Brevet FR2046833A1 — publié le 19710312

La présente invention concerne des microscopes électroniques. Elle se rapporte plus spécialement aux phases de chargement d'objets ou échantillons de microscopes électroniques dans lesquels un objet peut entre enlevé ou remplacé pendant le fonctionnement, sans grande diminution du vide régnant dans le microscope. Selon la présente invention, un dispositif de chargement d'objets comporte une enveloppe généralement cylindrique s'étendant à travers la paroi du microscope, un élément de fermeture pouvant être actionné de ltextérieur du microscope pour fermer hermétiquement ltestrémité interne de ladite enveloppe, et un dispositif de support de l'objet situé en fonctionnement au moins partiellement dans ladite enveloppe et s'y ajustant de manière étanche au vide, ledit dispositif comportant une liaison permettant de l'actionner de l'extérieur du microscope, de manière à déplacer à volonté un porte-objet entre une positipn de fonctionnement dans laquelle un objet se trouve sur la trajectoire du faisceau électronique du microscope et une position d'enlèvement dans laquelle le porte-objet et la liaison se trouvent à l'intérieur de l'enveloppe, cette dernière étant hermétiquement fermée par l'élément de fermeture, avant le déplacement du dispositif de support, de manière à maintenir le vide dans le reste de la colonne du microscope pendant l'échange des objets. De préférence, il est prévu des organes permettant de régler la position de fonctionnement du porte-objet tant dans le sens latéral qu'en diagonale et en rotation par rapport à l'axe du faisceau électronique, ces organes comprenant plusieurs tiges portées par un bloc-de support du porte-objet et qui s'étendent à l'extérieur du microscope. Des canalisations ou conducteurs éiectriques, s'étendant à travers le dispositif de support de l'objet et scellés de manière étanche au vide àKce dernier, permettent la transmission de fluides et/ou de signaux électriques vers le porteéchantillon et à partir de ce dernier. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, faite en regard des dessins annexés et donnant à titre explicatif, mais nullement limitatif, une forme de réalisation de l'invention. Sur ces dessins la figure 1 représente une coupe d'un microscope électronique, comportant le dispositif de chargement d'objets selon l'invention la figure 2 est une vue à plus grande échelle d'une partie de la figure 1, qui représente un porte-objet en position d'examen la figure 3 est une autre vue à plus grande échelle du dispositif de chargement des objets, qui représente un porte-objet dans la position dans laquelle il peut être enlevé du microscope et la figure 4 est une coupe d'une partie du dispositif de chargement d'objets suivant la ligne IV-IV de la figure 2. En se référant tout d'abord à la figure 1, le microscope électronique comporte une enveloppe allongée 1 pouvant être mise sous vide et présentant à une extrémité un canon à électrons 2 émettant un faisceau électronique qui peut être dirigé dans l'enve- loppe 1 sur une trajectoire traversant les. champs électromagnétiques d'une paire de lentilles condensatrices 3 et 4, un objectif 5 et une paire de lentilles de projection 6 et 7 vers un écran fluorescent 8. Chacune des lentilles 3 à 7 comporte un enroulement 9 entourant deux pièces polaires 10 et 11. Ces dernières définissent un entrefer 12 pour diriger ou concentrer le faisceau électronique le long du microscope. lie canon à électrons 2 comprend un générateur d'électrons (non représenté) et un accélérateur (non représenté) et est relié à une source de courant à haute tension (non représentée). Un mécanisme 13 de chargement d'objets ou d'échantillons est monté sur l'enveloppe 1 entre la lentille condensatrice 4 et l'objectif 5. Un collecteur à. vide 14, présentant une sortie 15, communique avec plusieurs passages traversant la paroi de l'enveloppe 1 du microscope. Toute l'enveloppe 1 du microscopelpeut être mise sous vide au moyen d'une pompe à vide reliée à la sortie 15. En se référant maintenant aux figures 2 et 3, le mécanisme 13 de chargement des objets comprend une enveloppe généralement cylindrique 16 montée dans un passage 17 ménagé dans la paroi de l'enveloppe 1 et isolée dans ce dernier de manière étanche au vide par une bague torique 18. A l'intérieur de l'enveloppe 16 se trouve un organe 19 de support de l'objet, dont l'étanchéité au vide par rapport à l'enveloppe est assurée par des bagues toriques 20 et 21. l'organe 19 ne pénètre que partiellement à l'intérieur de l'enveloppe 16 et laisse une cavité 22 à l'extrémité interne de cette dernière. L'organe 19 est également supporté par un chariot 23 suspendu à un rail 