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JPH03159048A - Electron microscope - Google Patents

Electron microscope

Info

Publication number
JPH03159048A
JPH03159048A JP1300161A JP30016189A JPH03159048A JP H03159048 A JPH03159048 A JP H03159048A JP 1300161 A JP1300161 A JP 1300161A JP 30016189 A JP30016189 A JP 30016189A JP H03159048 A JPH03159048 A JP H03159048A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
sample
movement
moving mechanism
locking
linear actuator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP1300161A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Motohide Ukiana
基英 浮穴
Hiroyuki Takeuchi
博之 竹内
Shigeru Izawa
伊沢 茂
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP1300161A priority Critical patent/JPH03159048A/en
Publication of JPH03159048A publication Critical patent/JPH03159048A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電子顕微鏡に係り、特にその試料移動機構に関
する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Field of Application] The present invention relates to an electron microscope, and particularly to its sample moving mechanism.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

電子顕微鏡における試料の位置決めは、試料保持部(一
般にステージ、ホルダー等と称される)をX軸、Y軸の
少なくとも2方向に移動させることで行われる。具体的
には1例えば試料保持部を一方向に押圧する戻しばね等
の機構と、この戻しばねの力と反対方向に押圧力を加え
る移動機構とを用いる。すなわち、この移動機構と戻し
ばねとの協働作用により、試料保持部を前進或いは後退
させて、試料の微動調整を行っている。なお、戻しばね
に代わり、試料室内外の圧力差を利用して、試料保持部
に戻し力を与える場合もある。
Positioning of a sample in an electron microscope is performed by moving a sample holder (generally referred to as a stage, holder, etc.) in at least two directions, the X-axis and the Y-axis. Specifically, for example, a mechanism such as a return spring that presses the sample holder in one direction, and a moving mechanism that applies a pressing force in the opposite direction to the force of the return spring are used. That is, the movement mechanism and the return spring work together to move the sample holder forward or backward to perform fine movement adjustment of the sample. Note that instead of the return spring, a pressure difference between the outside and outside of the sample chamber may be used to apply a return force to the sample holder.

また、試料移動機構としては、機械的な回転運動を直線
的な往復運動に変換させるスクリュー棒等を使用し、こ
れを外部から人の力で操作していた。
In addition, as a sample moving mechanism, a screw rod or the like that converts mechanical rotational motion into linear reciprocating motion is used, and this is operated by human power from the outside.

ところで、電子顕微鏡の分解能や像質を左右する要因の
1つとして、振動及びドリフト等の影響がある。
Incidentally, one of the factors that influences the resolution and image quality of an electron microscope is the influence of vibration, drift, and the like.

すなわち、電子顕微鏡の試料保持部は構造的に振動に弱
く、これが観察視野の特定や写真撮影等に支障をきたす
ことになる。また、ドリフトとしては、レンズコイル等
辺発熱等の熱影響を受けて生じるサーマルドリフトと、
試料移動機構の機械的な惰性から生じるメカニカルドリ
フト(バックラッシ、蛇行等の不規則な動きを含む)が
ある。
That is, the sample holder of an electron microscope is structurally susceptible to vibrations, which causes problems in specifying the field of view for observation, taking photographs, and the like. Drift also includes thermal drift caused by thermal effects such as heat generation on the same side of the lens coil,
There is mechanical drift (including irregular movements such as backlash and meandering) resulting from the mechanical inertia of the sample moving mechanism.

このうち、サーマルドリフトは、レンズコイル等を水冷
して熱的平衡を保つようにし、試料を観察位置に挿入後
一定時間経過すれば安定する。これに対してメカニカル
ドリフトは、試料移動機構を移動(微動>rp整して観
察視野を変えるたびに発生するので、安定するまで時間
待ちすることは検鏡能率を著しく悪くする。
Of these, thermal drift is stabilized after a certain period of time has elapsed after the sample is inserted into the observation position by cooling the lens coil and the like with water to maintain thermal equilibrium. On the other hand, mechanical drift occurs each time the specimen moving mechanism is moved (fine movement > rp adjustment) and the observation field of view is changed, so waiting for a period of time until the specimen becomes stable significantly impairs the efficiency of microscopy.

従来のドリフト対策としては、例えば、特開昭51−1
34555号公報等に開示されるように、試料像のドリ
フト量を螢光板にて検出し、そのドリフトした方向と反
対方向に電子ビームを偏向させて、ia視野の補正を行
うものがあり。
As a conventional drift countermeasure, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 51-1
As disclosed in Japanese Patent No. 34555, etc., there is a method that corrects the ia field of view by detecting the amount of drift of the sample image with a fluorescent plate and deflecting the electron beam in the opposite direction to the direction of the drift.

また、振動等の対策としては、特開昭53−12025
8号公報等に開示されるように、試料の移動後に。
In addition, as a countermeasure against vibration etc.,
After moving the sample, as disclosed in Publication No. 8 and the like.

