(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端にチャック部を有した移動体を本排気室から試料室に導くための第１のガイド体と、
前記移動体を前記本排気室から予備排気室に導くための第２のガイド体と、
前記移動体を前記試料室または予備排気室に導くガイド体として、前記第１のガイド体と第２のガイド体の何れか一方を選択する選択手段と、
前記予備排気室に配置される試料筒を、予備排気室から前記本排気室に移動させることを指示する第１の指示手段と、
その第１の指示手段からの指示に基づき、前記第２のガイド体が選択されるように前記選択手段を制御すると共に、その選択された第２のガイド体に沿って前記移動体が前記本排気室から前記予備排気室まで移動して、前記チャック部が前記試料筒を保持し、その試料筒をチャック部で保持した移動体が前記第２のガイド体に沿って移動して前記本排気室に戻るように前記移動体を制御する手段と、
前記本排気室において前記チャック部で保持されている試料筒を、前記試料室の試料ステージに装着させることを指示する第２の指示手段と、
その第２の指示手段からの指示に基づき、前記第１のガイド体が選択されるように前記選択手段を制御すると共に、その選択された第１のガイド体に沿って前記移動体が前記本排気室から前記試料室まで移動して、前記チャック部に保持されている試料筒が前記試料ステージに装着され、前記移動体が前記第１のガイド体に沿って移動して前記本排気室に戻るように前記移動体を制御する手段と、
前記試料室の試料ステージに装着されている試料筒を、試料室から前記本排気室に移動させることを指示する第３の指示手段と、
その第３の指示手段からの指示に基づき、前記第１のガイド体が選択されるように前記選択手段を制御すると共に、その選択された第１のガイド体に沿って前記移動体が前記本排気室から前記試料室まで移動して、前記チャック部が前記試料ステージに装着されている試料筒を保持し、その試料筒をチャック部で保持した移動体が前記第１のガイド体に沿って移動して前記本排気室に戻るように前記移動体を制御する手段と、
前記本排気室において前記チャック部で保持されている試料筒を、前記予備排気室の試料筒ホルダに装着させることを指示する第４の指示手段と、
その第４の指示手段からの指示に基づき、前記第２のガイド体が選択されるように前記選択手段を制御すると共に、その選択された第２のガイド体に沿って前記移動体が前記本排気室から前記予備排気室まで移動して、前記チャック部に保持されている試料筒が前記試料筒ホルダに装着され、前記移動体が前記第２のガイド体に沿って移動して前記本排気室に戻るように前記移動体を制御する手段
を備えたことを特徴とする試料交換装置。
【請求項２】
前記試料室の試料ステージに装着されている試料筒を、前記チャック部で試料ステージ側に押し込むことを指示する第５の指示手段と、
その第５の指示手段からの指示に基づき、前記第１のガイド体が選択されるように前記選択手段を制御すると共に、その選択された第１のガイド体に沿って前記移動体が前記本排気室から前記試料室まで移動して、前記チャック部が前記試料ステージに装着されている試料筒を試料ステージ側に押し込み、前記移動体が前記第１のガイド体に沿って移動して前記本排気室に戻るように前記移動体を制御する手段
をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の試料交換装置。
【請求項３】
前記試料ステージ、前記移動体のチャック部、前記第１のガイド体および第２のガイド体は、冷却手段により冷却されることを特徴とする請求項２または３記載の試料交換装置。
【請求項４】
先端にチャック部を有した移動体を本排気室から試料室に導くための第１のガイド体と、
前記移動体を前記本排気室から予備排気室に導くための第２のガイド体と、
前記移動体を前記試料室または予備排気室に導くガイド体として、前記第１のガイド体と第２のガイド体の何れか一方を選択する選択手段を備え、
その選択手段によりガイド体を切り換えることにより、前記移動体を第１のガイド体に沿って移動させて、前記本排気室において前記チャック部で保持されている試料筒を前記試料室の試料ステージに装着、または前記試料ステージに装着されている試料筒を前記チャック部で保持して本排気室に移動させる動作と、
前記移動体を第２のガイド体に沿って移動させて、前記予備排気室に配置された試料筒を前記チャック部で保持して前記本排気室に移動、または本排気室において前記チャック部で保持されている試料筒を前記予備排気室に移動させる動作とを選択的に実施可能とした
ことを特徴とする試料交換装置。
【請求項５】
先端にチャック部を有した移動体を本排気室から試料室に導くための第１のガイド体と、
前記移動体を前記本排気室から予備排気室に導くための第２のガイド体と、
前記移動体を前記試料室または予備排気室に導くガイド体として、前記第１のガイド体と第２のガイド体の何れか一方を選択する選択手段と、
前記予備排気室に配置される試料筒を、予備排気室から前記本排気室を介して前記試料室に移動させることを指示する指示手段と、
その指示手段からの指示に基づき、前記第２のガイド体が選択されるように前記選択手段を制御すると共に、その選択された第２のガイド体に沿って前記移動体が前記本排気室から前記予備排気室まで移動して、前記チャック部が前記試料筒を保持し、その試料筒をチャック部で保持した移動体が前記第２のガイド体に沿って移動して前記本排気室に戻るように前記移動体を制御した後、
前記第１のガイド体が選択されるように前記選択手段を制御すると共に、その選択された第１のガイド体に沿って前記移動体が前記本排気室から前記試料室まで移動して、前記チャック部に保持されている試料筒が前記試料ステージに装着され、前記移動体が前記第１のガイド体に沿って移動して前記本排気室に戻るように前記移動体を制御する手段と、
前記試料室の試料ステージに装着されている試料筒を、試料室から前記本排気室を介して前記予備本排気室に移動させることを指示する指示手段と、
