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JP5908357B2 - Goniometer stage and electron microscope having the goniometer stage - Google Patents
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Goniometer stage and electron microscope having the goniometer stage Download PDF

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本発明は、ゴニオステージ、及び当該ゴニオステージを有する電子顕微鏡に関し、特に、バルブ開閉機構を有するゴニオステージ、及び当該ゴニオステージを有する電子顕微鏡に関する。   The present invention relates to a gonio stage and an electron microscope having the gonio stage, and more particularly to a gonio stage having a valve opening / closing mechanism and an electron microscope having the gonio stage.

近年、透過型電子顕微鏡(TEM:Transmission Electron Microscope)、走査透過型電子顕微鏡(STEM:Scanning Transmission Electron Microscope)等の電子顕微鏡における高分解能解析が進んでおり、例えば、ナノオーダーからピコオーダーへと高分解能解析が要望されてきている。既存のゴニオステージ(Gonio)では試料ホルダー(Holder)を予備室から、高真空の試料室へと挿入する際に、開閉バルブが存在する(特許文献1)。   In recent years, high-resolution analysis in electron microscopes such as transmission electron microscopes (TEMs) and scanning transmission electron microscopes (STEMs) has been progressing. There is a demand for resolution analysis. In the existing gonio stage (Gonio), there is an open / close valve when the sample holder (Holder) is inserted from the preliminary chamber into the high vacuum sample chamber (Patent Document 1).

特開2005−26530号公報JP 2005-26530 A

しかしながら、特許文献1を含め従来技術においては、バルブを手動により、あるいは、試料ホルダーを回転させながら、開閉を行っている。すなわち、既存のゴニオステージ(Gonio)においては、試料ホルダー挿入し、挿入前に大気圧であった部分を予備排気する。その後、ゴニオステージに設けられた高真空(電顕筐体の真空)と遮断していた仕切りバルブを開け、ホルダーを挿入することになる。通常、仕切りバルブを開けるためには、保持筒内部に配したバルブ開閉機構筒を試料ホルダーを90°〜120°回転させる事で、駆動させ、バルブ開閉機構筒に連結された球体バルブ(仕切りバルブの根幹)を回転させ開ける工程となっている。   However, in the prior art including Patent Document 1, the valve is opened and closed manually or while rotating the sample holder. That is, in the existing gonio stage (Gonio), the sample holder is inserted, and the part that was at atmospheric pressure before insertion is preliminarily exhausted. After that, the partition valve that has been cut off from the high vacuum (vacuum of the electron microscope housing) provided on the gonio stage is opened, and the holder is inserted. Normally, in order to open the partition valve, a valve opening / closing mechanism cylinder arranged inside the holding cylinder is driven by rotating the sample holder by 90 ° to 120 °, and a spherical valve (partition valve) connected to the valve opening / closing mechanism cylinder is driven. It is a process to rotate and open.

しかし、冷却状態での試料Data取得の際、試料ホルダーを液体窒素で冷却する(一般的に冷却試料ホルダー呼ばれる)が、冷却試料ホルダーを90°〜120°回転させる必要が有る為、液体窒素の容器(デュワー)から、液体窒素がこぼれてしまう事態が生じ得る。
However, when the sample Data acquisition in a cooled state, the sample holder (commonly referred to as cooling the sample holder) is cooled with liquid nitrogen, for cooling the sample holder must be rotated 90 ° to 120 ° is present, liquid nitrogen There may be a situation where liquid nitrogen spills from the container (dewar).

したがって、冷却試料ホルダーを挿入するには、ゴニオステージを一旦、回転傾斜させ、回転(試料ホルダー挿入時の回転角)させ試料ホルダーをまっすぐ挿入し、予備真空引き後、ゴニオステージを元の位置に戻して挿入する必要がある(図5及び図6参照)。すなわち、仕切りバルブが閉じている状態で、液体窒素の容器(デュワー)が上向きになるように、冷却試料ホルダーを軸上に回した上体でゴニオステージに挿入する。その後、予備排気が完了のち、仕切りバルブを回す為、液体窒素の容器(デュワー)が上向きになるようにする必要があるが、その動作には、危険が伴い、試料ホルダーを装填するまで、その場にとどまる必要が有った。   Therefore, in order to insert the cooled sample holder, the goniometer stage is once rotated and tilted, rotated (rotation angle when inserting the sample holder), the sample holder is inserted straight, and after the preliminary vacuum is drawn, the goniometer stage is returned to its original position. It is necessary to insert it back (see FIGS. 5 and 6). That is, with the partition valve closed, the cooled sample holder is inserted into the goniometer stage with the upper body turned on the shaft so that the liquid nitrogen container (dewar) faces upward. After that, after preliminary exhaust is completed, it is necessary to make the liquid nitrogen container (dewar) face up to turn the partition valve. However, this operation is dangerous, and until the sample holder is loaded It was necessary to stay in place.

なお、通常の試料ホルダーであっても、予備排気(通常2分程度)を待ち、完了後、手で試料ホルダーを回し仕切りバルブを開けるため、作業者はその場にとどまる必要がある。   Even in the case of an ordinary sample holder, the operator needs to stay on the spot to wait for preliminary exhaust (usually about 2 minutes) and turn the sample holder by hand to open the partition valve after completion.

