(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子光学鏡筒内の試料配置空間に対向するように前記鏡筒の側面に設けられた試料交換口、試料交換棒が気密を保って鏡筒方向及び反鏡筒方向に摺動可能に挿入されており、その摺動方向の鏡筒側の面に試料交換棒通過用孔が開けられた試料交換室、該試料交換室を前記試料交換口より下方の電子光学鏡筒下部から前記試料交換口の間を移動させるための移動手段を備えており、該試料交換室が鏡筒下部に位置する時及び前記試料交換棒通過用孔と前記試料交換口とが連通する位置にある時に試料交換を行うことが出来るように成し、
少なくとも電子光学鏡筒下部より下に排気ポンプが設けられており、該排気ポンプの排気管が鏡筒に沿って前記試料交換口の下方まで配設されており、前記試料交換棒通過用孔と前記試料交換口とが気密を保って連通する位置にある時に前記排気ポンプで試料交換室内を排気出来るに成し、
試料交換室の鏡筒側の面における前記試料交換棒通過用孔の下に排気用孔が開けられており、且つ、前記排気管の先端部に、前記試料交換棒通過用孔が前記試料交換口と気密を保って連通する位置に来た時、前記排気用孔と合致する孔が開けられている電子顕微鏡。
【請求項２】
前記試料交換室は前記排気管に沿って移動するように成した請求項１記載の電子顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する分野】
本発明は、移動可能な試料交換室を備えた電子顕微鏡に関する。
【０００２】
【従来の技術】
金属材料や半導体素子等の観察や解析等に透過電子顕微鏡の使用が有効である。
【０００３】
図１は透過型電子顕微鏡の一概略例を示したものである。
【０００４】
図中１は電子光学系鏡筒で、その中に、電子銃２、集束レンズ３、対物レンズ４、中間レンズ５、投影レンズ６等が設けられている。７は観察室で、蛍光板８等が設けられている。
【０００５】
前記対物レンズ４は、励磁コイル９，ヨーク１０，及び上下磁極１１，１２から成っている。
【０００６】
この対物レンズ４の上下磁極１１，１２の間の空間には、後述する試料交換棒１３により試料を保持した試料ホルダー１４が導入され、該試料交換棒１３の導入側に対向する側から挿入されている試料駆動機構１５に装着される様に成っている。
【０００７】
１６は前記上下磁極１１，１２間の空間に対向する様に、鏡筒１に取り付けられた試料交換室である。該試料交換室の対物レンズ４に対向する側にはゲートバルブ１７が設けられており、該試料交換室のゲートバルブ１７に対向する側には試料交換室内の気密を保って試料交換棒１３が摺動可能に保持可能な孔（図１においては、試料交換棒１３が該孔に挿入された状態にある）が開けられている。尚、１８は試料交換室を排気するための排気ポンプ、Ｖａはバルブ、Ｏａはオーリングである。
【０００８】
この様な透過型電子顕微鏡においては、電子銃２からの電子ビームが集束レンズ３により集束されて試料ホルダー１４に支持されている試料上に照射される。そして、該試料を透過した電子ビームが対物レンズ４，中間レンズ５及び投影レンズ６のレンズ作用を受けることにより、蛍光板８上に試料透過部の拡大像或いは回折像が形成される。
【０００９】
さて、試料交換を行う場合には、ゲートバルブ１７を開け、試料交換棒１３をヨーク１０に開けられている試料交換棒通過用孔１０Ｈを介して対物レンズ４の上下磁極１１，１２間に導入し、試料交換棒１３の試料ホルダー支持体１９にて試料ホルダ１４を把持し、試料交換棒１３を試料交換室１６内に戻す。そして、ゲートバルブ１７を閉じ、試料交換室１６をリーク手段（図示せず）によりリークし、試料交換棒１３を試料交換室１６から抜き取る。そして、現試料ホルダー１４に支持されている試料を該ホルダーから外し、別の試料を該ホルダーに支持させるか、或いは、現試料ホルダー自体を試料交換棒１３から取り外し、別の試料が支持されている別の試料ホルダーを試料交換棒１３に取り付ける。そして、該試料交換棒を試料交換室１６に挿入し、バルブＶａを開け、該試料交換室内を排気ポンプ１８にて真空排気する。そして、ゲートバルブ１７を開け、試料交換棒１３を対物レンズ４の上下磁極１１，１２間に導入し、試料ホルダーを試料駆動機構１５に装着させる。そして、試料交換棒１３を試料交換室１６に戻し、ゲートバルブ１７を閉じる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