試料室の内外圧を利用したロック機構等を用いて試料移
動機構をロックさせる等の技術が提案されている。
Techniques have been proposed in which the sample moving mechanism is locked using a locking mechanism that utilizes the internal and external pressures of the sample chamber.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

ところで、前記従来技術のうち、試料像のドリフト量を
電子ビームを偏向させて補正する手段を採用したとして
も、これだけでは耐振性の配慮が充分でなく、試料保持
部に外部振動が加わったりすると、観察視野が変動し、
ドリフト補正や電子顕vli鏡写真に支障をきたす。
By the way, among the conventional techniques mentioned above, even if a means for correcting the amount of drift of the sample image by deflecting the electron beam is adopted, this alone does not provide sufficient consideration for vibration resistance, and if external vibrations are applied to the sample holding part. , the observation field changes,
This will interfere with drift correction and electron microscopic photography.

特に分解能がnmの高分解能域では、このような不具合
が発生する。従って、試料が完全に静止するまで待たな
ければならず、比較的時間を要する。
Such problems occur particularly in a high resolution range of nm. Therefore, it is necessary to wait until the sample comes to a complete standstill, which takes a relatively long time.

さらに、写真撮影中にも外部からの振動が加わり易く、
そのため、写真撮影の場合には、静かな夜間に行う等、
対策に苦慮している。
Furthermore, external vibrations are likely to be applied while taking photos.
Therefore, when taking photos, it is best to do it at a quiet night, etc.
I'm having trouble finding countermeasures.

また、試料の移動後に試料移動機構をロックさせる手段
を採用したとしても、ロック前には、観察視野の選択の
ために、試料を機械的に移動させなければならず、次の
ような改善すべき点があった0例えば透過形電子顕微鏡
のように高倍率、高分解能の領域では、観察視野が狭く
なるため、移動機構による試料の機械的な微動調整回数
が増え。
Furthermore, even if a means for locking the specimen movement mechanism is adopted after the specimen has been moved, the specimen must be mechanically moved to select the observation field before locking. For example, in a high-magnification, high-resolution area such as a transmission electron microscope, the observation field of view becomes narrow, which increases the number of mechanical fine movements of the sample using the moving mechanism.

その調整のたびにメカニカルドリフトが生じるので、a
格視野の選択に多くの時間と労力を要していた。
Mechanical drift occurs each time the adjustment is made, so a
It took a lot of time and effort to select a case field.

本発明は以上の点に鑑みてなされたもので、その目的と
するところは、電子顕微鏡において従来問題とされてい
た振動、メカニカルドリフトの改善を図り、特に高倍率
、高分解能領域であっても高精度の観察視野の選択を簡
単な操作で可能にすることにある。
The present invention has been made in view of the above points, and its purpose is to improve the vibration and mechanical drift that have conventionally been problems in electron microscopes, especially in high magnification and high resolution areas. The purpose is to enable selection of a highly accurate observation field of view with simple operations.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本発明は、上記目的を達成するために次のように構成す
る。
The present invention is configured as follows to achieve the above object.

すなわち1本発明は、電子顕微鏡において、電動式のリ
ニアアクチュエータを駆動源として、試料保持部を試料
室内で少なくともX軸、Y軸の2方向に移動させる試料
移動機構と。
That is, one aspect of the present invention is a sample moving mechanism in an electron microscope that uses an electric linear actuator as a drive source to move a sample holder in at least two directions, an X-axis and a Y-axis, within a sample chamber.

前記試料移動機構に機械的な固定力(ロック)を加える
電動式のロック機構と、 電子レンズで収束された電子ビームを偏向させて、試料
の観察視野を電気的に移動させる像シフト用の偏向器と
、 操作により前記試料移動機構のリニアアクチュエータに
試料移動に関する電気信号を与え、前記試料移動機構の
動作状態をとらえる信号或いは操作により前記ロック機
構にロック及びロック解除に関する電気信号を与え、操
作により前記偏向器に観察視野移動に関する電気信号を
与える制御系とを備えてなる。
an electric locking mechanism that applies a mechanical fixing force (lock) to the sample moving mechanism; and an image shift deflection that electrically moves the observation field of the sample by deflecting the electron beam focused by the electron lens. an electric signal related to sample movement to the linear actuator of the sample movement mechanism by operation, and a signal to capture the operating state of the sample movement mechanism, or an electric signal related to locking and unlocking to the locking mechanism by operation; and a control system that provides an electrical signal related to movement of the observation field to the deflector.

〔作用〕[Effect]

このような構成よりなれば、試料移動機構及びそのロッ
ク機構を電動式とするので、これらの機構及び像シフト
用の偏向器の全てが、制御系により電気的に制御される
With this configuration, since the sample moving mechanism and its locking mechanism are electrically operated, these mechanisms and the image shift deflector are all electrically controlled by the control system.

すなわち、試料をX軸、Y軸方向に微動調整する場合に
は、調整用の操作部(例えば、つまみ等)の操作で、制
御系から試料の移動に関する電気信号が試料移動機構の
リニアアクチュエータに与えられる。これにより、リニ
アアクチュエータが駆動制御されて、試料保持部にある
試料が試料室内の目標位置に移動する。
In other words, when finely adjusting the sample in the X-axis and Y-axis directions, an electric signal related to the movement of the sample is sent from the control system to the linear actuator of the sample movement mechanism by operating the adjustment operation part (for example, a knob, etc.). Given. As a result, the linear actuator is driven and controlled, and the sample in the sample holding section is moved to the target position within the sample chamber.

