(57)【要約】【課題】簡単な構造で、液体窒素による沸騰振動の影響を軽減できる電子線装置を提供することを課題とする。【解決手段】電子線が照射される試料が収納される試料室３と、試料室３に備わって、電子線が照射された試料から放出されるガス分子を吸着する冷却板と、冷却板を冷却する液体窒素ＬＮを蓄える内筒８０ｂおよび空間を介して内筒８０ｂを内包する外筒８０ａを有してなる液体窒素タンク８と、を備える走査電子顕微鏡とする。そして、液体窒素タンク８は試料室３の外部に配置されて、液体窒素ＬＮを内筒８０ｂに注入する注入口８０ｆが上方に向かって開口し、外筒８０ａは、上下方向に垂直な平面で断面した断面形状で囲まれた面積が上方から下方に向かって漸増していることを特徴とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子線が照射される試料が収納される試料室と、
前記試料室の内部で、前記電子線が照射された前記試料から放出されるガス分子を吸着する冷却板と、
前記冷却板を冷却する液体窒素を蓄える内筒および空間を介して前記内筒を内包する外筒を有し、前記試料室の外部に取り付けられる液体窒素タンクと、を備え、
前記外筒は底面となる平面を有し、当該底面を下方とする上下方向に垂直な平面で断面した断面形状で囲まれた面積が上方から下方に向かって漸増していることを特徴とする電子線装置。
【請求項２】
前記外筒が円錐形状または円錐台形状であって、上下方向の高さＨｔを底面半径Ｒｄで除した比「Ｈｔ／Ｒｄ」が「（３１／２）／２」以上「１」以下の値となっていることを特徴とする請求項１に記載の電子線装置。
【請求項３】
前記液体窒素タンクは、前記試料室と接続される接続管によって支持され、
前記接続管は、前記液体窒素タンクの上下方向の重心位置で当該液体窒素タンクを支持することを特徴とする請求項２に記載の電子線装置。
【請求項４】
前記接続管は、底面の上方において、上下方向の高さＨｔの「１／３」の位置で前記液体窒素タンクを支持することを特徴とする請求項３に記載の電子線装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子線装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子顕微鏡など、試料に電子線を照射して結像し、その結像を観察する電子線装置は、高分解能化が進むにしたがって、微小な振動の影響で電子線が通過する光学系や試料を載置するステージが振動し結像が乱れるという問題が発生しやすくなる。この振動の原因の１つが試料室を冷却する液体窒素が注入される液体窒素タンク内での沸騰である。
この技術分野の背景技術として、例えば特許文献１には「液体窒素タンクを通して冷却される冷却棒と液体窒素タンクとを吸着・分離する電磁クラッチを設け、電磁クラッチの作動により冷却棒と液体窒素タンクとを冷却時は吸着し、像観察時は切り離すようにした」と記載されている（要約参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−２１５７１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
液体窒素の沸騰によって生じる振動（沸騰振動）の影響を軽減するためには、沸騰振動の伝達部を遮断するか、液体窒素の沸騰を抑制すればよい。しかしながら、例えば特許文献１に記載されるように、液体窒素の沸騰振動が伝達される伝達部を遮断する装置を設ける場合、その装置は構造が複雑であり電子顕微鏡の製造コストが高くなる可能性がある。また、液体窒素の沸騰を抑制する構成の場合、液体窒素を固化する装置が必要になり、液体窒素が封入される容器を耐圧容器にする必要が有る。このため、熱容量が大きくなり、冷却効果が低下する可能性がある。