近年、電子顕微鏡の解析はシビアになっており、電顕室内雰囲気の安定性が重要視されており、産業上の使用ではスループットが求められている。そのためには、出来るだけ電顕から、人間の出入りを排除し、室温の安定や、空気の対流の安定を図り、出来るだけ環境下に置くべきであるが、試料装填に際する、人為的な外乱を排除することは出来なかった。したがって、バルブ開閉機構を有するゴニオステージの開発が望まれていた。しかし、このような機構はこれまで存在しない。   In recent years, analysis of electron microscopes has become severe, and stability of the atmosphere in the electron microscope is regarded as important, and throughput is required for industrial use. For this purpose, humans should be removed from the electron microscope as much as possible, room temperature and air convection should be stabilized, and placed in an environment as much as possible. The disturbance could not be eliminated. Therefore, development of a gonio stage having a valve opening / closing mechanism has been desired. However, there is no such mechanism so far.

そこで、本発明の目的は、上記問題点を解決すべく、バルブ開閉機構を有するゴニオステージを提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a gonio stage having a valve opening / closing mechanism in order to solve the above-mentioned problems.

上記目的を達成するために、本発明者は、ゴニオステージ及び試料ホルダーとの装着機構について鋭意検討を行った結果、本発明を見出すに至った。   In order to achieve the above object, the present inventor has intensively studied the mounting mechanism between the gonio stage and the sample holder, and as a result, has found the present invention.

本発明のゴニオステージは、ゲート型バルブと、前記ゲート型バルブに設けられた案内ローラーと、前記ゲート型バルブに設けられた第一の真空用Oリングと、前記ゲート型バルブを駆動する駆動用シャフトとからなるバルブ開閉機構であって、前記ゲート型バルブと前記シャフトとを少なくとも1つの支点によって接続し、前記シャフトを可動させることにより、前記シャフトの長手方向に略垂直な方向を軸として、当該軸周りに前記ゲート型バルブが回転可能であることを特徴とするバルブ開閉機構を有することを特徴とする。
The gonio stage of the present invention includes a gate type valve, a guide roller provided in the gate type valve, a first vacuum O-ring provided in the gate type valve, and a drive for driving the gate type valve. A valve opening / closing mechanism comprising a shaft, wherein the gate-type valve and the shaft are connected by at least one fulcrum, and the shaft is movable, with a direction substantially perpendicular to the longitudinal direction of the shaft as an axis, A valve opening and closing mechanism is characterized in that the gate type valve is rotatable around the axis .

また、本発明のゴニオステージの好ましい実施態様において、さらに、バルブ開閉機構が、支持ローラーを有することを特徴とする。   In a preferred embodiment of the gonio stage of the present invention, the valve opening / closing mechanism further has a support roller.

また、本発明のゴニオステージの好ましい実施態様において、バルブ開閉機構が、前記案内ローラーを案内するためのテーパー部を有することを特徴とする。   In a preferred embodiment of the gonio stage of the present invention, the valve opening / closing mechanism has a tapered portion for guiding the guide roller.

また、本発明のゴニオステージの好ましい実施態様において、前記シャフトは、第二の真空用Oリングを有することを特徴とする。   In a preferred embodiment of the gonio stage of the present invention, the shaft has a second vacuum O-ring.

また、本発明のゴニオステージの好ましい実施態様において、前記シャフトは、試料ホルダー保持筒内のシャフト保持筒内にあることを特徴とする。   In a preferred embodiment of the gonio stage of the present invention, the shaft is in a shaft holding cylinder in a sample holder holding cylinder.

また、本発明のゴニオステージの好ましい実施態様において、前記試料ホルダー保持筒内には、試料ホルダー保持部材を有することを特徴とする。   In a preferred embodiment of the gonio stage of the present invention, the sample holder holding cylinder has a sample holder holding member.

また、本発明の電子顕微鏡は、本発明のゴニオステージを有することを特徴とする。   The electron microscope of the present invention is characterized by having the goniostage of the present invention.

本発明のゴニオステージよれば、試料ホルダーを回転させずに挿入する事が可能であり、ひいては、液体窒素で冷却しながらの挿入が簡略化され、液体窒素を零すなどのミスオペを防ぐという有利な効果を奏する。また、本発明のゴニオステージによれば、ゲート型バルブを用いる事で、予備真空排気(Pre pump)後に試料ホルダーを回転させるという人による動作作業が不要となるので、Auto化が可能となるという有利な効果を奏する。また、本発明によれば、Auto化する事で、電顕室の滞在時間が軽減し、人の出入りによる電顕室内大気流動などの乱れによる、電顕室内雰囲気の汚染を防ぐ効果があり電顕室内の雰囲気を安定させるという有利な効果を奏する。また、本発明によれば、Auto化が可能になる事で、Holder挿入時人が関与する時間が短縮され、作業自体のスループットが向上し、生産性を高めるという有利な効果を奏する。   According to the gonio stage of the present invention, it is possible to insert the sample holder without rotating, and thus, the insertion while cooling with liquid nitrogen is simplified, and the advantage that misoperation such as zeroing of liquid nitrogen is prevented can be achieved. Has an effect. In addition, according to the gonio stage of the present invention, the use of a gate type valve eliminates the need for a human operation of rotating the sample holder after pre-pumping (Pre pump), so that it is possible to use Auto. There is an advantageous effect. In addition, according to the present invention, the auto operation reduces the staying time in the electron microscope room and has the effect of preventing contamination of the electron microscope room atmosphere due to disturbances such as air flow in the electron microscope room caused by people coming and going. This has the advantageous effect of stabilizing the atmosphere in the observatory. In addition, according to the present invention, since Auto can be achieved, the time required for inserting the Holder is shortened, and the throughput of the work itself is improved, and the productivity is increased.