そして、試料が目標位置に至って、移動機構を停止させ
ると、制御系がロック機構にロック指令信号を送り、試
料移動機構ひいては試料が機械的にロックされる。この
ロック動作により、試料の耐振性が図れる。
When the sample reaches the target position and the moving mechanism is stopped, the control system sends a locking command signal to the locking mechanism, and the sample moving mechanism and thus the sample are mechanically locked. This locking operation improves the vibration resistance of the sample.

そして、ロック後に像シフト用の操作部を操作すれば、
その偏向器が制御系の電気信号により電流制御され、試
料を透過する電子ビームが操作量に応じて偏向され、観
察位nでの試料像が電気的に移動し、所望のma視野が
選択される。
Then, if you operate the image shift operation part after locking,
The deflector is current controlled by electrical signals from the control system, the electron beam passing through the sample is deflected according to the manipulated variable, the sample image at observation position n is electrically moved, and the desired ma field of view is selected. Ru.

このように1本発明では、試料移動機構のロックを前提
として電気的なwtrA視野の選択を行うので、観察視
野の選択が外部振動等で阻まれることなく、シかもその
視野選択を試料像の電気的な移動により行うので、視野
選択時にメカニカルドリフトが発生せず、短時間にして
簡単な操作で、高精度の視野選択を行い得る。また、写
真撮影による像のぶれも防止される。
In this way, in the present invention, the selection of the wtrA field of view is performed electrically on the premise that the sample moving mechanism is locked, so the selection of the observation field of view is not hindered by external vibrations, etc. Since this is performed by electrical movement, mechanical drift does not occur during visual field selection, and highly accurate visual field selection can be performed in a short time and with simple operations. In addition, image blurring caused by photographing is also prevented.

本発明によれば、高倍率、高分解能領域(例えば、10
0万倍の倍率で0.5nm以下の分解領域)でも、試料
像のI!察、電子顕微鏡写真撮影をも可能にする。
According to the present invention, high magnification, high resolution areas (e.g. 10
I! It also enables observation and electron microscopic photography.

〔実施例〕〔Example〕

本発明の一実施例を図面により説明する。 An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図は本発明の一実施例たる電子顕微鏡のシステム構
成図、第2図は上記実施例に用いる試料移動機構の具体
例を示す説明図、第3図は第2図のA−A線断面図を示
す。
Fig. 1 is a system configuration diagram of an electron microscope that is an embodiment of the present invention, Fig. 2 is an explanatory diagram showing a specific example of a sample moving mechanism used in the above embodiment, and Fig. 3 is a line A-A in Fig. 2. A cross-sectional view is shown.

第1図に示す電子顕微鏡は、透過形の電子顕微鏡で、電
子#1iilにより射出された電子ビーム2は、照射レ
ンズ系3により収束され、試料4を照射する。
The electron microscope shown in FIG. 1 is a transmission type electron microscope, and an electron beam 2 emitted by electron #1iil is focused by an irradiation lens system 3 and irradiates a sample 4.

試料4を透過した電子ビーム2は結象レンズ系5により
拡大され、観察用螢光板6に像となり表示される。
The electron beam 2 that has passed through the sample 4 is magnified by an imaging lens system 5 and displayed as an image on a fluorescent plate 6 for observation.

試料4のセット位置と結象レンズ系5との間には、試料
の観察視野を移動1選択するための偏向コイル(偏向器
)15が配置される。すなわち、偏向コイル15は、磁
路内に組込まれ、試料4を透過した電子ビーム2を電磁
偏向させて、螢光板6に投射された試料像を電気的に移
動させる。
A deflection coil (deflector) 15 is arranged between the set position of the sample 4 and the imaging lens system 5 for moving and selecting the observation field of the sample. That is, the deflection coil 15 is incorporated into the magnetic path, electromagnetically deflects the electron beam 2 that has passed through the sample 4, and electrically moves the sample image projected onto the fluorescent plate 6.

試料移動機構7は、移動体7A、その先端に設けた試料
保持部19、駆動源としてのモータ8゜リニアアクチュ
エータ9等で構成される。試料保持部19には、試料4
が載置される。
The sample moving mechanism 7 is composed of a moving body 7A, a sample holding section 19 provided at the tip thereof, a motor 8° linear actuator 9 as a driving source, and the like. The sample holder 19 holds the sample 4.
is placed.

リニアアクチュエータ9は、モータ8の回転を直進運動
に変換させて、移動体7Aに伝達する。
The linear actuator 9 converts the rotation of the motor 8 into linear motion and transmits it to the moving body 7A.

図面では、リニアアクチュエータ9及びモータ8は、各
1個だけ図示するが、これは、実際にはX軸方向の移動
を行うためのリニアアクチュエータ及びモータと、Y軸
方向に移動を行うためのリニアアクチュエータ及びモー
タとで構成されるものを、統一的に示したものである。
In the drawing, only one linear actuator 9 and one motor 8 are shown, but in reality, this is a linear actuator and motor for moving in the X-axis direction, and a linear actuator and motor for moving in the Y-axis direction. What is composed of an actuator and a motor is shown in a unified manner.

