JP4679279B2 - トップエントリ式試料ステージ傾斜装置 - Google Patents
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Description
本発明は、荷電粒子線装置（荷電粒子線、イオンビーム等を用いた分析装置等）で使用するトップエントリ式試料ステージ傾斜装置に関し、特に、試料を低温に冷却した状態で保持することが可能且つ試料を大きい傾斜角度で傾斜させた状態で観察、分析することが可能なトップエントリ式試料ステージ傾斜装置に関する。
前記荷電粒子線装置により試料を観察する場合、荷電粒子線等を試料に照射すると試料の構造が壊され、正常な状態の試料を観察することができない場合がある。この場合、試料を極低温に冷却しておくと、前記荷電粒子線等を前記試料に照射しても壊れ難くくなり、正常な状態の試料を観察することが可能となる。
前記試料を極低温に冷却して観察可能な荷電粒子線装置としては、トップエントリ方式（試料および試料筒を対物レンズの上方より装着する方式）の荷電粒子線装置とサイドエントリ方式（試料および試料筒を側方より装着する方式）の荷電粒子線装置とが従来公知である。
前記試料を極低温に冷却して観察可能な荷電粒子線装置としては、トップエントリ方式（試料および試料筒を対物レンズの上方より装着する方式）の荷電粒子線装置とサイドエントリ方式（試料および試料筒を側方より装着する方式）の荷電粒子線装置とが従来公知である。
前記トップエントリ方式の従来技術としては、例えば特許文献１（特開平２００２−１３４０５３号公報）記載の技術が公知である。
前記特許文献１（特開平２００２−１３４０５３号公報）記載の技術では、冷却筒（１９）のホルダ装着孔（１９ｂ）に装着される試料ホルダ（Ｈ）は、４.２Ｋ程度の極低温に冷却され、試料装着部材傾斜機構（３１〜３７，６１〜８１，Ｗ）により傾斜した状態の試料（Ｓ）の観察を行うことができる。
前記特許文献１（特開平２００２−１３４０５３号公報）記載の技術では、冷却筒（１９）のホルダ装着孔（１９ｂ）に装着される試料ホルダ（Ｈ）は、４.２Ｋ程度の極低温に冷却され、試料装着部材傾斜機構（３１〜３７，６１〜８１，Ｗ）により傾斜した状態の試料（Ｓ）の観察を行うことができる。
前記サイドエントリ方式の従来技術としては、例えば特許文献２（特開平２００２−１２３６８１号公報）記載の技術が採用されている。
前記特許文献２（特開平２００２−１２３６８１号公報）記載の技術では、試料ホルダ（Ｈ）の内方突出部（Ｈａ）および前記内方突出部に保持された試料は、その周囲を囲む内側冷却壁（６７）により冷却されるとともに、内側冷却壁（６７）から内側帯状熱伝導部材（７８）を介して伝達される冷熱により冷却される。
前記特許文献２（特開平２００２−１２３６８１号公報）記載の技術では、試料ホルダ（Ｈ）の内方突出部（Ｈａ）および前記内方突出部に保持された試料は、その周囲を囲む内側冷却壁（６７）により冷却されるとともに、内側冷却壁（６７）から内側帯状熱伝導部材（７８）を介して伝達される冷熱により冷却される。
（特許文献１記載の技術の問題点）
特許文献１記載の技術では、試料を極低温に保持することができるが、その構造から試料装着部材傾斜機構（３１〜３７，６１〜８１，Ｗ）による試料の最大傾斜角は３０度程度であり、前記試料を高傾斜（例えば７０度）に保持した状態での試料観察が不可能であった。
また、試料装着部材（４２）を傾斜させる試料装着部材傾斜機構（３１〜３７，６１〜８１，Ｗ）は、試料ホルダ（Ｈ）自体に内蔵されているため、前記試料ホルダ（Ｈ）の構造が複雑であり高価である。
特許文献１記載の技術では、試料を極低温に保持することができるが、その構造から試料装着部材傾斜機構（３１〜３７，６１〜８１，Ｗ）による試料の最大傾斜角は３０度程度であり、前記試料を高傾斜（例えば７０度）に保持した状態での試料観察が不可能であった。
また、試料装着部材（４２）を傾斜させる試料装着部材傾斜機構（３１〜３７，６１〜８１，Ｗ）は、試料ホルダ（Ｈ）自体に内蔵されているため、前記試料ホルダ（Ｈ）の構造が複雑であり高価である。
（特許文献２記載の技術の問題点）
特許文献２記載の技術では、試料を高傾斜させることができるが、試料ホルダ（Ｈ）の温度は、その構造から熱シールドが不十分なため２０Ｋ程度であり、前記試料ホルダ（Ｈ）を極低温（４.２Ｋ程度）に保持しながらの試料観察が不可能であった。
特許文献２記載の技術では、試料を高傾斜させることができるが、試料ホルダ（Ｈ）の温度は、その構造から熱シールドが不十分なため２０Ｋ程度であり、前記試料ホルダ（Ｈ）を極低温（４.２Ｋ程度）に保持しながらの試料観察が不可能であった。
本発明は、前述の事情に鑑み下記（Ｏ01），（Ｏ02）の記載内容を課題とする。
（Ｏ01）試料を極低温に冷却した状態で前記試料を高傾斜角度に調節できるようにすること。
（Ｏ02）試料ホルダを小型化、薄肉化すること。
（Ｏ01）試料を極低温に冷却した状態で前記試料を高傾斜角度に調節できるようにすること。
（Ｏ02）試料ホルダを小型化、薄肉化すること。
次に、前記課題を解決するための本発明を説明するが、本発明の要素には、後述する実施例の要素との対応を容易にするため、実施例の要素の符号をカッコで囲んだものを付記する。本発明を後述の実施例の符号と対応させて説明する理由は、本発明の理解を容易にするためであり、本発明の範囲を実施例に限定するためではい。
（本発明）
前記課題を解決するために、本発明のトップエントリ式試料ステージ傾斜装置は、下記の構成要件（Ａ01）〜（Ａ04）を備えたことを特徴とする。
（Ａ01）荷電粒子線装置の鏡筒（Ｄａ）内部の所定の設置位置に支持された円筒状の冷却筒（１９）であって、荷電粒子線の光軸と同軸のステージ装着孔（１９ｂ）と、上部外周部に設けられた冷媒充填ポッド（１９ａ）とを有する前記冷却筒（１９）、
（Ａ02）前記ステージ装着孔（１９ｂ）の下部に水平軸回りに回転可能に支持されたステージ回転軸（５３）と、前記ステージ回転軸（５３）の回転に伴って回転し且つ試料ホルダ（Ｈ）が着脱可能に装着されるホルダ装着部材（ＨＳ）とを備えたトップエントリ方式の試料ステージ（ＳＴ）、
（Ａ03）前記鏡筒（Ｄａ）を水平に貫通し内端部が前記ステージ回転軸（５３）に連結されるホルダ傾斜軸（３５）、
（Ａ04）前記ホルダ傾斜軸（３５）および前記ホルダ傾斜軸（３５）に連結された前記ステージ回転軸（５３）および前記試料ステージ（ＳＴ）を傾斜させるために前記ホルダ傾斜軸（３５）をその軸回りに回転させるステージ傾斜用回転部材（ＫＳ）。
前記課題を解決するために、本発明のトップエントリ式試料ステージ傾斜装置は、下記の構成要件（Ａ01）〜（Ａ04）を備えたことを特徴とする。
（Ａ01）荷電粒子線装置の鏡筒（Ｄａ）内部の所定の設置位置に支持された円筒状の冷却筒（１９）であって、荷電粒子線の光軸と同軸のステージ装着孔（１９ｂ）と、上部外周部に設けられた冷媒充填ポッド（１９ａ）とを有する前記冷却筒（１９）、
（Ａ02）前記ステージ装着孔（１９ｂ）の下部に水平軸回りに回転可能に支持されたステージ回転軸（５３）と、前記ステージ回転軸（５３）の回転に伴って回転し且つ試料ホルダ（Ｈ）が着脱可能に装着されるホルダ装着部材（ＨＳ）とを備えたトップエントリ方式の試料ステージ（ＳＴ）、
（Ａ03）前記鏡筒（Ｄａ）を水平に貫通し内端部が前記ステージ回転軸（５３）に連結されるホルダ傾斜軸（３５）、
（Ａ04）前記ホルダ傾斜軸（３５）および前記ホルダ傾斜軸（３５）に連結された前記ステージ回転軸（５３）および前記試料ステージ（ＳＴ）を傾斜させるために前記ホルダ傾斜軸（３５）をその軸回りに回転させるステージ傾斜用回転部材（ＫＳ）。
（本発明の作用）
前記構成要件（Ａ01）〜（Ａ04）を備えた本発明のトップエントリ式試料ステージ傾斜装置では、円筒状の冷却筒（１９）は、荷電粒子線装置の鏡筒（Ｄａ）内部の所定の設置位置に支持されている。前記冷却筒（１９）は、ステージ装着孔（１９ｂ）と冷媒充填ポッド（１９ａ）とを有している。