その指示手段からの指示に基づき、前記第１のガイド体が選択されるように前記選択手段を制御すると共に、その選択された第１のガイド体に沿って前記移動体が前記本排気室から前記試料室まで移動して、前記チャック部が前記試料ステージに装着されている試料筒を保持し、その試料筒をチャック部で保持した移動体が前記第１のガイド体に沿って移動して前記本排気室に戻るように前記移動体を制御した後、
前記第２のガイド体が選択されるように前記選択手段を制御すると共に、その選択された第２のガイド体に沿って前記移動体が前記本排気室から前記予備排気室まで移動して、前記チャック部に保持されている試料筒が前記試料筒ホルダに装着され、前記移動体が前記第２のガイド体に沿って移動して前記本排気室に戻るように前記移動体を制御する手段
を備えたことを特徴とする試料交換装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子顕微鏡などに用いられる試料交換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
これまで、電子顕微鏡による生物試料観察においては、生物試料を生きていたときと同じ状態で観察するために、生物試料を凍結させて、凍結された試料に電子線を照射して試料観察が行われている。このように生物試料を凍結させれば、電子線照射による試料損傷を抑えることができる。
【０００３】
そして、このときの試料交換は、たとえば実開昭６３−１８７６０号や実開昭６３−１８７６１号に記載されているように、試料交換室に設けられた試料交換機構や、試料交換室に接続された保持筒の試料交換機構などをオペレータが直接操作することにより行われている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この試料交換の操作はオペレータにとって非常に煩わしく、装置に不慣れなオペレータは、試料交換に長い時間かかってしまう。
【０００５】
本発明はこのような点に鑑みて成されたもので、その目的は、装置に不慣れなオペレータでも、短時間に試料交換を行うことができる試料交換装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成する本発明の試料交換装置は、先端にチャック部を有した移動体を本排気室から試料室に導くための第１のガイド体と、前記移動体を前記本排気室から予備排気室に導くための第２のガイド体と、前記移動体を前記試料室または予備排気室に導くガイド体として、前記第１のガイド体と第２のガイド体の何れか一方を選択する選択手段と、前記予備排気室に配置される試料筒を、予備排気室から前記本排気室に移動させることを指示する第１の指示手段と、その第１の指示手段からの指示に基づき、前記第２のガイド体が選択されるように前記選択手段を制御すると共に、その選択された第２のガイド体に沿って前記移動体が前記本排気室から前記予備排気室まで移動して、前記チャック部が前記試料筒を保持し、その試料筒をチャック部で保持した移動体が前記第２のガイド体に沿って移動して前記本排気室に戻るように前記移動体を制御する手段と、前記本排気室において前記チャック部で保持されている試料筒を、前記試料室の試料ステージに装着させることを指示する第２の指示手段と、その第２の指示手段からの指示に基づき、前記第１のガイド体が選択されるように前記選択手段を制御すると共に、その選択された第１のガイド体に沿って前記移動体が前記本排気室から前記試料室まで移動して、前記チャック部に保持されている試料筒が前記試料ステージに装着され、前記移動体が前記第１のガイド体に沿って移動して前記本排気室に戻るように前記移動体を制御する手段と、前記試料室の試料ステージに装着されている試料筒を、試料室から前記本排気室に移動させることを指示する第３の指示手段と、その第３の指示手段からの指示に基づき、前記第１のガイド体が選択されるように前記選択手段を制御すると共に、その選択された第１のガイド体に沿って前記移動体が前記本排気室から前記試料室まで移動して、前記チャック部が前記試料ステージに装着されている試料筒を保持し、その試料筒をチャック部で保持した移動体が前記第１のガイド体に沿って移動して前記本排気室に戻るように前記移動体を制御する手段と、前記本排気室において前記チャック部で保持されている試料筒を、前記予備排気室の試料筒ホルダに装着させることを指示する第４の指示手段と、その第４の指示手段からの指示に基づき、前記第２のガイド体が選択されるように前記選択手段を制御すると共に、その選択された第２のガイド体に沿って前記移動体が前記本排気室から前記予備排気室まで移動して、前記チャック部に保持されている試料筒が前記試料筒ホルダに装着され、前記移動体が前記第２のガイド体に沿って移動して前記本排気室に戻るように前記移動体を制御する手段を備えている。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態について説明する。
【０００８】
図１は、本発明の試料交換装置の一例を示したものであり、本発明を電子顕微鏡に適用した例を示したものである。
【０００９】
まず、図１の電子顕微鏡の構成について説明する。
【００１０】
図１において、１は試料室チャンバであり、試料室チャンバ１の内部、すなわち試料室２は、図示していない排気装置により排気されている。なお、図示していないが、試料室チャンバ１の上方には、電子銃や集束レンズなどが配置されており、また、試料室チャンバ１の下方には、対物レンズや蛍光板などが配置されている。
【００１１】
前記試料室２には試料ステージ３が配置されている。そして、この試料ステージ３は、試料室２に配置された液体ヘリウムタンク４に接続されていて、試料ステージ３は液体ヘリウムにより極低温に冷却されている。
【００１２】
５は本排気室チャンバであり、本排気室チャンバ５は前記試料室チャンバ１に取り付けられている。６は排気装置であり、排気装置６は、本排気室チャンバ５の内部、すなわち本排気室７を排気するためのものであり、排気装置６はバルブ８を介して本排気室チャンバ５に接続されている。本排気室７の真空度は、バルブ８と本排気室チャンバ５をつなぐ排管に取り付けられた真空計９により測定される。
【００１３】