しかして、試料保持部19に載置された試料4は、リニ
アアクチュエータ9及び移動体7Aによって、X軸、Y
軸の2方向に移動可能で、X@Y軸の合成によって試料
4の2次元平面上の全範囲の観察が可能となる。
The sample 4 placed on the sample holder 19 is moved along the X-axis, Y-axis, and
It is movable in two axial directions, and by combining the X and Y axes, it is possible to observe the entire range of the sample 4 on a two-dimensional plane.

モータ8には、その回転軸を共用するロータリエンコー
ダ10が接続され、ロータリエンコーダ10からの出力
パルスは、マイクロプロセッサ11に入力される。
A rotary encoder 10 that shares the rotation axis of the motor 8 is connected to the motor 8 , and output pulses from the rotary encoder 10 are input to a microprocessor 11 .

マイクロプロセッサ11は、電子顕微鏡の制御系となり
、モータ駆動回路12を介してモータ8の駆動制御を行
うほかに、後述するロック機構14の作動制御及び偏向
コイル15を通流制御する。
The microprocessor 11 serves as a control system for the electron microscope, and in addition to controlling the drive of the motor 8 via the motor drive circuit 12, it also controls the operation of a lock mechanism 14 and controls the flow of the deflection coil 15, which will be described later.

マイクロプロセッサ11は、前記ロータリエンコーダ1
0からの信号を入力するほかに、試料を移動させるるた
めの操作部(例えばロータリエンコーダ付きつまみ等)
13からの操作信号・、像シフトさせるための操作部(
ロータリエンコーダ付きの操作つまみ等)16からの操
作信号を入力する。なお、試料移動用の操作部13は1
図面では1つしか表していないが、実際には、X軸移動
用の操作部と、Y軸移動用の操作部とが存在する。
The microprocessor 11 includes the rotary encoder 1
In addition to inputting signals from 0, there is also an operation unit for moving the sample (e.g., a knob with a rotary encoder, etc.)
Operation signal from 13, operation unit for shifting the image (
Input the operation signal from 16 (operation knob with rotary encoder, etc.). Note that the operation section 13 for moving the sample is 1
Although only one is shown in the drawing, there are actually an operating section for X-axis movement and an operating section for Y-axis movement.

次に本実施例の動作を説明する。Next, the operation of this embodiment will be explained.

操作部13を回転させると、操作部に設けたエンコーダ
回転量に比例したパルス数(操作指令信号)が出力され
、マイクロプロセッサ11は、このパルス数に相当する
電気信号によりモータ駆動回l512を介してモータ8
を駆動制御する。
When the operation unit 13 is rotated, a number of pulses (operation command signal) proportional to the amount of rotation of an encoder provided on the operation unit is output, and the microprocessor 11 uses an electric signal corresponding to this number of pulses to output the signal via the motor drive circuit 1512. motor 8
to drive and control.

モータ8の回転は、リニアアクチュエータ9で直進運動
に変換されて移動体7Aに伝達され、試料4が移動する
The rotation of the motor 8 is converted into linear motion by the linear actuator 9 and transmitted to the moving body 7A, and the sample 4 is moved.

操作部13から出力されたパルス数に相当する試料4の
移動の監視は、モータ側のロータリエンコーダ10から
の出力パルスをマイクロプロセッサ11がカウントする
ことにより行われる。
Monitoring of the movement of the sample 4 corresponding to the number of pulses output from the operating section 13 is performed by the microprocessor 11 counting output pulses from the rotary encoder 10 on the motor side.

以上が機械的な試料移動で、操作部13の回転操作が停
止すると、マイクロプロセッサ11はこれを検知して、
ロック指令信号を発生する。
The above is the mechanical sample movement, and when the rotation operation of the operation unit 13 stops, the microprocessor 11 detects this and
Generates a lock command signal.

このロック指令信号により、ロック機構14は、移動体
7Aを移動不可の状態に固定し、試料4は静止状態を保
たれる。
In response to this lock command signal, the locking mechanism 14 fixes the movable body 7A in an immovable state, and the sample 4 is kept stationary.

この場合、螢光板6に投射された観察像の目標物が螢光
板6の中央に投射されていない場合や、所望のarA視
野が螢光板6の位置にくるように探索する場合には、次
のような像移動調整が行われる。
In this case, if the target object of the observation image projected onto the fluorescent plate 6 is not projected at the center of the fluorescent plate 6, or when searching so that the desired arA field of view is at the position of the fluorescent plate 6, the following steps should be taken: The image movement adjustment is performed as follows.

移動体7Aをロックした状態を前提として、像シフト用
の操作部16を回転させると、操作部16から出力され
たパルス数がマイクロプロセッサ11でカウントされ、
このパルス数に相当した電流値をDAコンバータ17に
出力して、増幅器18を介して偏向コイル15にコイル
電流が流れる。
Assuming that the movable body 7A is in a locked state, when the operation section 16 for image shifting is rotated, the number of pulses output from the operation section 16 is counted by the microprocessor 11.
A current value corresponding to this number of pulses is output to the DA converter 17, and a coil current flows through the deflection coil 15 via the amplifier 18.