試料ステージ（ＳＴ）は、ステージ回転軸（５３）とホルダ装着部材（ＨＳ）とを備えている。前記ステージ回転軸（５３）は、前記ステージ装着孔の下部に水平軸回りに回転可能に支持されている。前記ホルダ装着部材（ＨＳ）には、試料ホルダ（Ｈ）が着脱可能に装着されており、前記ステージ回転軸（５３）の回転に伴って回転する。
ホルダ傾斜軸（３５）は、前記鏡筒（Ｄａ）を水平に貫通し内端部が前記ステージ回転軸（５３）に連結される。
ステージ傾斜用回転部材（ＫＳ）は、前記ホルダ傾斜軸（３５）および前記ステージ回転軸（５３）をその軸回りに回転させる。この場合、前記試料ステージ（ＳＴ）が傾斜する。
前記構成要件（Ａ01）〜（Ａ04）を備えた本発明のトップエントリ式試料ステージ傾斜装置では、円筒状の冷却筒（１９）は、荷電粒子線装置の鏡筒（Ｄａ）内部の所定の設置位置に支持されている。前記冷却筒（１９）は、ステージ装着孔（１９ｂ）と冷媒充填ポッド（１９ａ）とを有している。
試料ステージ（ＳＴ）は、ステージ回転軸（５３）とホルダ装着部材（ＨＳ）とを備えている。前記ステージ回転軸（５３）は、前記ステージ装着孔の下部に水平軸回りに回転可能に支持されている。前記ホルダ装着部材（ＨＳ）には、試料ホルダ（Ｈ）が着脱可能に装着されており、前記ステージ回転軸（５３）の回転に伴って回転する。
ホルダ傾斜軸（３５）は、前記鏡筒（Ｄａ）を水平に貫通し内端部が前記ステージ回転軸（５３）に連結される。
ステージ傾斜用回転部材（ＫＳ）は、前記ホルダ傾斜軸（３５）および前記ステージ回転軸（５３）をその軸回りに回転させる。この場合、前記試料ステージ（ＳＴ）が傾斜する。
（本発明の形態１）
本発明の形態１のトップエントリ式試料ステージ傾斜装置は前記本発明において、下記の構成要件（Ａ05），（Ａ06）を備えたことを特徴とする。
（Ａ05）ホルダ着脱口（６１ｃ）と前記ホルダ着脱口（６１ｃ）から挿入されるタブレット型の試料ホルダ（Ｈ）を保持するホルダ保持部（６１ａ）とを有する前記ホルダ装着部材（ＨＳ）、（Ａ06）前記試料ステージ（ＳＴ）への試料ホルダ（Ｈ）の着脱作業時には前記ホルダ着脱口（６１ｃ）が上方に開口する位置に前記試料ステージ（ＳＴ）を回転させる前記ステージ傾斜用回転部材（ＫＳ）。
本発明の形態１のトップエントリ式試料ステージ傾斜装置は前記本発明において、下記の構成要件（Ａ05），（Ａ06）を備えたことを特徴とする。
（Ａ05）ホルダ着脱口（６１ｃ）と前記ホルダ着脱口（６１ｃ）から挿入されるタブレット型の試料ホルダ（Ｈ）を保持するホルダ保持部（６１ａ）とを有する前記ホルダ装着部材（ＨＳ）、（Ａ06）前記試料ステージ（ＳＴ）への試料ホルダ（Ｈ）の着脱作業時には前記ホルダ着脱口（６１ｃ）が上方に開口する位置に前記試料ステージ（ＳＴ）を回転させる前記ステージ傾斜用回転部材（ＫＳ）。
（本発明の形態１の作用）
前記構成要件（Ａ05），（Ａ06）を備えた本発明の形態１のトップエントリ式試料ステージ傾斜装置では、前記ホルダ装着部材（ＨＳ）は、ホルダ着脱口（６１ｃ）と前記ホルダ着脱口（ＨＳａ）から挿入されるタブレット型の試料ホルダ（Ｈ）を保持するホルダ保持部（６１ａ）とを有する。
前記ステージ傾斜用回転部材（ＫＳ）は、前記試料ステージ（ＳＴ）への試料ホルダ（Ｈ）の着脱作業時には前記ホルダ着脱口（６１ｃ）が上方に開口する位置に前記試料ステージ（ＳＴ）を回転させる。前記ホルダ着脱口（６１ｃ）が上方に開口した位置では、試料ホルダ（Ｈ）の着脱作業ができる。
前記構成要件（Ａ05），（Ａ06）を備えた本発明の形態１のトップエントリ式試料ステージ傾斜装置では、前記ホルダ装着部材（ＨＳ）は、ホルダ着脱口（６１ｃ）と前記ホルダ着脱口（ＨＳａ）から挿入されるタブレット型の試料ホルダ（Ｈ）を保持するホルダ保持部（６１ａ）とを有する。
前記ステージ傾斜用回転部材（ＫＳ）は、前記試料ステージ（ＳＴ）への試料ホルダ（Ｈ）の着脱作業時には前記ホルダ着脱口（６１ｃ）が上方に開口する位置に前記試料ステージ（ＳＴ）を回転させる。前記ホルダ着脱口（６１ｃ）が上方に開口した位置では、試料ホルダ（Ｈ）の着脱作業ができる。
（本発明の形態２）
本発明の形態２のトップエントリ式試料ステージ傾斜装置は、前記本発明の形態１のトップエントリ式試料ステージ傾斜装置において、下記の構成要件（Ａ07）を備えたことを特徴とする。
（Ａ07）前記着脱作業時には鉛直姿勢に保持される前記タブレット型の試料ホルダ（Ｈ）。
本発明の形態２のトップエントリ式試料ステージ傾斜装置は、前記本発明の形態１のトップエントリ式試料ステージ傾斜装置において、下記の構成要件（Ａ07）を備えたことを特徴とする。
（Ａ07）前記着脱作業時には鉛直姿勢に保持される前記タブレット型の試料ホルダ（Ｈ）。
（本発明の形態２の作用）
前記構成要件（Ａ07）を備えた本発明の形態２のトップエントリ式試料ステージ傾斜装置では、前記タブレット型の試料ホルダ（Ｈ）は、前記着脱作業時には鉛直姿勢に保持される。したがって、試料ホルダ（Ｈ）とホルダ傾斜機構とが別々に構成されているので前記タブレット型の試料ホルダ（Ｈ）は、構成を小型化、薄肉化することができる。
前記構成要件（Ａ07）を備えた本発明の形態２のトップエントリ式試料ステージ傾斜装置では、前記タブレット型の試料ホルダ（Ｈ）は、前記着脱作業時には鉛直姿勢に保持される。したがって、試料ホルダ（Ｈ）とホルダ傾斜機構とが別々に構成されているので前記タブレット型の試料ホルダ（Ｈ）は、構成を小型化、薄肉化することができる。
（本発明の形態３）
本発明の形態３のトップエントリ式試料ステージ傾斜装置は、前記本発明または本発明の形態１もしくは本発明の形態２のトップエントリ式試料ステージ傾斜装置において、下記の構成要件（Ａ08），（Ａ09）を備えたことを特徴とする。
（Ａ08）前記ホルダ傾斜軸（３５）の外端部に液体窒素温度を伝達する低温伝達部材（３７）、
（Ａ09）前記ホルダ傾斜軸（３５）の内端部と前記ステージ回転軸（５３）とを連結する軸連結部材（ＲＧ）であって、前記ホルダ傾斜軸（３５）の回転を前記ステージ回転軸（５３）に正確に伝達し且つ軸方向の伸縮および軸に垂直な方向の変形が容易に構成された前記軸連結部材（ＲＧ）。
本発明の形態３のトップエントリ式試料ステージ傾斜装置は、前記本発明または本発明の形態１もしくは本発明の形態２のトップエントリ式試料ステージ傾斜装置において、下記の構成要件（Ａ08），（Ａ09）を備えたことを特徴とする。
（Ａ08）前記ホルダ傾斜軸（３５）の外端部に液体窒素温度を伝達する低温伝達部材（３７）、
（Ａ09）前記ホルダ傾斜軸（３５）の内端部と前記ステージ回転軸（５３）とを連結する軸連結部材（ＲＧ）であって、前記ホルダ傾斜軸（３５）の回転を前記ステージ回転軸（５３）に正確に伝達し且つ軸方向の伸縮および軸に垂直な方向の変形が容易に構成された前記軸連結部材（ＲＧ）。
（本発明の形態３の作用）
前記構成要件（Ａ08），（Ａ09）を備えた本発明の形態３のトップエントリ式試料ステージ傾斜装置では、低温伝達部材（３７）は、前記ホルダ傾斜軸（３５）の外端部に液体窒素温度を伝達する。
前記軸連結部材（ＲＧ）は、前記ホルダ傾斜軸（３５）の内端部と前記ステージ回転軸（５３）とを連結し、前記ホルダ傾斜軸（３５）の回転を前記ステージ回転軸（５３）に正確に伝達する。前記軸連結部材（ＲＧ）は、軸方向の伸縮および軸に垂直な方向の変形が容易に構成されている。
したがって、前記低温伝達部材（３７）により前記ホルダ傾斜軸（３５）の外端部に伝達された液体窒素温度は、前記軸連結部材（ＲＧ）に伝達される。
前記構成要件（Ａ08），（Ａ09）を備えた本発明の形態３のトップエントリ式試料ステージ傾斜装置では、低温伝達部材（３７）は、前記ホルダ傾斜軸（３５）の外端部に液体窒素温度を伝達する。