24 se prolongeant à l'extérieur de l'enveloppe 1. lie chariot 23 comprend un élément 25, généralement en forme de T, qui est monté sur l'organe 19 et porte deux galets roulants dans une gorge 26 du rail 24. L'organe 19 comporte également un alésage longitudinal 27, dans lequel est introduite une tige 28 de commande du porte-objet. la tige 28 peut/animée d'un mouvement rotatif et est également munie de bagues toriques 29 et 30 étanches au vide et empêchant l'air d'entrer dans l'enveloppe 1. Un bouton 31 est monté sur l'extrémité externe de la tige 28, dont l'autre extrémité est reliée par un taraudage 32 coopérant avec un élément fileté 33 à un parallélogramme articulé 34 pour déplacer un porte-objet 35. le parallélogramme articulé 34 comporte un élément fixe 36 monté sur l'extrémité interne de l'organe 19 et généralement aligné avec l'axe de la tige 28. Un levier 37, généralement en forme de X, pivote sur l'élément 36 et présente une branche courte reliée à l'élément 33 et une branche plus longue pivotant sur un élément de support 38. le levier 37 pivote sur l'élément 36 au point de croisement de ses branches. L'élément de support 38 est relié à une extrémité par une bielle 39 à l'élément fixe 36 et son autre extrémité supporte le porte-objet 35. Un mécanisme de fermeture, comportant un dispositif d'actionnement 40, qui peut entre un cylindre pneumatique ou un dispositif de manoeuvre mécanique ou électrique, relié par un arbre 41 à un élément de fermeture 42 généralement en forme de cuvette pouvant être positionné pour fermer hermétiquement la cavité 22, est monté dans la paroi de l'enveloppe 1 directement à l'opposé de l'organe de support 19 et de l'enveloppe 16. Comme on le voit sur la figure 1, le dispositif d'actionnement comporte un moteur de commande 43 relié par un premier pignon 44 à deux pignons d'entratnement 45 entraînant respectivement deux arbres filetés, qui sont vissés dans des trous taraudés ménagés dans la paroi de 1'enveloppe 1. le moteur 43 et les pignons 44 et 45 sont supportés par une console 47. L'arbre 41 est assujetti à la console 47 et traverse un alésage ménagé dans la paroi de l'enveloppe. Des bagues toriques 48 étanches au vide sont disposées entre l'arbre 41 et la paroi de l'enveloppe 1 et l'élément en forme de cuvette 42 est assujetti à l'extrémité interne de l'arbre 41. L'élément en forme de cuvette 42 présente une nervure annulaire 49 qui s' engage dans une gorge complémentaire 50 ménagée dans le bord de l'en- veloppe 16, cette gorge 50 contenant une bague d'étanchéité. En conséquence, lorsque l'élément en forme de cuvette 42 est en prise avec l'enveloppe 16, il se forme un joint étanche au vide entre ces éléments. l'organe 19 comporte un autre alésage longitudinal 51 destiné à un élément de transfert d'énergie 52. Cet élément de transfert 52 peut être enlevé de l'alésage 51 pour être remplacé par d'autres éléments ou une tige massive, et il est muni d'une bague torique étanche au vide. Une liaison par conducteurs électriques ou par canalisations est établie entre un raccord ou connecteur 53 prévu à l'extr6mi; externe et raccord ou connecteur 54 prévu à l'autre extrémité de l'élément de transfert d'énergie 53. Des conducteurs-électriques et/ou des tuyaux sont reliés au raccord 53 à a l'extérieur de l'enveloppe 1, de manière à pouvoir/ au porte-objet 35 le courant électrique, le gaz et/ou le liquide nécessaires au moyen de conducteurs flexibles et/ou de tuyaux (non représentés) reliés au raccord 54.Il convient de noter qu'il suffit de prévoir un seul de ces éléments de transfert 52 dans ltorgane 19. La figure 4 représente un mécanisme de positionnement d'un objet ou échantillon par rapport au faisceau électronique engendré par le canon à électrons 2. Le mécanisme de positionnement comporte le porte-objet 35 qui repose sur un bloc de support 55 s'appuyant à son tour sur une plate-forme 56. La position du bloc de support 55 est réglée par cinq tiges 57, 58, 59, 60 et 61 s'étendant à l'extérieur de l'enveloppe 1 et supportées par un bloc 62. Chacune des tiges 57 à 61 est vissée dans une partie de la-paroi de l'enveloppe 1, de sorte quten faisant tourner les tiges, on change la position du bloc de support 55. Comme représenté, la tige 60 fait varier la position de l'objet suivant un axe X ; la tige 59 fait varier d'une façon analogue la position de l'objet suivant un axe Y, la tige 61 incline l'objet sur l'axe X, la tige 58 incline l'objet sur l'axe Y et la tige 57 fait tourner l'objet autour de l'axe vertical. Un ou plusieurs ressorts de retenue (non représentés) peuvent être prévus pour maintenir le bloc de support 55 en position neutre en l'absence d'une pression appliquée au bloc par les