(57)【要約】【課題】試料台座の停止位置の調整を必要としない表面分析装置を提供する。【解決手段】内部が真空にされ、試料Ｓが分析位置に配置されるための開口１１ａが形成された筐体１１を有する分析室１０と、試料Ｓが台座上面に載置される試料台座３１と、試料台座３１が一端部に取付けられたスイングアーム３２と、スイングアーム３２の他端部に取付けられたシャフト３４を回転させる回転駆動機構４０とを有する試料搬送機構３０とを備え、回転駆動機構４０がシャフト３４を回転させることにより、試料Ｓ上面又は試料台座３１上面を開口１１ａ周辺の筐体１１下面に押し当てる表面分析装置１であって、回転駆動機構４０は、ニューマチック回転シリンダ４１を用いてシャフト３４を回転させるように構成する。【選択図】図１
2015125132.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部が真空にされ、試料が分析位置に配置されるための開口が形成された筐体を有する分析室と、
前記試料が台座上面に載置される試料台座と、当該試料台座が一端部に取付けられたスイングアームと、当該スイングアームの他端部に取付けられたシャフトを回転させる回転駆動機構とを有する試料搬送機構とを備え、
前記回転駆動機構がシャフトを回転させることにより、試料上面又は試料台座上面を開口周辺の筐体下面に押し当てる表面分析装置であって、
前記回転駆動機構は、ニューマチック回転シリンダを用いてシャフトを回転させることを特徴とする表面分析装置。
【請求項２】
前記スイングアームには、試料上面又は試料台座上面を開口周辺の筐体下面に押し当てるよう作用する弾性部材が取付けられていることを特徴とする請求項１に記載の表面分析装置。
【請求項３】
前記試料を分析位置と取出位置とに移動させるよう前記試料台座は移動され、
前記弾性部材は、前記試料が分析位置及び／又は取出位置に配置されるよう作用することを特徴とする請求項２に記載の表面分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料表面に電子線、陽子線、イオン線、高速原子線、α線、Ｘ線等の励起線を照射し、それによって試料表面から放出される蛍光や特性Ｘ線やオージェ電子等を検出し、試料表面上の元素分布等を分析する表面分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子線等の粒子線やＸ線等の電磁波を励起線として試料表面に照射し、そこから放出される種々の粒子やＸ線を検出して画像化する表面分析装置として、様々な種類の装置が実用化されている。例えば、電子線マイクロアナライザ（ＥＰＭＡ：「電子線プローブ微小部分析装置」ともいう）は、微小径に集束させた電子線を励起線として試料表面に照射するものである。電子線が照射された試料表面からは当該試料表面に含まれる元素に特有のエネルギーを有する特性Ｘ線が発生するため、この特性Ｘ線を検出してそのエネルギー及び強度を分析することにより、試料表面に存在する元素の同定や定量を行うことができる（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図２は、従来のＥＰＭＡの要部を示す概略構成図である。ＥＰＭＡ１０１は、試料表面分析室１０と、試料搬送機構１３０と、ＥＰＭＡ１０１全体の制御を行う制御部（図示せず）とを備える。
試料表面分析室１０は、筐体１１を備え、筐体１１内には、電子線を照射する照射手段２１と、特性Ｘ線による信号を検出する検出手段２２とが設置されている。そして、筐体１１内は真空ポンプ１２と連結されている。
また、筐体１１の下面には、円形状（例えば直径３０ｍｍ）の開口１１ａが形成されている。試料Ｓは、例えば円柱形状（直径２５．４ｍｍ）となっており、筐体１１下面の開口１１ａから挿入され、筐体１１内の所定位置である分析位置に配置されるようになっている。
【０００４】
照射手段２１は、例えば電子銃と偏向コイルと対物レンズとを備える。このような照射手段２１によれば、電子銃から放出された電子線は、偏向コイルを経て対物レンズによって集束され、分析位置に配置された試料Ｓ表面に照射されるようになっている。
検出手段２２は、電子線が照射された試料Ｓ表面から放出された特性Ｘ線による信号を検出するエネルギー分散型の検出器であって、入射したＸ線のエネルギーに比例したパルス信号を発生する。波高弁別部は所望の高さのパルス信号を選別する回路であり、これによって選別されたパルス信号のみを計数器で計数する。すなわち、目的とする元素による特性Ｘ線に対応するエネルギーを持つパルス信号のみが選別されるように波高弁別部を設定しておき、このパルス信号の数を計数することで目的元素の濃度を反映した情報を得るようにしている。
【０００５】
試料搬送機構１３０は、試料台座３１と、試料台座３１が一端部に取付けられたスイングアーム３２と、スイングアーム３２の他端部に取付けられたシャフト１３４と、シャフト１３４を回転させる回転駆動機構１４０とを備える。
