(57)【要約】  透過型電子顕微鏡での試料の断層撮影検査に適した試料ホルダアセンブリ（５００）であって、顕微鏡の鏡筒内に着脱可能に挿入可能になるように構成された細長い部材の形の本体部（５０１）と、第１の軸を有するマニピュレータ部とを含み、マニピュレータ部は、試料を支持するように構成された試料取付け部（５１０）と、本体部に対して試料取付け部を移動させるように動作可能な試料移動アセンブリと、本体部および試料移動アセンブリ（５３０）に結合された試料回転アセンブリ（５４０）であって、第１の軸の周囲で本体部に対して試料移動アセンブリを回転させるように動作可能である試料回転アセンブリとを含む試料ホルダアセンブリ。
2011514641.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透過型電子顕微鏡における試料の断層撮影検査に適した試料ホルダアセンブリであって、
前記顕微鏡の鏡筒内に着脱可能に挿入可能になるように配置された細長い部材の形の本体部と、
第１の軸を有するマニピュレータ部と
を含み、
前記マニピュレータ部は、
前記試料を支持するように構成された試料取付け部と、
前記本体部に対して前記試料取付け部を移動させるように動作可能な試料移動アセンブリと、
前記本体部および前記試料移動アセンブリに結合された試料回転アセンブリであって、前記第１の軸の周囲で前記本体部に対して前記試料移動アセンブリを回転させるように動作可能である、試料回転アセンブリと
を試料ホルダアセンブリ。
【請求項２】
前記本体部は、実質上管状の部材の形である請求項１に記載のホルダアセンブリ。
【請求項３】
前記試料移動アセンブリは、実質上前記本体部内に設けられる請求項１または請求項２に記載のホルダアセンブリ。
【請求項４】
前記試料回転アセンブリは、実質上前記本体部内に設けられる前記請求項のいずれかに記載のホルダアセンブリ。
【請求項５】
前記試料移動アセンブリは、前記第１の軸に対して実質上平行な平面内の２つの平行でない方向に沿って、前記本体部に対して前記試料取付け部を移動させるように動作可能である前記請求項のいずれかにに記載のホルダ。
【請求項６】
前記試料移動アセンブリは、３つの実質上相互に直交する方向に沿って、前記本体部に対して前記試料取付け部を移動させるように動作可能である請求項５に記載のホルダ。
【請求項７】
前記移動アセンブリは、第１移動アセンブリおよび第２移動アセンブリを含む前記請求項のいずれかに記載のホルダ。
【請求項８】
前記第１移動アセンブリは、少なくとも１つの圧電アクチュエータを含む請求項７に記載のホルダ。
【請求項９】
前記第１移動アセンブリの前記少なくとも１つの圧電アクチュエータは、スティックスリップモードで動作するように構成される請求項８に記載のホルダ。
【請求項１０】
前記第１移動アセンブリの前記少なくとも１つの圧電アクチュエータは、４象限圧電アクチュエータを含む請求項８または請求項９に記載のホルダ。
【請求項１１】
前記第２移動アセンブリは、少なくとも１つの圧電アクチュエータを含む請求項７から１０のいずれかに記載のホルダ。
【請求項１２】
前記第２移動アセンブリの前記少なくとも１つの圧電アクチュエータは、スティックスリップモードで動作するように構成される請求項１１に記載のホルダ。
【請求項１３】
前記第２移動アセンブリの前記少なくとも１つの圧電アクチュエータは、４象限圧電アクチュエータを含む請求項１１または請求項１２に記載のホルダ。
【請求項１４】
前記試料取付け部は、前記第２移動アセンブリに結合され、前記第２移動アセンブリは、前記第１移動アセンブリに結合され、それによって前記第１移動アセンブリは、前記第２移動アセンブリを移動させるように動作可能である請求項７から１３のいずれかに記載のホルダ。
【請求項１５】
前記試料回転アセンブリは、前記回転アセンブリのシャフト部材の回転をもたらすように構成された圧電アクチュエータを含み、前記シャフト部材は、前記第１の軸と実質上一致し、前記シャフト部材は、前記シャフト部材の回転が前記第１の軸の周囲で前記第１移動アセンブリの回転をもたらすように前記第１移動アセンブリに結合される前記請求項のいずれかに記載のホルダ。
【請求項１６】
前記ホルダアセンブリは、第３の移動器をさらに含み、前記第３の移動器は、前記マニピュレータ部の回転をもたらすように構成され、それによって前記第１の軸は、前記第１の軸に対して実質上垂直な軸の周囲を回転する請求項１５に記載のホルダ。
【請求項１７】
前記第３の移動器は、前記本体部に対して前記マニピュレータ部の回転をもたらすように構成され請求項１６に記載のホルダ。
【請求項１８】
前記第３移動器は、前記マニピュレータ部の第１の位置で前記マニピュレータ部に結合され、前記第１の軸に対して実質上垂直な平面内で前記本体部に対して前記マニピュレータ部の一部分を移動させるように構成された圧電アクチュエータアセンブリを含み、前記マニピュレータは、前記第１の軸に沿って前記第１の位置からずれた前記マニピュレータ部の第２の位置の周囲を枢動するように構成されることを特徴とする請求項１６または請求項１７に記載のホルダ。
【請求項１９】
前記試料回転アセンブリは、前記第１の軸の周囲で少なくとも実質上２５０°の角度にわたる前記試料取付け部の回転を可能にするように構成される前記請求項のいずれかに記載のホルダ。
【請求項２０】
前記試料回転アセンブリは、前記第１の軸の周囲で実質上３６０°の角度にわたる前記試料取付け部の回転を可能にするように構成される請求項１９に記載のホルダ。
【請求項２１】
前記試料回転アセンブリは、実質上１°未満、好ましくは実質上０．１°未満、より好ましくは実質上０．０５°未満の刻みで前記試料取付け部を回転させるように動作可能である前記請求項のいずれかに記載のホルダ。
【請求項２２】
前記試料取付け部の回転位置を決定する手段を備える前記請求項のいずれかに記載のホルダ。
【請求項２３】
回転位置を決定する前記手段は、磁界源および磁界センサを含む請求項２２に記載のホルダ。
【請求項２４】
前記磁界源および前記磁界センサのうちの一方は、前記試料ホルダ部分とともに回転するように構成され、前記磁界源および前記磁界センサのうちの他方は、前記本体部に対して実質上固定の方位に留まるように構成される請求項２３に記載のホルダ。
【請求項２５】
前記磁界センサは、ホールプローブを含む請求項２３または２４に記載のホルダ。
【請求項２６】
前記試料移動アセンブリは、実質上１０ｎｍ未満、より好ましくは実質上１ｎｍ未満、さらに好ましくは実質上０．１ｎｍ未満の刻みで前記試料取付け部を移動させるように動作可能である前記請求項のいずれかに記載のホルダ。
【請求項２７】
前記ホルダは、前記試料取付け部内に取り付けられた試料の一部分が前記第１の軸と交差する位置へ前記試料取付け部を移動させるように動作可能である前記請求項のいずれかに記載のホルダ。
【請求項２８】
第２の試料を支持するように構成された補助試料取付け部をさらに含む前記請求項のいずれかに記載のホルダ。
【請求項２９】
前記補助取付け部は、前記本体部に結合される請求項２８に記載のホルダ。
【請求項３０】
前記試料取付け部によって支持された第１の試料を移動させて、前記補助試料取付け部によって支持された第２の試料と物理的に接触させるように動作可能である請求項２８または２９に記載のホルダ。
