JPH0690006B2 - Transmission electron microscope with scanning tunneling microscope - Google Patents
Transmission electron microscope with scanning tunneling microscopeInfo
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- JPH0690006B2 JPH0690006B2 JP62288078A JP28807887A JPH0690006B2 JP H0690006 B2 JPH0690006 B2 JP H0690006B2 JP 62288078 A JP62288078 A JP 62288078A JP 28807887 A JP28807887 A JP 28807887A JP H0690006 B2 JPH0690006 B2 JP H0690006B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は透過型電子顕微鏡に関し、特に、走査トンネル
顕微鏡を備えた透過型電子顕微鏡に関する。The present invention relates to a transmission electron microscope, and more particularly to a transmission electron microscope equipped with a scanning tunneling microscope.
一般に、探針先端の原子と試料の原子の電子雲とが重な
り合う1nm程度まで探針を試料に近づけ、この状態で探
針と試料との間に電圧をかけると電流が流れる。この電
流はトンネルと呼ばれ、電圧が1mVのとき、１〜10mA程
度である。このトンネル電流の大きさは、試料と探針と
の間の距離により変化し、トンネル電流の大きさを測定
することにより試料と探針との間の距離を超精密測定す
ることができ、探針位置が既知であれば試料の表面形状
を原子レベルで求めることができる。またトンネル電流
が一定になるように探針位置を制御すれば探針位置軌跡
により同様に試料の表面形状を測定することができる。Generally, when the probe is brought close to the sample to about 1 nm where the atom at the tip of the probe and the electron cloud of the sample atom overlap, and a voltage is applied between the probe and the sample in this state, a current flows. This current is called a tunnel and is about 1 to 10 mA when the voltage is 1 mV. The magnitude of this tunnel current changes depending on the distance between the sample and the probe, and by measuring the magnitude of the tunnel current, the distance between the sample and the probe can be measured ultra-precision. If the needle position is known, the surface shape of the sample can be obtained at the atomic level. Further, if the probe position is controlled so that the tunnel current becomes constant, the surface shape of the sample can be measured in the same manner by the trace of the probe position.
このような原理に基づく走査型トンネル顕微鏡（Scanni
ng Tunnel Microscope、略してSTM）は、大気中、液体
中、真空中などどのような状態ででも使用できるため、
近年、各方面で開発が行われている。Based on this principle, a scanning tunneling microscope (Scanni
The ng Tunnel Microscope (STM for short) can be used in any condition such as air, liquid, or vacuum.
In recent years, development has been carried out in various fields.
ところで、このようなSTMを走査形電子顕微鏡（SEM）の
中に組み込み、二次電子像とSTM像を得ることを目的に
したものの報告があり、透過型電子顕微鏡（TEM）にお
いてもSTM像を得ることが望まれていた。しかしなが
ら、TEMはSEMより分解能が高いため、対物レンズポール
ピースのギャップが狭く、STM走査部が入らないこと
や、試料と針を近づける手段、試料の良い視野に針を移
動させる手段、試料にベーク、蒸着等の加工を施した
時、針に蒸気や金属が付着するのを防止する手段等がな
く、またSTM走査部の剛性を上げて耐振性を良くする方
法がないためにTEMにSTMを組み込むことはできなかっ
た。さらに、STMでは電子レベルの観察をするため外乱
に対して対策が必要であるが、STM針とSTM走査部は粗動
部に乗っており、可動部分は一般に動けるために剛性が
低くなり、そのため耐震性が良くないという欠点があ
る。By the way, there is a report of the purpose of incorporating such an STM in a scanning electron microscope (SEM) to obtain a secondary electron image and an STM image. Even in a transmission electron microscope (TEM), an STM image can be obtained. It was desired to get. However, because TEM has a higher resolution than SEM, the gap between the objective lens pole pieces is narrow, and the STM scanning part cannot be inserted, the method of bringing the sample and needle closer, the method of moving the needle to a good visual field of the sample, and the baking of the sample. Since there is no means to prevent vapor or metal from adhering to the needle when processing such as vapor deposition, and there is no method to increase the rigidity of the STM scanning unit to improve vibration resistance, STM is applied to TEM. It could not be incorporated. Furthermore, in STM, it is necessary to take countermeasures against external disturbances in order to observe the electronic level, but since the STM needle and STM scanning part are on the coarse motion part, the movable part is generally movable, so the rigidity is low, so It has the drawback of poor earthquake resistance.