試料台座３１は、水平方向を回転軸３１ａとしてスイングアーム３２の一端部に回転可能に取付けられており、常に試料台座１０の円形状（例えば直径４０ｍｍ）の上面が上方を向くようになっている。そして、試料台座３１の上面に、円柱形状（直径２５．４ｍｍ）の試料Ｓが載置されるとともに、筐体１１の下面の開口１１ａより大きい直径を有する円環形状（例えば内径３５ｍｍ、外径３６ｍｍ）のゴム製のＯリング３１ｂが配置される。
【０００６】
回転駆動機構１４０は、水平方向を回転軸としてシャフト１３４を回転させるウォームギア１４１と、ウォームギア１４１を回転させるモータ１４２とを備える。
このような回転駆動機構１４０によれば、制御部からの制御信号に基づいてモータ１４２に電力を供給してモータ１４２を順方向や逆方向に回転させることで、試料台座３１の上面に載置された試料Ｓを、試料Ｓを分析するための分析位置と、試料Ｓを交換するための取出位置Ｓ’とに移動させている。なお、ウォームギア１４１での減速比を充分に大きくすることで、何らかのトラブルにより電力が失われても、その時点での試料台座３１の位置が維持されるようになっている。
【０００７】
ここで、ＥＰＭＡ１０１を用いて試料Ｓを分析する分析方法について説明する。まず、測定者は、取出位置に配置された試料台座３１の上面に試料Ｓを載置する。次に、測定者は、制御部に制御信号を入力することにより、制御部はモータ１４２に電力を供給して、モータ１４２を順方向に所定数回転させることで、シャフト１３４（すなわちスイングアーム３２）を時計回りに回転させる。その結果、筐体１１下面の開口１１ａから試料Ｓが挿入され、筐体１１内の分析位置に試料Ｓが配置される。このとき、開口１１ａ周辺の筐体１１下面にＯリング３１ｂが押し当てられることで、筐体１１内の気密を得る。その後、測定者は、筐体１１内を真空ポンプ１２によって真空状態として、試料Ｓを分析する。
【０００８】
また、試料Ｓの分析が終了すると、測定者は、筐体１１内に大気を導入して真空ポンプ１２を停止させた後、制御部に制御信号を入力することにより、制御部はモータ１４２に電力を供給して、モータ１４２を逆方向に所定数回転させることで、シャフト１３４（すなわちスイングアーム３２）を反時計回りに回転させる。その結果、筐体１１外の所定位置である取出位置Ｓ’に試料Ｓが配置される。このようにして測定者は試料Ｓを交換することになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００８−５８１５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、上述したようなＥＰＭＡ１０１では、モータ１４２に電力を供給して、モータ１４２を所定数回転させることで、スイングアーム３２を時計回りに回転させて開口１１ａ周辺の筐体１１下面にＯリング３１ｂを押し当てている。このとき、試料台座３１（Ｏリング３１ｂ）の停止位置が下がり過ぎると、筐体１１内の気密が得られず真空排気できない。一方、試料台座３１の停止位置が上がり過ぎると、筐体１１下面とＯリング３１ｂとに物理的な衝突が発生して動かなくなり、モータ１４２が焼損する。よって、製造業者等は、モータ１４２の回転の調整幅が、Ｏリング３１ｂの潰し代分（例えば０．３ｍｍ）しかないため、モータ１４２の回転の調整に非常に苦労していた。
そこで、本発明は、試料台座の停止位置の調整を必要としない表面分析装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するためになされた本発明の表面分析装置は、内部が真空にされ、試料が分析位置に配置されるための開口が形成された筐体を有する分析室と、前記試料が台座上面に載置される試料台座と、当該試料台座が一端部に取付けられたスイングアームと、当該スイングアームの他端部に取付けられたシャフトを回転させる回転駆動機構とを有する試料搬送機構とを備え、前記回転駆動機構がシャフトを回転させることにより、試料上面又は試料台座上面を開口周辺の筐体下面に押し当てる表面分析装置であって、前記回転駆動機構は、ニューマチック回転シリンダを用いてシャフトを回転させるようにしている。
【発明の効果】
【００１２】
以上のように、本発明の表面分析装置によれば、ニューマチック回転シリンダを用いてシャフトを回転させることで、開口周辺の筐体下面に試料上面や台座上面を押し当てるようにしている。ニューマチック回転シリンダは、そのストロークの途中でも機械的限界に達した時点で動作が止まり、供給されるエアの圧力で決定される力で押し付けた状態となる。したがって、筐体内を気密させた状態を、特段の調整なしで得ることができる。
【００１３】
（他の課題を解決するための手段および効果）
また、本発明の表面分析装置は、前記スイングアームには、試料上面又は試料台座上面を開口周辺の筐体下面に押し当てるよう作用する弾性部材が取付けられているようにしている。
本発明の表面分析装置によれば、弾性部材によって、何らかのトラブルによりエア圧が失われた場合でも、試料の位置が勝手に下がってしまうことを防止することができる。
【００１４】
さらに、本発明の表面分析装置は、前記試料を分析位置と取出位置とに移動させるように前記試料台座が移動され、前記弾性部材は、前記試料が分析位置及び／又は取出位置に配置されるよう作用するようにしている。