【請求項３１】
前記試料取付け部によって支持された第１の試料を移動させて、前記顕微鏡で投影の際に観察すると前記第２の試料に重複する関係になるように動作可能である請求項２８から３０のいずれか一項に記載のホルダ。
【請求項３２】
透過型電子顕微鏡のゴニオメータ部分内への挿入に適している前記請求項のいずれかに記載のホルダ。
【請求項３３】
従来のサイドエントリ型の透過型電子顕微鏡の対物レンズ内に前記試料取付け部を着脱可能に挿入できるように構成される前記請求項のいずれかに記載のホルダ。
【請求項３４】
真空ロードロックを介して前記対物レンズ内に前記試料取付け部を着脱可能に挿入できるように構成される請求項３３に記載のホルダ。
【請求項３５】
前記試料取付け部を所定の位置で支持するために、前記試料移動アセンブリまたは前記試料回転アセンブリを用いて前記試料取付け部を制御するように構成された制御装置を有する前記請求項のいずれかに記載のホルダ。
【請求項３６】
前記制御装置は、前記試料取付け部内に設けられた試料を所定の位置で維持するように構成される請求項１から３４のいずれかに記載のホルダ。
【請求項３７】
前記所定の位置は、前記試料の画像の視野に対する位置である請求項３５または３６に記載のホルダ。
【請求項３８】
前記所定の位置は、前記ホルダの本体部に対する位置である請求項３５または３６に記載のホルダ。
【請求項３９】
前記所定の位置は、前記補助試料ホルダによって支持された試料からの所定の距離に対応する請求項２８から３１のいずれか一項に従属する請求項３５または３６に記載のホルダ。
【請求項４０】
前記請求項のいずれかに記載の試料ホルダと組み合わせる材料分析装置。
【請求項４１】
前記装置は、透過型電子顕微鏡、走査電子顕微鏡、走査透過型電子顕微鏡、Ｘ線顕微鏡、Ｘ線回折計、陽子ビーム顕微鏡、イオンビーム顕微鏡、およびシンクロトロン放射ビームラインの中から選択されたものである請求項４０に記載の装置。
【請求項４２】
実質的に、添付の図面を参照して本明細書で上記に記載した試料ホルダアセンブリ。
【請求項４３】
実質的に、添付の図面を参照して本明細書で上記に記載した材料分析装置。
【請求項４４】
実質的に、添付の図面を参照して本明細書で上記に記載した透過型電子顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料傾斜システムに関する。詳細には、排他的ではないが、本発明は、３次元電子断層撮影法または他の高い傾斜範囲の顕微鏡による試料の検査を実行する際に使用するための試料傾斜システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子断層撮影法は、試料の微細構造特性に関して３次元情報を２次元投影画像から得ることができるため、試料（すなわち「サンプル」）分析のための有力な技術として明らかになってきた。この技術によれば、投影画像データは、複数の異なる方向に沿って観察した試料の関心領域から得られる。通常、電子ビームによる照射を受けた試料は、ビームに対する増分量だけ軸の周囲を回転する。この試料の画像を、連続する回転角度で記録する。その後、そのように得られた画像を使用して、試料の３次元モデルを再現する。
【０００３】
試料に対して広い範囲の渡る入射角のビームの試料の電子投影画像を記録することができることは有利である。
【０００４】
断層撮影用計器の試料台の上で試料を回転させると、その結果、試料の関心領域は、有用な一連の画像を得るために試料位置の移動修正を必要とするのに十分に大きな量に従って、視野に対して移動し得ることがよく理解される。実際には、傾斜により引き起こされる試料の移動の問題は、高い倍率（たとえば、ほぼ１００ｋ程度またはそれ以上）で悪化する。試料の特定のナノスケール検査では、１００ｋを超える倍率で試料を観察できることが重要である。
【０００５】
試料の回転における試料の好ましくない移動の結果、通常、計器の「視野」に対して試料の同じ空間位置を維持するために、各増分回転に続いて試料を移動させなければならない。試料の関心領域が視野に対してどれだけ遠くまで移動したかにより、そのような移動は容易でないことが多く、また不可能なことがある。
【０００６】
試料の好ましくない移動はまた、試料の回転および／または移動機構の機械的伝動装置のドリフトおよび／または反発に起因して発生することもある。
【０００７】
いくつかの知られている電子顕微鏡（具体的には、サイドエントリ型の顕微鏡。図１（ａ）参照）では、試料１はホルダアセンブリ７の一方の端部に取り付けられ、ホルダアセンブリ７自体は、電子顕微鏡の鏡筒２のゴニオメータアセンブリ５内に挿入される。ゴニオメータアセンブリ５は、ホルダアセンブリ７がホルダアセンブリ７の軸７Ａ周囲を回転できるように動作可能であり、ホルダアセンブリの軸７Ａは、ｚ軸（図１（ｂ））に対して平行な方向である鏡筒２に沿って電子ビームＥが通過する方向に概ね直角になるように構成される。
【０００８】
本文書の目的のために、ホルダの軸７Ａはｘ軸（図１（ｂ））に沿って整列される。ｙ軸は、ｘおよびｚ軸に対して垂直に方向付けられている。
【０００９】
ゴニオメータアセンブリ５はまた、電子ビームＥが通過する方向に対して概ね垂直な（ｘ，ｙ）平面内でゴニオメータに対して２つの相互に直交する方向に沿って試料が位置決めされる試料ホルダの端部の移動を許容する。
【００１０】
ゴニオメータアセンブリ５はまた、ｚ軸に対して平行な方向に沿ってホルダアセンブリの位置（または「高さ」）を調整することを許容する。
【００１１】
この後者の位置調整により、（ｉ）試料の画像の焦点を調整すること、（ｉｉ）収差を最小限にするように対物レンズ内でｚ軸に沿って最適の平面へ試料を移動させること、および（ｉｉｉ）ホルダアセンブリがその軸７Ａの周囲を回転するときに視野内の試料の関心領域の横方向の移動を低減させるように試料を位置決めすることができる。後者の調整は、「ユーセントリック高さ調整」と呼ばれる。ユーセントリック高さと最小収差の高さを同時に実現することは、常に可能であるわけではない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
従来技術のシステムには、ホルダアセンブリの軸７Ａの周囲で試料を回転させると、その結果、ｘ−ｙ平面内で試料が過度に移動するという欠点がある。さらに、この移動の量は通常、予測できない。加えて、従来技術のシステムでは、限られた角度範囲でしか試料を傾斜させることができない。
【００１３】
試料ホルダアセンブリの既知の本質的限界は、傾斜はホルダアセンブリ全体に肉眼的な負担を課す。たとえば、いくつかのサイドエントリ型のホルダでは、ホルダアセンブリ７の一端部７’は、ホルダアセンブリ７の端部７’を把持して物理的に回転することにより、ホルダアセンブリ７の手動操作（たとえば、傾斜）を許容するゴニオメータ５から突き出す。
【００１４】
