Brevet FR2458893A1 — publié le 19810102

La présente invention concerne un microscope électroni- que d'analyse. En particulier, l'invention se rapporte à un microscope électronique d'analyse dans lequel une chambre à vide est agencée pour permettre l'observation de pièces et/ou de détails de dimen- sions relativement grandes,telles que des paliers et des engrena- ges, Dans des microscopes électroniques d'analyse,on sait utiliser une chambre à vide se présentant normalement sous la forme d'un corps en forme de cuvette et qui comporte une ouverture latérale servant à l'introduction des pièces à examiner,la chambre étant placée à la base d'une colonne optico-électronique comprenant normalement plusieurs lentilles magnétiques agencées pour focaliser et commander un faisceau électrique émis par un émetteur disposé à l'intérieur de ladite colonne. Dans des chambres à vide connues,l'ouverture prévue dans le corps en forme de cuvette est obturée pendant les observations à l'aide d'une porte agencée pour coopérer d'une manière étanche,lorsqu'elle se trouve dans sa position de fermeture, avec une surface plane dudit corps en forme de cuvette qui entoure ladite ouverture latérale. La porte est normalement articulée sur le corps en forme de cuvette le long d'un de ses bords latéraux de manière à pouvoir tourner autour de l'axe vertical d'une char- nière normalement prévue sur une plaque reliée de façon amovible au corps en forme de cuvette,et articulée sur un c8té de la porte. Dans les microscopes électroniques connus,la pièce à observer est normalement reliée à la surface intérieure de la porte par l'intermédiaire d'un porte-pièce,qui permet normalement à la pièce en cours d'examen d'être déplacée à partir de l'extérieur et le long d'au moins trois axes afin qu'un opérateur puisse exécuter des observations successives de plusieurs zones sur la pièce. L'un des inconvénients les plus importants des micros- copes électroniques connus consiste en ce qu'ils ne permettent l'observation que de pièces de dimensions relativement petites, du fait qu'une grande partie de l'espace libre existant à l'intérieur de la chambre à vide est occupée par le porte-pièce qui fait saillie en porte-àfaux à partir de la surface intérieure de la porte tournante. Cet inconvénient peut évidemment être résolu en réalisant des chambres de plus grand volume,mais une telle conception se traduit généralement par des frais élevés, qui résultent non seulement des plus grandes dimensions de la chambre mais également de la plus grande complexité des systèmes d'aspiration qui établissent le vide à l'intérieur de la chambre; on a en outre à résoudre des problèmes de stabilité structurale et d'étanchéité à l'air qui résultent de l'emploi d'une porte tournante de dimensions évidemment plus grandes et dont la char- nière est soumise à des contraintes de torsion qui augmentent avec le poids des pièces à examiner,et en particulier le poids du porte-pièce. L'invention a en conséquence pour but de fournir un microscope électronique qui permette,avec des frais relativement faiblesd'observer des pièces de dimensions relativement grandes. En particulierl'invention a pour but de permettre l'obtention de ce microscope électronique directement à partir d'un microscope électronique connu en lui apportant des modifica- tions qui ne nécessitent aucun usinage mécanique du corps en forme de cuvette constituant la partie fixe de la chambre à vide. On doit en effet noter que les vibtations dues à un usinage mécanique du corps en forme de cuvette obligeraient nécessairement à un nouveau réglage de tous les dispositifs délicats portés par la colonne opticoélectroniquece qui se traduirait non seulement par des frais considérables mais aussi par l'impossibi- lité d'utiliser le microscope pendant une période relativement longue. L'invention a en conséquence pour but de permettre de modifier la capacité de la chambre à vide d'un microscope électronique connu à volonté et sans avoir à arrêter le microscope pendant des périodes relativement longues,et également sans apporter au corps en forme de cuvette des modifications permanentes qui le rendraient inutilisable dans sa forme d'origine, et en outre sans créer une augmentation de contraintes due à l'augmentation du poids des pièces en cours d'examen et du porte- pièce correspondant,et finalement sans entraîner des frais excessivement élevés. Ce problème est résolu selon l'invention à l'aide d'un -microscope électronique comprenant une base,un ch8ssis supporté par ladite base par l'intermédiaire de moyens de suspension, une chambre à vide supportée par ledit châssis et comprenant une première partie fixe et une seconde partie mobile entre une posi- tion dans laquelle ladite première partie est ouverte et une posi- tion dans laquelle ladite première partie est fermée,ainsi qu'une colonne optico-électronique qui est reliée rigidement à ladite première partie, cette première partie comprenant un corps fixe en forme de cuvette qui est pourvu d'une ouverture latérale agencée pour être obturée par ladite seconde partie,microscope présentant la particularité que ladite seconde partie comprend un second corps en forme de cuvette,interchangeable,dont la concavité est dirigée vers ladite ouverture latérale et qui est supporté par des moyens de guidage essentiellement horizontaux,reliés rigidement au châssisde façon à s'écarter et se rapprocher dudit premier corps fixe en forme de cuvette,un support étant prévu à l'intérieur dudit autre corps en forme de cuvette de manière à supporter un porte-pièce dans une position réglable. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la description,donnée à titre d'exemple non limitatif,en référence aux dessins annexés dans lesquels: Fig.l est une coupe axiale de la partie inférieure d'un microscope électronique agencé conformément à la présente invention; Fig. 2 est une vue en perspective,de trois-quarts et à partir du haut,de la partie inférieure du microscope de la figure 1; Fig.3 est une vue en perspective éclatée montrant des détails de la figure 2;et Fig.4 est une autre vue en perspective éclatée d'une partie des détails de la figure 2. La figure 1 représente un microscope électronique, désigné dans son ensemble par 1 et comprenant un socle fixe 2 pourvu d'une cavité interne 3 ouverte vers le haut et dans laquelle est logé un chassis 4 supporté par le socle 2 par l'in- termédiaire d'éléments déformables de suspension 5,qui peuvent par exemple être du type mécanique et/ou pneumatique. A son extrémité supérieure,le châssis 4 porte une table 6-sur la surface supérieure de laquelle est placée,au-dessus de la base 2,une chambre à vide 7 pour le microscope 1. Comme le montre en particulier la figure 3,la chambre 7 est formée d'une partie fixe 8 et d'une partie mobile 9,qui seront appelées dans la suite respectivement "chambre fixe" et "chambre mobile". La chambre fixe 8 est d'un type connu et elle comprend un corps en forme de cuvette ouverte latéralement,dont l'axe est horizontal et qui est délimité par une paroi inférieure 10 reliée rigidement à la surface supérieure de la table 6,deux paroiqlatérales 11 et 12 orientées essentiellement verticalement, une paroi arrière 13 formant le fond et une paroi supérieure hori- zontale 14,à partir de laquelle une colonne optico-électronique s'étend vers le haut;. L'extrémité avant des parois 10, 11, 12 et 13,définit une surface annulaire plane 16 placée dans un plan essentielle- ment vertical,parallèlement à l'axe de la colonne 15 et entourant une ouverture latérale 17 qui a une forme essentiellement rectan- gulaire comportant des coins arrondis et qui permet d'accéder à la chambre fixe 8. Deux guides 18 sont reliés,de préférence par collage, à la surface supérieure de la paroi inférieure 10 et ils présentent sur leur face supérieure une rainure en queue d'aronde 19,orientée perpendiculairement au plan de la surface 16. Dans la surface extérieure de la paroi latérale 12, il est prévu trois trous borgnes taraudés 20 dans chacun desquels peut se visser une vis de liaison 21 servant à fixer une plaque essentiellement rectangulaire 22 qui fait saillie de l'avant de la surface 16. Dans des microscopes électroniques connus,la plaque 22 supporte une porte (non représentée)qui est montée de façon articulée sur elle et qui est agencée pour tourner autour d'un axe vertical entre une position d'ouverture et une position de fermetureafin de coopérer d'une manière étanche à l'air avec la surface 16 lorsqu'elle se trouve dans sa position de fermeture. Dans le microscope 1 représenté, la plaque 22 supporte, à la place de la porte,un cadre de liaison (23) monté également de façon pivotante,et de forme essentiellement rectangulaire,ledit cadre comportant un côté vertical 24 qui est pourvu extérieure- ment de deux appendices 25 entre lesquels est articulée l'extrémité avant de la plaque 22 tandis que le second côté vertical 26 est pourvu extérieurement d'un appendice 27 comportant deux trous de traversée 28 dans lesquels sont engagées des vis 29. Ces dernières traversent les trous 28 et elles sont vissées dans des trous filetés correspondants 30 qui sont ménagés dans une surface 31, coplanaire avec la surface 16,d'un montant 32 s'étendant vers le haut à partir de la table 6 à l'extérieur de la paroi 11. Le cadre 23 est délimité d'un côté par une surface annulaire plane 33(figure 4)qui est essentiellement identique à la surface 16 et parallèle à celle-ci,et de l'autre c8té par une surface plane 34 (figure 3),qui a normalement une forme différente de celle de la surface 33 et qui est pourvue de plu- sieurs trous borgnes filetés 35 répartis uniformément le long de sa périphérie. Une rainure annulaire ménagée dans la surface 33 contient une garniture d'étanchéité 37 qui