【０００５】
そこで本発明は、簡単な構造で、液体窒素による沸騰振動の影響を軽減できる電子線装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するため本発明は、電子線が照射される試料が収納される試料室に備わって、電子線が照射された試料から放出されるガス分子を吸着する冷却板を冷却する液体窒素を蓄える液体窒素タンクを備える電子線装置とする。そして、液体窒素タンクは試料室の外部に配置され、その外形は、上下方向に垂直な平面で断面した断面形状で囲まれた面積が上方から下方に向かって漸増しているという特徴を有する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によると、簡単な構造で、液体窒素による沸騰振動の影響を軽減できる電子線装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】走査電子顕微鏡の外観を示す斜視図である。
【図２】走査電子顕微鏡の構造を示す図である。
【図３】液体窒素タンクの構造を示す断面図である。
【図４】（ａ）は沸騰によって気泡が発生する状態を示す図、（ｂ）は気泡が成長して液面に向かって上昇する状態を示す図、（ｃ）は気泡が消滅する状態を示す図である。
【図５】液体窒素の液面が下がった状態を示す図である。
【図６】（ａ）は液体窒素タンクのタンク表面積を説明する図、（ｂ）は外筒の展開図、（ｃ）は高さを底面半径で除した比とタンク表面積の関係を示すグラフである。
【図７】（ａ）は液体窒素タンクの投影周長を説明する図、（ｂ）は高さを底面半径で除した比と投影周長の関係を示すグラフである。
【図８】（ａ）はラッパ状に下方が広がる液体窒素タンクの斜視図、（ｂ）は上面および底面が正６角形の液体窒素タンクの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、適宜図を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。
【実施例】
【００１０】
本実施例では、走査電子顕微鏡を電子線装置の一例として説明する。なお、本発明は、透過電子顕微鏡や、試料に電子線を照射する装置で電子線照射による試料の混濁（コンタミネーション）の低減が必要な装置など、走査電子顕微鏡の他の電子線装置にも適用可能である。また、走査イオン顕微鏡装置など、荷電粒子線装置にも適用可能である。その他、液体窒素を冷却源に使用する装置に本発明を適用することも可能である。
【００１１】
図１は走査電子顕微鏡の外観図、図２は走査電子顕微鏡の構成を示す図である。
図１に示すように、走査電子顕微鏡１は、上下方向に延設されるカラム２と、カラム２の下方に備わる試料室３と、を含んで構成される。カラム２および試料室３は、走査電子顕微鏡１を支持する架台６の上方に設置される荷重板７に取り付けられる。荷重板７は防振材９を介して架台６に支持され、走査電子顕微鏡１を設置する設置床から架台６に伝わる振動は防振材９で吸収される。また、カラム２の内側と試料室３の内部はともに中空であり、連通した空間が形成される。
本実施例ではカラム２の軸方向を走査電子顕微鏡１の上下方向とし、カラム２の側を上方、架台６の側を下方とする。そして、架台６が水平面に設置されたとき、走査電子顕微鏡１の上下方向は鉛直方向となる。
【００１２】
試料室３は、走査電子顕微鏡１で観察する試料２９（図２参照）を収容する容器であり、ステージカバー４と一体に構成されるステージ４ｂ（図２参照）に試料台４ａ（図２参照）が取り付けられて配置される。試料２９は試料台４ａに載置され、カラム２の内部で発生する電子線が上方から照射される。