従来技術システムにはまた、試料または試料の一部を第２の試料または試料の第２の部分に対して回転および移動させることができないという欠点がある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の第１の態様では、透過型電子顕微鏡での試料の断層撮影検査に適した試料ホルダアセンブリであって、顕微鏡の鏡筒内に着脱可能に挿入可能に配置された細長い部材の形の本体部と、第１の軸を有するマニピュレータ部とを含み、マニピュレータ部は、試料を支持するように構成された試料取付け部と、本体部に対して試料取付け部を移動させるように動作可能な試料移動アセンブリと、本体部および試料移動アセンブリに結合された試料回転アセンブリであって、第１の軸の周囲で本体部に対して試料移動アセンブリが回転するように動作可能である試料回転アセンブリとを含む試料ホルダアセンブリが提供される。
【００１６】
断層撮影検査とは、試料が観察される方向に対して垂直な軸の周囲の試料の複数の異なるそれぞれの回転位置のそれぞれの試料の画像を取り込むことを意味する。
【００１７】
本発明のいくつかの実施形態には、試料の関心領域が、ビームラインの軸（ｚ軸）に対して垂直な方向で所定の距離より移動することなく、電子、Ｘ線、または陽子ビームラインなどのビームラインに設置された試料は、ビームラインの軸に実質的に垂直な正確な軸の周辺で回転し得るという利点を有する。いくつかの実施形態では、これには、既知の断層撮影システムに対する関心領域の断層撮影画像を獲得するプロセス中、顕微鏡の視野に対する試料の位置の調整量が低減されるという利点を有する。
【００１８】
本発明のいくつかの実施形態は、電子、Ｘ線、および／または陽子ビームを使用するサンプルの高い傾斜範囲の回折分析に適していることが理解されるであろう。したがって、本発明のいくつかの実施形態では、断層撮影法による画像化は実行されない。むしろ、回折分析が実行される。
【００１９】
いくつかの実施形態では、視野に対する固定の位置で試料の関心領域を維持するために必要な試料位置の明白な余剰移動調整は、幾何学上の考慮に基づいて容易に予測可能である。したがって、本発明のいくつかの実施形態は、そのような必要な調整を予期して修正するように構成される。しかし、たとえば顕微鏡が位置する環境の温度変化、または電子ビームにより引き起こされる試料の加熱による試料の「ドリフト」のための試料の移動の量など、いくつかの移動調整は、発生する室温の変動またはビームにより引き起こされる試料の加熱の量に関する予知がなければ、容易には予測できない。
【００２０】
本発明の実施形態は、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）、走査透過型電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）、集束イオンビーム（ＦＩＢ）システム、Ｘ線顕微鏡、陽子ビーム顕微鏡、光学顕微鏡、ならびに赤外線（ＩＲ）およびテラヘルツ画像化デバイスを含む他の画像化デバイスなどの１つまたは複数の異なる計器とともに使用するのに適している。
【００２１】
本発明のいくつかの実施形態は、次のように、断層撮影法以外の分野で使用するのに適している。
【００２２】
（ｉ）試料の改変（たとえば、プログラム可能なナノファブリケーション）の目的で、集束電子またはイオンビーム下で試料を回転および移動させる。
【００２３】
（ｉｉ）たとえばへこみまたは歪み測定実験の一部として、試料または重複する投影視野間の接触を確立する前に、第２の試料に対して特有の方位関係になるように第１の試料を回転させる。モアレ方法などのいくつかの歪み測定実験では、さらなる試料と重複して投影される試料を観察することにより試料内の歪みを測定し得ることが理解される。
【００２４】
（ｉｉｉ）低い焦点深度のステレオロジ。１８０から３６０度の傾斜角度範囲にわたり試料の検査を可能にする非常に高い傾斜範囲（通常、断層撮影法には使用しない）により、コンピュータ体軸断層撮影法（ＣＡＴ）ではなく、低い焦点深度のステレオロジに基づく高度な３次元観察方法が可能になる。１８０度反対の視野下の投影画像の等価性は当てはまらなくなり、両方の観察方向の観察能力が本質的な利点になる。サンプルの磁気ＴＥＭ画像化およびホログラフィック画像化における関連する適用分野も存在する。
【００２５】
好ましくは、本体部は、実質上管状の部材の形である。
【００２６】
試料移動アセンブリは、実質上本体部内に設けることができる。
【００２７】
試料回転アセンブリは、実質上本体部内に設けることができる。
【００２８】
好ましくは、移動アセンブリは、第１移動アセンブリおよび第２移動アセンブリを含む。
【００２９】
好ましくは、第１移動アセンブリは、少なくとも１つの圧電アクチュエータを含む。
【００３０】
好ましくは、第１移動アセンブリの少なくとも１つの圧電アクチュエータは、スティックスリップモードで動作するように構成される。
【００３１】
あるいは、またはさらに、第１移動アセンブリの少なくとも１つの圧電アクチュエータは、４象限圧電アクチュエータを含むことができる。
【００３２】
圧電アクチュエータを使用すると、試料の移動に関してナノメートルに満たない精度を実現することができるという利点がある。
【００３３】
第２移動アセンブリは、少なくとも１つの圧電アクチュエータを含むことができる。
【００３４】
第２移動アセンブリの少なくとも１つの圧電アクチュエータは、スティックスリップモードで動作するように構成することができる。
【００３５】
あるいは、またはさらに、第２移動アセンブリの少なくとも１つの圧電アクチュエータは、４象限圧電アクチュエータを含むことができる。
【００３６】
試料取付け部は、第２移動アセンブリに結合されることが好ましく、第２移動アセンブリは、第１移動アセンブリに結合されることが好ましく、それによって第１移動アセンブリの移動は、第２移動アセンブリの対応する移動をもたらす。
【００３７】
好ましくは、試料移動アセンブリは、第１の軸に対して実質上平行な平面内の２つの平行でない方向に沿って、本体部に対して試料取付け部を移動させるように動作可能である。
【００３８】
より好ましくは、試料移動アセンブリは、３つの実質上相互に直交する方向に沿って、本体部に対して試料取付け部を移動させるように動作可能である。
【００３９】
好ましくは、試料回転アセンブリは、回転アセンブリのシャフト部材の回転をもたらすように構成された圧電アクチュエータを含み、シャフト部材は、第１の軸と一致し、シャフト部材は、回転アセンブリのシャフト部材の回転によって第１の軸の周囲で第１移動アセンブリの回転を生じさせることができるように第１移動アセンブリに結合される。
【００４０】
好ましくは、ホルダアセンブリは、第３の移動器をさらに含み、第３の移動器は、マニピュレータ部の回転をもたらすように構成され、それによって第１の軸は、第１の軸に対して実質上垂直な軸の周囲を回転する。
【００４１】
いくつかの実施形態では、第３の移動器が存在すると、ゴニオメータの回転の軸に対して実質上平行である方位に第１の軸を回転させることができるという利点を有する。
【００４２】
好ましくは、第３の移動器は、本体部に対してマニピュレータ部の回転をもたらすように構成される。
【００４３】
第３の移動器は、マニピュレータ部の第１の位置でマニピュレータ部に結合され、第１の軸に対して実質上垂直な平面内で本体部に対してマニピュレータ部の一部分を移動させるように配置された圧電アクチュエータアセンブリを含むことが好ましく、マニピュレータは、第１の軸に沿って第１の位置からずれたマニピュレータ部の第２の位置の周囲を枢動するように構成される。