empêche l'air de passer entre les surfaces 16 et 33 quand le cadre 23 a été amené au contact de la chambre fixe 8 par rotation autour de la charnière portée par la plaque 22. Deux guides 38,de section droite essentiellement trian- gulaire,sont reliés à la surface supérieure de la table 6 et sont disposés horizontalement et parallèlement entre eux,de manière à s'étendre à partir de la surface 16 et vers l'extérieur perpendi- culairement à ladite surface 16. Les deux guides 38 dépassent du bord libre de la table 6 et ils sont reliés ensemble par des traverses 39 qui forment,en combinaison avec les guides 38, une console rigide 40 à l'extrémité libre de laquelle est reliée une entretoise 41. Comme le montre la figure l,cette entre- toise est constituée par une barre s'étendant en oblique et vers le haut à partir du châssis 4,et reliée rigidement à celui-ci. Les deux guides 38 supportent,avec possibilité de glissement,la chambre mobile 9 par l'intermédiaire de plusieurs coulisseaux 42 qui permettent à la chambre mobile 9 de se dépla- cer le long des guides 38 jusqu'à ce qu'elle entre en contact avec la surface 34. La chambre mobile 9 a essentiellement une forme de cuvette dont la concavité est dirigée vers la chambre fixe 8 et elle comprend une paroi inférieure 43,sur la face inférieure de laquelle sont fixéz les coulisseaux 42,deux parois latérales 44 essentiellement verticales,une paroi supérieure essentiellement horizontale et une paroi latérale extrême 46.Les parois précitées délimitent une cavité dont l'ouverture, dirigée vers la chambre fixe 8,est essentiellement rectangulaire et est entourée par une collerette 47,dont la surface annulaire plane 48 est essentiellement identique à la surface 34 et qui est agencée pour être amenée en contact avec cette dernière par déplacement de la chambre 9 le long des guides 38. Des trous de traversée 49 alignés avec les trous 35 sont ménagés dans la collerette 47 et sont agencés de façon à recevoir des vis respectives 50 servant à centrer et éventuellement verrouiller la collerette 47 en contact avec la surface 34 du cadre 23. L'étanchéité à l'air entre les surfaces 34 et 48, lorsqu'elles sont en contact l'une avec l'autre,est établie par une garniture annulaire 51 logée dans une rainure annulaire ménagée dans la surface 48. Deux guides 52 de section droite essentiellement triangulaire sont reliés à la surface supérieure de la paroi infé- rieure 43 de la chambre mobile 9,leurs parties extrêmes s'étendant vers l'extérieur à partir de la chambre mobile 9 et étant agencées de manière à s'engager dans les rainures 19 des guides 18 de la chambre fixe 8. Chaque guide 52 présente en son sommet une rainure longitudinale 53 s'étendant sur toute sa longueur et est agencée pour supporter,avec possibilité de glissement relatif,un porte-pièce,non représenté,qui peut être verrouillé en position sur les guides 52 et qui est agencé pour supporter une pièce à examiner. Dons le microscope électronique 1 décrit ci-dessus,le cadre 23 et la chambre mobile 9 sont installés seulement lorsque des pièces de grandes dimensions doivent être examinées et seulement après démontage de la porte mobile (non représentée) qui était initialement reliée à la chambre fixe 8 à l'aide des vis 21. En ce qui concerne le cadre 23,il est à noter que son utilisation n'est nécessaire que lorsque les dimensions particu- lières des pièces à examiner imposent de prévoir une chambre mobile 9 dans laquelle la collerette 47,et plus précisément sa surface 48,ont une forme différente de la surface 16. A cet égard,la seule fonction du cadre 23 est d'adapter la forme de la collerette 47 à la forme de la surface 16. Du fait que la chambre mobile 9 est complètement amovibleon peut la remplacer par plusieurs chambres mobiles (non représentées)ayant une forme et des dimensions choisies dans chaque cas en fonction de la forme et des dimensions des pièces à observer,qui peuvent par conséquent être examinées sans destruction. Par exemple,en utilisant une chambre mobile 9 relativement profonde,il est possible d'observer un engrenage relié rigidement à un arbre en montant ce dernier à l'intérieur de la chambre mobile 9 de façon que seul l'engrenage à examiner fasse saillie à l'intérieur de la chambre fixe 8. En outre, du fait que cette dernière n'est pas partiellement occupée par le porte-pièce,lequel est complètement logé à l'intérieur de la chambre mobile 9,1a chambre fixe peut recevoir des pièces bien plus grosses que celles qui pourraient être montées sur le porte- pièce faisant saillie en porte-à-faux de la porte tournante. Lorsque l'appareil doit être utilisé pour examiner une pièce de grandes dimensions,la porte tournante est d'abord démontée et on choisit une chambre mobile 9 dont les dimensions lui permettent de contenir la pièce à examiner. Si la collerette 47 de la chambre mobile choisie 9 a une surface avant qui