本発明は上記問題点を解決するためのもので、TEMにSTM
を組み込み、試料の電子顕微鏡による観察とトンネル現
象を利用した超精密測定とを可能にすると共に、観察時
にはSTM針及びSTM走査部が乗っている可動部を動かない
ようにロックして剛性を高め、耐振性を向上することが
できる走査トンネル顕微鏡を備えた電子顕微鏡を提供す
ることを目的とする。The present invention is intended to solve the above-mentioned problems.
In addition to enabling observation of the sample with an electron microscope and ultra-precision measurement using the tunnel phenomenon, the rigidity is increased by locking the STM needle and the movable part on which the STM scanning part is mounted so that they do not move during observation. It is an object of the present invention to provide an electron microscope equipped with a scanning tunneling microscope capable of improving vibration resistance.
そのため本発明は、対物レンズの磁極間隙に光軸に対し
て垂直な方向から挿入される試料ホルダーと、試料ホル
ダーに案内されて試料ホルダーの長手方向に沿って挿脱
自在に設けられた内筒と、該内筒に設けられた軸受け部
を中心として光軸方向及び光軸と垂直な方向に回動でき
るように内筒内に配置されたアームと、前記軸受け部か
ら光軸側に延ばされた前記アームの先端に取り付けられ
た走査トンネル顕微鏡の探針駆動機構と、前記アームの
回動をロックする機構を備える走査トンネル顕微鏡を備
えた透過型電子顕微鏡を特徴としている。Therefore, according to the present invention, the sample holder is inserted into the magnetic pole gap of the objective lens from the direction perpendicular to the optical axis, and the inner cylinder that is guided by the sample holder and is detachably provided along the longitudinal direction of the sample holder. An arm disposed in the inner cylinder so as to be rotatable about a bearing portion provided in the inner cylinder in the optical axis direction and a direction perpendicular to the optical axis; and an arm extending from the bearing portion to the optical axis side. The transmission electron microscope includes a probe driving mechanism of the scanning tunneling microscope attached to the tip of the arm and a scanning tunneling microscope including a mechanism for locking the rotation of the arm.
［作用］ 対物レンズの磁極間隙に光軸に対して垂直な方向から挿
入される試料ホルダーと、試料ホルダーに案内されて試
料ホルダーの長手方向に沿って挿脱自在に設けられた内
筒と、該内筒に設けられた軸受け部を中心として光軸方
向及び光軸と垂直な方向に回動できるように内筒内に配
置されたアームと、前記軸受け部から光軸側に延ばされ
た前記アームの先端に取り付けられた走査トンネル顕微
鏡の探針駆動機構を備えるようにしたため、透過電子顕
微鏡像を観察して走査トンネル顕微鏡で観察すべき視野
を選択した後、前記内筒の移動とアームの回動により狭
い磁極間隙内において試料に対して探針を光軸に垂直な
平面内及び光軸方向において（３軸方向において）任意
に粗動させて選択された試料表面に探針を移動させるこ
とができると共に、前記アームの回動をロックする機構
を備えたため、走査トンネル顕微鏡像観察時には探針駆
動機構の支持部の剛性を増加させて良質な高速走査像の
取得を可能にできる。[Operation] A sample holder which is inserted into the magnetic pole gap of the objective lens from a direction perpendicular to the optical axis, an inner cylinder which is guided by the sample holder and is detachably provided along the longitudinal direction of the sample holder, An arm disposed in the inner cylinder so as to be rotatable about a bearing portion provided in the inner cylinder in the optical axis direction and a direction perpendicular to the optical axis, and an arm extended from the bearing portion to the optical axis side. Since the probe driving mechanism of the scanning tunneling microscope attached to the tip of the arm is provided, after observing the transmission electron microscope image and selecting the field of view to be observed by the scanning tunneling microscope, the movement of the inner cylinder and the arm The rotation of the probe moves the probe to the sample surface selected within the narrow magnetic pole gap by moving the probe roughly in the plane perpendicular to the optical axis and in the optical axis direction (in the three axis directions). Can let In addition, since a mechanism for locking the rotation of the arm is provided, it is possible to increase the rigidity of the support portion of the probe driving mechanism during observation of the scanning tunneling microscope image and obtain a high-speed scanning image of good quality.
以下、実施例を図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings.