前記軸連結部材（ＲＧ）は、前記ホルダ傾斜軸（３５）の内端部と前記ステージ回転軸（５３）とを連結し、前記ホルダ傾斜軸（３５）の回転を前記ステージ回転軸（５３）に正確に伝達する。前記軸連結部材（ＲＧ）は、軸方向の伸縮および軸に垂直な方向の変形が容易に構成されている。
したがって、前記低温伝達部材（３７）により前記ホルダ傾斜軸（３５）の外端部に伝達された液体窒素温度は、前記軸連結部材（ＲＧ）に伝達される。
（本発明の形態４） 本発明の形態４のトップエントリ式試料ステージ傾斜装置は、前記本発明の形態３のトップエントリ式試料ステージ傾斜装置において、下記の構成要件（Ａ010）を備えたことを特徴とする。
（Ａ010）複数の十字状薄板バネ（４４）を前記ホルダ傾斜軸（３５）の軸方向に重ねて配置し且つ１個の十字状薄板バネ（４４）の１８０°離れて配置された一対の板バネ先端部（４４ｃ）と残りの一対の板バネ先端部（４４ｃ）とをそれぞれ、前記１個の十字状薄板バネ（４４）の軸方向の両側の十字状薄板バネ（４４）に連結することにより構成された板バネ連結部（Ｂ１，Ｂ２）を有する前記軸連結部材（ＲＧ）。
（Ａ010）複数の十字状薄板バネ（４４）を前記ホルダ傾斜軸（３５）の軸方向に重ねて配置し且つ１個の十字状薄板バネ（４４）の１８０°離れて配置された一対の板バネ先端部（４４ｃ）と残りの一対の板バネ先端部（４４ｃ）とをそれぞれ、前記１個の十字状薄板バネ（４４）の軸方向の両側の十字状薄板バネ（４４）に連結することにより構成された板バネ連結部（Ｂ１，Ｂ２）を有する前記軸連結部材（ＲＧ）。
（本発明の形態４の作用）
前記構成要件（Ａ010）を備えた本発明の形態４のトップエントリ式試料ステージ傾斜装置では、前記複数の十字状薄板バネ（４４）は、前記ホルダ傾斜軸（３５）の軸方向に重ねて配置されている。前記軸連結部材（ＲＧ）は、１８０°離れて配置された一対の板バネ先端部と残りの一対の板バネ先端部（４４ｃ）とをそれぞれ、前記１個の十字状薄板バネ（４４）の軸方向の両側の十字状薄板バネ（４４）に連結することにより構成された板バネ連結部（Ｂ１，Ｂ２）を有する。
前記構成要件（Ａ010）を備えた本発明の形態４のトップエントリ式試料ステージ傾斜装置では、前記複数の十字状薄板バネ（４４）は、前記ホルダ傾斜軸（３５）の軸方向に重ねて配置されている。前記軸連結部材（ＲＧ）は、１８０°離れて配置された一対の板バネ先端部と残りの一対の板バネ先端部（４４ｃ）とをそれぞれ、前記１個の十字状薄板バネ（４４）の軸方向の両側の十字状薄板バネ（４４）に連結することにより構成された板バネ連結部（Ｂ１，Ｂ２）を有する。
（本発明の形態５）
本発明の形態５のトップエントリ式試料ステージ傾斜装置は、前記本発明の形態４のトップエントリ式試料ステージ傾斜装置において、下記の構成要件（Ａ011）を備えたことを特徴とする。
（Ａ011）複数の十字状薄板バネ（４４）により構成された外側板バネ連結部（Ｂ１）と内側板バネ連結部（Ｂ２）と前記両板バネ連結部（Ｂ１，Ｂ２）を接続する断熱連結部（４６）とを有する前記軸連結部材（ＲＧ）。
本発明の形態５のトップエントリ式試料ステージ傾斜装置は、前記本発明の形態４のトップエントリ式試料ステージ傾斜装置において、下記の構成要件（Ａ011）を備えたことを特徴とする。
（Ａ011）複数の十字状薄板バネ（４４）により構成された外側板バネ連結部（Ｂ１）と内側板バネ連結部（Ｂ２）と前記両板バネ連結部（Ｂ１，Ｂ２）を接続する断熱連結部（４６）とを有する前記軸連結部材（ＲＧ）。
（本発明の形態５の作用）
前記構成要件（Ａ011）を備えた本発明の形態５のトップエントリ式試料ステージ傾斜装置では、前記軸連結部材（ＲＧ）は、複数の十字状薄板バネ（４４）と断熱連結部（４６）とを有している。前記断熱連結部（４６）は、複数の十字状薄板バネ（４４）により構成された外側板バネ連結部（Ｂ１）と内側板バネ連結部（Ｂ２）と前記両板バネ連結部（Ｂ１，Ｂ２）を接続する。前記両板バネ連結部（Ｂ１，Ｂ２）は、軸方向には伸縮可能で且つ、回転力を正確に伝達する。
前記構成要件（Ａ011）を備えた本発明の形態５のトップエントリ式試料ステージ傾斜装置では、前記軸連結部材（ＲＧ）は、複数の十字状薄板バネ（４４）と断熱連結部（４６）とを有している。前記断熱連結部（４６）は、複数の十字状薄板バネ（４４）により構成された外側板バネ連結部（Ｂ１）と内側板バネ連結部（Ｂ２）と前記両板バネ連結部（Ｂ１，Ｂ２）を接続する。前記両板バネ連結部（Ｂ１，Ｂ２）は、軸方向には伸縮可能で且つ、回転力を正確に伝達する。
（本発明の形態６）
本発明の形態６のトップエントリ式試料ステージ傾斜装置は、前記本発明の形態５のトップエントリ式試料ステージ傾斜装置において、下記の構成要件（Ａ012）を備えたことを特徴とする。
（Ａ012）前記ホルダ傾斜軸（３５）に接続されて前記軸連結部材（ＲＧ）の外側を被覆する連結部材シールド（４３）であって、前記低温伝達部材（３７）から前記ホルダ傾斜軸（３５）の外端部に伝達された液体窒素温度が伝達される前記連結部材シールド（４３）。
本発明の形態６のトップエントリ式試料ステージ傾斜装置は、前記本発明の形態５のトップエントリ式試料ステージ傾斜装置において、下記の構成要件（Ａ012）を備えたことを特徴とする。
（Ａ012）前記ホルダ傾斜軸（３５）に接続されて前記軸連結部材（ＲＧ）の外側を被覆する連結部材シールド（４３）であって、前記低温伝達部材（３７）から前記ホルダ傾斜軸（３５）の外端部に伝達された液体窒素温度が伝達される前記連結部材シールド（４３）。
（本発明の形態６の作用）
前記構成要件（Ａ012）を備えた本発明の形態６のトップエントリ式試料ステージ傾斜装置では、前記連結部材シールド（４３）は、前記ホルダ傾斜軸（３５）に接続される前記軸連結部材（ＲＧ）の外側を被覆する。前記ホルダ傾斜軸（３５）には、冷却用媒体タンク（３６）に貯留された液体窒素の液体窒素温度が前記低温伝達部材（３７）を介して伝達される。
前記構成要件（Ａ012）を備えた本発明の形態６のトップエントリ式試料ステージ傾斜装置では、前記連結部材シールド（４３）は、前記ホルダ傾斜軸（３５）に接続される前記軸連結部材（ＲＧ）の外側を被覆する。前記ホルダ傾斜軸（３５）には、冷却用媒体タンク（３６）に貯留された液体窒素の液体窒素温度が前記低温伝達部材（３７）を介して伝達される。
（本発明の形態７） 本発明の形態７のトップエントリ式試料ステージ傾斜装置は、前記本発明または前記本発明の形態１ないし６のいずれかのトップエントリ式試料ステージ傾斜装置において、下記の構成要件（Ａ013）を備えたことを特徴とする。
（Ａ013）前記冷却筒（１９）の外周に配置され且つ液体窒素温度が伝達される円筒状の低温シールド（２６）。
（Ａ013）前記冷却筒（１９）の外周に配置され且つ液体窒素温度が伝達される円筒状の低温シールド（２６）。
（本発明の形態７の作用）
前記構成要件（Ａ013）を備えた本発明の形態７のトップエントリ式試料ステージ傾斜装置では、前記冷却筒（１９）の外周に配置された円筒状の低温シールド（２６）には、液体窒素温度が伝達される。
前記構成要件（Ａ013）を備えた本発明の形態７のトップエントリ式試料ステージ傾斜装置では、前記冷却筒（１９）の外周に配置された円筒状の低温シールド（２６）には、液体窒素温度が伝達される。
（本発明の形態８）
本発明の形態８のトップエントリ式試料ステージ傾斜装置は、前記本発明または前記本発明の形態１ないし７のいずれかのトップエントリ式試料ステージ傾斜装置において、下記の構成要件（Ａ014）、（Ａ015）を備えたことを特徴とする。
（Ａ014）前記試料ステージ（ＳＴ）が装着された冷却筒（１９）を上方から前記設置位置に移動させる際に前記試料ステージ（ＳＴ）の前記ステージ回転軸（５３）が通過する位置に形成された回転軸通過溝（２６ａ）および前記設置位置に移動した試料ステージ（ＳＴ）の前記ステージ回転軸（５３）が貫通する貫通口（２６ｃ）が形成された前記低温シールド（２６）、