また、試料室３には、試料２９を出し入れするための試料交換室５が形成される。試料交換室５は試料室３を開閉可能に構成され、さらに、走査電子顕微鏡１の外部に対して開閉可能に構成される。
試料室３に収容される試料２９は最初に、試料室３との間が閉鎖された試料交換室５に置かれ、走査電子顕微鏡１の外部との間が閉鎖された後に出し入れ棒５ａによって試料室３の試料台４ａに載置される。また、試料室３の試料台４ａに載置された試料２９は出し入れ棒５ａによって試料交換室５に運び出され、そこから取り出される。このような試料交換室５が備わることによって、ステージカバー４を開閉することなく、試料２９の試料室３への出し入れが可能となる。
【００１３】
また、カラム２および試料室３を真空にするため、走査電子顕微鏡１にはイオンポンプ２ａおよびターボ分子ポンプ３ａが備わる。また、図示しない他のポンプ（ロータリポンプ等）が備わる場合もある。走査電子顕微鏡１が動作するとき、カラム２および試料室３の内部は図示しないロータリポンプ、イオンポンプ２ａおよびターボ分子ポンプ３ａによって真空状態にされる。
さらに、真空状態となった試料室３において、電子線が照射された試料２９（図２参照）から放出されるガス分子を吸着する冷却板２８（図２参照）を冷却するための液体窒素を溜める液体窒素タンク８が走査電子顕微鏡１に備わっている。
なお、図１における符号１０は、走査電子顕微鏡１に備わる操作盤であり、符号２ｂは試料２９で発生する二次信号を検出する二次信号検出器である。
【００１４】
図２に一例を示すように、カラム２（図１参照）の内部には電子線を試料２９に照射して画像化するための装置が収納されている。その構成は一般的なものであり、以下に簡単に説明する。
【００１５】
カラム２の上方に備わる陰極２０１と第１陽極２０２の間には、制御装置となるＣＰＵ（Central Processing Unit）２００で制御される高圧制御装置２０３によって電圧が印加され、所定のエミッション電流で陰極２０１から一次電子線Ｂ１が放出する。
また、陰極２０１と第２陽極２０４の間には、高圧制御装置２０３によって電圧（加速電圧）が印加され、陰極２０１から放出された一次電子線Ｂ１が加速する。
そして、加速した一次電子線Ｂ１は後段に進行する。
【００１６】
第２陽極２０４を通過した一次電子線Ｂ１は、第１制御装置２０５ａで制御される第１収束レンズ２０５で収束されて、絞り機構２０６で一次電子線Ｂ１の不要な領域が削除される。その後、一次電子線Ｂ１は、第２制御装置２０７ａで制御される第２収束レンズ２０７、および対物制御装置２０８ａで制御される対物レンズ２０８によって試料２９に対する微小スポットに収束される。
【００１７】
第２収束レンズ２０７と対物レンズ２０８の間には、走査制御装置２０９ａで制御される走査コイル２０９が備わり、第２収束レンズ２０７を通過した一次電子線Ｂ１は走査コイル２０９によって、試料２９に対して二次元に走査される。
そして、走査コイル２０９を通過した一次電子線Ｂ１は、試料室３の内部空間３０で試料台４ａに載置される試料２９に照射される。
【００１８】
一次電子線Ｂ１の照射によって試料２９で発生する二次信号（試料信号）Ｂ２は、対物レンズ２０８の上方で、直交電磁界発生装置（図示せず）によって二次信号検出器２ｂの側に偏向され、二次信号検出器２ｂで検出される。
二次信号検出器２ｂで検出された二次信号Ｂ２は、図示しない処理装置によって画像化され、図示しない画像表示装置に表示される。または、図示しない記憶装置に画像データとして記憶される。図示しない画像表示装置は、モニタ、プリンタ等の出力装置である。
【００１９】
試料２９の上方（一次電子線Ｂ１が照射される方向）の近傍には、試料２９の上方の周囲を囲うように冷却板（コンタミネーショントラップ）２８が備わっている。