１０は予備排気室チャンバであり、予備排気室チャンバ１０は前記本排気室チャンバ５に取り付けられている。１１は排気装置であり、排気装置１１は、予備排気室チャンバ１０の内部、すなわち予備排気室１２を排気するためのものであり、排気装置１１はバルブ１３を介して予備排気室チャンバ１０に接続されている。予備排気室１２の真空度は、バルブ１３と予備排気室チャンバ１０をつなぐ排管に取り付けられた真空計１４により測定され、また、その排管にはリークバルブ１５が取り付けられている。
【００１４】
１６は試料筒ホルダであり、試料筒ホルダ１６は前記予備排気室チャンバ１０に着脱可能に取り付けられている。この試料筒ホルダ１６の内部には、図１に示す矢印ａｂ方向に移動可能な試料筒保持部１７が設けられており、試料を保持した試料筒１８が試料筒保持部１７に保持されている。
【００１５】
１９は移動体であり、移動体１９は、図１中矢印ｃｄ方向に移動可能に前記本気室チャンバ５に取り付けられている。この移動体１９の大気側端部は、本排気室チャンバ５に固定されたレール２１上を前記ｃｄ方向に移動する駆動部２２に固定されていて、移動体１９は、駆動部２２の移動に伴って前記ｃｄ方向に移動する。なお、駆動部２２は、モータ２０により駆動される。
【００１６】
一方、移動体１９の試料側先端にはチャック部２３が設けられている。このチャック部２３は前記試料筒１８を保持するためのものであり、チャック部２３につながったソレノイド印加部２４への電圧印加により、チャック部２３は試料筒を保持する状態から放す状態に切り替わる。すなわち、ソレノイド印加部２４に電源２５によって電圧が印加されると、ソレノイド印加部２４は図１中矢印ｅ方向に移動してチャック部２３は試料筒を放す状態となり、逆にソレノイド印加部２４への電圧印加が停止されると、ソレノイド印加部２４は図１中矢印ｆ方向に戻ってチャック部２３は試料筒を保持する状態となる。
【００１７】
２６は冷却ブロックであり、冷却ブロック２６は前記本排気室７に配置されている。この冷却ブロック２６は、本排気室外に配置された液体窒素タンク２７に接続されていて、冷却ブロック２６は液体窒素により冷却されている。前記移動体１９は冷却ブロック２６を貫通して移動するようになっており、図１の状態では、前記チャック部２３は冷却ブロック２６に当接して液体窒素で冷却されている。このときのチャック部２３の位置が、チャック部２３の待機位置である。
【００１８】
前記冷却ブロック２６には、真っ直ぐなガイドレール２９の一端が取り付けられ、また、前記本排気室７と試料室２を仕切るバルブ３０の本排気室側周縁部には、真っ直ぐなガイドレール３１の一端が取り付けられ、そして、バルブ３０の試料室側周縁部には曲がったガイドレール３２の一端が取り付けられている。また、本排気室７と予備排気室１２を仕切るバルブ３３の本排気室側周縁部には、曲がったガイドレール３４の一端が取り付けられ、また、バルブ３３の予備排気室側周縁部には真っ直ぐなガイドレール３５の一端が取り付けられている。
【００１９】
前記ガイドレール２９の他端とガイドレール３１の他端の間、および、ガイドレール２９の他端と前記ガイドレール３４の他端の間には、ガイドレール切換部（選択手段）３６が配置されている。このガイドレール切換部３６は、真っ直ぐなガイドレール３７と、曲がったガイドレール３８を有しており、ガイドレール切換部３６は、ガイドレール駆動部３９のエアシリンダによる空圧制御によって、図１中矢印ｇｈ方向に移動される。
【００２０】
さて、図１の状態は、ガイドレール切換部３６がガイドレール駆動部３９によってｇ方向に移動されているときの状態を示している。この状態において前記バルブ３０が開けられると、前記移動体１９を本排気室７から試料室２に導くための第１のガイド体が構成される。すなわち、前記ガイドレール２９と、ガイドレール切換部３６のガイドレール３７と、ガイドレール３１と、ガイドレール３２によって第１のガイド体が構成される。
【００２１】
一方、図２に示すように、ガイドレール切換部３６がガイドレール駆動部３９によってｈ方向に移動され、この状態において前記バルブ３３が開けられると、前記移動体１９を本排気室７から予備排気室１２に導くための第２のガイド体が構成される。すなわち、前記ガイドレール２９と、ガイドレール切換部３６のガイドレール３８と、ガイドレール３４と、ガイドレール３５によって第２のガイド体が構成される。
【００２２】
なお、上述したガイドレール２９，３１，３２，３４，３５，３７，３８は、実開昭６３−１８７６０号や実開昭６３−１８７６１号に記載されているように、その内側に移動体１９の案内溝を有している。また、移動体１９は、実開昭６３−１８７６０号や実開昭６３−１８７６１号に記載されているように、チャック部２３と駆動部２２とを結ぶ間は屈曲可能な連結体で構成されていると共に、その両側に、前記ガイドレール２９，３１，３２，３４，３５，３７，３８の案内溝に嵌合する車輪を有している。
【００２３】
また、図１には示されていないが、前記ガイドレール３１，３４とガイドレール切換部３６は、前記液体窒素タンク２７に接続されていて、それらは液体窒素により冷却されている。一方、前記ガイドレール３２は、試料室２に配置された液体窒素タンク（図示せず）に接続されており、ガイドレール３２は液体窒素により冷却されている。
【００２４】
さらに図１において、４０はバルブ制御手段であり、バルブ制御手段４０は、エアシリンダによる空圧制御によって前記バルブ８，１３，１５，３０，３３を開閉するものである。
【００２５】
４１はセンサーであり、バルブ３０に取り付けられたセンサー４１は、バルブ３０が閉じていることを前記エアシリンダの動きにより検出する。４２はセンサーであり、バルブ３０に取り付けられたセンサー４２は、バルブ３０が開いていることを前記エアシリンダの動きにより検出する。４３はセンサーであり、バルブ３３に取り付けられたセンサー４３は、バルブ３３が閉じていることを前記エアシリンダの動きにより検出する。４４はセンサーであり、バルブ３３に取り付けられたセンサー４４は、バルブ３３が開いていることを前記エアシリンダの動きにより検出する。
【００２６】