図1は、本発明において適用可能な透過型電子顕微鏡の一例における基本構成の概念図を示す。FIG. 1 is a conceptual diagram of a basic configuration of an example of a transmission electron microscope applicable in the present invention. 図2は、本発明の一例におけるゴニオステージの態様を示す。ゲート型バルブを閉じた時の状態を示す。FIG. 2 shows an embodiment of the gonio stage in an example of the present invention. The state when the gate type valve is closed is shown. 図3は、本発明の一例におけるゴニオステージの態様を示す。ゲート型バルブの開閉の動きを示している。開閉の動きの軌跡を段階的に重ねて描写している。FIG. 3 shows an embodiment of the gonio stage in an example of the present invention. The movement of opening and closing the gate type valve is shown. The trajectory of the opening and closing movement is depicted step by step. 図4は、本発明の一例におけるゴニオステージの態様を示す。ゲート型バルブを開けた時の状態を示す。FIG. 4 shows an embodiment of a gonio stage in an example of the present invention. The state when the gate type valve is opened is shown. 図5は、従来のゴニオステージの態様を示す。バルブを閉じた時の状態を示す。FIG. 5 shows an aspect of a conventional gonio stage. Indicates the state when the valve is closed. 図6は、従来のゴニオステージの態様を示す。バルブを開いた時の状態を示す。FIG. 6 shows an aspect of a conventional gonio stage. Indicates the state when the valve is opened.

本発明のゴニオステージは、ゲート型バルブと、前記ゲート型バルブに設けられた案内ローラーと、前記ゲート型バルブに設けられた第一の真空用Oリングと、前記ゲート型バルブ駆動用シャフトとからなるバルブ開閉機構であって、前記ゲート型バルブと前記シャフトとを少なくとも1つの支点によって、前記ゲート型バルブと前記シャフトとが回転可能であることを特徴とするバルブ開閉機構を有することを特徴とする。ゲート型バルブは、電子顕微鏡の試料観察室(通常高真空)と予備排気室との間を開閉することが可能なバルブである。ゲート型バルブには、ゲート型バルブ駆動用シャフトの動きに応じて、ゲート型バルブもバルブを開閉できるように動くように設計することができる。ゲート型バルブに設けられた案内ローラーは、バルブの開閉を容易に行うことができるように設けられている。前記ゲート型バルブに設けられた案内ローラーは必須ではないが、当該案内ローラーがあることにより、ない場合よりもスムーズにバルブの開閉を行うことが可能となっている。なお、案内ローラーの数について特に限定されず、設置する場合には、1又はそれ以上の案内ローラーを設けても良い。   The gonio stage of the present invention includes a gate type valve, a guide roller provided in the gate type valve, a first vacuum O-ring provided in the gate type valve, and the gate type valve driving shaft. A valve opening / closing mechanism comprising the valve opening / closing mechanism, wherein the gate valve and the shaft are rotatable by at least one fulcrum. To do. The gate type valve is a valve that can open and close between a sample observation chamber (usually high vacuum) of an electron microscope and a preliminary exhaust chamber. The gate type valve can be designed to move so that the gate type valve can be opened and closed in accordance with the movement of the gate type valve driving shaft. The guide roller provided in the gate type valve is provided so that the valve can be easily opened and closed. Although the guide roller provided in the gate type valve is not essential, the presence or absence of the guide roller makes it possible to open and close the valve more smoothly than when there is no guide roller. In addition, it does not specifically limit about the number of guide rollers, When installing, you may provide one or more guide rollers.

また、前記ゲート型バルブに設けられた第一の真空用Oリングは、電子顕微鏡の試料観察室(高真空)と、予備排気室とを的確に遮断するためのものである。前記ゲート型バルブがバルブを閉じる位置にセットされると、高真空引きによりOリングは電子顕微鏡の試料観察室内と予備排気室との間を密閉することができる。   The first vacuum O-ring provided in the gate type valve is for accurately blocking the sample observation chamber (high vacuum) of the electron microscope from the preliminary exhaust chamber. When the gate type valve is set at a position where the valve is closed, the O-ring can seal between the sample observation chamber of the electron microscope and the preliminary exhaust chamber by high vacuuming.