本発明の表面分析装置によれば、試料が重い場合や分析位置と取出位置との距離が離れている場合に、従来はシャフトを回すのに大きなトルクが必要であったが、弾性部材の支点と強さとを適切に設計することにより、小さなトルクでシャフトを回転させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係るＥＰＭＡの要部を示す概略構成図。
【図２】従来のＥＰＭＡの要部を示す概略構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。なお、本発明は、以下に説明するような実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の態様が含まれる。
【００１７】
図１は、本発明に係るＥＰＭＡの要部を示す概略構成図である。なお、上述したＥＰＭＡ１０１と同様のものについては、同じ符号を付している。
ＥＰＭＡ１は、試料表面分析室１０と、試料搬送機構３０と、ＥＰＭＡ１全体の制御を行う制御部（図示せず）とを備える。
【００１８】
試料搬送機構３０は、試料台座３１と、試料台座３１が一端部に取付けられたスイングアーム３２と、スイングアーム３２の他端部に取付けられたシャフト３４と、シャフト３４を回転させる回転駆動機構４０とを備える。
【００１９】
回転駆動機構４０は、水平方向を回転軸としてシャフト３４を回転させるニューマチック回転シリンダ４１と、ニューマチック回転シリンダ４１にエアを供給するエア供給機構４２と、スイングアーム３２の中央部と支点４３ａとの間に取付けられた圧縮バネ（弾性部材）４３とを備える。圧縮バネ４３の支点４３ａは、シャフト３４の下方に設置され、シャフト３４を上方に押し上げるように作用する。
【００２０】
このような回転駆動機構４０によれば、制御部からの制御信号に基づいてエア供給機構４２からニューマチック回転シリンダ４１にエアを供給することで、試料台座３１の上面に載置された試料Ｓを、分析位置と取出位置Ｓ’とに移動させている。また、圧縮バネ４３によって何らかのトラブルによりエア圧が失われても、試料台座３１の位置が勝手に下がってしまうことを防止することができる。
【００２１】
ここで、ＥＰＭＡ１を用いて試料Ｓを分析する分析方法について説明する。まず、測定者は、取出位置Ｓ’に配置された試料台座３１の上面に試料Ｓを載置する。次に、測定者は、制御部に制御信号を入力することにより、制御部はエア供給機構４２からニューマチック回転シリンダ４１にエアを供給する制御を行い、シャフト３４（すなわちスイングアーム３２）を時計回りに回転させる。その結果、筐体１１の下面の開口１１ａから試料Ｓが挿入され、筐体１１内の分析位置に試料Ｓが配置される。このとき、ニューマチック回転シリンダ４１は、そのストロークの途中でも機械的限界に達した時点で動作が止まり、供給されるエアの圧力で決定される力で開口１１ａ周辺の筐体１１下面にＯリング３１ｂを押し付けた状態となり、筐体１１内の気密を得る。その後、測定者は、筐体１１内を真空ポンプ１２によって真空状態として、試料Ｓを分析する。
【００２２】
また、試料Ｓの分析が終了すると、測定者は、筐体１１内に大気を導入して真空ポンプ１２を停止させた後、制御部に制御信号を入力することによりエア供給機構４２からニューマチック回転シリンダ４１にエアを供給する制御を行い、シャフト３４（すなわちスイングアーム３２）を反時計回りに回転させる。その結果、筐体１１外の所定位置である取出位置Ｓ’に試料Ｓが配置され、測定者は試料Ｓの交換等の作業を行うことになる。
【００２３】
以上のように、本発明のＥＰＭＡ１によれば、ニューマチック回転シリンダ４１を用いてシャフト３４を回転させることで、開口１１ａ周辺の筐体１１下面にＯリング３１ｂを押し当てている。したがって、製造業者等は、特段の調整を行うことなく筐体１１内を気密させた状態を得ることができ、手間を省くことができる。
【００２４】
＜他の実施形態＞
上述したＥＰＭＡ１では、圧縮バネ４３の支点４３ａは、シャフト３４の下方に設置され、シャフト３４を上方に押し上げるよう作用する構成を示したが、これに換えて、引っ張りバネの支点がシャフトの上方に設置され、シャフトを上方に持ち上げるように作用する構成としてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明は、試料表面に電子線、陽子線、イオン線、高速原子線、α線、Ｘ線等の励起線を照射し、それによって試料表面から放出される蛍光や特性Ｘ線やオージェ電子等を検出し、試料表面上の元素分布等を分析する表面分析装置等に好適に利用できる。
【符号の説明】
【００２６】
１  ＥＰＭＡ（表面分析装置）
１０  試料表面分析室
１１  筐体
１１ａ  開口
３０  試料搬送機構
３１  試料台座
３２  スイングアーム
３４  シャフト
４０  回転駆動機構
４１  ニューマチック回転シリンダ
【図１】
2015125132.tif 000003
【図２】
2015125132.tif 000004