第１図（イ）は本発明の走査トンネル顕微鏡を備えた透
過型電子顕微鏡の一実施例により反射像を得る場合の概
略構成を示す図、第１図（ロ）は電子線の軌跡を示す図
で、図中、１はホルダー、２は試料、３は試料固定台、
４はSTM走査部、５はSTM針、６は対物レンズ（OL）ポー
ルピース、７は光軸、８は偏向器、8a、8bは第１、第２
偏向器、９は対物レンズである。FIG. 1 (a) is a diagram showing a schematic configuration when a reflection image is obtained by an embodiment of a transmission electron microscope equipped with the scanning tunneling microscope of the present invention, and FIG. 1 (b) shows a trajectory of an electron beam. In the figure, 1 is a holder, 2 is a sample, 3 is a sample fixing base,
4 is an STM scanning unit, 5 is an STM needle, 6 is an objective lens (OL) pole piece, 7 is an optical axis, 8 is a deflector, 8a and 8b are first and second
The deflector 9 is an objective lens.
ホルダー１（詳細は後述する）は、図示しないサイドエ
ントリゴニオメータにより移動させられて試料２を所定
位置にセットするようになっている。このホルダー１内
には、試料２が試料固定台３に図示のように取りつけら
れ、またピエゾ素子からなるSTM走査部４が収納され、S
TM針５が試料１に対向して設けられている。このSTM走
査部４は、約1.6mm×3mm×5mm程度のもので、ホルダー
１内に十分収納可能なように構成されている。The holder 1 (details will be described later) is moved by a side entry goniometer (not shown) to set the sample 2 at a predetermined position. In this holder 1, the sample 2 is mounted on the sample fixing base 3 as shown in the figure, and the STM scanning unit 4 composed of a piezo element is housed.
The TM needle 5 is provided so as to face the sample 1. The STM scanning unit 4 has a size of about 1.6 mm × 3 mm × 5 mm and is configured to be sufficiently housed in the holder 1.
このような構成において、光軸に沿って試料面に平行に
放出された電子線が、対物レンズ９の前方磁場と対物レ
ンズ上方に設置された偏向器８により曲げられかつ集束
されて試料面にある角度を持ってスポット状に照射され
そこで反射されたビームは光軸上を通って対物レンズ下
方に反射像を結像する（第１図ロ）。その反射像が図示
しない感光面状に結像されて試料面の観察が行われる。
このとき、試料面が光軸に平行であるために、凹凸部分
が電子線に対して影となるために、その形状に対応して
縞が観察される。この凹凸の程度はSTM走査部４を駆動
してSTM走査針５により超精密に測定される。この場
合、前述したようにSTMの分解能は原子レベルであるの
で、STM針の許容される振動の振幅は0.1Å以下である
が、本発明においては試料と針とが１つのホルダー内に
固定されているため耐振上極めて有利となる。In such a configuration, the electron beam emitted parallel to the sample surface along the optical axis is bent and converged by the front magnetic field of the objective lens 9 and the deflector 8 installed above the objective lens to the sample surface. The beam irradiated in a spot shape at a certain angle and reflected there passes through the optical axis to form a reflected image below the objective lens (FIG. 1B). The reflected image is formed on a photosensitive surface (not shown) to observe the sample surface.
At this time, since the sample surface is parallel to the optical axis, the concave and convex portions are shaded with respect to the electron beam, and thus fringes are observed corresponding to the shape. The degree of this unevenness is measured with high precision by driving the STM scanning unit 4 and the STM scanning needle 5. In this case, since the resolution of STM is at the atomic level as described above, the allowable amplitude of vibration of the STM needle is 0.1 Å or less, but in the present invention, the sample and the needle are fixed in one holder. Therefore, it is extremely advantageous in terms of vibration resistance.
第２図は本発明の走査トンネル顕微鏡を備えた透過型電
子顕微鏡の一実施例により透過像を得る場合の他の実施
例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing another embodiment for obtaining a transmission image by one embodiment of the transmission electron microscope equipped with the scanning tunnel microscope of the present invention.
本実施例の場合には透過像を得るために試料面が光軸に
対して直角になっており、そのためSTM針が図示のよう
に角度をもって試料面に対向している点以外は第１図の
場合と同様である。In the case of this embodiment, the sample surface is perpendicular to the optical axis in order to obtain a transmission image, so that the STM needle faces the sample surface at an angle as shown in FIG. It is similar to the case of.
第３図は本発明におけるホルダーの一実施例を示す図
で、同図（イ）は試料観察状態を示す図、同図（ロ）は
STM走査部を試料から離した状態を示す図で、第１図と
同一番号は同一内容を示している。なお、11はアーム、
12は球、13、14、15はＯリング溝、16はバー、17は内
筒、18はダイアル、19はロック部材、20はネジ、21はネ
ジ、22はノブ、23は導線、24はハーメチックシール部、
25はくさび、26はピエゾ素子、27はピン、28はネジ、29
はバネ、30は導線収納空間、31は貫通孔である。FIG. 3 is a diagram showing an embodiment of the holder according to the present invention. FIG. 3A shows a sample observation state, and FIG.