前記ゲート型バルブ駆動用シャフトは、ゲート型バルブと回転可能に接続されている。例えば、前記ゲート型バルブと前記シャフトとを少なくとも1つの支点によって、前記ゲート型バルブと前記シャフトとが回転可能とすることができる。例えば、前記シャフトの長手方向に略垂直な方向を軸として、当該軸周りに前記ゲート型バルブが回転可能とすることができる。これによって、バルブを閉じる場合には、前記シャフトを電子顕微鏡の試料観察室方向(電子顕微鏡の中心方向)へ、可動させることにより水平状態から徐々に90度の角度に折れ曲がり、バルブを閉じることが可能である。このとき、前記ゲートバルブに設けられた案内ローラー、支持ローラー、テ―パー部等は、バルブの開閉をよりスムーズに行うことを可能とする。なお、支点の軸方向は、バルブの開閉面と平行である。開閉面にゲート型バルブが高真空側の筒にふたをするような形でバルブを閉じる場合には、より開閉を的確に行うためである。   The gate valve driving shaft is rotatably connected to the gate valve. For example, the gate valve and the shaft can be rotated by at least one fulcrum of the gate valve and the shaft. For example, the gate type valve can be rotated around the axis about a direction substantially perpendicular to the longitudinal direction of the shaft. As a result, when the valve is closed, the shaft can be gradually bent from the horizontal state to an angle of 90 degrees by moving the shaft in the direction of the sample observation chamber of the electron microscope (the direction of the center of the electron microscope). Is possible. At this time, the guide roller, the support roller, the taper portion, and the like provided on the gate valve can open and close the valve more smoothly. The axial direction of the fulcrum is parallel to the opening / closing surface of the valve. This is because when the valve is closed in such a manner that the gate type valve covers the high vacuum side cylinder on the opening / closing surface, the opening / closing is performed more accurately.

好ましい態様において、バルブ開閉機構が、支持ローラーを有する。また、好ましい態様において、バルブ開閉機構が、前記案内ローラを案内するためのテーパー部を有する。バルブ開閉機構において、テーパー部、傾斜部があると、当該傾斜にしたがって、ゲート型バルブを所定位置に導入しやすくし、又は所定位置から引き出すことが可能となる。また、より正確に、ゲート型バルブの開閉を行うことが可能である。支持ローラーやテーパー部は、バルブを開く場合にもスムーズに行うことをサポートすることができる。バルブを開くときは、予備排気室を予備排気させた後に、前記シャフトを電子顕微鏡の中心から外側方向へ可動させると、ゲート型バルブとシャフトとの角度が、およそ90度の角度でバルブを閉じていた状態から、ゲート型バルブと、シャフトとが概ね一直線状になるように角度を変えていくことできる。例えば、ほぼ一直線になった状態でバルブが完全に開いた状態とすることができる。このとき、前記案内ローラー、支持ローラー、テーパー部等があれば、これらがない場合より、バルブの開閉をよりスムーズに行えるようにサポートする。
In a preferred embodiment, the valve opening / closing mechanism has a support roller. In a preferred embodiment, the valve opening / closing mechanism has a tapered portion for guiding the guide roller. In the valve opening / closing mechanism, when there is a taper portion or an inclined portion, the gate type valve can be easily introduced to a predetermined position or pulled out from the predetermined position according to the inclination. It is also possible to open and close the gate type valve more accurately. The support roller and the tapered portion can support smooth operation even when the valve is opened. When opening the valve, after preliminary exhausting the preliminary exhaust chamber, moving the shaft outward from the center of the electron microscope closes the valve so that the angle between the gate type valve and the shaft is approximately 90 degrees. From this state, the angle can be changed so that the gate type valve and the shaft are substantially in a straight line. For example, the valve can be in a fully open state in a substantially straight line. At this time, if there is a guide roller, a support roller, a taper part, etc., it supports so that opening and closing of a valve can be performed more smoothly than those without these.

例えば、シャフトが、電子顕微鏡筒の略中心方向へと伸びるものである場合(シャフトの長手方向が、電子顕微鏡筒の略中心方向である場合)、電子顕微鏡筒の中心軸方向に垂直な方向について、シャフトが移動可能とすることができる。そして、例えば、ゲート型バルブとシャフトとを、弾性部材、例えばバネ等で、ゲート型バルブを閉じた状態、すなわち、ゲート型バルブとシャフトが概ね90度(バルブの開閉面が概ね顕微鏡筒の軸方向と平行である面の場合。この場合、シャフトは、顕微鏡筒とほぼ垂直の方向が長手方向となる。)となるように、設定しておけば、シャフトを試料観察室方向へ可動させて、バルブを閉じたいときに、よりスムーズにバルブとシャフトとの少なくとも1つの支点を通じて、ゲート型バルブが角度を変えて、首尾よくバルブを閉じることを可能とする。 For example, the shaft, if it is intended to extend to substantially the center direction of the electron microscope column (longitudinal direction of the shaft, when a substantially central direction of the electron microscope column) direction perpendicular to the central axis of the electron microscope column The shaft can be movable. Then, for example, the gate type valve and the shaft are closed by an elastic member, for example, a spring, and the gate type valve is closed, that is, the gate type valve and the shaft are approximately 90 degrees (the valve opening and closing surface is approximately the axis of the microscope tube). In this case, if the shaft is set so that the longitudinal direction is substantially perpendicular to the microscope tube, the shaft can be moved toward the sample observation chamber. When it is desired to close the valve, the gate type valve can change the angle and smoothly close the valve through at least one fulcrum of the valve and the shaft.