４５はセンサーであり、ガイドレール切換部３６に取り付けられたセンサー４５は、ガイドレール切換部３６が図１の状態（チャック部２３が試料室２に移動できる状態）であることを前記エアシリンダの動きにより検出する。４６はセンサーであり、ガイドレール切換部３６に取り付けられたセンサー４６は、ガイドレール切換部３６が図２の状態（チャック部２３が予備排気室１２に移動できる状態）であることを前記エアシリンダの動きにより検出する。
【００２７】
４７は光センサーであり、前記チャック部２３の待機位置に取り付けられた光センサー４７は、チャック部２３がその待機位置で待機しているときに、試料筒を保持しているかどうかを検出するものである。
【００２８】
４８は光センサーであり、ソレノイドに取り付けられた光センサー４８は、チャック部２３が試料筒を保持する状態であることを前記ソレノイド印加部２４の動きにより検出する。４９は光センサーであり、ソレノイドに取り付けられた光センサー４９は、チャック部２３が試料筒を放す状態であることを前記ソレノイド印加部２４の動きにより検出する。
【００２９】
５０は光センサーであり、レール２１に取り付けられた光センサー５０は、チャック部２３が図１の待機位置にあることを前記駆動部２２の動きにより検出する。５１は光センサーであり、レール２１に取り付けられた光センサー５１は、チャック部２３が予備排気室１２に移動したことを前記駆動部２２の動きにより検出する。５２は光センサーであり、レール２１に取り付けられた光センサー５２は、チャック部２３が試料室２に移動したことを前記駆動部２２の動きにより検出する。
【００３０】
５３は光センサーであり、予備排気室１２に取り付けられた光センサー５３は、前記試料筒保持部１７が予備排気室内に挿入されたことを検出する。５４は光センサーであり、予備排気室１２に取り付けられた光センサー５４は、前記試料筒保持部１７が予備排気室内に挿入されたときに試料筒の有無を検出する。
【００３１】
５５はマイクロスイッチであり、予備排気室チャンバ１０に取り付けられたマイクロスイッチ５５は、試料筒ホルダ１６が予備排気室チャンバ１０に取り付けられると、その試料筒ホルダ１６との接触によってスイッチがｏｎとなる。
【００３２】
５６は中央制御手段であり、中央制御手段５６は、上述した排気装置６，１１、真空計９，１４、モータ２０、電源２５、ガイドレール駆動部３９、バルブ制御手段４０、センサー４１〜５４、およびマイクロスイッチ５５に接続されていると共に、スイッチＳ１〜Ｓ５を有する指示手段５７に接続されている。
【００３３】
以上、図１の電子顕微鏡の構成について説明したが、次に、この装置の動作説明を行う。
【００３４】
まず、予備排気室１２に配置される試料筒を、予備排気室１２から本排気室７に移動させる場合について説明する。
【００３５】
その場合、オペレータは、予備排気室に配置される試料筒を、予備排気室から本排気室に移動させることを指示するスイッチＳ１（第１の指示手段）をｏｎする。すると、中央制御手段５６は、排気装置１１が動作するように排気装置１１を制御する。この制御を受けた排気装置１１は、真空引きを開始する。
【００３６】
次にオペレータは、図１に示すように、試料筒１８を保持した試料筒ホルダ１６を予備排気室チャンバ１０に取り付ける。なお、試料筒１８に保持されている試料（図示せず）は、試料筒ホルダ１６が予備排気室チャンバ１０に取り付けられる前に、専用の凍結装置で凍結処理が行われている。
【００３７】
このように試料筒ホルダ１６が予備排気室チャンバ１０に取り付けられると、マイクロスイッチ５５がｏｎとなり、マイクロスイッチ５５からの信号を受けた中央制御手段５６は、バルブ１３を開けるようにバルブ制御手段４０を制御する。この制御を受けたバルブ制御手段４０はバルブ１３を開けるので、排気装置１１による予備排気室１２の真空排気が開始される。なお、このとき、リークバルブ１５は閉じられている。
【００３８】
次にオペレータは、試料筒ホルダ１６の試料筒保持部１７を、手動で図１中ａ方向に移動させて予備排気室１２に押し込む。
【００３９】
そして中央制御手段５６は、真空計１４からの信号に基づき、予備排気室１２の真空度が所定値まで達したことを検出すると、センサー４７，５３，５４からの信号に基づき、バルブ３３を開けるかどうかの決定を行う。すなわち、中央制御手段５６は、センサー４７からの信号に基づいてチャック部２３に試料筒が無いことと、センサー５３からの信号に基づいて試料筒保持部１７が予備排気室１２に挿入されていることと、センサー５４からの信号に基づいて試料筒１８が試料筒保持部１７に有ることの３つの条件を検出すると、バルブ３３を開けるようにバルブ制御手段４０を制御すると共に、バルブ１３を閉じるようにバルブ制御手段４０を制御する。この制御を受けたバルブ制御手段４０は、バルブ３３を開ける一方、バルブ１３を閉じる。
【００４０】
そして中央制御手段５６は、センサー４４からの信号に基づいてバルブ３３が開いたことを検出すると、センサー４５，４６からの信号に基づいてガイドレール切換部３６の位置を検出し、図２に示す位置にガイドレール切換部３６を動かすようにガイドレール駆動部３９を制御する。この制御を受けたガイドレール駆動部３９は、図２に示すようにガイドレール切換部３６を動かし、この結果、上述した第２のガイド体が構成される。
【００４１】
さらに中央制御手段５６は、センサー４６からの信号に基づいて、ガイドレール切換部３６がチャック部２３を予備排気室１２側へ導入できる位置になったことを検出すると共に、センサー４８からの信号に基づいて、チャック部２３が試料筒１８を保持できる状態であることを検出すると、駆動部２２が図１中ｃ方向に移動するようにモータ２０を制御する。この制御を受けたモータ２０は回転して駆動部２２は移動し、その駆動部２２の移動に伴って移動体１９は図１中ｃ方向に移動する。この結果、チャック部２３は、ガイドレール２９，３８，３４，３５に沿って本排気室７から予備排気室１２に移動する。
【００４２】