【００４４】
本体部は中空のロッド部材を含むことが好ましく、その中に回転アセンブリおよび第１移動アセンブリが設けられる。
【００４５】
好ましくは、第２移動アセンブリの少なくとも一部分は、ロッド部材内に設けられる。
【００４６】
好ましくは、試料回転アセンブリは、第１の軸の周囲で少なくとも実質上２５０°の角度にわたる試料取付け部の回転を可能にするように構成される。
【００４７】
より好ましくは、試料回転アセンブリは、第１の軸の周囲で実質上３６０°の角度にわたる試料取付け部の回転を可能にするように構成される。
【００４８】
試料回転アセンブリは、実質上１°未満、好ましくは実質上０．１°未満、より好ましくは実質上０．０５°未満の刻みで試料取付け部を回転させるように動作可能にすることができる。
【００４９】
試料移動アセンブリは、実質上１０ｎｍ未満、より好ましくは実質上１ｎｍ未満、さらに好ましくは実質上０．１ｎｍ未満の刻みで試料取付け部を移動させるように動作可能にすることができる。
【００５０】
好ましくは、ホルダは、試料取付け部内に取り付けられた試料の一部分が第１の軸と交差する位置へ試料取付け部を移動させるように動作可能である。
【００５１】
ホルダは、補助試料取付け部を含むことができる。
【００５２】
好ましくは、補助取付け部は、本体部に結合される。
【００５３】
ホルダは、試料取付け部によって支持された第１の試料を移動させて、補助試料取付け部によって支持された第２の試料と物理的に接触させるように動作可能にすることができる。
【００５４】
好ましくは、ホルダは、透過型電子顕微鏡のゴニオメータ部分内への挿入に適している。
【００５５】
ホルダは、従来のサイドエントリ型の透過型電子顕微鏡の対物レンズ内に試料取付け部を着脱可能に挿入できるように構成されることが好ましい。
【００５６】
ホルダは、真空ロードロックを介して対物レンズ内に試料取付け部を着脱可能に挿入できるように構成されることが好ましい。
【００５７】
ホルダは、試料取付け部を所定の位置で支持するために、試料移動アセンブリまたは試料回転アセンブリを用いて試料取付け部を制御するように構成された制御装置を有することができる。
【００５８】
したがって、いくつかの実施形態では、制御装置は、ユーザによるコマンドで試料を所定の位置で維持するように自動的に構成される。これには、試料の位置の手動制御に比べて、試料を所定の位置で支持する精度が増大されるという利点がある。
【００５９】
制御装置は、試料取付け部を所定の位置で支持するために、試料移動アセンブリおよび試料回転アセンブリを用いて試料取付け部を制御するように構成することができる。
【００６０】
制御装置は、試料取付け部内に設けられた試料を所定の位置で維持するように構成することができる。
【００６１】
所定の位置は、試料の画像の視野に対する位置とし得る。
【００６２】
あるいは、所定の位置は、ホルダの本体部に対する位置とし得る。
【００６３】
所定の位置は、補助試料ホルダによって支持された試料からの所定の距離に対応し得る。
【００６４】
本発明の第２の態様では、いずれかの前記請求項に記載の試料ホルダと組み合わせた材料分析装置が提供される。
【００６５】
この装置は、透過型電子顕微鏡、走査電子顕微鏡、走査透過型電子顕微鏡、Ｘ線顕微鏡、Ｘ線回折計、陽子ビーム顕微鏡、イオンビーム顕微鏡、およびシンクロトロン放射ビームラインの中から選択されたものであることが好ましい。
【００６６】
本発明の一態様では、試料の断層撮影検査に適した試料ホルダアセンブリであって、本体部と第１の軸を有するマニピュレータ部とを含み、マニピュレータ部は、試料を支持するように構成された試料取付け部と、本体部に対して試料取付け部を移動させるように動作可能な試料移動アセンブリと、本体部および試料移動アセンブリに結合された試料回転アセンブリであって、第１の軸の周囲で本体部に対して試料移動アセンブリを回転させるように動作可能である試料回転アセンブリとを含む試料ホルダアセンブリが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
本発明の実施形態について、添付の図を参照して次に説明する。
【図１】（ａ）は、電子顕微鏡の従来技術の試料ホルダとゴニオメータのアセンブリを示す図である。（ｂ）は、図１（ａ）の図に対する基準軸の対応する方位を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態によるホルダアセンブリの概略図である。
【図３ａ】図２の実施形態によるホルダアセンブリのさらなる概略図である。
【図３ｂ】図２の実施形態による第１移動アセンブリの一部分のさらなる概略図である。
【図４】（ａ）は、本発明のいくつかの実施形態で使用される回転モータのスリップスティック構成の概略図である。（ｂ）は、本発明のいくつかの実施形態で使用される第１移動アセンブリのスリップスティック構成の概略図である。
【図５】本発明のいくつかの実施形態によるホルダアセンブリの異なるそれぞれの回転軸を示す概略図である。
【図６ａ】第３移動アセンブリを有するホルダアセンブリの概略図である。
【図６ｂ】第３移動アセンブリを有するホルダアセンブリの概略図である。
【図７】本発明のさらなる実施形態によるホルダアセンブリの概略図である。
【図８】（ａ）は、第１移動アセンブリの異なるそれぞれの構成を有する本発明の実施形態を示す図である。（ｂ）は、第１移動アセンブリの異なるそれぞれの構成を有する本発明の実施形態を示す図である。（ｃ）は、第１移動アセンブリの異なるそれぞれの構成を有する本発明の実施形態を示す図である。
【図９】回転位置センサを有する本発明の一実施形態による試料ホルダアセンブリの斜視切欠図である。
【図１０】図９の試料ホルダアセンブリのさらなる斜視切欠図である。
【発明を実施するための形態】
【００６８】
本発明の一実施形態では、ホルダアセンブリ１００が提供される（図２）。ホルダアセンブリ１００は、試料要素１１５がホルダアセンブリ１００に結合するように配置された試料取付け部１１０を有する。取付け部１１０は、取付け部１１０を貫通して形成された開口を有し、この開口を覆って試料要素１１５が配置され、環状リング要素１１２を用いて開口に固定して取り付けられる。
【００６９】
いくつかの実施形態では、取付け部１１０はモジュール形式で提供され、１つまたは複数の異なる方法で、試料要素１１５は取付け部１１０に固定することを許容する。
【００７０】
いくつかの実施形態では、試料要素１１５は従来型の支持格子の形で提供され、この支持格子をロッド部材に結合することができ、ロッド部材は、ロッドを受入れ開口内に挿入することにより、例えばタップ付き穿孔内にねじで留めることにより、ホルダアセンブリの取付け部１１０に結合させることができる。
【００７１】
スプリングクリップ、ねじ板、および他の固定要素を含む、試料要素１１５を取付け部１１０に留める他の方法もまた有用である。
【００７２】