また、好ましい実施態様において、前記シャフトは、第二の真空用Oリングを有する。これは、予備排気室を予備排気(予備真空引き)を行うときに、外部との遮断のために用いる。第二の真空用Oリングではなくても、同様に手段により、外部との遮断を行うことができれば、特に限定されない。シャフト自体が遮断可能な部材を有していたり、試料ホルダー保持筒側に真空用Oリング等を設けても良い。   In a preferred embodiment, the shaft has a second vacuum O-ring. This is used to block the preliminary exhaust chamber from the outside when performing preliminary exhaust (preliminary evacuation). Even if it is not the second vacuum O-ring, it is not particularly limited as long as it can be shut off from the outside by means of the same. The shaft itself may have a blockable member, or a vacuum O-ring or the like may be provided on the sample holder holding cylinder side.

また、好ましい態様において、前記シャフトは、試料ホルダー保持筒内のシャフト保持筒内にあることを特徴とする。前記シャフトは、試料ホルダー保持筒内に一体成型されて組み込まれても良く、別個に、シャフト保持筒を形成して、当該シャフト保持筒内に組み込まれても良い。シャフトは、バルブを開閉するために、可動可能であれば、特に限定されない。   In a preferred embodiment, the shaft is in a shaft holding cylinder in a sample holder holding cylinder. The shaft may be integrally formed and incorporated in the sample holder holding cylinder, or may be separately incorporated into the shaft holding cylinder by forming a shaft holding cylinder. The shaft is not particularly limited as long as it can move to open and close the valve.

また、好ましい態様において、前記試料ホルダー保持筒内には、試料ホルダー保持部材を有することを特徴とする。前記試料ホルダー保持部材は、試料ホルダーの予備排気状態位置で、試料ホルダーを、保持する役割がある。試料ホルダー保持部材としては、例えば、フック等を挙げることができる。試料ホルダー保持部材を合せ持たせれば、予備排気完了後、ゲート型バルブを遠隔で開け、かつ試料ホルダーを、保持する試料ホルダー保持部材、例えばフックを遠隔操作させれば、試料装填の際の予備排気工程、および、試料ホルダー挿入工程、が遠隔で行える。それにより、一旦ゴニオステージに試料ホルダーを装着したら速やかに電顕室から退去できるので、電顕室の環境の乱れを最小限止められるという利点を有する。さらに、冷却試料ホルダーを用いる場合、液体窒素を溢す危険な事故を回避できる。   In a preferred embodiment, the sample holder holding cylinder has a sample holder holding member. The sample holder holding member has a role of holding the sample holder in the preliminary exhaust state position of the sample holder. Examples of the sample holder holding member include a hook. If the sample holder holding member is held together, after the preliminary evacuation is completed, the gate type valve is opened remotely, and the sample holder holding member, for example, the hook is remotely operated to reserve the sample holder. The evacuation process and the sample holder insertion process can be performed remotely. Thereby, once the sample holder is mounted on the gonio stage, it can be quickly removed from the electron microscope room, so that the disturbance of the environment of the electron microscope room can be minimized. Furthermore, when a cooled sample holder is used, a dangerous accident of overflowing liquid nitrogen can be avoided.

また、本発明の電子顕微鏡は、上述した本発明のゴニオステージを有することを特徴とする。電子顕微鏡については、特に限定されるものではない。以下、図を参照しながら、本発明の一実施態様のゴニオステージ及び電子顕微鏡について説明するが、本発明はこれらに限定されることを意図するものではない。   Moreover, the electron microscope of this invention has the gonio stage of this invention mentioned above, It is characterized by the above-mentioned. The electron microscope is not particularly limited. Hereinafter, the gonio stage and the electron microscope of one embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings, but the present invention is not intended to be limited to these.

図1は、本発明において適用可能な透過型電子顕微鏡の一例における基本構成の概念図を示す。図1中、1は真空領域部、2は電子加速電極、3は絶縁ガス領域、4はX線吸収部材、5はコンデンサー絞り(可動機構部)、6は対物絞り(可動機構部)、7は視野制限絞り(可動機構部)、8は第2中間結像レンズ、9は投影レンズ、10は観察ガラス窓、11は蛍光スクリーン、12は画像取得用カメラ、13はカメラ室、14は真空仕切りバルブ、15は第1中間結像レンズ、16は後焦点レンズ、17は対物(下極)レンズ、18は対物(上極)レンズ、19は第2収束レンズ、20は第1収束レンズ、21は真空仕切りバルブ、22は絶縁硝子、23は電子線光源(フィラメント)、24は高電圧送ケーブルを、それぞれ示している。25は、電子線偏向子、または非点補正子用のコイル部材を示し、26は、各収束電子レンズのコイル部材を示している。このような一例による電子顕微鏡に本発明のゴニオステージを組み込むことが可能である。   FIG. 1 is a conceptual diagram of a basic configuration of an example of a transmission electron microscope applicable in the present invention. In FIG. 1, 1 is a vacuum region, 2 is an electron acceleration electrode, 3 is an insulating gas region, 4 is an X-ray absorbing member, 5 is a condenser aperture (movable mechanism), 6 is an objective aperture (movable mechanism), 7 Is a field limiting aperture (movable mechanism), 8 is a second intermediate imaging lens, 9 is a projection lens, 10 is an observation glass window, 11 is a fluorescent screen, 12 is an image acquisition camera, 13 is a camera room, and 14 is a vacuum. Partition valve, 15 is a first intermediate imaging lens, 16 is a back focus lens, 17 is an objective (lower pole) lens, 18 is an objective (upper pole) lens, 19 is a second convergent lens, 20 is a first convergent lens, Reference numeral 21 denotes a vacuum partition valve, 22 denotes an insulating glass, 23 denotes an electron beam light source (filament), and 24 denotes a high voltage transmission cable. Reference numeral 25 denotes a coil member for an electron beam deflector or astigmatism corrector, and reference numeral 26 denotes a coil member for each converging electron lens. It is possible to incorporate the goniostage of the present invention into an electron microscope according to such an example.