It is a figure which shows the state which separated the STM scanning part from the sample, and the same number as FIG. 1 shows the same content. In addition, 11 is an arm,
12 is a ball, 13, 14 and 15 are O-ring grooves, 16 is a bar, 17 is an inner cylinder, 18 is a dial, 19 is a locking member, 20 is a screw, 21 is a screw, 22 is a knob, 23 is a lead wire, 24 is Hermetically sealed part,
25 is a wedge, 26 is a piezo element, 27 is a pin, 28 is a screw, 29
Is a spring, 30 is a lead wire storage space, and 31 is a through hole.
本発明のホルダー構成は、ホルダー１の中に、内筒17に
平行なＸ軸と、Ｘ軸に直交して球12を支点とするＹ軸及
びＺ軸の３軸の試料移動機構を設け、そこにSTM走査部
４、針５を設けたものである。なお、光軸は紙面に垂直
方向、即ち試料面に平行になっている。In the holder structure of the present invention, the holder 1 is provided with an X-axis parallel to the inner cylinder 17 and a three-axis sample moving mechanism of the Y-axis and the Z-axis orthogonal to the X-axis and having the sphere 12 as a fulcrum. The STM scanning unit 4 and the needle 5 are provided there. The optical axis is perpendicular to the paper surface, that is, parallel to the sample surface.
ホルダー１内には、試料固定台３が固定され、また内筒
17がホルダー軸方向に摺動可能なように内面を接して設
けられている。試料２は、その面がホルダー１の中心軸
に一致するように試料固定台３に固定され、これに対し
て針５がSTM走査部４の先端に取り付けられ、STM走査部
４はアーム11に固定されている。内筒17の先端部には真
空シール用のＯリング溝13を設けたテーパ部が設けら
れ、アーム11と一体の球12を気密状態を保持して回動自
在に受けるようになっている。そして球12にはバー16が
一体に設けられ、その先端はフリーで、バネ28により上
方へ付勢されると共に、ネジ21で下方へ押下げられるよ
うになっている。したがって、ネジ21を回してバー16の
自由端を上下に動かすことにより、球12を支点としてア
ーム11を動かすことができ、針５を試料に近づけたり離
したりすることができる。また紙面に垂直にネジ21と同
様のネジ（図示せず）が設けてあり、このネジを操作す
ることにより針５を試料面に沿って移動でき、視野探し
を行うことができる。The sample holder 3 is fixed in the holder 1, and the inner cylinder
The inner surface of the holder 17 is provided so as to be slidable in the holder axial direction. The sample 2 is fixed to the sample fixing base 3 so that the surface thereof coincides with the central axis of the holder 1, while the needle 5 is attached to the tip of the STM scanning unit 4, and the STM scanning unit 4 is attached to the arm 11. It is fixed. A taper portion provided with an O-ring groove 13 for vacuum sealing is provided at a tip end portion of the inner cylinder 17 so as to rotatably receive the ball 12 integrated with the arm 11 in an airtight state. A bar 16 is integrally provided on the ball 12, and its tip is free, and is urged upward by a spring 28 and pushed downward by a screw 21. Therefore, by rotating the screw 21 to move the free end of the bar 16 up and down, the arm 11 can be moved around the sphere 12 as a fulcrum, and the needle 5 can be brought close to or away from the sample. Further, a screw (not shown) similar to the screw 21 is provided perpendicularly to the paper surface, and by operating this screw, the needle 5 can be moved along the sample surface, and the field of view can be searched.