冷却板２８は冷却されて、一次電子線Ｂ１が照射された試料２９から放出されるガス分子を吸着する。この構成によって、試料室３の内部空間３０の、特に試料２９周辺の真空度が高まり、試料２９のコンタミネーション（混濁）が低減される。
【００２０】
また、試料室３には、ヒータ制御装置２１０ａで制御される加熱用ヒータ２１０が備わっている。試料台４ａに載置された試料２９は加熱用ヒータ２１０によって温度が調節される。
【００２１】
冷却板２８を冷却するため、試料室３には液体窒素ＬＮを溜める液体窒素タンク８が取り付けられている。本実施例における液体窒素タンク８は、試料室３の外部に取り付けられる。また、液体窒素タンク８は、外筒８０ａに内筒８０ｂが内包される二重構造を呈し、外筒８０ａと内筒８０ｂの間の空間８０ｃは真空に維持されることが好ましい。
例えば、試料室３の壁面に内部空間３０が外部と連通する連通孔３０ａが開口し、さらに、液体窒素タンク８の外筒８０ａから連通孔３０ａに向かって延びる接続管８１が形成される構成とする。そして、接続管８１および連通孔３０ａを介して、試料室３の内部空間３０と、液体窒素タンク８の空間８０ｃが連通する構成とすれば、内部空間３０が真空に維持されるのにともなって液体窒素タンク８の空間８０ｃが真空に維持される。なお、液体窒素ＬＮは内筒８０ｂに注入されて蓄えられる。
このように外筒８０ａと内筒８０ｂの間の空間８０ｃが真空に維持されることによって、内筒８０ｂが液体窒素タンク８の外部から断熱され、内筒８０ｂに蓄えられる液体窒素ＬＮの気化による消耗を抑制できる。
【００２２】
接続管８１の内部には、冷却板２８と接続される伝熱線２８ａが挿通される。伝熱線２８ａは液体窒素タンク８の内筒８０ｂに接合されるとともにその端部が内筒８０ｂの内部に延伸して液体窒素ＬＮと接する。この構成によって、冷却板２８は伝熱線２８ａを介して液体窒素ＬＮによって、「−１９０℃」程度まで冷却される。
【００２３】
本実施例に係る液体窒素タンク８の外筒８０ａはともに円形の平面である上面８０Ｕと底面８０Ｄを有する。そして、液体窒素タンク８は上面８０Ｕを上方、底面８０Ｄを下方として上下方向が設定され、この上下方向が走査電子顕微鏡１の上下方向と一致するように液体窒素タンク８は試料室３に取り付けられる。
また、外筒８０ａの上面８０Ｕおよび底面８０Ｄは上下方向に垂直な平面であり、走査電子顕微鏡１が水平面に設置されるとき、上面８０Ｕと底面８０Ｄは水平面になる。
さらに、上面８０Ｕと底面８０Ｄの中心を結ぶ線は上下方向と一致する。そして、液体窒素タンク８の外筒８０ａは、上下方向に垂直な平面で断面した断面形状が上面８０Ｕから底面８０Ｄに向かって、つまり、上方から下方に向かって径が漸増する円錐台形状を呈する。また、内筒８０ｂは外筒８０ａに準じた円錐台形状を呈する。
【００２４】
外筒８０ａの上面８０Ｕと内筒８０ｂの上面はともに開口し、それぞれの開口部が入口管８０ｅで接続されて液体窒素ＬＮの注入口８０ｆが形成される。
外筒８０ａの開口と内筒８０ｂの開口が入口管８０ｅで接続されることによって、外筒８０ａの開口から注入される液体窒素ＬＮが内筒８０ｂの開口を介して内筒８０ｂに導かれる。つまり、入口管８０ｅは注入される液体窒素ＬＮを内筒８０ｂまで導く機能を有する。
そして、外筒８０ａと内筒８０ｂは入口管８０ｅのみで接触する構成が好ましい。この構成によって、外筒８０ａと内筒８０ｂは、入口管８０ｅのみで熱的に接続される。つまり、内筒８０ｂには入口管８０ｅを介してのみ外筒８０ａから伝熱される構成となる。
また、内筒８０ｂは伝熱線２８ａによって支持される。
【００２５】