図2は、本発明の一例におけるゴニオステージの態様を示す。ゲート型バルブを閉じた時の状態を示す。図4は、本発明の一例におけるゴニオステージの態様を示す。ゲート型バルブを開けた時の状態を示す。図2及び図4中、31は真空側、32はゲート型バルブブロック、33は真空シール用Oリング、34はゲート型バルブブロック用弾性部材の装着位置、35はゲート型バルブブロック用弾性部材の装脱落防止ピン、36及び37はゲート型バルブブロック持ち上げ支持ローラ―、38は真空シール用Oリング、39は試料ホルダー保持筒、40はゲート型バルブブロック駆動用シャフト、41は試料ホルダー挿入側、42はゲート型バルブブロック持ち上げ支持ローラのフレーム兼試料ホルダー保持筒、43はルート案内ローラー、44は支点、45はテーパー部、46は予備排気室、をそれぞれ示す。図2においては、シャフトは、上側に記載されているが、横側、下側等何れに設置しても同様の効果を有するので、シャフト等の構成位置について限定されない。   FIG. 2 shows an embodiment of the gonio stage in an example of the present invention. The state when the gate type valve is closed is shown. FIG. 4 shows an embodiment of a gonio stage in an example of the present invention. The state when the gate type valve is opened is shown. 2 and 4, 31 is a vacuum side, 32 is a gate type valve block, 33 is a vacuum seal O-ring, 34 is a mounting position of an elastic member for gate type valve block, and 35 is an elastic member for gate type valve block. Detachment prevention pins, 36 and 37 are gate type valve block lifting support rollers, 38 is a vacuum seal O-ring, 39 is a sample holder holding cylinder, 40 is a gate type valve block driving shaft, 41 is a sample holder insertion side, Reference numeral 42 denotes a frame and sample holder holding cylinder of a gate type valve block lifting support roller, 43 denotes a route guide roller, 44 denotes a fulcrum, 45 denotes a tapered portion, and 46 denotes a preliminary exhaust chamber. In FIG. 2, the shaft is illustrated on the upper side, but since the same effect can be obtained regardless of whether the shaft is installed on the lateral side or the lower side, the position of the shaft or the like is not limited.

図3は、本発明の一例におけるゴニオステージの態様を示す。ゲート型バルブの開閉の動きを示している。開閉の動きの軌跡を段階的に重ねて描写している。図3中、51は支点の閉位置、52は支点の開位置、53は開閉用ピストンロッド ストローク距離、54はOリング位置(ゲート型バルブ開閉シャフトのOリング位置は、ゲート型バルブを開けた位置で記載している。)、をそれぞれ示している。   FIG. 3 shows an embodiment of the gonio stage in an example of the present invention. The movement of opening and closing the gate type valve is shown. The trajectory of the opening and closing movement is depicted step by step. In FIG. 3, 51 is the fulcrum closed position, 52 is the fulcrum open position, 53 is the piston rod stroke distance for opening and closing, 54 is the O-ring position (the O-ring position of the gate type valve opening and closing shaft is the gate type valve opened) It is indicated by the position).

試料ホルダーの挿入、試料の観察、試料観察の終了の工程を、図を参照しながら説明すると以下のようである。試料ホルダー挿入前は、通常図2に示すようにバルブが閉じた状態である。まず、試料ホルダーを予備排気室46まで挿入する。この時点では、まだバルブは閉じたままである。試料ホルダーの先端部が、バルブ等の接触しないところで一旦止まるように、試料ホルダー保持部材、例えばフックを設置しておくと(図示せず)、当該試料ホルダー保持部材に対応した位置で、試料ホルダー側に溝等を設ければ、試料ホルダーは一旦停止する。   The steps of inserting the sample holder, observing the sample, and ending the sample observation will be described below with reference to the drawings. Before the sample holder is inserted, the valve is normally closed as shown in FIG. First, the sample holder is inserted up to the preliminary exhaust chamber 46. At this point, the valve is still closed. When a sample holder holding member, for example, a hook (not shown) is installed so that the tip of the sample holder stops once it is not in contact with a valve or the like (not shown), the sample holder is placed at a position corresponding to the sample holder holding member. If a groove or the like is provided on the side, the sample holder temporarily stops.