ところで、このような駆動部２２の移動は、駆動部２２がセンサー５１の位置まで移動するまで行われ、中央制御手段５６は、センサー５１からの信号に基づいて駆動部２２がセンサー５１の位置まで来たことを検出すると、モーター２０の回転を止める。このように駆動部２２がセンサー５１の位置まで移動したとき、前記チャック部２３は、試料筒保持部１７にある試料筒１８を保持し、また、この試料筒の保持が確実に行われるように、移動体１９の長さやセンサー５１の位置などが予め調整されている。
【００４３】
こうして、チャック部２３が試料筒１８を保持すると、中央制御手段５６は、チャック部２３が予備排気室１２から本排気室７に戻るようにモータ２０を制御する。この制御を受けてモータ２０は回転し、駆動部２２は図１中ｄ方向に移動する。そして中央制御手段５６は、センサー５０の信号に基づき、駆動部２２がセンサー５０の位置まで戻ったことを検出すると、すなわち、チャック部２３が前記待機位置まで戻ったことを検出すると、モーター２０の回転を止める。
【００４４】
その後、中央制御手段５６は、センサー４７の信号に基づき、チャック部２３によって確かに試料筒１８が保持されていることを検出すると、バルブ３３を閉めるようにバルブ制御手段４０を制御する。この制御を受けたバルブ制御手段４０はバルブ３３を閉じる。
【００４５】
そして中央制御手段５６は、センサー４３からの信号に基づいてバルブ３３が閉じたことを検出すると、排気装置１１の動作を止め、さらに、リークバルブ１５が開くようにバルブ制御手段４０を制御する。この制御を受けたバルブ制御手段４０はリークバルブ１５を開けるので、予備排気室１２はリークされる。このリークにより、オペレータは、試料筒ホルダ１６を手動で予備排気室チャンバ１０から取り外しできるようになる。中央制御手段５６は、このリークを指示した後、前記スイッチＳ１をｏｆｆにする。
【００４６】
以上、予備排気室１２に配置された試料筒１８を、予備排気室１２から本排気室７に移動させる場合について説明した。次に、本排気室７においてチャック部２３で保持されている試料筒１８を、試料室２の試料ステージ３に装着させる場合について説明する。
【００４７】
その場合、オペレータは、本排気室においてチャック部で保持されている試料筒を、試料室の試料ステージに装着させることを指示するスイッチＳ２（第２の指示手段）をｏｎする。
【００４８】
すると、まず中央制御手段５６は、センサー４７からの信号に基づき、チャック部２３が試料筒１８を保持しているかどうかを検出する。この検出において、中央制御手段５６は、チャック部２３に試料筒１８が有ることを検出すると、次に、排気装置６で排気されている本排気室７の真空度を、真空計９からの信号に基づいて検出する。中央制御手段５６は、本排気室７の真空度が所定値まで達していると、バルブ３０を開けるようにバルブ制御手段４０を制御する。この制御を受けたバルブ制御手段４０は、バルブ３０を開ける。
【００４９】
中央制御手段５６は、センサー４２からの信号に基づいてバルブ３０が開いたことを検出すると、センサー４５，４６からの信号に基づいてガイドレール切換部３６の位置を検出し、図１に示す位置にガイドレール切換部３６を動かすようにガイドレール駆動部３９を制御する。この制御を受けたガイドレール駆動部３９は、図１に示すようにガイドレール切換部３６を動かし、この結果、上述した第１のガイド体が構成される。
【００５０】
そして中央制御手段５６は、センサー４５からの信号に基づいて、ガイドレール切換部３６がチャック部２３を試料室２側へ導入できる位置になったことを検出すると、駆動部２２が図１中ｃ方向に移動するようにモータ２０を制御する。この制御を受けたモータ２０は回転して駆動部２２は移動し、その駆動部２２の移動に伴って移動体１９は図１中ｃ方向に移動する。この結果、試料筒１８を保持したチャック部２３は、ガイドレール２９，３７，３１，３２に沿って本排気室７から試料室２に移動する。
【００５１】
ところで、このような駆動部２２の移動は、駆動部２２がセンサー５２の位置まで移動するまで行われ、中央制御手段５６は、センサー５２からの信号に基づいて駆動部２２がセンサー５２の位置まで来たことを検出すると、モーター２０の回転を止める。このように駆動部２２がセンサー５２の位置まで移動したとき、前記チャック部２３は、試料ステージ３に試料筒１８を挿入しており、また、この試料筒１８の挿入が確実に行われるように、移動体１９の長さやセンサー５２の位置などが調整されている。
【００５２】
こうして、試料筒１８が試料ステージ３に挿入されると、中央制御手段５６は、ソレノイド印加部２４に電圧が印加されるように電源２５を制御する。この制御を受けた電源２５はソレノイド印加部２４に電圧を印加し、その電圧印加によってソレノイド印加部２４は図１中ｅ方向に移動する。このソレノイド印加部２４の移動によって、チャック部２３は試料筒１８を放し、試料筒１８は試料ステージ３に装着される。
【００５３】
そして中央制御手段５６は、センサー４９からの信号に基づき、チャック部２３が試料筒１８を放す状態になったことを検出すると、チャック部２３が試料室２から本排気室７に戻るようにモータ２０を制御する。この制御を受けてモータ２０は回転し、駆動部２２は図１中ｄ方向に移動する。そして中央制御手段５６は、センサー５０からの信号に基づき、駆動部２２がセンサー５０の位置まで戻ったことを検出すると、モーター２０の回転を止める。
【００５４】
その後、中央制御手段５６は、センサー４７からの信号に基づき、チャック部２３に試料筒１８が無いことを検出すると、ソレノイド印加部２４への電圧印加が停止されるように電源２５を制御する。この制御を受けた電源２５は、これまでのソレノイド印加部２４への電圧印加を停止するので、ソレノイド印加部２４は図１中ｆ方向に移動する。このソレノイド印加部２４の移動により、チャック部２３は試料筒を保持する状態になる。
【００５５】
そして中央制御手段５６は、センサー４８からの信号に基づき、チャック部２３が試料筒を保持する状態になったことを検出すると、バルブ３０を閉めるようにバルブ制御手段４０を制御する。この制御を受けたバルブ制御手段４０はバルブ３０を閉じる。中央制御手段５６は、センサー４１からの信号に基づいてバルブ３０が閉じたことを検出すると、前記スイッチＳ２をｏｆｆにする。
【００５６】