図２の実施形態では、取付け部１１０は、第１移動アセンブリ１３０および第２移動アセンブリ１２０を含む試料移動アセンブリに取り付けられる。取付け部１１０は、第２移動アセンブリ１２０の第１の端部１２１に取り付けられる。第１の端部１２１は、第２移動アセンブリ１２０の第２の端部１２２から軸方向にずれた第２移動アセンブリ１２０の自由端部である。第２の端部１２２は、第１移動アセンブリ１３０の第１の端部１３１に結合される。第１移動アセンブリ１３０の第２の端部１３２は、回転アセンブリ１５０のシャフト１４０に結合される。
【００７３】
第１移動アセンブリ１３０は、ｘ軸に対して概ね平行な方向且つｘ軸に対して垂直な方向に第２移動アセンブリ１２０の移動を可能にするように配置される。第２移動アセンブリ１２０は、ｘ軸に沿って、且つｘ軸に対して垂直な２つの相互に直交する方向に沿って、試料取付け部１１０の移動を可能にするように配置される。
【００７４】
いくつかの実施形態では、第１移動アセンブリ１３０および第２移動アセンブリ１２０はそれぞれ、３つの実質上直交する方向に試料取付け部１１０の移動を可能にするように配置される。
【００７５】
図２の実施形態において、第１移動アセンブリ１３０は、それぞれの移動ユニットを有する粗移動アセンブリであり、これらの移動ユニットはそれぞれ、スティックスリップ動作モードに従って動作可能な１対のせん断圧電駆動の形式である。図３（ａ）は、図２のホルダアセンブリ１００のさらなる詳細の構成を示し、図３（ｂ）は、第１移動アセンブリ１３０の拡大図である。
【００７６】
図３（ｂ）に示すように、第１移動アセンブリ１３０は、それぞれ実質上円筒形の部材の形である第１の支持部材１３３および第２の支持部材１３４を有する。
第２の支持部材１３４の一方の端部は、第１の支持部材の端部１３３Ａに結合され、スリップスティック作動機構手段により、第１の支持部材１３３に対して移動可能に配置される。図３の実施形態では、第２の支持部材１３４は、第１の支持部材１３３および第２の支持部材１３４の長手方向軸に対して実質上垂直な方向に移動可能である。
【００７７】
具体的には、第１の支持部材１３３の端部１３３Ａは溝部１３３Ｂを備え、溝部１３３Ｂ内で、第２の支持部材１３４の凸縁分１３４Ｃが摺動可能である。
【００７８】
第２の支持部材１３４の凸縁部１３４Ｃ内に実質上Ｖ字状の溝１３４Ｄが設けられ、その中で、実質上Ｖ字状の溝１３４Ｄの先端に対して平行な方向に第１の支持部材１３３に対して第２の支持部材１３４を容易に移動させるように、軸受けが設けられる（図示せず）。
【００７９】
第２の支持部材１３４の反対側の端部には、対応する構成が設けられ、第３の支持部材１３５が第２の支持部材１３４に対して移動可能になるように構成される。第１の支持部材１３３の端部１３３Ａ内に形成された溝部１３３Ｂと同様に、第２の支持部材１３４の長手方向軸に対して実質上垂直な方向に沿って、溝部１３４Ｂが設けられる。
【００８０】
第３の支持部材１３５は、その端部に形成された凸縁部１３５Ｃを有し、凸縁部１３５Ｃがスリップスティック作動機構を用いて溝部１３４Ｂ内で摺動可能になるように配置される。第２の支持部材１３４の凸縁１３４Ｃおよび溝１３４Ｂの相対的な方位は、第２の支持部材および第３の支持部材が、第１の支持部材１３３に対して実質上直交する方向で移動可能になるような方位である。
【００８１】
第２移動アセンブリ１２０は、図３（ａ）に示すように、４象限ピエゾチューブ（ｐｉｅｚｏ−ｔｕｂｅ）１２５の形の比較的細い移動アセンブリである。チューブ１２５は、チューブ１２５の象限のうちの１つまたは複数に適切な電位を印加することによって、ｘ軸に対して平行な方向で、またｘ軸に対して垂直な２つの相互に直交する方向に沿って、チューブの第１の端部１２１を第２の端部１２２に対して偏向させるように動作可能である。
【００８２】
４象限のそれぞれに電位を印加すると、ｘ軸に対して平行な方向で第２の端部１２２の移動をもたらすことが理解されるであろう。
【００８３】
上述のように、移動アセンブリ１２０、１３０は、シャフト部材１４０に結合され、シャフト部材１４０は試料回転アセンブリ１５０に順に結合される。試料回転アセンブリ１５０は、チューブ部材１６０内に設けられた回転アクチュエータ部１５２（図２）を有する。チューブ部材１６０は、ホルダアセンブリ１００の本体部の一部とすることができ、またはホルダアセンブリ１００の本体部に堅固に結合させることができる。回転アセンブリ１５０は、シャフト部材１４０の回転運動を生じさせるように、せん断動作モードに従って構成される２対の圧電要素により動作可能である。
【００８４】
移動アセンブリ１２０、１３０は、移動アセンブリ１２０、１３０を用いて試料１１５の移動を生じさせてシャフト部材１４０の回転軸上または回転軸近傍に関心領域を位置決めできるように構成される。
【００８５】
図４（ａ）は、試料回転アセンブリ１５０の回転アクチュエータ部１５２の構造の断面概略図である。ホルダアセンブリ１００のシャフト部材１４０は、回転アセンブリ１５０を通過し、２対の圧電結晶と当接した状態で維持される。回転アセンブリ１５０の１対の結晶１５３、１５４を図４（ａ）に示す。結晶１５３、１５４は、シャフト部材１４０の直径に沿って反対側に設けられる。これらの２対は、長手方向軸に沿って相互に隔置され、チューブ部材１６０に対して固定された回転アセンブリ１５０の枠に固定して取り付けられる。
【００８６】
シャフト部材１４０の回転運動を生成するために、結晶１５３のうちの１つに電位を印加して結晶のせん断を引き起こし、それによってシャフト部材１４０と当接する結晶１５３の面が、第１の接線方向Ｔ１でシャフト部材１４０に対してずれる。第１の接線方向のずれは、摩擦のためにホルダアセンブリ１００の長手方向軸の周囲でシャフト部材１４０の回転をもたらすのに十分なほどゆっくりと実行される。図示の例では、シャフト部材１４０の回転は、図に示す方位に対して反時計回りの方向で発生する。
【００８７】
次いで、結晶１５３は、結晶１５３の面をシャフト部材１４０の表面上で摺動させるのに十分なほど急速にその形状に戻り、したがってシャフト部材１４０の回転を誘発しない。言い換えれば、結晶１５３の面は、シャフト部材１４０の表面に対して「スリップ」する。
【００８８】
一方の結晶１５３のせん断に続いて、他方の結晶１５４に同様に電位が印加され、それによってシャフト部材１４０のさらなる回転をもたらす。いくつかの実施形態では、結晶１５３、１５４対のせん断変形を実質上同時に実行することができる。他の動作順序もまた有用である。
【００８９】
図１から４の実施形態では、回転アセンブリ１５０は、たとえばいくつかの自動焦点カメラレンズアセンブリで使用されるようないくつかの知られている高速超音波アクチュエータとは異なることに留意されたい。いくつかの実施形態では、回転アセンブリ１５０は、段階的なモードで動作するように構成され、またいくつかの実施形態では、１°程度の角度間隔を有する回転位置への試料取付け部の増分回転に最適化される。
【００９０】
いくつかの実施形態では、アセンブリは、０．１°以下の角度間隔を有する回転位置への試料取付け部の増分回転を可能にするように構成される。他の角度間隔もまた有用である。
【００９１】
使用の際には、ホルダアセンブリ１００は、電子顕微鏡の鏡筒２のゴニオメータアセンブリ５内に設置することができる（図１）。いくつかの顕微鏡では、ゴニオメータアセンブリ５は、取付け部１１０に結合された試料要素１１５が顕微鏡の視野内に入るようなホルダアセンブリ１００の粗移動を可能にするように構成される。