図３は液体窒素タンクの構造を示す図である。図３に示すように、液体窒素タンク８は、高さＨｔの円錐台形状の外筒８０ａ内に空間８０ｃを介して内筒８０ｂが内包される二重構造で、外筒８０ａと内筒８０ｂは液体窒素ＬＮの注入口８０ｆを形成する入口管８０ｅで接続される。接続管８１は外筒８０ａから試料室３の側に向かって延設され、接続管８１の内部は空間８０ｃと連通する。
接続管８１の試料室３側の端部は周方向に広がってフランジ部８１ａが形成され、このフランジ部８１ａが試料室３に図示しない締結部材（ボルト等）で締結固定される構成とすればよい。
【００２６】
また、接続管８１の内部は試料室３の内部と連通し、この構成によって、液体窒素タンク８の空間８０ｃと試料室３の内部が連通する。また、接続管８１には冷却板２８（図２参照）に接続される伝熱線２８ａが内部を挿通する。伝熱線２８ａは内筒８０ｂに接合し、その端部２８ａ１は内筒８０ｂの内部空間Ａ１に延設されて、伝熱線２８ａの端部２８ａ１は内筒８０ｂの内部空間Ａ１に蓄えられる液体窒素ＬＮと接する。そして、内筒８０ｂは伝熱線２８ａの接合点Ｐ１で支持される。
外筒８０ａと内筒８０ｂは、注入口８０ｆの入口管８０ｅによって接続される以外は真空状態に維持される空間８０ｃによって隔てられ、外筒８０ａと内筒８０ｂの間は断熱される。
なお、接合点Ｐ１は、底面８０Ｄから、高さＨｔの１／３（１／３Ｈｔ）の位置に形成される。この理由については後記する。
【００２７】
以上のように構成される液体窒素タンク８の内筒８０ｂに注入されて蓄えられる液体窒素ＬＮには、内筒８０ｂの内壁８０ｂ１から伝熱される。内壁８０ｂ１内の伝熱速度は、内壁８０ｂ１から液体窒素ＬＮへの伝熱速度より速く、内壁８０ｂ１が高温であれば液体窒素ＬＮへ伝熱される。そして、内壁８０ｂ１の温度が液体窒素ＬＮの沸点以上であれば液体窒素ＬＮは沸騰し気泡が発生する。
【００２８】
図４は、液体窒素が沸騰する状態を示す模式図である。
内筒８０ｂには、主に入口管８０ｅを介して外筒８０ａ（図３参照）から伝熱される。そして、内筒８０ｂに伝熱された熱は内壁８０ｂ１を介して液体窒素ＬＮに伝熱される。このとき内壁８０ｂ１の温度が液体窒素ＬＮの沸点より高いと、図４の（ａ）に示すように、液体窒素ＬＮは沸騰して気泡Ｂｕが発生する。
液体窒素ＬＮに発生した気泡Ｂｕは、内壁８０ｂ１からの伝熱によって成長して浮力を生じ、その浮力が内壁８０ｂ１の張力よりも大きくなると、図４の（ｂ）に示すように液面Ｓ１に向かって上昇する。
気泡Ｂｕは液面Ｓ１に到達すると、図４の（ｃ）に示すように内筒８０ｂの内部空間Ａ１に放出されて液体窒素ＬＮ中の気泡Ｂｕは消滅する。
そして、内部空間Ａ１に放出された気泡Ｂｕの領域に液体窒素ＬＮが流れ込むときに流動が発生し、この流動によって内壁８０ｂ１が加振されて振動（沸騰振動）する。
【００２９】
内壁８０ｂ１における熱の移動が激しいほど気泡Ｂｕの成長速度も速く、気泡Ｂｕの成長と放出が繰り返される。したがって、液面Ｓ１における流動が激しくなって内壁８０ｂ１が激しく加振される。このように内壁８０ｂ１が加振されることによって内筒８０ｂに沸騰振動が発生し、ひいては、試料室３（図１参照）を含んだ走査電子顕微鏡１（図１参照）に振動が発生する。
【００３０】
気泡Ｂｕの発生個数Ｎｂｕと、内壁８０ｂ１の表面温度Ｔａと、は比例関係にある。また、気泡Ｂｕの発生個数Ｎｂｕが増加すると、内壁８０ｂ１を加振する力（加振力Ｆｖ）も増大する。したがって下式（１）が成立する。
Ｆｖ  ∝  Ｔａ    （∵  Ｎｂｕ  ∝  Ｔａ、Ｆｖ  ∝  Ｎｂｕ）  ・・・（１）
式（１）から、内壁８０ｂ１を加振する加振力Ｆｖを抑えるには、内壁８０ｂ１の表面温度Ｔａを低く維持することが効果的であることがわかる。
【００３１】
また、液体窒素タンク８（内筒８０ｂ）の内壁８０ｂ１から液体窒素ＬＮに伝熱して発生する沸騰による加振は、液体窒素タンク８における液体窒素ＬＮの液量の違いによって大きさが異なる。