これらアーム11、球12、バー16は、ホルダー１の中心軸
から外れた偏心位置（図では上側）に設けられ、その下
方に導線23の収納空間30を形成するようにしている。ま
た内筒17とホルダー１との間は真空シール用のＯリング
溝14が形成され、これとＯリング溝13とにより試料側を
真空に保持し、また、STM走査部駆動用及びトンネル電
流取り出し用の導線23の為のハーメチックシール部24が
形成されている。また内筒17は、ダイアル18のネジ部と
噛み合うネジ20を有し、ダイアル18を回すと内筒17はピ
ン27により回転できないため、軸方向に移動する。この
移動により試料の軸方向の視野探しを行うことができ
る。また内筒17の内面にはテーパ状先端部が球12の所ま
で伸びると共に、ネジ21が貫通する貫通孔31が設けられ
たロック部材19が設けられ、また後端部には、ノブ22が
取付けられるネジ28が設けられ、ロック部材の後端と接
している。そして、ノブ22を回し、ロック部材19を押す
ことにより、ロック部材先端のテーパが球12を押圧して
固定し、Ｙ軸及びＺ軸方向へのアーム11の動き難くして
剛性を上げられるようになっている。The arm 11, the ball 12, and the bar 16 are provided at an eccentric position (upper side in the drawing) deviated from the central axis of the holder 1, and a storage space 30 for the conducting wire 23 is formed below the eccentric position. Further, an O-ring groove 14 for vacuum sealing is formed between the inner cylinder 17 and the holder 1, and the O-ring groove 13 and the O-ring groove 13 hold the sample side in vacuum, and drive the STM scanning unit and take out a tunnel current. A hermetically sealed portion 24 for the conducting wire 23 is formed. Further, the inner cylinder 17 has a screw 20 that meshes with the threaded portion of the dial 18, and when the dial 18 is turned, the inner cylinder 17 cannot be rotated by the pin 27 and therefore moves in the axial direction. By this movement, the visual field in the axial direction of the sample can be searched. Further, the inner cylinder 17 is provided with a lock member 19 having a tapered tip end portion extending to the sphere 12 and a through hole 31 through which the screw 21 penetrates, and a knob 22 at the rear end portion. A screw 28 is provided for attachment and contacts the rear end of the locking member. Then, by rotating the knob 22 and pushing the lock member 19, the taper of the tip of the lock member pushes and fixes the sphere 12, thereby making it difficult for the arm 11 to move in the Y-axis and Z-axis directions and increasing the rigidity. It has become.
また内筒17のホルダー１と接触面の一部にテーパを持っ
た溝が設けられ、この溝にはくさび25と、くさびを押す
積層型のピエゾ素子26が設けられ、ピエゾ素子26を駆動
して伸ばすことによりくさび25を押し、内筒17とホルダ
ー１との間に圧入させることにより、内筒17をＸ軸方向
にロックして剛性を上げる構造となっている。In addition, a groove having a taper is provided in a part of the contact surface of the inner cylinder 17 with the holder 1. In this groove, a wedge 25 and a laminated piezo element 26 for pushing the wedge are provided, and the piezo element 26 is driven. By pushing the wedge 25 by stretching it and press-fitting it between the inner cylinder 17 and the holder 1, the inner cylinder 17 is locked in the X-axis direction to increase the rigidity.
このような構成において、図示しないサイドエントリゴ
ニオメータにホルダー１を挿入し、ホルダーを移動させ
ることにより試料移動を行って視野探しを行い、反射像
観察法により試料面を観察する。こうして得られた反射
像の中でさらにSTMにより観察したい領域を設定し、ダ
イアル18で軸方向移動、ネジ21で試料との接近、ネジ21
と同様の図示しない紙面に直交するネジで試料面に沿っ
て方向の針の移動を行う。ネジ21で針５を試料に近づけ
る場合、TEM法で試料と針のギャップを観察しながらト
ンネル電流を検出できる距離まで接近させるようにすれ
ば、針を試料に衝突させて針と試料に損傷を与えること
を防ぐことができる。こうして、針のセットを行った
後、ノブ22を回してロック部材19を押して球12、アーム
11を固定し、さらにピエゾ素子26を駆動して内筒17を固
定することにより全体として剛性を上げてSTM走査の耐
振性を良くしてSTM法による超精密測定を行う。In such a configuration, the holder 1 is inserted into a side entry goniometer (not shown), the sample is moved by moving the holder to search the field of view, and the sample surface is observed by the reflection image observation method. In the reflection image obtained in this way, further set the area to be observed by STM, use the dial 18 to move in the axial direction, the screw 21 to approach the sample, the screw 21
The needle is moved in the direction along the sample surface with a screw (not shown) orthogonal to the paper surface. When the needle 5 is brought close to the sample with the screw 21, the distance between the sample and the needle can be detected by TEM while observing the gap between the sample and the needle, and the needle collides with the sample and damages the needle and the sample. You can prevent giving. In this way, after setting the needle, turn the knob 22 and push the lock member 19 to push the ball 12, arm
By fixing 11 and further driving the piezo element 26 to fix the inner cylinder 17, the rigidity as a whole is increased and the vibration resistance of STM scanning is improved to perform ultra-precision measurement by the STM method.
なお、ホルダー１内での試料の加工を行う場合には、ネ
ジ21を回して針５を試料２から離し、周囲に当たらなく
なる状態にしてダイアル18を回すことにより内筒17を引
き込んで第３図（ロ）に示す状態とし、この状態で試料
のベーク、蒸着等を行えば、針が試料面から離れている
ので金属や蒸気が針に付着する等の悪影響を防止するこ
とができる。When the sample is processed in the holder 1, the screw 21 is turned to separate the needle 5 from the sample 2, and the dial 18 is turned so that the needle 5 does not touch the surroundings. If the sample is baked, vapor-deposited or the like in the state shown in FIG. 6B, the needle is away from the sample surface, so that adverse effects such as metal or vapor adhering to the needle can be prevented.