【００９２】
いくつかの実施形態では、ホルダアセンブリ１００は、少なくともゴニオメータアセンブリ５が所定の構成であるときには試料１１５が顕微鏡の視野内に入るように構成される。たとえば、所定の構成は、ゴニオメータの傾斜角度が特定の範囲内であること、および／またはホルダアセンブリの１つもしくは複数の試料移動アセンブリもしくは回転アセンブリの位置が特定の位置範囲内であることを必要とする可能性がある。
【００９３】
取付け部１１０内の試料１１５を有するホルダアセンブリ１００を設置した後、試料１１５の関心領域１１６が試料回転アセンブリ１５０の回転軸と一致するまで、移動アセンブリ１２０、１３０を調整することができる。この目的を達成するために、本発明のいくつかの実施形態では、顕微鏡の試料ホルダアセンブリの移動装置を用いたホルダアセンブリ１００の移動は、移動アセンブリ１２０、１３０を用いた試料の移動を加えて実行するかもしれないことが理解される。
【００９４】
試料の関心領域が回転アセンブリ１５０の回転軸と一致して顕微鏡の視野内に入った後、試料傾斜アセンブリ１５０を作動し、試料取付け部１１０を一連の角度位置へ回転させ、それぞれの角度位置で、試料の投影電子画像を記録する。次いで、記録された画像を、知られている電子断層撮影法の再構成アルゴリズムに従って処理し、関心領域１１６の微細構造の３次元図を得る。
【００９５】
異なるそれぞれの傾斜角度での一連の画像の獲得中に顕微鏡の視野内で関心領域１１６が動くと、関心領域の位置を調整する必要を招くであろうことが理解される。このため、第２移動アセンブリ１２０（または、厳密な移動の場合、加えてまたは代わりに第１移動アセンブリ１３０）を使用して試料を移動させることが必要になるであろう。
【００９６】
ホルダアセンブリ１００の構造内の機械的な不正確さのための関心領域の移動の補償に加えて、たとえば試料の加熱または帯電のための試料の「ドリフト」も、この方法によって補償することができる。
【００９７】
いくつかの実施形態では、第１移動アセンブリ１３０は、第１移動アセンブリ１３０が回転アセンブリ１５０に対して基準位置に設定され、また第２移動アセンブリ１２０が所定の構成であるとき、第２移動アセンブリ１２０のピエゾチューブの軸が回転アセンブリ１５０の回転軸と実質上整合するように配置される。示された構成は、４象限アクチュエータの４つの象限のうちの１つまたは複数に１組のデフォルト電位を印加することが必要になる可能性がある。
【００９８】
いくつかの実施形態では、第１移動アセンブリ１３０は、シャフト部材１４０に結合されたシャフトに結合される。いくつかの実施形態では、第１移動アセンブリ１３０は、シャフト部材１４０に直接結合される。
【００９９】
試料回転および移動アセンブリが従来の電子顕微鏡ゴニオメータ５内に挿入可能になるように構成された本発明のいくつかの実施形態では、ゴニオメータ５の回転軸５Ａは、回転アセンブリ１５０の回転軸と一致しない可能性があることが理解される。
【０１００】
そのような状況を、本発明の実施形態に従うホルダアセンブリ１００の試料回転アセンブリ１００の回転軸１５０Ａとともに、ゴニオメータ５の回転軸５Ａが示された図５に説明する。回転アセンブリ１５０の「平均」回転軸Ａも示す。「平均」回転軸Ａは、この例では、軸５Ａ、１５０Ａのそれぞれと等しい角度を向き、軸５Ａ、１５０Ａのそれぞれと同一平面上にある軸である。
【０１０１】
本発明のいくつかの実施形態は、回転アセンブリ１５０の回転軸１５０Ａがゴニオメータ５Ａの回転軸と平行に整合するような軸の周囲で回転アセンブリ１５０を回転させることによって、軸５Ａ、１５０Ａの不整合の問題を克服しようとする。
【０１０２】
さらに、いくつかの実施形態では、回転アセンブリ１５０の回転軸１５０Ａの空間位置は、シャフト部材１４０の回転プロセス中に変動することがある。この結果、顕微鏡の視野に対して、試料の関心領域１１６の位置の変動が生じ得る。
【０１０３】
いくつかの実施形態では、回転アセンブリ１５０の回転軸１５０Ａの位置を調整できると、第１移動アセンブリ１３０および／または第２移動アセンブリ１２０を使用して行われる試料位置の調整とは独立して、シャフト部材１４０の回転中に試料位置の変動を補償することができる。
【０１０４】
図６（ａ）は、ホルダアセンブリ２００が、実質上図２から４の実施形態に関して記載された特徴を備える本発明の一実施形態を示す。対応する特徴には類似の参照符号で標識を付け、頭には数字「１」ではなく数字「２」を付けた。
【０１０５】
さらに、試料回転アセンブリ２５０は、第１移動アセンブリ２３０に結合された端部とは反対側の回転アセンブリ２５０の端部２５０Ｆで、第３移動アセンブリ２８０に結合される。第３移動アセンブリ２８０は、回転アセンブリ２５０の端部２５０Ｆの移動をもたらすように構成される。いくつかの実施形態では、第３移動アセンブリ２８０は、端部２５０Ｆに直接結合されたスリップスティックアクチュエータなどの移動アクチュエータを含む。端部２５０Ｆを移動させるための他の機構もまた有用である。
【０１０６】
端部２５０Ｆから軸方向にずれた回転アセンブリ２５０の一部分に当接し、回転アセンブリ２５０の端部２５０Ｆの移動が回転アセンブリ２５０の回転軸の回転をもたらすように、回転アセンブリ２５０の移動を抑制する軸受け２７１が設けられる。１対の軸受け２７１を図６（ａ）に示すが、２対以上の軸受けを使用できることが理解される。
【０１０７】
第３移動アセンブリ２８０は、回転アセンブリ２５０による試料の回転プロセス中、ユーザにとって関心のある試料の領域が必要な位置に留まるように、ユーザが回転アセンブリ２５０の回転軸の位置を調整できるように構成される。
【０１０８】
いくつかの実施形態では、第３移動アセンブリ２８０の動きは、第１移動アセンブリ２３０および第２移動アセンブリ２２０の動きに対して補完的である。
【０１０９】
いくつかの実施形態では、第３移動アセンブリ２８０により回転アセンブリ２５０の回転軸２５０Ａを移動させ、それによって対物レンズの光軸と交差させることができる。
【０１１０】
いくつかの実施形態では、第３移動アセンブリ２８０により、回転アセンブリ２５０の回転軸２５０Ａとゴニオメータ５の回転軸５Ａ（図５）を、互いに対して実質上平行に、または互いと実質上一致するように整合させることができる。
【０１１１】
図６（ｂ）は、第３移動アセンブリ２８０’が、ホルダアセンブリのマニピュレータ部の試料回転アセンブリ２５０’に結合されたロッド部材２８３を偏向させるように動作可能な第１の圧電アクチュエータ２８２の形で設けられる一実施形態を示す。図６（ｂ）の実施形態では、ロッド部材２８３は、試料回転アセンブリ２５０’が第１移動アセンブリ（図示せず）をその周囲で回転させるように動作可能な軸と実質上同軸である。
【０１１２】
第１の圧電アクチュエータ２８２は、長さを増大し、それによって試料回転アセンブリ２５０’が第１移動アセンブリをその周囲で回転させるように動作可能な軸の回転をもたらすように動作可能である。
【０１１３】