以上、本排気室７においてチャック部２３で保持されている試料筒１８を、試料室２の試料ステージ３に装着させる場合について説明した。次に、試料ステージ３に装着されている試料筒１８を、試料室２から本排気室７に移動させる場合について説明する。
【００５７】
その場合、オペレータは、試料室の試料ステージに装着されている試料筒を、試料室から本排気室に移動させることを指示するスイッチＳ３（第３の指示手段）をｏｎする。
【００５８】
すると、まず中央制御手段５６は、センサー４７からの信号に基づき、チャック部２３が試料筒１８を保持しているかどうかを検出する。この検出において、中央制御手段５６は、チャック部２３に試料筒１８が無いことを検出すると、次に、真空計９からの信号に基づいて本排気室７の真空度を検出する。中央制御手段５６は、本排気室７の真空度が所定値まで達していると、バルブ３０を開けるようにバルブ制御手段４０を制御する。この制御を受けたバルブ制御手段４０は、バルブ３０を開ける。
【００５９】
中央制御手段５６は、センサー４２からの信号に基づいてバルブ３０が開いたことを検出すると、センサー４５，４６からの信号に基づいてガイドレール切換部３６の位置を検出し、図１に示す位置にガイドレール切換部３６を動かすようにガイドレール駆動部３９を制御する。この制御を受けたガイドレール駆動部３９は、図１に示すようにガイドレール切換部３６を動かし、この結果、上述した第１のガイド体が構成される。
【００６０】
そして中央制御手段５６は、センサー４５からの信号に基づいて、ガイドレール切換部３６がチャック部２３を試料室２側へ導入できる位置になったことと、センサー４８からの信号に基づいてチャック部２３が試料筒を保持できる状態であることを検出すると、駆動部２２が図１中ｃ方向に移動するようにモータ２０を制御する。この制御を受けたモータ２０は回転して駆動部２２は移動し、その駆動部２２の移動に伴って移動体１９は図１中ｃ方向に移動する。この結果、チャック部２３は、ガイドレール２９，３７，３１，３２に沿って本排気室７から試料室２に移動する。
【００６１】
このような駆動部２２の移動は、駆動部２２がセンサー５２の位置まで移動するまで行われ、中央制御手段５６は、センサー５２からの信号に基づいて駆動部２２がセンサー５２の位置まで来たことを検出すると、モーター２０の回転を止める。このように駆動部２２がセンサー５２の位置まで移動したとき、前記チャック部２３は、試料ステージ３の試料筒１８を保持する。
【００６２】
こうして、チャック部２３が試料筒１８を保持すると、中央制御手段５６は、チャック部２３が試料室２から本排気室７に戻るようにモータ２０を制御する。この制御を受けてモータ２０は回転し、駆動部２２は図１中ｄ方向に移動する。そして、中央制御手段５６は、センサー５０からの信号に基づいて、駆動部２２がセンサー５０の位置まで戻ったことを検出すると、モーター２０の回転を止める。
【００６３】
その後、中央制御手段５６は、センサー４７からの信号に基づき、チャック部２３に試料筒１８が有ることを検出すると、バルブ３０を閉めるようにバルブ制御手段４０を制御する。この制御を受けたバルブ制御手段４０はバルブ３０を閉じる。中央制御手段５６は、センサー４１からの信号に基づいてバルブ３０が閉じたことを検出すると、前記スイッチＳ３をｏｆｆにする。
【００６４】
以上、試料ステージ３に装着されている試料筒１８を、試料室２から本排気室７に移動させる場合について説明した。次に、本排気室７においてチャック部２３で保持されている試料筒１８を、予備排気室１２の試料筒ホルダ１６に装着させる場合について説明する。
【００６５】
その場合、オペレータは、本排気室においてチャック部で保持されている試料筒を、予備排気室の試料筒ホルダに装着させることを指示するスイッチＳ４（第４の指示手段）をｏｎする。すると、中央制御手段５６は、排気装置１１が動作するように排気装置１１を制御する。この制御を受けた排気装置１１は、真空引きを開始する。
【００６６】
次にオペレータは、試料筒を保持していない試料筒ホルダ１６を予備排気室チャンバ１０に取り付ける。
【００６７】
このように試料筒ホルダ１６が予備排気室チャンバ１０に取り付けられると、マイクロスイッチ５５がｏｎとなり、マイクロスイッチ５５からの信号を受けた中央制御手段５６は、バルブ１３を開けるようにバルブ制御手段４０を制御する。この制御を受けたバルブ制御手段４０はバルブ１３を開けるので、排気装置１１による予備排気室１２の真空排気が開始される。なお、このとき、リークバルブ１５は閉じられている。
【００６８】
次にオペレータは、試料筒ホルダ１６の試料筒保持部１７を、手動で図１中ａ方向に移動させて予備排気室１２に押し込む。
【００６９】
そして中央制御手段５６は、真空計１４からの信号に基づき、予備排気室１２の真空度が所定値まで達したことを検出すると、センサー４７，５３，５４からの信号に基づき、バルブ３３を開けるかどうかの決定を行う。すなわち、中央制御手段５６は、センサー４７からの信号に基づいてチャック部２３に試料筒が有ることと、センサー５３からの信号に基づいて試料筒保持部１７が予備排気室１２に挿入されていることと、センサー５４からの信号に基づいて試料筒が試料筒保持部１７に無いことの３つの条件を検出すると、バルブ３３を開けるようにバルブ制御手段４０を制御すると共に、バルブ１３を閉じるようにバルブ制御手段４０を制御する。この制御を受けたバルブ制御手段４０は、バルブ３３を開ける一方、バルブ１３を閉じる。
【００７０】
そして中央制御手段５６は、センサー４４からの信号に基づいてバルブ３３が開いたことを検出すると、センサー４５，４６からの信号に基づいてガイドレール切換部３６の位置を検出し、図２に示す位置にガイドレール切換部３６を動かすようにガイドレール駆動部３９を制御する。この制御を受けたガイドレール駆動部３９は、図２に示すようにガイドレール切換部３６を動かし、この結果、上述した第２のガイド体が構成される。
【００７１】