次に、第４図、第５図に基づいて本発明の固定機構の具
体例について説明する。Next, a specific example of the fixing mechanism of the present invention will be described with reference to FIGS. 4 and 5.
STM走査機構及び探針は、前述したように３軸方向全て
に粗動できるようになっており、そのためロック機構は
３軸全てについて行わなければならないが、この内Ｙ、
Ｚ軸（第３図において紙面に垂直方向と試料面に対して
垂直方向）は同一の機構（球状支点で第３図の球12）を
使用しているので共通化でき、ロック機構はＸ軸方向
（第３図のホルダー軸方向）との２つの機構ですむこと
になる。As described above, the STM scanning mechanism and the probe are capable of coarse movement in all three axis directions. Therefore, the locking mechanism must be performed for all three axes.
The Z axis (the direction perpendicular to the paper surface and the direction perpendicular to the sample surface in FIG. 3) uses the same mechanism (a spherical fulcrum, the sphere 12 in FIG. 3), so it can be shared, and the locking mechanism is the X axis. Direction (the holder axis direction in Fig. 3).
第４図は本発明の内筒ロック機構（Ｘ軸方向）の実施例
を示す図である。図中、40はエアーポンプ、41はエアー
シリンダー、42は第１のロッド、43はＯリング、44はク
ランク、45は軸、46は第２のロッド、47はスライド板、
48はピン、49は長孔、50は板バネ、51はくさびである。FIG. 4 is a diagram showing an embodiment of the inner cylinder lock mechanism (X-axis direction) of the present invention. In the figure, 40 is an air pump, 41 is an air cylinder, 42 is a first rod, 43 is an O-ring, 44 is a crank, 45 is a shaft, 46 is a second rod, 47 is a slide plate,
48 is a pin, 49 is a long hole, 50 is a leaf spring, and 51 is a wedge.
この実施例のくさび51はスライド板47の先端に設けら
れ、先の例と同様にホルダー１と内筒17の間のテーパー
の溝に位置している。スライド板47は、常時板バネ50に
取付けられ、くさび51を後方へ引くように作用し、クラ
ンク44を介し、Ｏリング43で真空シールされた第１のロ
ッド42によりエアーシリンダー41に連結している。した
がって、エアシリンダは大気側に配置されるので、操作
が容易となる。The wedge 51 of this embodiment is provided at the tip of the slide plate 47, and is located in the tapered groove between the holder 1 and the inner cylinder 17 as in the previous example. The slide plate 47 is always attached to the leaf spring 50, acts to pull the wedge 51 rearward, and is connected to the air cylinder 41 by the first rod 42 vacuum-sealed by the O-ring 43 via the crank 44. There is. Therefore, since the air cylinder is arranged on the atmosphere side, the operation becomes easy.
観察時には大気側でエアーポンプ40を駆動し、エアーシ
リンダー41を矢印方向に駆動すると、第１のロッド42に
よりクランク44が引かれ、第２のロッド46を介してスラ
イド板47は板バネ50の力に抗して矢印方向に摺動し、く
さび51を押して内筒17とホルダー１との間に圧入させ
る。その結果、内筒17をロックして剛性を上げることに
なる。この実施例では、エアーポンプ40のエアー圧の最
大は3kg/cm2、エアーシリンダー41は最大は1.15kg/cm2
のものを使用している。When observing, when the air pump 40 is driven on the atmosphere side and the air cylinder 41 is driven in the direction of the arrow, the crank 44 is pulled by the first rod 42, and the slide plate 47 moves the leaf spring 50 of the leaf spring 50 via the second rod 46. It slides in the direction of the arrow against the force and pushes the wedge 51 to press it between the inner cylinder 17 and the holder 1. As a result, the inner cylinder 17 is locked to increase the rigidity. In this embodiment, the maximum air pressure of the air pump 40 is 3 kg / cm 2 and the maximum air pressure of the air cylinder 41 is 1.15 kg / cm 2.
I'm using one.