ロッド部材２８３の第１の圧電アクチュエータ２８２とは反対側に、第１の弾性部材２８４がスペーサブロックの形で設けられる。第１のアクチュエータ２８２が延びると、ロッド部材２８３は基準位置から第１の弾性部材２８４の方へ偏向して、それによって、第１の弾性部材２８４が弾性的に圧縮される。
【０１１４】
その後、第１のアクチュエータ２８２が収縮すると、第１の弾性部材２８４は、圧縮していない状態の方へ延びる。これにより、ロッド部材２８３は再び、基準位置の方へ曲がる。マニピュレータ部の回転を容易にするように、軸受け２７１’が設けられる。いくつかの実施形態では、第２の圧電アクチュエータ（図示せず）および対応する第２の弾性部材を設けて、第１のアクチュエータ２８２およびロッド部材２８３の軸に対して実質上垂直に向け、第２のアクチュエータは、第１のアクチュエータ２８２がその周囲でマニピュレータアセンブリの回転をもたらすように構成される軸に対して実質上垂直な軸の周囲で、マニピュレータアセンブリの回転をもたらすように構成される。
【０１１５】
いくつかの実施形態では、第１のアクチュエータおよび第２のアクチュエータはロッド部材２８３に結合され、したがって第１の弾性部材および第２の弾性部材を必要としない。
【０１１６】
いくつかの実施形態では、第１の圧電アクチュエータおよび第２の圧電アクチュエータはピエゾチューブ部材の形であり、これらはそれぞれ、チューブ部材の電極に適切な電位が印加されるとそれぞれのチューブ部材の長手方向軸に沿って延びるように構成される。
【０１１７】
図７は、図２の実施形態の特徴を有する試料ホルダアセンブリ３００が提供される本発明の一実施形態を示す。
【０１１８】
図２の実施形態の特徴と共通している図７の実施形態の特徴には類似の参照番号で標識を付け、頭には「１」ではなく数字「３」を付けた。
【０１１９】
図７に示すように、第１試料取付け部３１０に加えて、第２試料取付け部３１２が設けられる。図７の実施形態では、ホルダアセンブリ３００は枠部分３０１を有し、枠部分３０１には第２試料取付け部３１２が取り付けられる。ホルダアセンブリ３００は、第１移動アセンブリ３３０および第２移動アセンブリ３２０ならびに回転アセンブリ３５０を用いて、第２試料取付け部３１２に対して第１試料取付け部３１０を移動させて回転できるように構成される。
【０１２０】
いくつかの実施形態では、ホルダアセンブリ３００が中に取り付けられたゴニオメータ５の回転によって、電子顕微鏡の鏡筒２を通過する電子ビームに対して第２試料取付け部３１２の回転を生じさせ、それによってホルダアセンブリ３００全体の回転をもたらすことができ、一方、ホルダアセンブリ３００が中に取り付けられたゴニオメータの回転により、またはホルダアセンブリ３００の回転アセンブリ３５０の回転により、電子ビームに対して第１試料取付け部３１０の回転を生じさせることができることが理解される。
【０１２１】
いくつかの実施形態では、ホルダアセンブリ３００は、第１試料取付け部３１０および第２試料取付け部３１２に位置する試料を顕微鏡の視野内で同時に提供できるように構成される。
【０１２２】
いくつかの実施形態では、アセンブリ３００により、第１試料取付け部３１０により保持された試料と第２試料取付け部３１２によって保持された試料を物理的に接触させることができる。したがって、本発明のいくつかの実施形態のホルダアセンブリは、材料間の接触力学に関するナノスケール研究などの適用分野で使用することができる。したがって、本発明のいくつかの実施形態は、ナノインデンテーション実験、材料製作技術、および測定学で使用することができる。
【０１２３】
いくつかの実施形態では、第１移動アセンブリ３３０は、基準位置に対して最大±０．５ｍｍ以下の距離、ｘ軸を含む１つまたは複数の直交軸に沿って第２移動アセンブリ３２０の移動を可能にするように構成される。
【０１２４】
±０．５ｍｍより大きいか小さいかにかかわらず、他の距離もまた有用である。いくつかの実施形態では、第１移動アセンブリ３３０は、最大±１ｍｍ以下の距離、ｘ軸を含む１つまたは複数の直交軸に沿って第２移動アセンブリの移動を可能にするように構成され、一方他の実施形態では、この距離は±０．２５ｍｍである。
【０１２５】
いくつかの実施形態では、第１移動アセンブリ３３０は、３つの相互に直交するｘ、ｙ、ｚ軸に沿って第２移動アセンブリ３２０の移動を可能にするように構成される。
【０１２６】
いくつかの実施形態では、第２移動アセンブリ３２０は、第２移動アセンブリ３２０の移動の範囲内で所定の位置から１ｎｍの範囲内まで、直交するｘ、ｙ、ｚ方向に沿って試料取付け部の移動を可能にするように構成される。
【０１２７】
図８（ａ）は、第１移動アセンブリ４３０が４象限ピエゾチューブの形式で提供され、また第２移動アセンブリ４２０がさらなる４象限ピエゾチューブにより提供される一実施形態を示す。図８（ａ）の実施形態では、第１移動アセンブリ４３０のピエゾチューブは、３つの相互に実質上直交する方向に沿って第２移動アセンブリを移動させるように構成され、第２移動アセンブリ４２０は、対応する形であるが、それぞれの移動アセンブリのピエゾチューブ間の寸法の違いによる小さな距離、試料取付け部４１２を移動させるように構成される。
【０１２８】
いくつかの代替的実施形態では、スリップスティックアクチュエータに加えて、４象限ピエゾチューブにより第１移動部材４３０が提供される。いくつかの実施形態では、第１移動アセンブリ４３０の４象限ピエゾチューブは、ｘ軸に沿って少なくとも１００ミクロン、またｘ軸に対して垂直な軸に沿って少なくとも１００ミクロン、第２移動アセンブリ４２０の移動を可能にする。いくつかの実施形態では、この距離は、一方のまたは両方の軸に沿って少なくとも５００ミクロンである。
【０１２９】
いくつかの実施形態では、本明細書に記載のような４つの象限（または「区分」）を有する１つまたは複数の４象限ピエゾチューブを、異なる数の区分を有するピエゾチューブに取り替えることができることが理解される。
【０１３０】
図８（ｂ）は、本発明の代替的実施形態による第１移動アセンブリを示す。ここでは、図３（ｂ）に示す機構に類似しているさらなるスリップスティック作動機構によるｘ軸に対して垂直な方向に沿った移動に加えて、第２移動アセンブリ６３０の軸方向の移動（すなわち、ｘ軸に対して平行な移動）がスリップスティック作動機構６３５Ａにより容易になる。軸方向の移動運動（ｘ軸に対して平行）は、図３（ｂ）に示す機構に類似しているスリップスティック作動機構に従って試料を移動させるように構成された圧電要素により容易になる。
【０１３１】
図８（ｃ）および（ｄ）は、単一の凸縁と溝の構成を用いて第２移動アセンブリの移動を可能にする、ｘ軸とｙ軸を組み合わせた移動アクチュエータを有する第１移動アセンブリを示す。図８（ｃ）および（ｄ）の実施形態では、第１移動アセンブリは、第１の支持部材４３３および第２の支持部材４３４を含み、第１の支持部材４３３および第２の支持部材４３４は、第２の支持部材４３４の凸縁部４３４Ｃおよび第１の支持部材４３３の対応する溝４３３Ｂを用いてともに結合される。
【０１３２】
凸縁部４３４Ｃは圧電材料の２対の板４３６、４３７を備え、各対４３６、４３７の一方の板は凸縁部４３４Ｃの両側のそれぞれの上に設けられ、第１の支持部材４３３の溝部４３３Ｂの対向する実質上平行の内面４３３Ｂ’間に挟まれる。
【０１３３】