さらに中央制御手段５６は、センサー４６からの信号に基づいて、ガイドレール切換部３６がチャック部２３を予備排気室１２側へ導入できる位置になったことを検出すると、駆動部２２が図１中ｃ方向に移動するようにモータ２０を制御する。この制御を受けたモータ２０は回転して駆動部２２は移動し、その駆動部２２の移動に伴って移動体１９は図１中ｃ方向に移動する。この結果、試料筒１８を保持したチャック部２３は、ガイドレール２９，３８，３４，３５に沿って本排気室７から予備排気室１２に移動する。
【００７２】
このような駆動部２２の移動は、駆動部２２がセンサー５１の位置まで移動するまで行われ、中央制御手段５６は、センサー５１からの信号に基づいて駆動部２２がセンサー５１の位置まで来たことを検出すると、モーター２０の回転を止める。このように駆動部２２がセンサー５１の位置まで移動したとき、前記チャック部２３は、試料筒保持部１７に試料筒１８を挿入する。
【００７３】
こうして、試料筒１８が試料筒保持部１７に挿入されると、中央制御手段５６は、ソレノイド印加部２４に電圧が印加されるように電源２５を制御する。この制御を受けた電源２５はソレノイド印加部２４に電圧を印加し、その電圧印加によってソレノイド印加部２４は図１中ｅ方向に移動する。このソレノイド印加部２４の移動によって、チャック部２３は試料筒１８を放し、試料筒１８は試料筒保持部１７に装着される。
【００７４】
そして中央制御手段５６は、センサー４９からの信号に基づき、チャック部２３が試料筒１８を放す状態になったことを検出すると、チャック部２３が予備排気室１２から本排気室７に戻るようにモータ２０を制御する。この制御を受けてモータ２０は回転し、駆動部２２は図１中ｄ方向に移動する。そして中央制御手段５６は、センサー５０からの信号に基づき、駆動部２２がセンサー５０の位置まで戻ったことを検出すると、モーター２０の回転を止める。
【００７５】
その後、中央制御手段５６は、センサー４７からの信号に基づき、チャック部２３に試料筒１８が無いことを検出すると、ソレノイド印加部２４への電圧印加が停止されるように電源２５を制御する。この制御を受けた電源２５は、これまでのソレノイド印加部２４への電圧印加を停止するので、ソレノイド印加部２４は図１中ｆ方向に移動する。このソレノイド印加部２４の移動により、チャック部２３は試料筒を保持する状態になる。
【００７６】
そして中央制御手段５６は、センサー４８からの信号に基づき、チャック部２３が試料筒を保持する状態になったことを検出すると、バルブ３３を閉めるようにバルブ制御手段４０を制御する。この制御を受けたバルブ制御手段４０はバルブ３３を閉じる。
【００７７】
そして中央制御手段５６は、センサー４３からの信号に基づいてバルブ３３が閉じたことを検出すると、排気装置１１の動作を止め、さらに、リークバルブ１５が開くようにバルブ制御手段４０を制御する。この制御を受けたバルブ制御手段４０はリークバルブ１５を開けるので、予備排気室１２はリークされる。このリークにより、オペレータは、試料筒ホルダ１６を手動で予備排気室チャンバ１０から取り外しできるようになる。中央制御手段５６は、このリークを指示した後、前記スイッチＳ４をｏｆｆにする。
【００７８】
以上、本排気室７においてチャック部２３で保持されている試料筒１８を、予備排気室１２の試料筒ホルダ１６に装着させる場合について説明した。次に、試料ステージ３に装着されている試料筒１８を、前記チャック部２３で試料ステージ側に押し込む場合について説明する。
【００７９】
その場合、オペレータは、試料ステージに装着されている試料筒を、チャック部で試料ステージ側に押し込むことを指示するスイッチＳ５（第５の指示手段）をｏｎする。
【００８０】
すると、まず中央制御手段５６は、センサー４７からの信号に基づき、チャック部２３が試料筒１８を保持しているかどうかを検出する。この検出において、中央制御手段５６は、チャック部２３に試料筒１８が無いことを検出すると、次に、真空計９からの信号に基づいて本排気室７の真空度を検出する。中央制御手段５６は、本排気室７の真空度が所定値まで達していると、バルブ３０を開けるようにバルブ制御手段４０を制御する。この制御を受けたバルブ制御手段４０は、バルブ３０を開ける。
【００８１】
中央制御手段５６は、センサー４２からの信号に基づいてバルブ３０が開いたことを検出すると、センサー４５，４６からの信号に基づいてガイドレール切換部３６の位置を検出し、図１に示す位置にガイドレール切換部３６を動かすようにガイドレール駆動部３９を制御する。この制御を受けたガイドレール駆動部３９は、図１に示すようにガイドレール切換部３６を動かし、この結果、上述した第１のガイド体が構成される。
【００８２】
そして中央制御手段５６は、センサー４５からの信号に基づいて、ガイドレール切換部３６がチャック部２３を試料室２側へ導入できる位置になったこと検出すると、センサー４８，４９からの信号に基づいて、チャック部２３が試料筒を放す状態か保持する状態かを検出する。この際、中央制御手段５６は、チャック部２３が試料筒を保持する状態の場合、上述したようにソレノイドを制御して、チャック部２３が試料筒を放す状態にする。
【００８３】
その後、中央制御手段５６は、駆動部２２が図１中ｃ方向に移動するようにモータ２０を制御する。この制御を受けたモータ２０は回転して駆動部２２は移動し、その駆動部２２の移動に伴って移動体１９は図１中ｃ方向に移動する。この結果、チャック部２３は、ガイドレール２９，３７，３１，３２に沿って本排気室７から試料室２に移動する。
【００８４】
このような駆動部２２の移動は、駆動部２２がセンサー５２の位置まで移動するまで行われ、中央制御手段５６は、センサー５２からの信号に基づいて駆動部２２がセンサー５２の位置まで来たことを検出すると、モーター２０の回転を止める。このように駆動部２２がセンサー５２の位置まで移動したとき、試料筒を放す状態にあるチャック部２３は、試料ステージ３の試料筒１８を試料ステージ側に押し込んでおり、また、この押し込みが確実に行われるようにチャック部２３が構成されている。
【００８５】
こうして、試料筒１８が試料ステージ側に押し込まれると、試料筒１８は試料ステージ３にしっかりと装着され、電子顕微鏡での像観察において像質の悪化、試料ドリフト、フォーカスドリフトなどが抑えられ、高分解能での像観察を行うことができる。なお、試料筒が液体ヘリウムによって十分に冷却されてから、その試料筒をチャック部により試料ステージ側に押し込むようにすれば、試料ドリフトなどをより抑えることができる。
