支点とし、先端側
の試料１４が円弧運動してカッタ６に当たるようにして
もよく、この場合には試料ホルダ取付腕１２の長さを長
くすればよい。

【００６８】本発明は以上詳述した如くであって、微動
送り機構を構成する第１の送り手段と第２の送り手段と
をＹ軸を挟んで交差角度をもって移動可能に配置するこ
とにより、試料とカッタのいずれか一方を、その他方に
向けＸ軸方向に微小距離ずつ微動送りすることができる
から、第１の送り手段と第２の送り手段の移動分解能よ
りもはるかに小さい微動送りを可能とし、微動送り分を
厚さとする超薄切な試料片を作成することができる。

【００６９】以上述べた実施例の説明は単に本発明の好
ましい態様について述べたものにすぎず、本発明の基本
的思想から逸脱することなく種々の変形は行いうるもの
である。

【００７０】

【発明の効果】以上詳述した如く、本発明によるミクロ
トームによれば、微動送り機構を構成する第１の送り手
段と第２の送り手段とをＹ軸を挟んで交差角度をもって
移動可能に配置することにより、試料とカッタのいずれ
か一方を、その他方に向けＸ軸方向に微小距離ずつ微動
送りすることができるから、第１の送り手段と第２の送
り手段の移動分解能よりもはるかに小さい微動送りを可
能とし、微動送り分を厚さとする超薄切な試料片を作成
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施例によるミクロトームを示す正面図
である。

【図２】図１に示すミクロトームを上側からみた平面図
である。

【図３】図１に示すミクロトームを右側からみた側面図
である。

【図４】リニアモータステージの構成を示す一部破断の
斜視図である。

【図５】微動送り機構の動きを説明する説明図である。

【図６】ミクロトームの回路構成を示すブロック図であ
る。

【図７】ミクロトームの動作を示す流れ図である。

【図８】第２の実施例によるミクロトームを示す正面図
である。

【符号の説明】

１，１′ ミクロトーム ２ 基台 ３ Ｘ・Ｙ軸ステージ（第１のリニアステージ） ５，５′ カッタ保持台 ６，６′ カッタ ７ 微動送り機構 ８ 第１のリニアモータステージ（第１の移動手段） ８Ａ，９Ａ 固定台 ８Ｂ，９Ｂ 移動台 ８Ｃ，９Ｃ ガイド ８Ｄ，９Ｄ マグネット ８Ｅ，９Ｅ コイル ９ 第２のリニアモータステージ（第２の移動手段） １１ Ｚ軸ステージ（第２のリニアステージ） １２ 試料ホルダ取付腕 １２′ カッタ保持台取付腕 １４，１４′ 試料 １５，１５′ 試料ホルダ １６ Ｚ軸ステージ駆動部（リニアステージ駆動手段）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基台と、 該基台上に設けられ、カッタと試料のいずれか一方を保
   持する第１の保持手段と、 Ｘ軸方向に対して該第１の保持手段と対向した状態で前
   記基台上に設けられ、第１の送り手段と第２の送り手段
   とをＹ軸を挟んで小さな交差角度をもって移動可能に配
   置することによりＸ軸方向に微小距離ずつ微動送り可能
   な微動送り機構と、 該微動送り機構上に第１の保持手段と対向して設けら
   れ、カッタと試料のいずれか他方を保持する第２の保持
   手段とから構成してなるミクロトーム。
2. 【請求項２】 前記微動送り機構を構成する第１の送り
   手段は、前記基台上に固定された第１の固定部と、Ｙ軸
   に対して小さな角度をもって該第１の固定部上に移動可
   能に設けられた第１の移動部とから構成し、第２の送り
   手段は、第１の移動部上に固定された第２の固定部と、
   Ｙ軸に対して小さな角度をもって該第２の固定部上に移
   動可能に設けられた第２の移動部とから構成してなる請
   求項１記載のミクロトーム。
3. 【請求項３】 前記微動送り機構を構成する第１の送り
   手段と第２の送り手段は、前記固定部に対して前記移動
   部を案内するガイドと、前記固定部に設けられたマグネ
   ットと、前記移動部に設けられ、通電することにより該
   マグネットとの間に形成される磁界によって前記移動部
   を変位させるコイルとからなるリニアモータステージに
   よって構成してなる請求項１記載のミクロトーム。
4. 【請求項４】 基台と、 該基台上に設けられ、Ｘ軸、Ｙ軸方向に移動可能な第１
   のリニアステージと、 該第１のリニアステージ上に設けられ、試料を切削する
   カッタが保持されるカッタ保持台と、 Ｘ軸方向に対して前記第１のリニアステージと対向して
   設けられた第１のリニアモータステージと第２のリニア
   モータステージとからなり、第１のリニアモータステー
   ジはＹ軸に対して小さな角度（＋θ）をもって前記基台
   上に移動可能に設けると共に、第２のリニアモータステ
   ージはＹ軸に対して小さな角度（−θ）をもって該第１
   のリニアモータステージ上に移動可能に設けてなる微動
   送り機構と、 該微動送り機構の第２のリニアモータステージ上にＺ軸
   方向に移動可能に設けられた第２のリニアステージと、 該第２のリニアステージに設けられ、先端側に前記カッ
   タと対面する状態で試料ホルダを有する試料ホルダ取付
   腕と、 該試料ホルダ取付腕を前記第２のリニアステージと一緒
   にＺ軸方向に駆動するリニアステージ駆動手段とから構
   成してなるミクロトーム。
5. 【請求項５】 基台と、 該基台上に設けられ、Ｘ軸、Ｙ軸方向に移動可能な第１
   のリニアステージと、 該第１のリニアステージ上に設けられた試料ホルダと、 Ｘ軸方向に対して前記第１のリニアステージと対向して
   設けられた第１のリニアモータステージと第２のリニア
   モータステージとからなり、第１のリニアモータステー
   ジはＹ軸に対して小さな角度（＋θ）をもって前記基台
   上に移動可能に設けると共に、第２のリニアモータステ
   ージはＹ軸に対して小さな角度（−θ）をもって該第１
   のリニアモータステージ上に移動可能に設けてなる微動
   送り機構と、 該微動送り機構の第２のリニアモータステージ上にＺ軸
   方向に移動可能に設けられた第２のリニアステージと、 該第２のリニアステージに設けられたカッタ保持台取付
   腕と、 該カッタ保持台取付腕の先端側に前記試料ホルダと対面
   する状態で設けられ、試料を切削するカッタを保持する
   カッタ保持台と、 前記カッタ保持台取付腕と該カッタ保持台を前記第２の
   リニアステージと一緒にＺ軸方向に駆動するリニアステ
   ージ駆動手段とから構成してなるミクロトーム。