【００３２】
図５は、液体窒素の液面が下がった状態を示す図である。
図５に実線で示すように、内筒８０ｂにおける液体窒素ＬＮの液量が減少して液面Ｓ１が下がると液面Ｓ１が注入口８０ｆから離れる。つまり、液面Ｓ１となる内壁８０ｂ１の位置が入口管８０ｅから離れることになり、その位置での内壁８０ｂ１の表面温度Ｔｂは液面Ｓ１が高い場合よりも低くなる。例えば図４の（ａ）に示すように液面Ｓ１が上方にある場合の液面Ｓ１の位置の内壁８０ｂ１の表面温度Ｔａに比べて、低くなった液面Ｓ１の位置における内壁８０ｂ１の表面温度Ｔｂは低くなる（Ｔｂ＜Ｔａ）。
【００３３】
また、本実施例の液体窒素タンク８（内筒８０ｂ）は下方に広がる円錐台形状であり、水平面で断面した断面積は下方ほど広くなる。したがって、図５に示すように液量が少なくなった液体窒素ＬＮの液面Ｓ１の位置における内壁８０ｂ１の表面温度Ｔｂは低くなりやすい。
【００３４】
これに対し、図４の（ａ）に示すように内筒８０ｂに蓄えられる液体窒素ＬＮの液量が多い場合、液体窒素ＬＮの液面Ｓ１が注入口８０ｆの入口管８０ｅに近づいて、液面Ｓ１の位置における内壁８０ｂ１の表面温度Ｔａは高くなる。
内筒８０ｂには、主に入口管８０ｅを介して外筒８０ａの熱が伝わる。また、外筒８０ａは大気から伝熱されて温度上昇する。このことから、外筒８０ａの表面積が小さいほど大気からの伝熱量も小さく温度上昇が抑えられ、ひいては、内筒８０ｂへの伝熱量も抑えられることがわかる。
【００３５】
図６は、液体窒素タンクの高さと底面半径とタンク表面積の関係を示す図である。
図６の（ａ）に示すように、底面８０Ｄが半径（底面半径Ｒｄ）の円形で高さＨｔの液体窒素タンク８の場合、タンク表面積は、図６の（ｂ）に示すように、円錐台形状の側面を形成する扇方の面積Ｓａとする。このときに、タンク表面積Ｓａと、高さＨｔと底面半径Ｒｄの関係を計測すると、図６の（ｃ）にグラフで示す結果を得られる。つまり、高さＨｔと底面半径Ｒｄの比（Ｈｔ／Ｒｄ）が「１」となる近傍の形状のときにタンク表面積Ｓａが最小となる。このことから、高さＨｔを底面半径Ｒｄで除した比が「１」またはその近傍となるような形状の液体窒素タンク８が好ましい。
【００３６】
図７は、液体窒素タンクの投影周長と高さと底面半径の関係を示す図である。
例えば図１に示すように、液体窒素タンク８は試料室３の外部に飛び出すように取り付けられる。また、走査電子顕微鏡１は狭い設置領域への設置も要求されるため、外部に飛び出た形状の液体窒素タンク８には小型化が要求される。
本実施例においては液体窒素タンク８の大きさを示す指標として「投影周長Ｌｔ」を用いる。ここでいう投影周長Ｌｔは、上下方向と平行な想像上の投影面に液体窒素タンク８を投影したときの外周の長さを示す。円錐台形状の液体窒素タンク８の場合、上下方向と平行な投影面に投影した形状（投影形状）は台形となり、投影周長Ｌｔはその台形の周回りの長さとなる。
そして、本実施例では投影周長Ｌｔが短いほど大きさが小さいとする。
また、投影形状の底部の長さは液体窒素タンク８の底面８０Ｄの直径（底面半径Ｒｄの２倍）となり、高さは液体窒素タンク８の高さＨｔとなる。
【００３７】
投影形状が、上方から下方に向かって広がる形状（台形、三角形など）の場合、投影周長Ｌｔは投影形状が正三角形に近いほど短くなる。つまり、図７の（ｂ）に示すように、投影形状の高さＨｔを底部の長さ（底面半径Ｒｄ）で除した比（Ｈｔ／Ｒｄ）が、「（３１／２）／２」となる場合に投影周長Ｌｔが最短となる。
よって、高さＨｔを底面半径Ｒｄで除した比（Ｈｔ／Ｒｄ）が、「（３１／２）／２」またはその近傍となるような形状の液体窒素タンク８が好ましい。
【００３８】