所で、最近の電子顕微鏡等の市場においては、分析志向が強くなってきており、その為、試料交換部（試料交換室）に種々の機構が追加されるようになっている。その為、試料交換部自体が大型化し（例えば、重量５０Ｋｇ）、その試料交換部の取り付け箇所が高い位置になっている（例えば、床から１５０ｃｍ〜２３０ｃｍ）。
【００１１】
この様に大型（重量の大きい）の試料交換部（試料交換室）が鏡筒の側面に取り付けられると、バランス的及び強度的に極めて不安定となる。
【００１２】
又、試料交換部（試料交換室）が鏡筒の側面の高い位置に取り付けられると、試料交換等の作業性が極めて悪く且つ危険性も高く、踏み台等の利用も考えられるが、作業性の悪さと危険性の高さは解消されない。
【００１３】
本発明はこの様に問題を解決することを目的としたもので、新規な電子顕微鏡を提供するものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の電子顕微鏡は、  電子光学鏡筒内の試料配置空間に対向するように前記鏡筒の側面に設けられた試料交換口、試料交換棒が気密を保って鏡筒方向及び反鏡筒方向に摺動可能に挿入されており、その摺動方向の鏡筒側の面に試料交換棒通過用孔が開けられた試料交換室、該試料交換室を前記試料交換口より下方の電子光学鏡筒下部から前記試料交換口の間を移動させるための移動手段を備えており、該試料交換室が鏡筒下部に位置する時及び前記試料交換棒通過用孔と前記試料交換口とが連通する位置にある時に試料交換を行うことが出来るように成し、少なくとも電子光学鏡筒下部より下に排気ポンプが設けられており、該排気ポンプの排気管が鏡筒に沿って前記試料交換口の下方まで配設されており、前記試料交換棒通過用孔と前記試料交換口とが気密を保って連通する位置にある時に前記排気ポンプで試料交換室内を排気出来るに成し、試料交換室の鏡筒側の面における前記試料交換棒通過用孔の下に排気用孔が開けられており、且つ、前記排気管の先端部に、前記試料交換棒通過用孔が前記試料交換口と気密を保って連通する位置に来た時、前記排気用孔と合致する孔が開けられている。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１６】
図２は本発明に基づく電子顕微鏡の１概略例を表したものである。図中、前記図１にて使用した記号と同一記号のものは同一構成要素を示す。
【００１７】
図中２１は対物レンズ４のヨーク１０に開けられている試料交換棒通過用孔１０Ｈに対向して鏡筒１の側面に設けられているゲートバルブ体で、筒状の試料交換通路２１Ａとゲートバルブ２１Ｖとから成る。
【００１８】
２２は電子顕微鏡テーブル２３上に設けられた排気ポンプで、該排気ポンプに繋がった排気管２４が鏡筒１に沿う様に配設されている。尚、該排気管２４の先端に近い反鏡筒側に排気孔２４Ｈが開けられている。
【００１９】
２５は試料交換室で、その底面を成す底面体２６は他の面に比べ厚く出来ており、リーク用孔２６Ｈが開けられており、該孔内にリークバルブ２６Ｖが設けられている。該底面体２６の端部には前記排気管２４の径より少し大きな径の案内孔が開けられており、該案内孔内を前記排気管２４が通過している（図２においては、排気管２４が通過している状態なので図示されていない）。前記試料交換室２５の排気管２４に沿う面には、排気用孔２５Ｈａと試料交換棒通過用孔２５Ｈｂが開けられている。又、試料交換室２５の反排気管側の面には試料交換棒２７が試料交換室２５内の気密を保って摺動可能な孔（図２においては、試料交換棒２７が孔に挿入された状態にある）が開けられている。又、試料交換室２５の上面には大きな孔２５Ｂが開けられており、その孔を外側から被う蓋２８が設けられている。
【００２０】
前記底面体２６の反排気管側の面にはボールネジの如きシャフト２９が取り付けられている。該シャフト２９はモータ３０の軸３１に繋がっている。
【００２１】
３２は試料搬送体で、中央部より少し上側付近に前記試料交換棒２７が取り付けられており、上下各端部には、孔３３とネジ穴３４が設けられている。孔３３には、一端部が試料交換室２５の側面に固定され、前記孔３３の内径より少し小さい外径のレール３５が通っている。一方、前記ネジ孔３４には、前記シャフト２９が螺合している。
【００２２】