こうして、結象レンズ系5を通過する電子ビームを電磁
偏向させ、R聖像を電気的に移動させることで、螢光板
6の中央に所望のwt祭像がくるように微調整されたり
、或いは観察視野の選択が行われる。
In this way, by electromagnetically deflecting the electron beam passing through the imaging lens system 5 and electrically moving the R holy image, fine adjustments can be made so that the desired Wt holy image is placed in the center of the fluorescent plate 6, or The observation field is selected.

なお、このよ−うな偏向コイル15を用いた電気的な像
移動は、試料に加わる機械的な振動を完全に抑えた上で
、5μ程度得られることを確認しており、100万倍の
倍率で観察した場合には、螢光板上で観察できる範囲は
、約200mmφであることから、その25倍の視野選
択をメカニカルドリフトを発生させないで行うことがで
きる。
It has been confirmed that electrical image movement using such a deflection coil 15 can achieve a magnification of about 5μ while completely suppressing mechanical vibrations applied to the sample, and a magnification of 1,000,000 times is achieved. When observing on a fluorescent plate, the range that can be observed on the fluorescent plate is about 200 mmφ, so a field of view that is 25 times larger can be selected without causing mechanical drift.

本実施例では、像シフト用の操作部16が回転している
時には、モータ8の駆動回路12がスイッチオフ(遮断
)するように設定しである。従って、操作部16の操作
中に、誤って移動機構用の操作部13が回転していても
、マイクロプロセッサ11は、モータ8を駆動させず、
移動体7Aは。
In this embodiment, the drive circuit 12 of the motor 8 is set to be switched off (cut off) when the image shift operation section 16 is rotating. Therefore, even if the operation section 13 for the movement mechanism is accidentally rotated while the operation section 16 is being operated, the microprocessor 11 will not drive the motor 8;
The mobile body 7A is.

ロック機構14で固定されたまま試料4を安定的に静止
させる。
The sample 4 is stably stopped while being fixed by the lock mechanism 14.

さらに、操作部16が非操作状態で操作部13を操作さ
せている場合には、ロック機構14はオフ(ロック解除
)の状態にあり、操作部13が非操作状態にある場合に
は、ロック機4!J14はオン(ロック動作状態)とな
るように、マイクロプロセッサ11により、その動作モ
ードが設定しである。従って、操作部16の操作を停止
した後に、操作部13を再操作すれば、マイクロプロセ
ッサ11によりロック機構14のロックが解除され、移
動体7Aの移動が再開される。
Further, when the operating section 13 is operated while the operating section 16 is in the non-operating state, the locking mechanism 14 is in an off (unlocked) state, and when the operating section 13 is in the non-operating state, the locking mechanism 14 is in the off (unlocked) state. Machine 4! The operating mode of J14 is set by the microprocessor 11 so that it is on (locked operating state). Therefore, if the operation section 13 is operated again after the operation of the operation section 16 is stopped, the lock mechanism 14 is unlocked by the microprocessor 11, and the movement of the movable body 7A is resumed.

ここで、試料移動機構7及びロック機構14の具体例を
第2図及び第3図により詳述する。
Here, specific examples of the sample moving mechanism 7 and the locking mechanism 14 will be described in detail with reference to FIGS. 2 and 3.

20は電子顕微鏡の試料室で、側壁20Aで囲まれて真
空に保たれている。
Reference numeral 20 denotes a sample chamber of the electron microscope, which is surrounded by a side wall 20A and kept in a vacuum.

側壁20Aには、筒形の受金具21が側壁20A内外を
貫通しつつ、Oリングを介して試料室20の気密を保つ
ようにして固着される。受金具21の試料室外部側の内
周には、内筒22が回転可能に嵌装される。
A cylindrical receiving fitting 21 penetrates the inside and outside of the side wall 20A and is fixed to the side wall 20A through an O-ring so as to keep the sample chamber 20 airtight. An inner tube 22 is rotatably fitted into the inner periphery of the receiving fitting 21 on the outside side of the sample chamber.

内筒22は、図示されないモータ及びウオーム。The inner cylinder 22 includes a motor and a worm (not shown).

ウオーム歯車等を介して回転して、その回転方向の位置
決めが可変に行われる。
It rotates via a worm gear or the like, and positioning in the direction of rotation is variably performed.

この内筒22の回転方向の位置決めは、内筒22で支持
される試料保持部19ひいては試料位置のwtr%傾斜
角度を変えるためのものである。
This positioning of the inner tube 22 in the rotational direction is for changing the wtr% inclination angle of the sample holder 19 supported by the inner tube 22 and thus the sample position.

内筒22の内部22A及び受金具21の内部21Aには
、移動体7Aがガイド26に支持されつつ挿入されてい
る。移動体7Aの中心部には、軸方向に向けて孔33が
設けられ、孔33に試料保持部(以下、ホルダーと称す
る)19が軸方向に摺動可能に且つ気密を保ちつつ挿入
される。
A movable body 7A is inserted into the interior 22A of the inner cylinder 22 and the interior 21A of the receiving fitting 21 while being supported by a guide 26. A hole 33 is provided in the center of the movable body 7A in the axial direction, and a sample holder (hereinafter referred to as a holder) 19 is inserted into the hole 33 so as to be slidable in the axial direction while maintaining airtightness. .