図６の（ｃ）に示すように、高さＨｔを底面半径Ｒｄで除した比（Ｈｔ／Ｒｄ）が「１」となるように液体窒素タンク８を形成することによってタンク表面積Ｓａを最小にすることができる。また、図７の（ｂ）に示すように、高さＨｔを底面半径Ｒｄで除した比（Ｈｔ／Ｒｄ）が「（３１／２）／２」となるように液体窒素タンク８を形成することによって投影周長Ｌｔを最短にすることができる。
以上のことから、本実施例においては、高さＨｔを底面半径Ｒｄで除した比（Ｈｔ／Ｒｄ）が「（３１／２）／２」以上「１」以下の値となるような円錐台形状の液体窒素タンク８とする。
この構成によって、液体窒素ＬＮの沸騰による液体窒素タンク８の沸騰振動を抑制でき、かつ、液体窒素タンク８の大きさを好適に小さくできる。
【００３９】
また、図３に示すように、内筒８０ｂと伝熱線２８ａの接合点Ｐ１は、底面８０Ｄから、高さＨｔの１／３（１／３Ｈｔ）の位置に形成される。つまり、液体窒素タンク８を試料室３に接続する接続管８１が、底面８０Ｄの上方において、高さＨｔの１／３（１／３Ｈｔ）の位置に形成される。
高さＨｔを底面半径Ｒｄで除した比（Ｈｔ／Ｒｄ）が「（３１／２）／２」以上「１」以下となるような円錐台形状の液体窒素タンク８では、底面８０Ｄから高さＨｔの１／３（１／３Ｈｔ）の位置近傍に上下方向の重心がある。
したがって、液体窒素タンク８を試料室３に接続する接続管８１が底面８０Ｄから、高さＨｔの１／３（１／３Ｈｔ）の位置に形成されると、液体窒素タンク８は接続管８１によって上下方向の重心位置近傍で支持される。
【００４０】
液体窒素タンク８の内筒８０ｂに沸騰振動が発生し、入口管８０ｅを介して外筒８０ａが上下方向やその垂直な方向に振動しても上下方向の重心位置で液体窒素タンク８を支持する接続管８１にはその振動が伝達されにくい。したがって、液体窒素タンク８の振動が試料室３に伝達されにくい構成となり、走査電子顕微鏡１（図１参照）の振動を抑制できる。
【００４１】
また、液体窒素ＬＮの液量が多いとき、液体窒素タンク８の重心と液体窒素ＬＮの重心が一致する。したがって、沸騰による気泡Ｂｕ（図４の（ａ）参照）の発生量が多く沸騰振動が激しくなるような液体窒素ＬＮの液量が多い場合に、より効果的に、接続管８１による振動の伝達を抑制できる。
【００４２】
以上のように、本実施例における液体窒素タンク８（図３参照）は、下方に向かって広がる円錐台形状を呈し、高さＨｔを底面半径Ｒｄで除した比（Ｈｔ／Ｒｄ）が「（３１／２）／２」以上「１」以下の値となるように構成される。
この構成によって、外筒８０ａのタンク表面積Ｓａ（図６の（ａ）参照）を小さくできる。したがって、内筒８０ｂの内壁８０ｂ１（図３参照）への伝熱を抑制でき、内筒８０ｂにおける沸騰振動の発生を抑制できる。
また、投影周長Ｌｔ（図７の（ａ）参照）を短くすることができ、大きさの小さな液体窒素タンク８とすることができる。
【００４３】
また、液体窒素タンク８（図３参照）は上下方向の重心位置が接続管８１（図３参照）によって支持される。したがって、沸騰振動が接続管８１を介して試料室３（図３参照）に伝達しにくい構成にすることができる。特に、液体窒素タンク８における液体窒素ＬＮの液量が多い場合の重心位置が接続管８１で支持されるため、液体窒素ＬＮの液量が多いときに液体窒素タンク８に発生する沸騰振動の試料室３への伝達を好適に抑制できる。
【００４４】
このように、本実施例の走査電子顕微鏡１（図１参照）は円錐台形状の液体窒素タンク８（図３参照）とするだけで他の複雑な構造を必要とすることなく、液体窒素ＬＮの沸騰振動の影響を軽減できる。
【００４５】
《変形例》
図８は、液体窒素タンクの変形例を示す図である。
例えば、図３に示す液体窒素タンク８は、下方に向かって広がる円錐台形状とした。しかしながら、この形状に限定されない。例えば、図８の（ａ）に示すように、上下方向に垂直な平面で断面した断面形状に囲まれた面積の増加率が上方よりも下方で大きくラッパ状に広がる形状の液体窒素タンク８であってもよい。