tiges 57 à 61. Lorsqu'il faut enlever un objet de l'enveloppe 1, on fait tourner la tige de commande 28 pour déplacer l'élément 33 vers la gauche, afin d'accrocher le porte-objet 35. Ensuite, on fait tourner la tige 28 pour déplacer l'élément 33 vers la droite, de manière à soulever la tige 38 avec le porte-objet 35. Quand ce dernier est soulevé de manière à permettre de fermer l'élément 42, le moteur 43 est mis en marche pour pousser ltélément 42 et le mettre en prise avec l'enveloppe 16, comme on le voit sur la figure 3. Lorsque le moteur 43 est -en marche, il fait tourner le pignon 44 qui fait tourner à son tour les pignons 45 et les arbres respectifs 46.A mesure que les arbres filetés 46 tournent, la console 47 est déplacée vers l'enveloppe 1 du microscope, ce qui pousse l'arbre 41 vers la droite et l'élément 42 vient en prise avec l'enve- loppe 16. L'organe de support de l'objet peut être alors enlevé de l'enveloppe 1 du microscope. L'objet peut être ensuite enlevé et remplacé par un autre et l'organe 19 peut étre réintroduit dans l'enveloppe 1 du microscope dans la position représentée sur la figure 3. L'élément en forme de cuvette 42 peut être ensuite rétracté par rapport à l'en- veloppe 16 jusqu'à la position représentée sur la figure 2, et le nouvel objet peut Qtre déposé dans la position de fonctionnement en faisant tourner la tige de commande 28. Ainsi, on peut enlever un objet de l'enveloppe 1 du microscope et le remplacer par un autre sans réduire sensiblement le vide régnant à l'intérieur de l'enveloppe 1 du microscope. Bien qu'on ait décrit l'invention en se référant à un microscope électronique classique, on se rend compte que le dispositif de chargement décrit peut également s'appliquer à d'autres formes de microscope électronique, par exemple un microscope dans lequel le faisceau électronique balaye l'objet à plusieurs reprises et l'intensité du faisceau est détectée et affichée sur un tube à rayons cathodiques. Dans certains microscopes électroniques, il peut entre souhaitable d'utiliser d'autres formes de dispositifs de chargement d'objets et ces dernières peuvent être incorporées dans le microscope en plus du dispositif décrit plus haut. Par exemple, on peut prévoir un dispositif de chargement à entrée latérale tel que celui décrit dans la demande de brevet britannique NO 36 655/69 du déposée par sur la colonne du microscope immédiatement au-dessous du dispositif de chargement décrit plus haut, de manière que les objets portés par les autres dispositifs de chargement puissent être placés sensiblement dans la m8me position de fonctionnement. REVENDICAtIONS 1. Dispositif de chargement d'objets pour microscope électronique, caractérisé en ce qu'il comporte une enveloppe généralement cylindrique s'étendant à travers la paroi du microscope, un élément de fermeture actionné de lrextérieur du microscope pour fermer à volonté l'extrémité interne-de ladite enveloppe, et un dispositif de support d'objet placé en fonctionnement au moins en partie à l'intérieur de l'enveloppe en formant avec elle un joint étanche au vide, ledit dispositif comportant un parallélogramme articulé actionné de 1' extérieur du microscope pour déplacer à volonté un porte-objet entre une position de fonctionnement dans laquelle un objet est placé sur la trajectoire du faisceau électronique du microscope et une position d'enlèvement dans laquelle le porte-objet et le parallélogramme articulé sont à l'intérieur de l'enveloppe, cette dernière étant hermétiquement fermée par l'élé- ment de fermeture avant le déplacement de l'organe de support d'objet pour maintenir le vide régnant dans le reste dans la colonne du microscope pendant l'échange des objets. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est prévu un mécanisme pour régler la position de fonctionnement du porte-objet tant dans le sens latéral qu' en diagonale et en rotation par rapport à l'axe du faisceau électronique. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit mécanisme de réglage comporte plusieurs tiges supportées par un bloc de support du porte-objet et qui font saillie à l'ex- térieur du microscope. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que des fluides et/ou des signaux électriques sont transmis vers le porte-échantillon ou à partir de ce dernier par des canalisations ou conducteurs passant d'une manière étanche au vide à travers-l'organe de support d'objet. 5. Microscope électronique, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de chargement d'objets selon l'une quelconque des revendications précédentes, ainsi qu'ure dispositif de chargement à entrée latérale placé immédiatement au-dessous dudit dispositif de chargement d'objets.