ホルダー19の先端は、試料室20の内部に突出し、こ
の先端部に試料4が載置される。ホルダー19の先端部
は、試料室20内でホルダー19と同軸方向に配置した
受け23により受は止められている。ホルダー19は、
このような配W!IW造により、試料室20外の大気圧
と試料室20内の真空圧との差により、試料室20側(
第2図の左側方向)に戻し力が付勢され、一方1図示さ
れないリニアアクチュエータ(Y軸方向移動用のアクチ
ュエータ)により受け23を介して、上記戻し力と反対
方向に移動力が加わるようにしである。
The tip of the holder 19 protrudes into the sample chamber 20, and the sample 4 is placed on this tip. The tip of the holder 19 is stopped by a receiver 23 arranged coaxially with the holder 19 within the sample chamber 20 . The holder 19 is
This kind of distribution W! Due to the IW construction, due to the difference between the atmospheric pressure outside the sample chamber 20 and the vacuum pressure inside the sample chamber 20, the pressure on the sample chamber 20 side (
A returning force is applied in the left direction in FIG. 2), and a moving force is applied in the opposite direction to the returning force via the receiver 23 by a linear actuator (not shown) (actuator for moving in the Y-axis direction). It is.

24は移動体7Aの先端に一体的に形成した球体で、受
金具21の先端内側に配設した凹球面25に支承され、
この球体24を支点として移動体7Aが、受金具内部2
LA及び内筒内部22Aにて、Oリングにより気密を保
ちつつX軸方向に首振り運動ができるようにしである。
A spherical body 24 is integrally formed at the tip of the movable body 7A, and is supported by a concave spherical surface 25 disposed inside the tip of the receiving fitting 21.
The movable body 7A uses this sphere 24 as a fulcrum to move the inside of the receiving fitting 2.
LA and the inside of the inner cylinder 22A are designed to be able to swing in the X-axis direction while maintaining airtightness using O-rings.

このX軸方向の首振り動作は、受金具21から内筒22
にかけて装着したモータ8、リニアアクチュエータ9、
戻しばね28.押しピン29等の協働動作により行われ
る。
This swinging motion in the X-axis direction is performed from the receiving bracket 21 to the inner cylinder 22
The motor 8, linear actuator 9,
Return spring 28. This is done by the cooperative operation of push pins 29 and the like.

すなわち、押しビン29は戻しばね28に付勢されつつ
、その先端が移動体7Aの一側面に当接し、これに対向
して移動体7Aの他側面にリニアアクチュエータ9の先
端が当接し、このようにして、ビン29及びリニアアク
チュエータ9がX軸方向に対向配置される。そして、モ
ータ8の回転により、リニアアクチュエータ9を戻しば
ね28の力に抗して前進させたり、或いはモータ8の逆
回転によりリニアアクチュエータ9を後退させ、これと
戻しばね28の力で、移動体7Aひいてはホルダー19
がX軸方向に首振り動作し、試料4のX軸方向の位置決
めがなされる。
That is, while the push bottle 29 is urged by the return spring 28, its tip abuts on one side of the moving body 7A, and on the other hand, the tip of the linear actuator 9 abuts on the other side of the moving body 7A. In this way, the bin 29 and the linear actuator 9 are arranged to face each other in the X-axis direction. Then, the linear actuator 9 is moved forward by the rotation of the motor 8 against the force of the return spring 28, or the linear actuator 9 is moved backward by the reverse rotation of the motor 8, and by this and the force of the return spring 28, the moving body 7A and therefore holder 19
swings in the X-axis direction, and the sample 4 is positioned in the X-axis direction.

戻しばね28及び押しビン29は、内筒22にねじ込ん
だホルダー30の内部に装着される。
The return spring 28 and push pin 29 are mounted inside a holder 30 screwed into the inner cylinder 22.

次にロック機構14について説明する。Next, the lock mechanism 14 will be explained.

ロック機構14は、第3図に示す如く移動体7Aの上下
面に部分的に形成した平面部a、bと。
As shown in FIG. 3, the locking mechanism 14 has planar portions a and b partially formed on the upper and lower surfaces of the moving body 7A.

移動体7Aを支持するガイド26と、受金具21及び内
筒22にかけて装着したモータ14、リニアアクチュエ
ータ14B、押しビン14C1ばね32等で構成される
It is composed of a guide 26 that supports the movable body 7A, a motor 14 mounted on a receiving metal fitting 21 and an inner cylinder 22, a linear actuator 14B, a push pin 14C1, a spring 32, and the like.

ガイド26は内筒22の内周の一部に固着され。The guide 26 is fixed to a part of the inner circumference of the inner cylinder 22.