試料ホルダーが、予備排気室に移動した後、予備排気を行うことが可能である。試料ホルダーが試料ホルダー保持部材により保持されたときに、センサー等により自動的に、予備排気を行うように設計すれば、これまで手動に頼っていた操作を自動で行うことができる。   After the sample holder moves to the preliminary exhaust chamber, preliminary exhaust can be performed. If it is designed such that when the sample holder is held by the sample holder holding member, the preliminary exhaust is automatically performed by a sensor or the like, the operation that has been relied on manually can be automatically performed.

予備排気を行った後は、ゲート型バルブを開き、試料ホルダーの先端部(試料装填部)を電子顕微鏡の観察室まで誘導する。シャフト40は、アクチュエータ―等により引き出したり、挿入したりすることが可能であり、コンピュータ―制御により自動化可能である。すなわち、予備排気が終了のシグナルと同時に、シャフトを引き出し、バルブを開閉することが、コンピュータ―制御で可能である。バルブが完全に開いた時点で、保持部材から試料ホルダーを離す信号により、試料ホルダーは保持部材で一時固定されていた状態から、開放されて、高真空状態の電子顕微鏡内に引き込まれることとなる。このようにして、試料観察が可能となる。   After preliminary evacuation, the gate type valve is opened, and the tip of the sample holder (sample loading unit) is guided to the observation room of the electron microscope. The shaft 40 can be pulled out or inserted by an actuator or the like, and can be automated by computer control. That is, it is possible by computer control to pull out the shaft and open and close the valve simultaneously with the signal that the preliminary exhaust is finished. When the valve is fully opened, a signal to release the sample holder from the holding member causes the sample holder to be released from the state temporarily fixed by the holding member and pulled into the high-vacuum electron microscope. . In this way, sample observation becomes possible.

試料観察が終了し、試料ホルダーが再び保持部材で保持されると、ゲート型バルブを閉じるように、エアピスト、アクチュエータ―等により、シャフトを自動的に可動させることができる。保持部材による試料ホルダーの固定も自動的に解除可能である。こうして、本発明のゴニオステージによれば、一連の動作をオート化することができる。すなわち、試料ホルダーを挿入すれば、その後の操作を総て自動化することでき、試料観察が終われば、試料ホルダーを取りに行くだけで足りる。すなわち、従来では、バルブの開閉、試料ホルダーの挿入、取り外し等総て、手動で行う必要があったが、本発明においては、総て自動化が可能となる。したがって、本発明においては、特に冷却試料の試料ホルダー挿入時のミスオペ及び、観察開始までの時間を短縮できるので、スループットが向上し、生産性を高める効果がある。また、本発明においては、Auto化により電顕室内の雰囲気が安定するという利点も有することが判明した。   When the sample observation is completed and the sample holder is again held by the holding member, the shaft can be automatically moved by an air pist, an actuator or the like so as to close the gate type valve. The fixing of the sample holder by the holding member can also be automatically released. Thus, according to the gonio stage of the present invention, a series of operations can be automated. That is, if the sample holder is inserted, all subsequent operations can be automated, and when the sample observation is completed, it is only necessary to take the sample holder. That is, conventionally, all operations such as opening / closing of the valve, insertion / removal of the sample holder and the like have to be performed manually, but in the present invention, all can be automated. Therefore, in the present invention, since the misoperation and the time until the start of observation can be shortened particularly when the sample holder for the cooled sample is inserted, the throughput is improved and the productivity is improved. Further, it has been found that the present invention also has an advantage that the atmosphere in the electron microscope chamber is stabilized by auto conversion.

冷却試料の試料ホルダー挿入時のミスオペ及び、観察開始までの時間を短縮できるので、スループットが向上し、生産性を高める効果がある。Auto化により電顕室内の雰囲気が安定するので、Data取得の時間の短縮および、解析Dataの質が向上するなど、解析能力の向上に寄与し、広範な技術分野において適用可能である。   Since the misoperation when inserting the sample holder of the cooled sample and the time until the start of observation can be shortened, the throughput is improved and the productivity is improved. Auto makes the atmosphere inside the electron microscope stable and contributes to the improvement of analysis capabilities, such as shortening the data acquisition time and improving the quality of analysis data, and can be applied in a wide range of technical fields.