（Ａ015）前記試料ステージ（ＳＴ）が装着された冷却筒（１９）を上方から前記設置位置に移動させる際に前記試料ステージ（ＳＴ）の前記ステージ回転軸（５３）が通過する位置に形成された回転軸通過溝（２７ａ）を有し前記低温シールド（２６）の外側に回転可能に配置された可動シールド（２７）であって、前記試料ステージ（ＳＴ）が前記設置位置に移動した状態で回動したときに前記低温シールド（２６）の前記回転軸通過溝（２６ａ）の外側を被覆する前記可動シールド（２７）。
本発明の形態８のトップエントリ式試料ステージ傾斜装置は、前記本発明または前記本発明の形態１ないし７のいずれかのトップエントリ式試料ステージ傾斜装置において、下記の構成要件（Ａ014）、（Ａ015）を備えたことを特徴とする。
（Ａ014）前記試料ステージ（ＳＴ）が装着された冷却筒（１９）を上方から前記設置位置に移動させる際に前記試料ステージ（ＳＴ）の前記ステージ回転軸（５３）が通過する位置に形成された回転軸通過溝（２６ａ）および前記設置位置に移動した試料ステージ（ＳＴ）の前記ステージ回転軸（５３）が貫通する貫通口（２６ｃ）が形成された前記低温シールド（２６）、
（Ａ015）前記試料ステージ（ＳＴ）が装着された冷却筒（１９）を上方から前記設置位置に移動させる際に前記試料ステージ（ＳＴ）の前記ステージ回転軸（５３）が通過する位置に形成された回転軸通過溝（２７ａ）を有し前記低温シールド（２６）の外側に回転可能に配置された可動シールド（２７）であって、前記試料ステージ（ＳＴ）が前記設置位置に移動した状態で回動したときに前記低温シールド（２６）の前記回転軸通過溝（２６ａ）の外側を被覆する前記可動シールド（２７）。
（本発明の形態８の作用）
前記構成要件（Ａ014）、（Ａ015）を備えた本発明の形態８のトップエントリ式試料ステージ傾斜装置では、前記低温シールド（２６）に形成された回転軸通過溝（２６ａ）は、試料ステージ（ＳＴ）が装着された冷却筒（１９）を上方から前記設置位置に移動させる際に前記試料ステージ（ＳＴ）が通過する位置に形成されている。
前記可動シールド（２７）に形成された回転軸通過溝（２７ａ）は、試料ステージ（ＳＴ）が装着された冷却筒（１９）を上方から前記設置位置に移動させる際に前記試料ステージ（ＳＴ）が通過する位置に形成されている。前記可動シールド（２７）は、前記試料ステージ（ＳＴ）が前記設置位置に移動した状態で回動したときに前記低温シールド（２６）の前記回転軸通過溝（２６ａ）の外側を被覆する。したがって、前記低温シールド（２６）と前記可動シールド（２７）とにより、前記冷却筒（１９）内部を効率よく極低温（４.２Ｋ程度）に冷却することができる。
前記構成要件（Ａ014）、（Ａ015）を備えた本発明の形態８のトップエントリ式試料ステージ傾斜装置では、前記低温シールド（２６）に形成された回転軸通過溝（２６ａ）は、試料ステージ（ＳＴ）が装着された冷却筒（１９）を上方から前記設置位置に移動させる際に前記試料ステージ（ＳＴ）が通過する位置に形成されている。
前記可動シールド（２７）に形成された回転軸通過溝（２７ａ）は、試料ステージ（ＳＴ）が装着された冷却筒（１９）を上方から前記設置位置に移動させる際に前記試料ステージ（ＳＴ）が通過する位置に形成されている。前記可動シールド（２７）は、前記試料ステージ（ＳＴ）が前記設置位置に移動した状態で回動したときに前記低温シールド（２６）の前記回転軸通過溝（２６ａ）の外側を被覆する。したがって、前記低温シールド（２６）と前記可動シールド（２７）とにより、前記冷却筒（１９）内部を効率よく極低温（４.２Ｋ程度）に冷却することができる。
前述の本発明は、下記の効果（Ｅ01）、（Ｅ02）を奏する。
（Ｅ01）試料を極低温に冷却した状態で前記試料を高傾斜角度に調節できるようにすることができる。
（Ｅ02）試料ホルダを小型化、薄肉化することができる。
（Ｅ01）試料を極低温に冷却した状態で前記試料を高傾斜角度に調節できるようにすることができる。
（Ｅ02）試料ホルダを小型化、薄肉化することができる。
次に図面を参照しながら、本発明の実施の形態（実施例）を説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。
なお、以後の説明の理解を容易にするために、図面において、前後方向をＸ軸方向、左右方向をＹ軸方向、上下方向をＺ軸方向とし、矢印Ｘ，−Ｘ，Ｙ，−Ｙ，Ｚ，−Ｚで示す方向または示す側をそれぞれ、前方、後方、右方、左方、上方、下方、または、前側、後側、右側、左側、上側、下側とする。
また、図中、「○」の中に「・」が記載されたものは紙面の裏から表に向かう矢印を意味し、「○」の中に「×」が記載されたものは紙面の表から裏に向かう矢印を意味するものとする。
なお、以後の説明の理解を容易にするために、図面において、前後方向をＸ軸方向、左右方向をＹ軸方向、上下方向をＺ軸方向とし、矢印Ｘ，−Ｘ，Ｙ，−Ｙ，Ｚ，−Ｚで示す方向または示す側をそれぞれ、前方、後方、右方、左方、上方、下方、または、前側、後側、右側、左側、上側、下側とする。
また、図中、「○」の中に「・」が記載されたものは紙面の裏から表に向かう矢印を意味し、「○」の中に「×」が記載されたものは紙面の表から裏に向かう矢印を意味するものとする。
（実施例）
図１はトップエントリ式試料ステージ傾斜装置を備えた本発明の透過型電子顕微鏡の概略説明図である。
図２は前記図１の要部拡大図で、サポート部材の拡大図ある。
図１、図２において、透過型電子顕微鏡Ｄの一部を形成する対物レンズ１は、ヨーク２、下側ポールピース３および上側ポールピース４を有している。前記下側ポールピース３は、前記ヨーク２の中心部に一体的に形成されており、前記上側ポールピース４は、前記下側ポールピース３の上方である前記ヨーク２の上部に一体的に形成されている。前記上側ポールピース４の中心部にはサポート挿入孔４ａが形成されている。
図１はトップエントリ式試料ステージ傾斜装置を備えた本発明の透過型電子顕微鏡の概略説明図である。
図２は前記図１の要部拡大図で、サポート部材の拡大図ある。
図１、図２において、透過型電子顕微鏡Ｄの一部を形成する対物レンズ１は、ヨーク２、下側ポールピース３および上側ポールピース４を有している。前記下側ポールピース３は、前記ヨーク２の中心部に一体的に形成されており、前記上側ポールピース４は、前記下側ポールピース３の上方である前記ヨーク２の上部に一体的に形成されている。前記上側ポールピース４の中心部にはサポート挿入孔４ａが形成されている。
前記ヨーク２の上部には透過型電子顕微鏡Ｄの円筒状の外壁６が前記ヨーク２の側壁と一体的に連結されており、前記外壁６の上端には仕切壁７が連結されている。前記外壁６および仕切壁７の内側には真空に保持された試料室Ｒが形成されている。前記円筒状の外壁６、仕切り壁７の外周部およびヨーク２の側壁等により、透過型電子顕微鏡（荷電粒子線装置）Ｄの鏡筒Ｄａが構成されている。
前記試料室Ｒには、試料冷却装置Ｃの円筒状の熱シールド部材８が配置されている。前記熱シールド部材８の上端には、円板状のシールド冷却部材９が連結されており、その上端には液体チッソＮLを貯溜するタンク９ａが設けられている。前記タンク９ａに貯溜された液体チッソＮLにより前記熱シールド部材８が冷却されている。
前記試料室Ｒには、試料冷却装置Ｃの円筒状の熱シールド部材８が配置されている。前記熱シールド部材８の上端には、円板状のシールド冷却部材９が連結されており、その上端には液体チッソＮLを貯溜するタンク９ａが設けられている。前記タンク９ａに貯溜された液体チッソＮLにより前記熱シールド部材８が冷却されている。
前記熱シールド部材８の内側には、前記熱シールド部材８に固定された複数の断熱材１２（図１では１個のみ図示）を介してリング状の試料冷却用冷媒タンク１３が支持されている。前記試料冷却用冷媒タンク１３内には液体ヘリウム（極低温媒体）ＨLが貯溜されている。また、前記試料冷却用冷媒タンク１３内で気化したヘリウムは図示しない排気管により排出されるようになっている。