【００８６】
さて、上述したようにチャック部２３が試料筒１８を押し込むと、中央制御手段５６は、チャック部２３が試料室２から本排気室７に戻るようにモータ２０を制御する。この制御を受けてモータ２０は回転し、駆動部２２は図１中ｄ方向に移動する。そして、中央制御手段５６は、センサー５０からの信号に基づいて、駆動部２２がセンサー５０の位置まで戻ったことを検出すると、モーター２０の回転を止める。
【００８７】
その後、中央制御手段５６は、センサー４７からの信号に基づき、チャック部２３に試料筒１８が無いことを検出すると、ソレノイド印加部２４への電圧印加が停止されるように電源２５を制御する。この制御を受けた電源２５は、これまでのソレノイド印加部２４への電圧印加を停止するので、ソレノイド印加部２４は図１中ｆ方向に移動する。このソレノイド印加部２４の移動により、チャック部２３は試料筒を保持する状態になる。
【００８８】
そして中央制御手段５６は、センサー４８からの信号に基づき、チャック部２３が試料筒を保持する状態になったことを検出すると、バルブ３０を閉めるようにバルブ制御手段４０を制御する。この制御を受けたバルブ制御手段４０はバルブ３０を閉じる。中央制御手段５６は、センサー４１からの信号に基づいてバルブ３０が閉じたことを検出すると、前記スイッチＳ５をｏｆｆにする。
【００８９】
以上、図１の電子顕微鏡の動作について説明したが、本発明が適用されたこの電子顕微鏡においては、指示手段であるスイッチＳ１〜Ｓ５を指示するだけで、第１のガイド体と第２のガイド体の適当な一方が自動的に選択されて、各スイッチに割り当てられた動作が自動的に行われる。このため、装置に不慣れなオペレータでも、短時間に試料交換を行うことができる。
【００９０】
また、本発明においては、上述した第２のガイド体を備えているため、チャック部をその第２のガイド体に沿って予備排気室まで移動させることができ、予備排気室に配置された試料筒をチャック部で簡単に保持することができる。このため、従来のように、試料交換室に接続された保持筒の試料交換機構と、試料交換室に設けられた試料交換機構を用いて、試料筒を受け渡ししなくても済み、オペレータの負担はかなり軽減される。
【００９１】
なお、図１の装置においては、スイッチＳ１とＳ２が同時にｏｎ、または、スイッチＳ１がｏｎされて装置が動作している最中にスイッチＳ２がｏｎされると、スイッチＳ１についての装置動作が行われた後、連続して、スイッチＳ２についての装置動作が行われる。
【００９２】
また、図１の装置においては、スイッチＳ３とＳ４が同時にｏｎ、または、スイッチＳ３がｏｎされて装置が動作している最中にスイッチＳ４がｏｎされると、スイッチＳ３についての装置動作が行われた後、連続して、スイッチＳ４についての装置動作が行われる。
【００９３】
また、図１の装置においては、スイッチＳ１がｏｎされているときは、上述したようにスイッチＳ２しかｏｎすることはできず、その他のスイッチはｏｎできない状態となっている。
【００９４】
また、図１の装置においては、各スイッチＳ１〜Ｓ５において、現在ｏｎ状態にあるスイッチをその動作中に再度ｏｎすると、そのスイッチはリセットされて駆動部２２はセンサー５０の位置に戻り、開いているバルブは閉じて、スイッチはｏｆｆ状態となる。
【００９５】
また、本発明は上記例に限定されるものではなく、種々の変形例も含むものである。
【００９６】
たとえば、上記例では、ガイドレール切換部３６を上下に移動させて、ガイドレール３７，３８を切換えている。このガイドレール切換部３６に代えて、図３に示すように、紙面に垂直な軸Ｏを中心に回転するディスク状のガイドレール切換部３６’を配置し、ガイドレール切換部３６’を回転させて、ガイドレール切換部３６’に設けられた前記ガイドレール３７，３８を切換えるようにしても良い。
【００９７】
図３（ａ）の状態は、ガイドレール切換部３６’がガイドレール駆動部３９によってｉ方向に回転されているときの状態を示している。この状態において前記バルブ３０が開けられると、前記移動体１９を本排気室７から試料室２に導くための前記第１のガイド体が構成される。
【００９８】
一方、図３（ｂ）に示すように、ガイドレール切換部３６’がガイドレール駆動部３９によって図３（ａ）の状態からｊ方向に９０度回転され、この状態において前記バルブ３３が開けられると、前記移動体１９を本排気室７から予備排気室１２に導くための前記第２のガイド体が構成される。
【００９９】
また、本発明は電子顕微鏡に限らず、その他の電子線装置や、走査形プローブ顕微鏡などにも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一例を示した図である。
【図２】  図１におけるガイドレール切換部３６の動作を説明するために示した図である。
【図３】  本発明の他の例を示した図である。
【符号の説明】
１…試料室チャンバ、２…試料室、３…試料ステージ、４…液体ヘリウムタンク、５…本排気室チャンバ、６，１１…排気装置、７…本排気室、８，１３，３０…バルブ、９，１４…真空計、１０…予備排気室チャンバ、１２…予備排気室、１５…リークバルブ、１６…試料筒ホルダ、１７…試料筒保持部、１８…試料筒、１９…移動体、２０…モータ、２１…レール、２２…駆動部、２３…チャック部、２４…ソレノイド印加部、２５…電源、２６…冷却ブロック、２７…液体窒素タンク、２９，３１，３２，３４，３５，３７，３８…ガイドレール、３６，３６’…ガイドレール切換部、３９…ガイドレール駆動部、４０…バルブ制御手段、４１，４２，４３，４４，４５，４６…センサー、４７，４８，４９，５０，５１，５２，５３，５４…光センサー、５５…マイクロスイッチ、５６…中央制御手段、５７…指示手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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