ガイド26の上面には、移動体7Aの平面部a。The upper surface of the guide 26 has a flat portion a of the movable body 7A.

bと平行な平面が形成され、このガイド26の上面に移
動体7Aの下側平面すが面接触して支持される。
A plane parallel to b is formed, and the lower plane of the movable body 7A is supported in surface contact with the upper surface of the guide 26.

リニアアクチュエータ1413、押しビン14G、ばね
32等はホルダー31内に装着される。押しビン14C
は、ばね32の力を受けて、その先端(下端)が移動体
7Aの上側平面部aに接触する。
The linear actuator 1413, push pin 14G, spring 32, etc. are mounted inside the holder 31. Push bottle 14C
receives the force of the spring 32, and its tip (lower end) contacts the upper plane portion a of the movable body 7A.

リニアアクチュエータ14Bは、押しビン14Gの上方
に配置され、モータ14Aがオフ状態にある場合には、
押しビン14Gと僅かな間隙(例えば0.5mm程度)
を保っている。
The linear actuator 14B is arranged above the push bin 14G, and when the motor 14A is in the off state,
Push bottle 14G and a small gap (for example, about 0.5 mm)
is maintained.

しかして、このようなロック機構14によれば、モータ
14Aがオフの時には、押しビン14Cには、リニアア
クチュエータ14Bの力が加わらず。
According to such a lock mechanism 14, when the motor 14A is off, the force of the linear actuator 14B is not applied to the push pin 14C.

押しビン14Cがばね力だけで当接するので、移動体7
Aは、移動用のリニアアクチュエータ9の駆動制御時に
は、X軸方向にスムーズに移動する。
Since the push bottle 14C comes into contact with only the spring force, the moving body 7
A moves smoothly in the X-axis direction when controlling the drive of the linear actuator 9 for movement.

また、試料の移動操作が停止した時には、ロック指令信
号が発生することで、モータ14Aが作動し、リニアア
クチュエータ14Bが押しビン14Cを押圧することで
、移動体7Aはガイド26に押し付けられ、移動体7Δ
の移動が阻止される。
Furthermore, when the sample movement operation is stopped, a lock command signal is generated and the motor 14A is activated, and the linear actuator 14B presses the push bottle 14C, so that the movable body 7A is pressed against the guide 26 and moved. body 7Δ
movement is prevented.

なお、リニアアクチュエータ14I3による押しビン1
4Gへの押圧力は、モータ14Aに流れる電流をコント
ロールすることにより、一定に保つようになっている。
In addition, the push bottle 1 by the linear actuator 14I3
The pressing force to 4G is kept constant by controlling the current flowing through the motor 14A.

すなわち、リニアアクチュエータ14Bが直進不可とな
った時モータ14Aは過負荷となるので、過大電流が流
れるが、この電流量を検出することにより、モータ電流
量を適正状態に保つように制御し、押圧力を一定に保つ
In other words, when the linear actuator 14B cannot move straight, the motor 14A is overloaded and an excessive current flows. By detecting this current amount, the motor current amount is controlled to be maintained at an appropriate state and the push Keep pressure constant.

しかして、本実施例によれば、試料の位置決めを行うと
、移動機構7の移動体7Δが自動的にロックされ、この
ロックを前提として、試料像の電気的な移@調整を行う
ので、メカニカルドリフトを発生させずに観察視野の移
動2選択を高精度にして迅速に行うことができる。従っ
て、高分解能での試料像の観察及び写真撮影を夜間に限
らず支障なく行うことができる。また、熱電子銃に比べ
1000倍の輝度をもつ電界放射電子銃を使って分析範
囲1nm領域での元素分析を行う電界放射形透過電子顕
微鏡に使用すれば、さらに効果的である。
According to this embodiment, when the sample is positioned, the movable body 7Δ of the moving mechanism 7 is automatically locked, and the sample image is electrically moved and adjusted based on this lock. The movement 2 selection of the observation field of view can be performed quickly and with high precision without causing mechanical drift. Therefore, it is possible to observe and photograph a sample image with high resolution without any problem, not only at night. Furthermore, it is even more effective if used in a field emission transmission electron microscope that performs elemental analysis in a 1 nm analysis range using a field emission electron gun that has a brightness 1000 times higher than that of a thermionic electron gun.

また、本実施例では、操作部16により偏向コイル15
を用いたa察視野の選択を行っている場合、移動機構用
の操作部を誤って操作した場合でも、移動機構の非動作
状態を保ち、操作の信頼性を保つことができる。
Further, in this embodiment, the deflection coil 15 is
When selecting the field of view a using , even if the operating section for the moving mechanism is operated by mistake, the moving mechanism can be kept in a non-operating state and the reliability of the operation can be maintained.

また、試料移動、ロック及びriR察視野の選択を全て
簡単な操作により電気的に制御できるので、操作性の向
上を図ることができる。
Further, since sample movement, locking, and selection of the riR observation field can all be electrically controlled by simple operations, operability can be improved.

なお、上記実施例では、ロック機構14の駆動源として
、モータ14A及びリニアアクチュエータ14Bを使用
するが、これに代えて電磁ソレノイドを利用したリニア
アクチュエータを用いてもよい。
In the above embodiment, the motor 14A and the linear actuator 14B are used as the drive source for the lock mechanism 14, but a linear actuator using an electromagnetic solenoid may be used instead.