このような形状であっても、上下方向に垂直な水平面で断面した断面形状に囲まれた面積が上方から下方に向かって漸増する液体窒素タンク８とすることができる。
この場合も上下方向の重心位置に接続管８１が形成されることが好ましい。
【００４６】
また、他の変形例として、図８の（ｂ）に示すように、上面８０Ｕおよび底面８０Ｄがともに正６角形を呈する形状の液体窒素タンク８であってもよい。この場合も水平面で断面した断面形状（正６角形）に囲まれた面積が上方から下方に向かって漸増する液体窒素タンク８とすることができる。
この場合も上下方向の重心位置に接続管８１が形成されることが好ましい。
なお、図８の（ｂ）には上面８０Ｕおよび底面８０Ｄが正６角形の液体窒素タンク８を例示したが、上面８０Ｕおよび底面８０Ｄの形状は正６角形に限定されない。例えば、上面８０Ｕおよび底面８０Ｄの形状は正５角形であってもよいし正８角形であってもよい。つまり、上面８０Ｕおよび底面８０Ｄがともに正ｎ角形（ｎは３以上の自然数）の液体窒素タンク８であってもよい。
本実施例の液体窒素タンク８には、図８の（ａ）、（ｂ）に示すような変形例が考えられる。
【００４７】
なお、本発明は前記した実施例や変形例に限定されるものではない。例えば、前記した実施例は本発明をわかりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。
また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることも可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。
【００４８】
例えば、本実施例の液体窒素タンク８は、液体窒素ＬＮ（図３参照）の注入口８０ｆ（図３参照）を設けるために上面８０Ｕ（図３参照）が円形となる円錐台形状とした。しかしながら、注入口８０ｆを、例えば側面の上方に設ける形状とすれば円錐形状の液体窒素タンク８（図３参照）であってもよい。
または、外筒８０ａ（図３参照）と内筒８０ｂ（図３参照）が異なる形状の液体窒素タンク８であってもよい。例えば、外筒８０ａが円錐形状で内筒８０ｂが円錐台形状となる液体窒素タンク８であってもよいし、その逆に構成される液体窒素タンク８であってもよい。
【００４９】
この他、本発明は、前記した実施例に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜設計変更が可能である。
つまり、水平面で断面した断面形状に囲まれた面積が上方から下方に向かって漸増し、さらに、体積に対する表面積（タンク表面積Ｓａ）が可能な限り小さくなる液体窒素タンク８（図３参照）の形状であれば、その形状は限定されるものではない。
【符号の説明】
【００５０】
１      走査電子顕微鏡（電子線装置）
３      試料室
８      液体窒素タンク
２８    冷却板
２９    試料
８０ａ  外筒
８０ｂ  内筒
８０ｃ  空間
８０ｆ  注入口
８０Ｕ  上面
８０Ｄ  底面
８１    接続管
Ｈｔ    高さ
ＬＮ    液体窒素
Ｐ１    接合点
Ｒｄ    底面半径
【図１】
2013247027.tif 000003
【図２】
2013247027.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2013247027.tif 000007
【図６】
2013247027.tif 000008
【図７】
2013247027.tif 000009
【図８】
2013247027.tif 000010