est différente de la surface 16,on dispose un cadre approprié 23 entre les chambres 8 et 9,et la plaque 22 de ce cadre est reliée à la paroi 12 de la chambre 8 à l'aide des vis 21M Après montage, le cadre 23 est amené au contact de la surface 16,contre laquelle il est verrouillé par déplacement de la chambre mobile le long des guides 38. Le vide est ensuite établi à l'intérieur de la ichambre 7 par un dispaiitif d'aspira- tion,non représenté,de manière à assurer l'assemblage de la chambre fixe 8,du cadre 23 et de la chambre mobile 9 dons une position d'accouplement parfait. A ce moment,on introduit les vis 29 en position de façon à verrouiller le cadre 23 contre la chambre fixe 8 dans sa position d'accouplement correct. Pour permettre la séparation de la chambre mobile 9 par rapport au cadre 23 et pour permettre son enlèvement le long des guides 38,on introduit à nouveau de l'air dans la chambre 7. Toutes les opérations décrites ci-dessus sont effec- tuées alors que la chambre 9 est vide et dans le seul but - de permettre au cadre 23 d'être monté parfaitement sur la chambre fixe 9. La pièce à examiner (non représentée) est ensuite montée sur le portepièce correspondant (non représenté) en disposant ce dernier à l'extrémité extérieure des guides 52. Lorsque la pièce à examiner a été installée sur le porte-pièce,ce dernier est déplacé par glissement le long des rainures 53 de fa- çon à pénétrer complètement à l'intérieur de la chambre 9. Lors- que le porte-pièce se trouvant sur les guides 52 a été verrouillé en position par des vis de blocage,non représentées,on fait glisser la chambre 9 le long des guides 38 jusqu'à ce qu'elle entre en contact avec la surface 34 du cadre 23,la partie extérieure de ses guides 52 s'engageant dans les rainures 19 des guides 18 de la chambre fixe 8. Lorsque ces opérations ont été effectuées,le-vide est à nouveau établi à l'intérieur de la chambre 7 pour permettre l'ob- servation de la pièce à examiner.De préférence,avant l'examen de la pièce, on effectue le centrage de la chambre mobile 9 et sa fixation en position à l'aide des vis 50. REVENDICATIONS 1.Microscope électronique comprenant une base,un châssis supporté par ladite base par l'intermédiaire de moyens de suspension,une chambre à vide (7) supportée par ledit ch8ssis et comprenant une première partie fixe (8) et une seconde partie mobile entre une position dans laquelle ladite première partie est ouverte et une position dans laquelle ladite première partie est fermée,ainsi qu'une colonne optico-électronique qui est reliée rigidement à ladite première partie,cette partie comprenant un premier corps fixe (8) en forme de cuvette qui est pourvu d'une ouverture latérale (17) agencée pour être obturée par ladite seconde partie, microscope caractérisé en ce que ladite seconde partie comprend un second corps en forme de cuvette (9), interchangeoble,dont la concavité est dirigée vers ladite ouvertu- re (17) et qui est supporté par des moyens de guidage (38) essen- tiellement horizontaux,reliés rigidement au châssis (4),de façon à s'écarter ou se rapprocher dudit corps fixe en forme de cuvette (8),un support (52) Eétant prévu à l'intérieur dudit second corps en forme de cuvette (9) de manière à supporter un porte-pièce dans une position réglable. 2D9 M2. Microscope électronique selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite seconde partie comprend un élément en forme de cadre (23) agencé pour coopérer,d'une manière étanche à l'air,d'un côté avec l'extrémité ouverte (17) dudit premier corps fixe (8) en forme de cuvette et de l'autre côté avec l'extrémité ouverte dudit second corps en forme de cuvette (9). 3. Microscope électronique selorAa revendication 2, caractérisé en ce que ledit élément en forme de cadre est articulé latéralement sur ledit corps fixe en forme de cuvette (8) de façon à tourner par rapport à ce dernier autour d'un axe essentiellement vertical. il 4. Microscope selon l'une quelconque des revendications 1 à 3,caractérisé en ce que lesdits moyens de guidage (52) for- ment une console reliée rigidement audit cadre (23). 5.Microscope selon l'une quelconque des revendications 1 à 4,caractérisé en ce que ledit support de porte-pièce comprend deux guides (52) reliés rigidement audit second corps en forme de cuvette (9). 6. Microscope électronique selon la revendication 5, caractérisé en ce que ces deux guides (52)comprennent chacun une partie terminale faisant saillie de l'extrémité ouverte dudit second corps en forme de cuvette (9) et pouvant être engagée par glissement chacun dans une rainure (19)formée dans ledit premier corps fixe en forme de cuvette (8). 7.Microscope électronique selon la revendication 6, caractérisé en ce que chacune desdites rainures (19)est ménagée longitudinalement dans un élément de guidage (18)respectif qui est relié rigidement audit premier corps fixe en forme de cuvette.