また、ロック機4i114は、試料移動機構7の動作状
態を検知して自動制御しているが、外部操作によりロッ
ク指令及びロック解除指令を与えることも可能である。
Further, although the locking device 4i114 detects the operating state of the sample moving mechanism 7 and automatically controls it, it is also possible to give a lock command and a lock release command by external operation.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上のように、本発明によれば、従来問題とされていた
振動、メカニカルドリフトの改善を図り。
As described above, according to the present invention, it is possible to improve vibration and mechanical drift, which have been problems in the past.

且つ、a察視野の選択を簡昨な操作で短時間にして高精
度に行うことができ、特に透過型電子顕微鏡のような高
倍率、高分解能領域での試料像の観察及び写真撮影も、
支障なく行い得る。
In addition, the selection of the observation field can be performed with simple operations in a short time and with high precision, and in particular, it is possible to observe and photograph sample images in high magnification and high resolution areas such as transmission electron microscopes.
It can be done without any problem.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例たる電子N微鏡のシステム構
成図、第2図は上記実施例に用いる試料移動機構の具体
例を示す説明図、第3図は第2図のA−A線断面図であ
る。 1・・・電子銃、2・・・電子ビーム、4・・・試料、
6・・・螢光板、7・・・試料移動機構、7A・・・移
動体、8・・・モータ、9・・・リニアアクチュエータ
、11・・・制御手段、12・・・モータ駆動回路、1
3・・・移動機構用操作部、14・・・ロック機構、1
5・・・偏向器(偏向コイル)、16・・・偏向コイル
用操作部、19・・・試料保持部。
FIG. 1 is a system configuration diagram of an electron N-microscope which is an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an explanatory diagram showing a specific example of a sample moving mechanism used in the above embodiment, and FIG. 3 is an A-- It is an A-line sectional view. 1... Electron gun, 2... Electron beam, 4... Sample,
6... Fluorescent plate, 7... Sample moving mechanism, 7A... Moving body, 8... Motor, 9... Linear actuator, 11... Control means, 12... Motor drive circuit, 1
3... Operating unit for moving mechanism, 14... Lock mechanism, 1
5... Deflector (deflection coil), 16... Operation section for deflection coil, 19... Sample holding section.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、電子顕微鏡において、 電動式のリニアアクチュエータを駆動源として、試料保
持部を試料室内で少なくともX軸、Y軸の2方向に移動
させる試料移動機構と、前記試料移動機構に機械的な固
定力(ロック)を加える電動式のロック機構と、 電子レンズで収束された電子ビームを偏向させて、試料
の観察視野を電気的に移動させる像シフト用の偏向器と
、 操作により前記試料移動機構のリニアアクチュエータに
試料移動に関する電気信号を与え、前記試料移動機構の
動作状態をとらえる信号或いは操作により前記ロック機
構にロック及びロック解除に関する電気信号を与え、操
作により前記偏向器に観察視野移動に関する電気信号を
与える制御系とを備えてなることを特徴とする電子顕微
鏡。 2、第1請求項において、前記制御系は、前記試料移動
機構の移動が停止すると、これを検知して前記ロック機
構にロック信号を自動的に送り、また、前記試料移動機
構に対して移動指令信号が出力されると、前記ロック機
構にロック解除指令信号を自動的に送るよう設定される
電子顕微鏡。 3、第1請求項又は第2請求項において、前記像シフト
用の偏向器の操作が行われている時には、前記試料移動
機構の駆動回路が自動的に遮断されるように設定してな
る電子顕微鏡。
[Scope of Claims] 1. In an electron microscope, a sample moving mechanism that uses an electric linear actuator as a drive source to move a sample holder in at least two directions, an X-axis and a Y-axis, within a sample chamber; and the sample moving mechanism. An electric locking mechanism that applies a mechanical fixing force (lock) to the sample, an image shift deflector that deflects the electron beam focused by the electron lens, and electrically moves the observation field of the sample. An electric signal related to sample movement is applied to the linear actuator of the sample movement mechanism, an electric signal related to locking and unlocking is applied to the locking mechanism by a signal or operation that captures the operating state of the sample movement mechanism, and an electric signal related to locking and unlocking is applied to the deflector by the operation. An electron microscope characterized by comprising: a control system that provides an electric signal related to movement of an observation field of view. 2. In the first aspect, when the movement of the sample moving mechanism stops, the control system detects this and automatically sends a lock signal to the locking mechanism, and also controls the movement of the sample moving mechanism. The electron microscope is configured to automatically send an unlock command signal to the lock mechanism when the command signal is output. 3. The electronic device according to claim 1 or 2, wherein the drive circuit of the sample moving mechanism is automatically shut off when the image shifting deflector is being operated. microscope.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0690474A1 (en) * 1994-06-29 1996-01-03 Hitachi, Ltd. Bi-axial-tilting specimen fine motion device and method of correcting image shifting

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP0690474A1 (en) * 1994-06-29 1996-01-03 Hitachi, Ltd. Bi-axial-tilting specimen fine motion device and method of correcting image shifting

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