３６は直方体形状をした移動体で、その上部に、前記シャフト２９を移動可能に通過させるための孔３７が設けられており、前記孔３７と交差しない下の部分には、前記孔３７の方向に対し垂直な方向にネジ孔３８が設けられている（図２のＡ−Ａ断面を示す図３参照）。該ネジ孔３８にはボールネジの如きシャフト３９が螺合されており、該シャフト３９の一端部はモータ４０の軸４１に繋がっている。又、前記シャフト３９は他端部に設けられた軸受け４２とモータ４０に近い箇所に設けられた軸受け４３によって支持されている。
【００２３】
尚、前記軸受け４２，４３、モータ４０，３０は支持体４４に支持されている。
【００２４】
又、前記移動体３６と相対する前記軸受け４２及び４３の面にはマイクロスイッチの如きセンサー４５，４６が取り付けられており、更に、前記試料搬送体３３と相対する前記移動体３６と試料交換室２５の底面体２６の各面にもマイクロスイッチの如きセンサー４７，４８が取り付けられている。前記センサー４５，４６は前記モータ４０の動作を、センサー４７，４８は前記モータ３０の動作をコントロールする様に成してある。即ち、モータ４０が作動して移動体３６が移動し、センサー４５若しくは４６に接触すると、該センサーからの信号によりモータ４０は停止し、モータ３０が作動して試料搬送体３２が移動し、センサー４７若しくは４８に接触すると、該センサーからの信号によりモータ３０は停止しる。尚、図中Ｖｂはバルブ、Ｏｂ，Ｏｃ，Ｏｄはオーリングである。
【００２５】
この様な構成の電子顕微鏡において、試料交換を行う場合には、モータ４０を作動させ（この時は正転させる）、シャフト３９を回転させる。すると、移動体３６がシャフト３９に沿って上昇するので、該移動体３６に繋がっている試料交換室２５も排気管２４をレールとして上昇し、モータ３０，軸３１，シャフト２９，試料搬送体３２，試料交換棒２７，レール３５も一緒に上昇する。
【００２６】
そして、移動体３６がセンサー４５に接触すると、モータ４０が停止し、移動体３６が移動を停止する。図４はこ該停止時の様子を示したもので、試料交換室２５の試料交換棒通過用孔２５Ｈｂとゲートバルブ２１Ｖが相対し、試料交換室２５の排気用孔２５Ｈａと排気管２４の排気孔２４Ｈが相対する状態となる。
【００２７】
この状態において、バルブＶｂを開くことにより、試料交換室２５内が排気ポンプ２２により真空排気され、所定時間（試料交換室内の圧力が鏡筒１内の圧力とほぼ等しくなった時）後、ゲートバルブ２１Ｖを開ける。
【００２８】
そして、モータ３０を作動させ（この時は正転させる）、シャフト２９を回転させると、試料搬送体３２がシャフト２９及びレール３５に沿って鏡筒１方向に移動する。この時、該試料搬送体に取り付けられている試料交換棒２７も一緒に移動し、試料交換棒通過用孔１０Ｈを介して対物レンズの上下磁極の間に向かって移動する。
【００２９】
そして、試料搬送体３２がセンサー４８に接触すると、モータ３０が停止し、試料搬送体３２が移動を停止する。図５は該停止時の様子を示したもので、試料交換棒２７の先端部の試料ホルダー支持体５０が対物レンズ４の上下磁極１１，１２間の空間に導入された状態となる。
【００３０】
そして、この状態において、試料ホルダー支持体５０にて試料ホルダー１４を把持する。そして、モータ３０を作動させ（この時は、逆転させる）、試料搬送体３２を反鏡筒方向に移動させることにより、試料交換棒２７を試料交換室２５内に戻す。この時、試料搬送体３２がセンサー４７に接触すると、モータ３０は停止し、試料搬送体３２も移動停止する（図４に示す状態であるが、試料駆動機構１５に試料ホルダはなく、試料ホルダー支持体５０に試料ホルダーが把持された類似状態）。
【００３１】
この状態において、ゲートバルブ２１Ｖを閉じる。
【００３２】
そして、リークバルブ２６Ｖを開け、試料交換室２５をリーク手段（図示せず）によりリークする。
【００３３】
そして、モータ４０を作動させ（この時は逆転させる）、移動体３６及び該移動体に繋がっている試料交換室２５等を下降移動させる。この時、移動体３６がセンサー４６に接触すると、モータ４０が停止し、移動体３６等も移動停止する（図２に示す状態と類似した状態）。
【００３４】
そして、蓋２８を開け、例えば、試料ホルダー支持体５０に支持されている試料を該ホルダー支持体５０から外し、別の試料を該ホルダー支持体５０に支持させるか、或いは、現試料ホルダー自体を試料ホルダー支持体５０から取り外し、別の試料が支持されている別の試料ホルダーを試料ホルダー支持体に取り付ける。
【００３５】
そして、蓋２８を閉め、モータ４０を作動させ（この時は正転させる）、シャフト３９を回転させ、移動体３６と該移動体に繋がっている試料搬送体３２，試料交換室２５等を上昇移動させる。