第５図は球状支点のロック機構（Ｙ、Ｚ軸方向）の実施
例を示す図で、図中、60はエアーポンプ、61はエアーシ
リンダー、62は第１のロッド、63はＯリング、64はクラ
ンク、65は軸、66は第２のロッド、67はスライド板、68
はピン、69は長孔、70は係合凹部、71はＵ型てこ、72は
軸、73はコイルバネ、74は支点押さえパイプである。FIG. 5 is a view showing an embodiment of a spherical fulcrum lock mechanism (Y and Z axis directions), in which 60 is an air pump, 61 is an air cylinder, 62 is a first rod, 63 is an O ring, and 64 is an Is a crank, 65 is a shaft, 66 is a second rod, 67 is a slide plate, 68
Is a pin, 69 is a long hole, 70 is an engaging recess, 71 is a U-shaped lever, 72 is a shaft, 73 is a coil spring, and 74 is a fulcrum holding pipe.
支点押さえパイプ74の先端は先の例のロック部材と同様
に、テーパ状をしており、球12を押圧固定し、Ｙ軸及び
Ｚ軸方向へのアーム11を動き難くして剛性を上げられる
ようになっている。支点押さえパイプ74の後端部には、
コイル73が設けられて後端方向に引かれていると共に、
Ｕ型てこ71の一方が当接し、Ｕ型てこ71の他方はスライ
ド板67に設けられた係合凹部70に係合し、スライド板67
により摺動可能となっている。スライド板67はクランク
64を介し、さらにＯリング43で真空シールされた第１の
ロッド42を介してエアーシリンダー41に連結している。
このエアシリンダも大気側に配置される。The tip of the fulcrum holding pipe 74 is tapered like the lock member of the previous example, presses and fixes the sphere 12, and makes the arm 11 in the Y-axis and Z-axis directions hard to move to increase rigidity. It is like this. At the rear end of the fulcrum holding pipe 74,
A coil 73 is provided and pulled toward the rear end,
One side of the U-shaped lever 71 abuts, and the other side of the U-shaped lever 71 engages with the engaging recess 70 provided in the slide plate 67, and the slide plate 67
It is possible to slide. Slide plate 67 is crank
It is connected to the air cylinder 41 via a first rod 42 vacuum-sealed with an O-ring 43.
This air cylinder is also arranged on the atmosphere side.
観察時にはエアーポンプ60を駆動し、エアーシリンダー
61を矢印方向に駆動すると、第１のロッド62によりクラ
ンク44は同方向に引かれ、第２のロッド66を介し、スラ
イド板67も矢印方向に摺動し、Ｕ型てこ71によりて支点
押さえパイプ74を矢印方向に押し、球12を押圧固定し、
Ｙ軸及びＺ軸方向へのアーム11の動き難くして剛性を上
げる。この実施例のエアーポンプ40のエアー圧の最大及
びエアーシリンダー41は最大は上記Ｘ軸のロック機構と
同様である。When observing, drive the air pump 60 and air cylinder
When 61 is driven in the direction of the arrow, the crank 44 is pulled in the same direction by the first rod 62, the slide plate 67 also slides in the direction of the arrow via the second rod 66, and the fulcrum is held by the U-shaped lever 71. Push the pipe 74 in the direction of the arrow, press and fix the ball 12,
The arm 11 is made hard to move in the Y-axis and Z-axis directions to increase the rigidity. The maximum air pressure of the air pump 40 and the maximum air cylinder 41 of this embodiment are the same as those of the X-axis locking mechanism.
なお、上記実施例では針の移動、ロック等をネジ、エア
シリンダによる駆動力を使用して行う例について説明し
たが、てこの原理を使用したり、ピエゾ素子を用いて行
う等、駆動機構はどのような手段を使用してもよい。In addition, in the above-described embodiment, an example in which the needle is moved, locked, and the like is performed by using the driving force of the screw and the air cylinder has been described, but the driving mechanism such as using the lever principle or using the piezo element Any means may be used.
また上記実施例では反射像による観察についてのホルダ
ー構成について説明したが、第２図に示す透過像による
観察の場合のホルダー構成も、針と試料面との角度が変
わるだけで他の構成は全く同様である。Further, in the above-mentioned embodiment, the holder structure for the observation by the reflection image is explained, but the holder structure for the observation by the transmission image shown in FIG. 2 is different from the other structure except that the angle between the needle and the sample surface is changed. It is the same.