前記試料冷却用冷媒タンク１３の下方には、サポート支持部材１８が設けられている。前記サポート支持部材１８の内部には、冷却筒１９が支持されている。
前記試料冷却用冷媒タンク１３の下方には、サポート支持部材１８が設けられている。前記サポート支持部材１８の内部には、冷却筒１９が支持されている。
図２において、前記冷却筒１９は、ポッド（冷媒充填ポッド）１９ａを有し、その内側には略円筒状のホルダ装着孔１９ｂが設けられている。前記略円筒状のホルダ装着孔１９ｂの内側には試料ステージＳＴが保持される。
前記冷却筒１９は、前記上側ポールピース４のサポート挿入孔４ａに挿入されている。前記ポット１９ａには、前記試料冷却用冷媒タンク１３に接続されたキャピラリー２１（図１参照）から液体ヘリウムＨLが供給されるようになっている。前記キャピラリー２１の前記ポット１９ａに接続されている側の部分はコイル状になっており、前記冷却筒１９を位置調節する際、前記移動の障害とならないようになっている。
また、前記ポット１９ａには貯溜部用排気管２３が接続されている。前記貯溜部用排気管２３の他端は前記試料室Ｒ外に配置された図示しないロータリポンプ（排気ポンプ）に接続されている。
前記冷却筒１９は、前記上側ポールピース４のサポート挿入孔４ａに挿入されている。前記ポット１９ａには、前記試料冷却用冷媒タンク１３に接続されたキャピラリー２１（図１参照）から液体ヘリウムＨLが供給されるようになっている。前記キャピラリー２１の前記ポット１９ａに接続されている側の部分はコイル状になっており、前記冷却筒１９を位置調節する際、前記移動の障害とならないようになっている。
また、前記ポット１９ａには貯溜部用排気管２３が接続されている。前記貯溜部用排気管２３の他端は前記試料室Ｒ外に配置された図示しないロータリポンプ（排気ポンプ）に接続されている。
図３は低温シールドと可動シールドの拡大図であり、図３Ａは可動シールドがサポート挿入位置に移動した状態を示す図、図３Ｂは可動シールドがシールド位置に移動した状態を示す図である。 図２、図３において、前記冷却筒１９の外側には、低温シールド２６が配置されている。前記低温シールド２６には、上下方向に延びるステージ通過用低温シールド溝（回転軸通過溝）２６ａが形成され、前記ステージ通過用低温シールド溝２６ａの下端にはステージ回転軸貫通口２６ｂが形成され、前記低温シールド２６の上部には周面に沿ってガイドピン支持溝２６ｃが形成されている。
前記低温シールド２６の外側には、可動シールド２７が設けられている。前記可動シールド２７には、ステージ通過用可動シールド溝（回転軸通過溝）２７ａが形成されており、前記可動シールド２７の上端部には前記ガイドピン支持溝２６ｃと嵌合するガイドピン２７ｂが固定支持されている。
前記可動シールド２７は、前記低温シールド２６の周方向に回転可能に支持されており、前記ステージ通過用低温シールド溝２６ａとステージ通過用可動シールド溝２７ａとが連通するサポート挿入位置（図３Ａ参照）と、前記ステージ通過用低温シールド溝２６ａが前記可動シールド２７により塞がれるシールド位置（図３Ｂ参照）との間で回転することができる。
前記低温シールド２６の外側には、可動シールド２７が設けられている。前記可動シールド２７には、ステージ通過用可動シールド溝（回転軸通過溝）２７ａが形成されており、前記可動シールド２７の上端部には前記ガイドピン支持溝２６ｃと嵌合するガイドピン２７ｂが固定支持されている。
前記可動シールド２７は、前記低温シールド２６の周方向に回転可能に支持されており、前記ステージ通過用低温シールド溝２６ａとステージ通過用可動シールド溝２７ａとが連通するサポート挿入位置（図３Ａ参照）と、前記ステージ通過用低温シールド溝２６ａが前記可動シールド２７により塞がれるシールド位置（図３Ｂ参照）との間で回転することができる。
図４はサポート部材の下部の拡大図で、図４Ａはサポート部材の下部断面図、図４Ｂは前記図４ＡのIVB線から見た側面図である。
図５はサポート部材の下部を分解した状態の図である。
図４、図５において、前記冷却筒１９の下部には、リング状板バネ２８と回転軸受２９とが設けられている。前記回転軸受２９には、Ｖ溝２９ａが形成されている。前記回転軸受２９のＶ溝２９ａは、前記試料ステージＳＴを回転可能に支持する。前記リング状板バネ２８は、前記試料ステージＳＴを前記回転軸受２９に押圧する。
前記符号１９，２８，２９を付した構成要素によって、サポート部材ＳＰが構成されている。
図５はサポート部材の下部を分解した状態の図である。
図４、図５において、前記冷却筒１９の下部には、リング状板バネ２８と回転軸受２９とが設けられている。前記回転軸受２９には、Ｖ溝２９ａが形成されている。前記回転軸受２９のＶ溝２９ａは、前記試料ステージＳＴを回転可能に支持する。前記リング状板バネ２８は、前記試料ステージＳＴを前記回転軸受２９に押圧する。
前記符号１９，２８，２９を付した構成要素によって、サポート部材ＳＰが構成されている。
図６はトップエントリ式試料ステージ傾斜装置の拡大図である。
図６において、透過型電子顕微鏡Ｄの上側ポールピース４の外周部には、シール部材３０を介して傾斜パイプ支持部材３１が支持されている。前記傾斜パイプ支持部材３１は、傾斜パイプ受け３２，３２を介して傾斜パイプ３３を支持する。
図６において、透過型電子顕微鏡Ｄの上側ポールピース４の外周部には、シール部材３０を介して傾斜パイプ支持部材３１が支持されている。前記傾斜パイプ支持部材３１は、傾斜パイプ受け３２，３２を介して傾斜パイプ３３を支持する。
前記傾斜パイプ３３には、平歯車３３ａが形成されている。前記傾斜パイプ３３の内部には、熱絶縁用のインシュレータ３４，３４を介してホルダ傾斜軸３５が支持されている。
前記ホルダ傾斜軸３５の左端側には、冷却用タンク３６に貯留された液体窒素の温度を伝達する平編み銅線３７が接続されている。前記冷却用タンク３６は、冷却用タンク収容部材３８内に収容されている。前記冷却用タンク３６と前記冷却用タンク収容部材３８とは、熱絶縁部材３９とシール部材４０とにより真空断熱されている。
前記傾斜パイプ３３の平歯車３３ａには、ウオームギヤ４１を介してモータＭ１の回転力が伝達され、前記傾斜パイプ３３は回転する。前記傾斜パイプ３３が回転した場合、前記ホルダ傾斜軸３５が前記傾斜パイプ３３と一体的に回転する。
前記ホルダ傾斜軸３５の左端側には、冷却用タンク３６に貯留された液体窒素の温度を伝達する平編み銅線３７が接続されている。前記冷却用タンク３６は、冷却用タンク収容部材３８内に収容されている。前記冷却用タンク３６と前記冷却用タンク収容部材３８とは、熱絶縁部材３９とシール部材４０とにより真空断熱されている。
前記傾斜パイプ３３の平歯車３３ａには、ウオームギヤ４１を介してモータＭ１の回転力が伝達され、前記傾斜パイプ３３は回転する。前記傾斜パイプ３３が回転した場合、前記ホルダ傾斜軸３５が前記傾斜パイプ３３と一体的に回転する。
図７はトップエントリ式試料ステージ傾斜装置の要部拡大図で、図７Ａは試料ステージの拡大図、図７Ｂは板バネ連結部材の側面分解図、図７Ｃは十字状薄板バネの正面図である。
図６、図７において、前記ホルダ傾斜軸３５の右端部には、連結部材シールド４３が固定支持されている。
前記連結部材シールド４３の内部には、軸連結部材ＲＧが配置されている。前記軸連結部材ＲＧは、外側板バネ連結部材Ｂ１、断熱用であり且つ樹脂製の中間軸（断熱連結部）４６および内側板バネ連結部材Ｂ２が外側から順次連結されている。前記内側板バネ連結部材Ｂ２の右端部には、円筒状であり且つ樹脂製の傾斜軸接続部材４７が連結されている。
前記外側板バネ連結部材Ｂ１と内側板バネ連結部材Ｂ２とは、同様に構成されており、前記軸連結部材ＲＧの軸方向に連結された複数の十字状薄板バネ４４により構成されている。