【００３６】
そして、移動体３６がセンサー４５に接触してモータ４０及び移動体３６が移動を停止する（図４の状態に類似した状態）と、バルブＶｂを開けて試料交換室２５内を排気ポンプ２２により真空排気し、所定時間後、ゲートバルブ２１Ｖを開ける。
【００３７】
そして、モータ３０を作動させ（この時は正転させる）、シャフト２９を回転させ、試料搬送体３２と該搬送体に繋がっている試料交換棒２７を鏡筒内方向に移動させる。
【００３８】
そして、試料搬送体３２がセンサー４８に接触してモータ３０及び試料搬送体３２が移動を停止すると（図５の状態と類似した状態）、試料ホルダー５０を試料駆動機構に装着させる。
【００３９】
そして、モータ３０を作動させ（この時は、逆転させる）、試料搬送体３２を反鏡筒方向に移動させることにより、試料交換棒２７を試料交換室２５内に戻す。  この時、試料搬送体３２がセンサー４７に接触してモータ３０と試料搬送体３２が停止する（図４に示す状態と類似した状態）と、ゲートバルブ２１を閉じる。
【００４０】
そして、リークバルブ２６Ｖを開け、試料交換室２５をリーク手段（図示せず）によりリークしてから、モータ４０を作動させ（この時は逆転させる）、移動体３６及び該移動体に繋がっている試料交換室２５等を下降移動させる。
【００４１】
そして、移動体３６がセンサー４６に接触してモータ４０と移動体３６等が停止（図２に示す状態と類似した状態）して、試料交換作業が終了する。
【００４２】
尚、前記例は本発明の一例を示したもので、当然のことながら前記例に限定されるものではない。
【００４３】
例えば、前記各センサーとしてマイクロスイッチを使用したが、光センサー（発光素子と受光素子から成るもの）を用いても良い。
【００４４】
又、試料交換棒を試料搬送体に付けたままの状態で、試料ホルダーに取り付けられている試料若しくは試料ホルダーを交換するようにしたが、試料搬送体の反鏡筒方向への移動距離を長くし、試料交換棒を試料搬送体から抜いて、試料ホルダーに取り付けられている試料若しくは試料ホルダーを交換するようにし手も良い。
【００４５】
又、試料の交換の為の蓋を試料交換室の上面に設けたが、側面に設けても良い。
【００４６】
又、試料交換室の上下移動は、モーターの回転をシャフトに伝えて、該シャフトの回転により移動体を移動させることにより行ったが、試料交換室をワイヤーで吊り、モータの正転により該ワイヤーを巻き取ることにより試料交換室を上昇させ、モータの逆転により該巻き取りを解除していって試料交換室を下降させるようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】  透過型電子顕微鏡の一概略例を示している。
【図２】  本発明の一例を示した透過型電子顕微鏡の一概略例を示している
。
【図３】  図２に示す移動体のＡ−Ａ断面を示す。
【図４】  図２に示す透過電子顕微鏡の動作を説明するために用いた透過型電子顕微鏡の一部概略を示す。
【図５】  図２に示す透過電子顕微鏡の動作を説明するために用いた透過型電子顕微鏡の一部概略を示す。
【符号の説明】
１…電子光学系鏡筒
２…電子銃
３…集束レンズ
４…対物レンズ
５…中間レンズ
６…投影レンズ
７…観察室
８…蛍光板
９…励磁コイル
１０…ヨーク
１１…上磁極
１２…下磁極
１３…試料交換棒
１４…試料ホルダー
１５…試料駆動機構
１６…試料交換室
１７…ゲートバルブ
１８…排気ポンプ
Ｖａ，Ｖｂ…バルブ
Ｏａ，Ｏｂ，Ｏｃ，Ｏｄ…オーリング
１９…試料ホルダー支持体
２１…ゲートバルブ本体
２１Ａ…試料交換通路
２１Ｖ…ゲートバルブ
２２…排気ポンプ
２３…テーブル
２４…排気管
２４…排気孔
２５…試料交換室
２５Ｂ…孔
２５Ｈａ…排気用孔
２５Ｈｂ…試料交換棒通過用孔
２６…底面体
２６Ａ…案内孔
２６Ｈ…リーク用孔
２６Ｖ…リークバルブ
２７…試料交換棒
２８…蓋
２９，３９…シャフト
３０，４０…モータ
３１…軸
３２…試料搬送体
３３…孔
３４…ネジ孔
３５…レール
３６…移動体
３７…孔
３８…ネジ孔
４１…軸
４２，４３…軸受け
４４…支持体
４５，４６，４７，４８…センサー
５０…試料ホルダー支持体
【図１】
0004063503.tif 000002
【図２】
0004063503.tif 000003
【図３】
0004063503.tif 000004
【図４】
0004063503.tif 000005
【図５】
0004063503.tif 000006