一方の対の板４３６の板は、他方の対４３７の板に対して、第１の支持部材４３３の溝部４３３Ｂの内面４３３Ｂ’に対して平行な平面内で相互に直交する方向に第２の支持部材４３４の移動を生じさせることができるような結晶方位を有する。
【０１３４】
図８（ｃ）および（ｄ）の実施形態では、板４３６は、ｙ軸に対して平行な方向に第２の支持部材を移動させるように配置され、一方板４３７は、ｘ軸に対して平行な方向に第２の支持部材を移動させるように配置される。他の構成もまた有用である。
【０１３５】
本発明のいくつかの実施形態による装置は、ナノファブリケーションの適用分野を含む異なる適用分野の範囲内で使用できることが理解される。たとえば、本発明のいくつかの実施形態では、イオンビームなどのビームライン内でワイアを回転させることにより、ワイアを鋭利にして直径２０ｎｍ以下の「ナノチップ」の形成を実行することができる。いくつかの実施形態では、いくつかの実施形態による装置が、集束イオンビーム（ＦＩＢ）のミリング装置内に設置される。
【０１３６】
本発明のいくつかの実施形態では、たとえばホルダ装置の電子制御装置によって回転アセンブリ１５０のシャフト１４０の回転位置を決定できる手段が提供される。
【０１３７】
図９は、回転位置センサ５９０（Ｓｅｎｔｒｏｎ  ＡＧ  Ａｎｇｌｅ  Ｓｅｎｓｏｒ  ２ＳＡ−１０）が設けられた試料ホルダアセンブリ５００を示す。センサ５９０は、ホルダアセンブリ５００の回転アセンブリ５５０のシャフト５４０に結合された強磁性円板部分５９１と、ホルダアセンブリ５００の本体部５０１に対して固定の方位で設けられたチップパッケージ５９２内に設けられたＣＭＯＳホール回路とを有する。
【０１３８】
位置センサ５９０は、シャフト５４０の回転位置に対応する出力を与え、それによって、ホルダアセンブリ５００の操作者および／または算出装置などの制御装置に位置フィードバックを与えることができる。
【０１３９】
位置センサ５９０が存在すると、操作者は、シャフト５４０（また、その結果、サンプルホルダ５１０）が所与の瞬間に所定の位置にあることを確信できるという利点がある。
【０１４０】
回転位置センサ５９０をもたないいくつかの実施形態では、実行されたスティックスリップ作動ステップの数など、回転アセンブリ５５０に与えられる制御信号に基づいて、試料取付け部５１０の回転位置を決定することができる。所与の１組のスティックスリップ作動パラメータ（印加電圧、印加電圧のスイッチング速度など）に対して各スティックスリップ作動ステップの大きさを測定し、所定の条件下でスティックスリップ作動ステップごとの基準の回転の大きさを提供することができる。次いで、所与の方向で生じる回転量は、逆方向で実行された作動の数を減じて、その方向で実行されたスティックスリップ作動の数を参照することによって決定することができる。
【０１４１】
しかし、そのような方法には、たとえば回転アセンブリの温度変化および／または圧電結晶の老化のため、シャフト５４０が所与の１組の作動パラメータの下で所与の方向に回転する量が時間とともに変化する可能性があるという欠点がある。
【０１４２】
いくつかの実施形態では、顕微鏡下で観察されるサンプルの画像、またはサンプルホルダの一部分もしくはホルダアセンブリの任意の他の適切な部分の画像を記録して、サンプルの現在の位置に関する情報を提供するために使用することができる。その後、この情報を使用して、必要な位置にサンプルを移動させるように、および／または必要な位置でサンプルを維持するように、ホルダアセンブリを制御することができる。たとえば、この情報を使用して、サンプルホルダ内で支持されたサンプルの所与の領域を、顕微鏡の視野内の実質上一定の位置で維持することができる。したがって、この情報を使用して、試料のドリフト、たとえば熱ドリフトを補償することができる。
【０１４３】
第１試料取付け部３１０、５１０および第２試料取付け部３１２、５１２を有する図７または図９の実施形態などのいくつかの実施形態では、この情報を使用して、第２試料取付け部に対する第１試料取付け部の位置を制御することができる。たとえば、試料ホルダアセンブリ３００、５００の制御装置は、第２試料取付け部３１２、５１２に対して所定の位置へ第１試料取付け部３１０、５１０を移動させるように構成することができる。制御装置は、第１試料取付け部３１０、５１０によって支持された試料が第２試料取付け部３１２、５１２によって支持された試料に対して所定の位置にくるように、第１試料取付け部３１０、５１０を移動させるように構成することができる。所定の位置は、それぞれの試料間の所定の距離、または試料間の接触が発生する位置に対応することができる。
【０１４４】
上述のように、図９の実施形態では、回転アセンブリ５５０が設けられた端部とは反対側のアセンブリ５００の端部に、試料取付け部５１０が設けられる。このアセンブリは、アセンブリ５００の本体部５０１によって支持された補助（または２次）試料取付け部５１２を有し、補助試料取付け部５１２は、第２の試料を支持するように構成される。いくつかの実施形態では、本体部を枠部分と呼ぶことがある。
【０１４５】
この装置は、投影の際に第１の試料が第２の試料に重複するように、すなわち電子ビームが顕微鏡の鏡筒に沿って進む方向に沿って、試料取付け部５１０によって支持された第１の試料を操作するように動作可能にすることができることが理解される。この特徴は、さらなる試料と重複して投影される試料を観察することによって試料の歪みを測定できるモアレ方法を使用する歪み測定実験などの実験では特に重要なものである。上記で論じたように、この装置の制御装置は、顕微鏡によって制御装置に提供される試料の画像に基づいて、第１の試料を操作して第２の試料に重複する関係になるように構成することができる。
【０１４６】
本明細書の記載および特許請求の範囲全体にわたって、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」および「含有する（ｃｏｎｔａｉｎ）」という言葉、ならびにこれらの言葉の変形、たとえば「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」および「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」は、「含むがそれに限定されるものではない」ことを意味し、他の部分、添加物、構成要素、整数、またはステップを排除しようとするものではない（また排除しない）。
【０１４７】
本明細書の記載および特許請求の範囲全体にわたって、文脈上異なる解釈を要する場合を除き、単数形は複数形を包含する。特に、不定冠詞を使用する場合、本明細書は、文脈上異なる解釈を要する場合を除き、単数形だけでなく複数形も予期するものとして理解されるべきである。
【０１４８】
本発明の特定の態様、実施形態、または例と組み合わせて記載した特徴、整数、特性、化合物、化学部分、または群は、適合しない場合を除き、本明細書に記載の任意の他の態様、実施形態、または例にも適用できると理解されるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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