図７Ｂ、図７Ｃにおいて、前記十字状薄板バネ４４は、板バネ中央部４４ａ、前記板バネ中央部４４ａから四方に伸びる板バネ部４４bおよび前記板バネ部４４bの先端に形成された板バネ端部４４ｃを有している。
図６、図７において、前記ホルダ傾斜軸３５の右端部には、連結部材シールド４３が固定支持されている。
前記連結部材シールド４３の内部には、軸連結部材ＲＧが配置されている。前記軸連結部材ＲＧは、外側板バネ連結部材Ｂ１、断熱用であり且つ樹脂製の中間軸（断熱連結部）４６および内側板バネ連結部材Ｂ２が外側から順次連結されている。前記内側板バネ連結部材Ｂ２の右端部には、円筒状であり且つ樹脂製の傾斜軸接続部材４７が連結されている。
前記外側板バネ連結部材Ｂ１と内側板バネ連結部材Ｂ２とは、同様に構成されており、前記軸連結部材ＲＧの軸方向に連結された複数の十字状薄板バネ４４により構成されている。
図７Ｂ、図７Ｃにおいて、前記十字状薄板バネ４４は、板バネ中央部４４ａ、前記板バネ中央部４４ａから四方に伸びる板バネ部４４bおよび前記板バネ部４４bの先端に形成された板バネ端部４４ｃを有している。
図７Ａ、図７Ｂにおいて、前記板バネ部４４ｂは、１８０°離れて配置された一対の垂直板バネ部４４b1と残りの一対の水平板バネ部４４b2とを有している。前記板バネ部４４b1,４４b2は、軸方向に対して互いに逆方向に傾斜している。
図７Ｂにおいて、前記外側板バネ連結部材Ｂ１と内側板バネ連結部材Ｂ２とは、前記垂直板バネ部４４b1の板バネ先端部４４ｃと水平板バネ部４４b2の板バネ先端部４４ｃとをそれぞれ、前記十字状薄板バネ４４の両側の十字状薄板バネ４４，４４の板バネ先端部４４ｃ，４４ｃに連結することにより構成されている。したがって、前記軸連結部材ＲＧは、前記外側板バネ連結部材Ｂ１と内側板バネ連結部材Ｂ２とにより、前記軸連結部材ＲＧの軸方向には柔軟性があり、回転方向には回転を正確に伝達するように構成されている。
前記中間軸４６は、前記外側板バネ連結部材Ｂ１と前記内側板バネ連結部材Ｂ２とを断熱する。
前記内側板バネ連結部Ｂ２の右端部に連結される傾斜軸接続部材４７には、樹脂製の傾斜軸接続部材溝４７ａが形成されている。前記傾斜軸接続部材４７には、前記試料ステージＳＴの左端部が連結される。
図７Ｂにおいて、前記外側板バネ連結部材Ｂ１と内側板バネ連結部材Ｂ２とは、前記垂直板バネ部４４b1の板バネ先端部４４ｃと水平板バネ部４４b2の板バネ先端部４４ｃとをそれぞれ、前記十字状薄板バネ４４の両側の十字状薄板バネ４４，４４の板バネ先端部４４ｃ，４４ｃに連結することにより構成されている。したがって、前記軸連結部材ＲＧは、前記外側板バネ連結部材Ｂ１と内側板バネ連結部材Ｂ２とにより、前記軸連結部材ＲＧの軸方向には柔軟性があり、回転方向には回転を正確に伝達するように構成されている。
前記中間軸４６は、前記外側板バネ連結部材Ｂ１と前記内側板バネ連結部材Ｂ２とを断熱する。
前記内側板バネ連結部Ｂ２の右端部に連結される傾斜軸接続部材４７には、樹脂製の傾斜軸接続部材溝４７ａが形成されている。前記傾斜軸接続部材４７には、前記試料ステージＳＴの左端部が連結される。
図８は試料ステージの説明図で、図８Ａは試料ステージの拡大図、図８Ｂは前記図８ＡのVIIIB線から見た図、図８Ｃは前記図８ＢのVIIICから見た図、図８Ｄは前記図８ＣのVIIID線から見た図、図８Ｅは前記図８ＢのVIIIE-VIIIE線断面図でありホルダ支持部材と試料ホルダとを分離させた状態を示す図である。
図７、図８において、前記試料ステージＳＴの左端部は、接続ピン５１が連結された樹脂製の軸接続部材５２を有している。前記試料ステージＳＴが前記傾斜軸接続部材４７に装着された状態では、前記接続ピン５１は、前記傾斜軸接続部材４７の傾斜軸接続部材溝４７ａに係合する。
図８Ａにおいて、前記試料ステージＳＴの左端部に装着された前記軸接続部材５２には、ステージ回転軸装着孔５２ａが形成されている。前記軸接続部材５２の右端部には、ホルダ装着部材ＨＳが支持されている。
図７、図８において、前記試料ステージＳＴの左端部は、接続ピン５１が連結された樹脂製の軸接続部材５２を有している。前記試料ステージＳＴが前記傾斜軸接続部材４７に装着された状態では、前記接続ピン５１は、前記傾斜軸接続部材４７の傾斜軸接続部材溝４７ａに係合する。
図８Ａにおいて、前記試料ステージＳＴの左端部に装着された前記軸接続部材５２には、ステージ回転軸装着孔５２ａが形成されている。前記軸接続部材５２の右端部には、ホルダ装着部材ＨＳが支持されている。
図８において、前記ホルダ装着部材ＨＳは、ホルダ装着部材本体ＨＳａと前記ホルダ装着部材本体ＨＳａの左右両端に支持される接続用ステージ回転軸５３ａおよび固定用ステージ回転軸５３ｂとを有している。前記接続用ステージ回転軸５３ａと固定用ステージ回転軸５３ｂとにより、ステージ回転軸５３が構成されている。
前記接続用ステージ回転軸５３ａの左（−Ｙ方向）端部は、前記ステージ回転軸装着孔５２ａに装着されており、ステージ回転軸固定ピンＰｈにより前記軸接続部材５２に固定されている。
前記接続用ステージ回転軸５３ａと前記固定用ステージ回転軸５３ｂとは、前記回転軸受２９のＶ溝２９ａ（図５、図８Ｄ参照）に回転可能に支持されている。
前記接続用ステージ回転軸５３ａおよび前記固定用ステージ回転軸５３ｂには、ワッシャＷ１とウエーブワッシャＷ２とが両回転軸５３ａ，５３ｂに装着されている。図４Ａ、図８Ｄにおいて、前記ワッシャＷ１とウエーブワッシャＷ２とは、前記試料ステージＳＴが前記サポート部材ＳＰに装着された状態では、前記サポート部材ＳＰの内面と前記ホルダ装着部材本体ＨＳａの左右両端面とに挟まれる。この状態では、前記ワッシャＷ１とウエーブワッシャＷ２とは、前記回転軸受２９と前記ホルダ装着部材本体ＨＳａの両部品間に適度な傾斜角保持力を与える。
前記接続用ステージ回転軸５３ａの左（−Ｙ方向）端部は、前記ステージ回転軸装着孔５２ａに装着されており、ステージ回転軸固定ピンＰｈにより前記軸接続部材５２に固定されている。
前記接続用ステージ回転軸５３ａと前記固定用ステージ回転軸５３ｂとは、前記回転軸受２９のＶ溝２９ａ（図５、図８Ｄ参照）に回転可能に支持されている。
前記接続用ステージ回転軸５３ａおよび前記固定用ステージ回転軸５３ｂには、ワッシャＷ１とウエーブワッシャＷ２とが両回転軸５３ａ，５３ｂに装着されている。図４Ａ、図８Ｄにおいて、前記ワッシャＷ１とウエーブワッシャＷ２とは、前記試料ステージＳＴが前記サポート部材ＳＰに装着された状態では、前記サポート部材ＳＰの内面と前記ホルダ装着部材本体ＨＳａの左右両端面とに挟まれる。この状態では、前記ワッシャＷ１とウエーブワッシャＷ２とは、前記回転軸受２９と前記ホルダ装着部材本体ＨＳａの両部品間に適度な傾斜角保持力を与える。
図８Ｄ、図８Ｅにおいて、前記ホルダ装着部材本体ＨＳａは、ホルダ位置決め部材６１を有している。前記ホルダ位置決め部材６１には、前記ホルダ位置決め部材６１の内部に形成されたホルダ保持部６１ａ、前記ホルダ位置決め部材６１の中央部に形成された荷電粒子線貫通用溝６１ｂおよび前記ホルダ保持部６１ａの後（−Ｘ）端に形成されたホルダ着脱口６１ｃが形成されている。
前記ホルダ位置決め部材６１の上面には、ホルダ固定用ボール固定部材６２と板バネ６３とがネジ止めされている。図８Ｂにおいて、前記板バネ６３には、左右一対の板バネスリット６３ａが形成されている。したがって、前記板バネスリット６３ａの内側には、弾性を有する板バネ部６３ｂが設けられている。図８Ｃにおいて、前記板バネ部６３ｂの下面（−Ｚ面）には、ホルダ固定用ボール６４が配置されている。前記ホルダ固定用ボール６４は、前記板バネ部６３ｂにより前記ホルダ装着部材ＨＳの内側に向かって押圧され、ホルダ固定用ボール固定部材６２により位置決めされる。
前記ホルダ位置決め部材６１、ホルダ固定用ボール固定部材６２、板バネ６３およびホルダ固定用ボール６４により、前記ホルダ装着部材本体ＨＳａが構成されている。