1 真空領域部
2 電子加速電極
3 絶縁ガス領域
4 X線吸収部材
5 コンデンサー絞り(可動機構部)
6 対物絞り(可動機構部)
7 視野制限絞り(可動機構部)
8 第2中間結像レンズ
9 投影レンズ
10 観察ガラス窓
11 蛍光スクリーン
12 画像取得用カメラ
13 カメラ室
14 真空仕切りバルブ
15 第1中間結像レンズ
16 後焦点レンズ
17 対物(下極)レンズ
18 対物(上極)レンズ
19 第2収束レンズ
20 第1収束レンズ
21 真空仕切りバルブ
22 絶縁硝子
23 電子線光源(フィラメント)
24 高電圧送ケーブル
25 この印は、電子線偏向子、または非点補正子用のコイル部材を示す
26 この印は、各収束電子レンズのコイル部材を示す
31 真空側
32 ゲート型バルブブロック
33 真空シール用Oリング
34 ゲート型バルブブロック用弾性部材の装着位置
35 ゲート型バルブブロック用弾性部材の装脱落防止ピン
36、37 ゲート型バルブブロック持ち上げ支持ローラ―
38 真空シール用Oリング
39 試料ホルダー保持筒
40 ゲート型バルブブロック駆動用シャフト
41 試料ホルダー挿入側
42 ゲート型バルブブロック持ち上げ支持ローラのフレーム兼試料ホルダー保持筒
43 ルート案内ローラ―
44 支点
45 テーパー部
46 予備排気室
51 閉位置
52 開位置
53 開閉用ピストンロッド ストローク距離
54 Oリング位置(ゲート型バルブ開閉シャフトのOリング位置は、ゲート型バルブを開けた位置で記載している。)
61 真空領域側
62 軸回転用ギア
63 軸回転用ギアを回すためのギア
64 主保持筒
65 回転させるピン受けのスリ割り
66 試料ホルダー挿入側(大気側)
67 バルブ開閉シャフト兼試料ホルダー保持筒
68 真空シール用Oリング
69 軸蓋
70 球体型バルブ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vacuum area | region part 2 Electron acceleration electrode 3 Insulating gas area | region 4 X-ray absorption member 5 Condenser aperture (movable mechanism part)
6 Objective diaphragm (movable mechanism)
7 Field-limiting diaphragm (movable mechanism)
8 Second intermediate imaging lens 9 Projection lens 10 Observation glass window 11 Fluorescent screen 12 Image acquisition camera 13 Camera room 14 Vacuum partition valve 15 First intermediate imaging lens 16 Rear focus lens 17 Objective (lower pole) lens 18 Objective ( Upper pole) Lens 19 Second converging lens 20 First converging lens 21 Vacuum partition valve 22 Insulating glass 23 Electron light source (filament)
24 High voltage transmission cable 25 This mark indicates a coil member for an electron beam deflector or astigmatism corrector 26 This mark indicates a coil member for each converging electron lens 31 Vacuum side 32 Gate type valve block 33 Vacuum Sealing O-ring 34 Gate type valve block elastic member mounting position 35 Gate type valve block elastic member attachment / detachment prevention pins 36, 37 Gate type valve block lifting support roller
38 Vacuum seal O-ring 39 Sample holder holding cylinder 40 Gate type valve block driving shaft 41 Sample holder insertion side 42 Gate type valve block lifting support roller frame and sample holder holding cylinder 43 Route guide roller
44 fulcrum 45 taper 46 preliminary exhaust chamber 51 closed position 52 open position 53 opening / closing piston rod stroke distance 54 O-ring position (the O-ring position of the gate valve opening / closing shaft is described as the position where the gate valve is opened) .)
61 Vacuum region side 62 Shaft rotating gear 63 Gear for rotating the shaft rotating gear 64 Main holding cylinder 65 Slot for pin holder to rotate 66 Sample holder insertion side (atmosphere side)
67 Valve open / close shaft and sample holder holding cylinder 68 Vacuum seal O-ring 69 Shaft cover 70 Spherical valve

Claims (7)

ゲート型バルブと、前記ゲート型バルブに設けられた案内ローラーと、前記ゲート型バルブに設けられた第一の真空用Oリングと、前記ゲート型バルブを駆動する駆動用シャフトとからなるバルブ開閉機構であって、前記ゲート型バルブと前記シャフトとを少なくとも1つの支点によって接続し、前記シャフトを可動させることにより、前記シャフトの長手方向に略垂直な方向を軸として、当該軸周りに前記ゲート型バルブが回転可能であることを特徴とするバルブ開閉機構を有するゴニオステージ。 A valve opening / closing mechanism comprising a gate type valve, a guide roller provided on the gate type valve, a first vacuum O-ring provided on the gate type valve, and a drive shaft for driving the gate type valve The gate-type valve and the shaft are connected by at least one fulcrum, and the shaft is moved to move the shaft around the axis about the direction substantially perpendicular to the longitudinal direction of the shaft. A gonio stage having a valve opening / closing mechanism characterized in that the valve is rotatable. さらに、バルブ開閉機構が、支持ローラーを有することを特徴とする請求項1記載のゴニオステージ。   2. The gonio stage according to claim 1, wherein the valve opening / closing mechanism has a support roller. バルブ開閉機構が、前記案内ローラーを案内するためのテーパー部を有する請求項1又は2項に記載のゴニオステージ。   The gonio stage according to claim 1 or 2, wherein the valve opening / closing mechanism has a tapered portion for guiding the guide roller. 前記シャフトは、第二の真空用Oリングを有する請求項1〜3項のいずれか1項に記載のゴニオステージ。   The gonio stage according to claim 1, wherein the shaft has a second vacuum O-ring. 前記シャフトは、試料ホルダー保持筒内のシャフト保持筒内にある請求項1〜4項のいずれか1項に記載のゴニオステージ。   The gonio stage according to any one of claims 1 to 4, wherein the shaft is in a shaft holding cylinder in a sample holder holding cylinder. 前記試料ホルダー保持筒内には、試料ホルダー保持部材を有することを特徴とする請求項5記載のゴニオステージ。 6. The gonio stage according to claim 5 , further comprising a sample holder holding member in the sample holder holding cylinder. 請求項1〜6項のいずれか1項に記載のゴニオステージを有する電子顕微鏡。
The electron microscope which has the gonio stage of any one of Claims 1-6.
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