前記ホルダ装着部材本体ＨＳａ、ワッシャＷ１、ウエーブワッシャＷ２およびステージ回転軸５３により、前記ホルダ装着部材ＨＳが構成されている。
前記ホルダ位置決め部材６１の上面には、ホルダ固定用ボール固定部材６２と板バネ６３とがネジ止めされている。図８Ｂにおいて、前記板バネ６３には、左右一対の板バネスリット６３ａが形成されている。したがって、前記板バネスリット６３ａの内側には、弾性を有する板バネ部６３ｂが設けられている。図８Ｃにおいて、前記板バネ部６３ｂの下面（−Ｚ面）には、ホルダ固定用ボール６４が配置されている。前記ホルダ固定用ボール６４は、前記板バネ部６３ｂにより前記ホルダ装着部材ＨＳの内側に向かって押圧され、ホルダ固定用ボール固定部材６２により位置決めされる。
前記ホルダ位置決め部材６１、ホルダ固定用ボール固定部材６２、板バネ６３およびホルダ固定用ボール６４により、前記ホルダ装着部材本体ＨＳａが構成されている。
前記ホルダ装着部材本体ＨＳａ、ワッシャＷ１、ウエーブワッシャＷ２およびステージ回転軸５３により、前記ホルダ装着部材ＨＳが構成されている。
図９は試料ホルダの説明図で、図９Ａは試料ホルダの側面図、図９Ｂは前記図９ＡのIXB線から見た図、図９Ｃは前記図９ＡのIXC線から見た図、図９Ｄは前記図９ＣのIXD線から見た図である。
図８Ｅ、図９において、前記ホルダ支持部材ＨＳには、試料ホルダＨが着脱可能に装着されている。
図９において、前記試料ホルダＨには、荷電粒子線が照射される試料Ｓが保持されている。前記試料Ｓは、前記試料ホルダＨに嵌合する試料固定用スクリュー６８により、前記試料ホルダＨが傾斜した状態でも脱落しないように保持されている。前記試料ホルダＨの左右両端部には、円錐状孔Ｈａ，Ｈａが形成されている。
前記試料ホルダ装着部材ＨＳに前記試料ホルダＨを装着した状態では、前記円錐状孔Ｈａ，Ｈａに前記ホルダ固定用ボール６４，６４が嵌合する。したがって、前記ホルダ固定用ボール６４，６４は、前記一対の板バネ部６３ｂ，６３ｂが弾性変形することにより、前記ホルダ装着部材ＨＳの内側に向かって押圧される。このため、前記試料ホルダＨは、前記試料ホルダ装着部材ＨＳが傾斜した状態で、前記試料ホルダＨが前記試料ホルダ装着部材ＨＳから脱落することを防止することができる。
図８Ｅ、図９において、前記ホルダ支持部材ＨＳには、試料ホルダＨが着脱可能に装着されている。
図９において、前記試料ホルダＨには、荷電粒子線が照射される試料Ｓが保持されている。前記試料Ｓは、前記試料ホルダＨに嵌合する試料固定用スクリュー６８により、前記試料ホルダＨが傾斜した状態でも脱落しないように保持されている。前記試料ホルダＨの左右両端部には、円錐状孔Ｈａ，Ｈａが形成されている。
前記試料ホルダ装着部材ＨＳに前記試料ホルダＨを装着した状態では、前記円錐状孔Ｈａ，Ｈａに前記ホルダ固定用ボール６４，６４が嵌合する。したがって、前記ホルダ固定用ボール６４，６４は、前記一対の板バネ部６３ｂ，６３ｂが弾性変形することにより、前記ホルダ装着部材ＨＳの内側に向かって押圧される。このため、前記試料ホルダＨは、前記試料ホルダ装着部材ＨＳが傾斜した状態で、前記試料ホルダＨが前記試料ホルダ装着部材ＨＳから脱落することを防止することができる。
前記試料ホルダ装着部材ＨＳ、接続ピン５１、軸接続部材５２およびステージ回転軸固定ピンＰｈによって、前記試料ステージＳＴが構成されている。
前記モータＭ１、軸連結部材ＲＧ、傾斜パイプ支持部材３１、傾斜パイプ受け３２、傾斜パイプ３３、インシュレータ３４，３４、ホルダ傾斜軸３５、連結部材シールド４３および傾斜軸接続部材４７によって、ステージ傾斜用回転部材ＫＳが構成されている。
前記ステージ傾斜用回転部材ＫＳ、冷却用タンク３６、平編み銅線３７、冷却用タンク収容部材３８、熱絶縁部材３９およびシール部材４０によって、前記トップエントリ式試料ステージ傾斜装置Ｔが構成されている。
前記モータＭ１、軸連結部材ＲＧ、傾斜パイプ支持部材３１、傾斜パイプ受け３２、傾斜パイプ３３、インシュレータ３４，３４、ホルダ傾斜軸３５、連結部材シールド４３および傾斜軸接続部材４７によって、ステージ傾斜用回転部材ＫＳが構成されている。
前記ステージ傾斜用回転部材ＫＳ、冷却用タンク３６、平編み銅線３７、冷却用タンク収容部材３８、熱絶縁部材３９およびシール部材４０によって、前記トップエントリ式試料ステージ傾斜装置Ｔが構成されている。
（実施例の作用）
前記構成を備えた実施例のトップエントリ式試料ステージ傾斜装置では、サポート部材ＳＰがサポート支持部材１８に支持されていない状態で、前記図５、図６に示すように前記サポート部材ＳＰの冷却筒１９と回転軸受２９との間に試料ステージＳＴを装着する。
ステージ通過用低温シールド溝２６ａとステージ通過用可動シールド溝２７ａとが連通したサポート挿入位置（図３Ａ参照）に可動シールド２７を回転させた状態で、前記試料ステージＳＴが装着された前記サポート部材ＳＰをサポート支持部材１８に支持される位置まで降下させる。このとき、前記ステージ通過用低温シールド溝２６ａとステージ通過用可動シールド溝２７ａとを、軸接続部材５２が通過する。
前記構成を備えた実施例のトップエントリ式試料ステージ傾斜装置では、サポート部材ＳＰがサポート支持部材１８に支持されていない状態で、前記図５、図６に示すように前記サポート部材ＳＰの冷却筒１９と回転軸受２９との間に試料ステージＳＴを装着する。
ステージ通過用低温シールド溝２６ａとステージ通過用可動シールド溝２７ａとが連通したサポート挿入位置（図３Ａ参照）に可動シールド２７を回転させた状態で、前記試料ステージＳＴが装着された前記サポート部材ＳＰをサポート支持部材１８に支持される位置まで降下させる。このとき、前記ステージ通過用低温シールド溝２６ａとステージ通過用可動シールド溝２７ａとを、軸接続部材５２が通過する。
前記サポート部材ＳＰを前記サポート支持部材１８に保持した状態で、前記可動シールド２７をサポート挿入位置（図３Ａ参照）からシールド位置（図３Ｂ参照）まで回転させて、前記低温シールド２６のステージ通過用低温シールド溝２６ａを前記可動シールド２７で塞ぐ。
したがって、前記可動シールド２７が前記シールド位置まで回転すると、前記低温シールド２６と可動シールド２７とにより前記サポート部材ＳＰの内側がシールドされるので、前記サポート部材ＳＰのポッド１９ａに貯留された液体ヘリウムＨＬの冷熱により前記試料ステージＳＴが効率よく極低温（４.２Ｋ程度）に冷却される。
したがって、前記可動シールド２７が前記シールド位置まで回転すると、前記低温シールド２６と可動シールド２７とにより前記サポート部材ＳＰの内側がシールドされるので、前記サポート部材ＳＰのポッド１９ａに貯留された液体ヘリウムＨＬの冷熱により前記試料ステージＳＴが効率よく極低温（４.２Ｋ程度）に冷却される。
前記可動シールド２７がシールド位置に移動した状態で、トップエントリ式試料ステージ傾斜装置Ｔを、前記試料ステージＳＴに向かって移動させると傾斜軸接続部材４７に前記軸接続部材５２が嵌合する。この時、前記試料ステージＳＴのステージ回転軸５３と前記ホルダ傾斜軸３５とは、前記傾斜軸接続部材４７と軸連結部材ＲＧとにより連結される。このため、ステージ傾斜用回転部材ＫＳの回転が前記試料ステージＳＴに正確に伝達される。
前記ステージ傾斜用回転部材ＫＳの回転が前記試料ステージＳＴに正確に伝達する状態では、前記試料ステージＳＴの試料ホルダ装着部材ＨＳに装着された試料ホルダＨを任意の角度に回転させることができる。また、前記試料ホルダＨのホルダ装着口６１ｃが上になるように前記試料ステージＳＴを回転させた状態では、前記試料ホルダＨの着脱が可能となる。
なお、前記試料ホルダＨの着脱させる構成は、従来公知の種々の構成を採用可能であり、例えば、特開平２００２−３３４６７７号公報記載の技術を採用することができる。
前記ステージ傾斜用回転部材ＫＳの回転が前記試料ステージＳＴに正確に伝達する状態では、前記試料ステージＳＴの試料ホルダ装着部材ＨＳに装着された試料ホルダＨを任意の角度に回転させることができる。また、前記試料ホルダＨのホルダ装着口６１ｃが上になるように前記試料ステージＳＴを回転させた状態では、前記試料ホルダＨの着脱が可能となる。
なお、前記試料ホルダＨの着脱させる構成は、従来公知の種々の構成を採用可能であり、例えば、特開平２００２−３３４６７７号公報記載の技術を採用することができる。
従来の試料ホルダには、試料保持部を傾斜させる機構が試料ホルダそのものに内蔵されていたため、試料を交換する毎に傾斜機構を備えた試料ホルダも着脱しなければならなかった。しかしながら、本実施例では、試料ホルダＨと傾斜機構とは別々に構成されている。このため、試料を交換する際、試料ホルダＨのみを交換できる。したがって、前記試料ホルダＨの構成を簡素化できる。
また、試料ホルダＨと傾斜機構とを別々に構成することにより、前記試料ホルダＨは小型化、薄肉化が可能となる。したがって、前記試料ホルダＨが高傾斜時でも荷電粒子線が試料を通過する視野が広くなる。
さらに、本実施例のトップエントリ式試料ステージ傾斜装置Ｔでは、前記低温シールド２６と前記可動シールド２７とにより、試料Ｓを効率よく極低温（４.２Ｋ程度）に冷却できるとともに、トップエントリ式試料ステージ傾斜装置Ｔにより高傾斜させることができる。
また、試料ホルダＨと傾斜機構とを別々に構成することにより、前記試料ホルダＨは小型化、薄肉化が可能となる。したがって、前記試料ホルダＨが高傾斜時でも荷電粒子線が試料を通過する視野が広くなる。
さらに、本実施例のトップエントリ式試料ステージ傾斜装置Ｔでは、前記低温シールド２６と前記可動シールド２７とにより、試料Ｓを効率よく極低温（４.２Ｋ程度）に冷却できるとともに、トップエントリ式試料ステージ傾斜装置Ｔにより高傾斜させることができる。
（変更例）
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内で、種々の変更を行うことが可能である。本発明の変更例を下記に例示する。
（Ｈ01）サポート部材の外側に極低温シールドを装着することで試料ステージを効率よく冷却することが可能である。
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内で、種々の変更を行うことが可能である。本発明の変更例を下記に例示する。
（Ｈ01）サポート部材の外側に極低温シールドを装着することで試料ステージを効率よく冷却することが可能である。
Ｂ１…外側板バネ連結部、Ｂ１，Ｂ２…板バネ連結部、Ｂ２…内側板バネ連結部、Ｄａ…鏡筒、Ｈ…試料ホルダ、ＨＳ…ホルダ装着部材、ＫＳ…ステージ傾斜用回転部材、ＲＧ…軸連結部材、ＳＴ…試料ステージ、１９…冷却筒、１９ａ…液体ヘリウム充填ポッド、１９ｂ…ステージ装着孔、２６…低温シールド、２６ａ…回転軸通過溝、２６ｃ…貫通口、２７…可動シールド、２７ａ…回転軸通過溝、３５…ホルダ傾斜軸、３７…低温伝達部材、４３…連結部材シールド、４４…十字状薄板バネ、４４ｃ…板バネ先端部、４６…断熱連結部、５３…ステージ回転軸、６１ａ…ホルダ保持部、６１ｃ…ホルダ着脱口。
Claims (9)
- 下記の構成要件（Ａ01）〜（Ａ04）を備えたことを特徴とするトップエントリ式試料ステージ傾斜装置、
（Ａ01）荷電粒子線装置の鏡筒内部の所定の設置位置に支持された円筒状の冷却筒であって、荷電粒子線の光軸と同軸のステージ装着孔と、上部外周部に設けられた冷媒充填ポッドとを有する前記冷却筒、
（Ａ02）前記ステージ装着孔の下部に水平軸回りに回転可能に支持されたステージ回転軸と、前記ステージ回転軸の回転に伴って回転し且つ試料ホルダが着脱可能に装着されるホルダ装着部材とを備えたトップエントリ方式の試料ステージ、
（Ａ03）前記鏡筒を水平に貫通し内端部が前記ステージ回転軸に連結されるホルダ傾斜軸、
（Ａ04）前記ホルダ傾斜軸および前記ホルダ傾斜軸に連結された前記ステージ回転軸および前記試料ステージを傾斜させるために前記ホルダ傾斜軸をその軸回りに回転させるステージ傾斜用回転部材。 - 下記の構成要件（Ａ05），（Ａ06）を備えたことを特徴とする請求項１記載のトップエントリ式試料ステージ傾斜装置、
（Ａ05）ホルダ着脱口と前記ホルダ着脱口から挿入されるタブレット型の試料ホルダを保持するホルダ保持部とを有する前記ホルダ装着部材、
（Ａ06）前記試料ステージへの試料ホルダの着脱作業時には前記ホルダ着脱口が上方に開口する位置に前記試料ステージを回転させる前記ステージ傾斜用回転部材。 - 下記の構成要件（Ａ07）を備えたことを特徴とする請求項２記載のトップエントリ式試料ステージ傾斜装置、
（Ａ07）前記着脱作業時には鉛直姿勢に保持される前記タブレット型の試料ホルダ。 - 下記の構成要件（Ａ08），（Ａ09）を備えたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか記載のトップエントリ式試料ステージ傾斜装置、
（Ａ08）前記ホルダ傾斜軸の外端部に液体窒素温度を伝達する低温伝達部材、
（Ａ09）前記ホルダ傾斜軸の内端部と前記ステージ回転軸とを連結する軸連結部材であって、前記ホルダ傾斜軸の回転を前記ステージ回転軸に正確に伝達し且つ軸方向の伸縮および軸に垂直な方向の変形が容易に構成された前記軸連結部材。 - 下記の構成要件（Ａ010）を備えたことを特徴とする請求項４記載のトップエントリ式試料ステージ傾斜装置、
（Ａ010）複数の十字状薄板バネを前記ホルダ傾斜軸の軸方向に重ねて配置し且つ１個の十字状薄板バネの１８０°離れて配置された一対の板バネ先端部と残りの一対の板バネ先端部とをそれぞれ、前記１個の十字状薄板バネの軸方向の両側の十字状薄板バネに連結することにより構成された板バネ連結部を有する前記軸連結部材。 - 下記の構成要件（Ａ011）を備えたことを特徴とする請求項５記載のトップエントリ式試料ステージ傾斜装置、
（Ａ011）複数の十字状薄板バネにより構成された外側板バネ連結部と内側板バネ連結部と前記両板バネ連結部を接続する断熱連結部とを有する前記軸連結部材。 - 下記の構成要件（Ａ012）を備えたことを特徴とする請求項６記載のトップエントリ式試料ステージ傾斜装置、
（Ａ012）前記ホルダ傾斜軸に接続されて前記軸連結部材の外側を被覆する連結部材シールドであって、前記低温伝達部材から前記ホルダ傾斜軸の外端部に伝達された液体窒素温度が伝達される前記連結部材シールド。 - 下記の構成要件（Ａ013）を備えたことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか記載のトップエントリ式試料ステージ傾斜装置、
（Ａ013）前記冷却筒の外周に配置され且つ液体窒素温度が伝達される円筒状の低温シールド。 - 下記の構成要件（Ａ014），（Ａ015）を備えたことを特徴とする請求項１ないし８のいずれか記載のトップエントリ式試料ステージ傾斜装置、（Ａ014）前記試料ステージが装着された冷却筒を上方から前記設置位置に移動させる際に前記試料ステージの前記ステージ回転軸が通過する位置に形成された回転軸通過溝および前記設置位置に移動した試料ステージの前記ステージ回転軸が貫通する貫通口が形成された前記低温シールド、
（Ａ015）前記試料ステージが装着された冷却筒を上方から前記設置位置に移動させる際に前記試料ステージの前記ステージ回転軸が通過する位置に形成された回転軸通過溝を有し前記低温シールドの外側に回転可能に配置された可動シールドであって、前記試料ステージが前記設置位置に移動した状態で回動したときに前記低温シールドの前記回転軸通過溝の外側を被覆する前記可動シールド。
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