本発明においては、対物レンズの磁極間隙に光軸に対し
て垂直な方向から挿入される試料ホルダーと、試料ホル
ダーに案内されて試料ホルダーの長手方向に沿って挿脱
自在に設けられた内筒と、該内筒に設けられた軸受け部
を中心として光軸方向及び光軸と垂直な方向に回動でき
るように内筒内に配置されたアームと、前記軸受け部か
ら光軸側に延ばされた前記アームの先端に取り付けられ
た走査トンネル顕微鏡の探針駆動機構を備えるようにし
たため、透過電子顕微鏡により視野観察をして走査トン
ネル顕微鏡観察用の視野を選択し、狭い磁極間隙内にお
いてこの選択された視野に探針を粗動により移動させて
視野設定を行うことができ、更に、前記アームの回動を
ロックする機構を備えたため、走査トンネル顕微鏡像観
察時には探針駆動機構の支持部の剛性を増加させて良質
な高速走査像の取得が可能になる。In the present invention, the sample holder is inserted into the magnetic pole gap of the objective lens from the direction perpendicular to the optical axis, and the inner cylinder is guided by the sample holder and is inserted and removed along the longitudinal direction of the sample holder. An arm disposed in the inner cylinder so as to be rotatable about a bearing portion provided in the inner cylinder in the optical axis direction and a direction perpendicular to the optical axis; and an arm extending from the bearing portion to the optical axis side. Since the probe driving mechanism of the scanning tunneling microscope attached to the end of the arm is provided, the field of view for the scanning tunneling microscope is selected by observing the field of view with the transmission electron microscope, and the field of view is selected in the narrow magnetic pole gap. The probe can be moved to the selected field of view by coarse movement to set the field of view, and the mechanism for locking the rotation of the arm is provided, so the probe is driven during observation of the scanning tunneling microscope image. Increasing the rigidity of the support portion of the structure allows the acquisition of high-quality high-speed scan image.
第１図（イ）は本発明の走査トンネル顕微鏡を備えた電
子顕微鏡により反射像を得る場合の概略構成を示す図、
第１図（ロ）は電子線の軌跡を示す図、第２図は走査ト
ンネル顕微鏡を備えた電子顕微鏡により透過像を得る場
合の本発明の他の実施例を示す図、第３図は本発明にお
けるホルダーの一実施例を示し、同図（イ）は試料観察
状態を示す図、同図（ロ）はSTM走査部を試料から離し
た状態を示す図、第４図は本発明の実施例のＸ軸方向の
ロック機構について説明する図、第５図は本発明の実施
例のＹ、Ｚ軸方向のロック機構について説明する図であ
る。 １……ホルダー、２……試料、３……試料固定台、４…
…STM走査部、５……STM針、６……対物レンズ（OL）ポ
ールピース、７……光軸、11……アーム、12……球、16
……バー、17……内筒、18……ダイアル、19……ロック
部材、22……ノブ、23……導線、28……ネジ、41……エ
アーシリンダー、44……クランク、47……スライド板、
50……板バネ、51……くさび、61……エアーシリンダ
ー、64……クランク、67……スライド板、71……Ｕ型て
こ、73……コイルバネ、74……支点押さえパイプ。FIG. 1 (a) is a diagram showing a schematic configuration when a reflection image is obtained by an electron microscope equipped with the scanning tunnel microscope of the present invention,
FIG. 1 (b) is a diagram showing the trajectory of an electron beam, FIG. 2 is a diagram showing another embodiment of the present invention when a transmission image is obtained by an electron microscope equipped with a scanning tunneling microscope, and FIG. 3 is a book. An embodiment of a holder according to the present invention is shown, (a) is a diagram showing a sample observation state, (b) is a diagram showing a state in which the STM scanning unit is separated from the sample, and FIG. 4 is an embodiment of the present invention. FIG. 5 is a diagram illustrating an example X-axis direction locking mechanism, and FIG. 5 is a diagram illustrating a Y- and Z-axis direction locking mechanism according to an embodiment of the present invention. 1 ... Holder, 2 ... Sample, 3 ... Sample holder, 4 ...
… STM scanning section, 5 …… STM needle, 6 …… Objective lens (OL) pole piece, 7 …… Optical axis, 11 …… Arm, 12 …… Sphere, 16
...... Bar, 17 ...... Inner cylinder, 18 ...... Dial, 19 ...... Lock member, 22 ...... Knob, 23 ...... Wire, 28 ...... Screw, 41 ...... Air cylinder, 44 ...... Crank, 47 ...... Slide plate,
50 …… leaf spring, 51 …… wedge, 61 …… air cylinder, 64 …… crank, 67 …… slide plate, 71 …… U-shaped lever, 73 …… coil spring, 74 …… fulcrum holding pipe.
Claims (1)
な方向から挿入される試料ホルダーと、試料ホルダーに
案内されて試料ホルダーの長手方向に沿って挿脱自在に
設けられた内筒と、該内筒に設けられた軸受け部を中心
として光軸方向及び光軸と垂直な方向に回動できるよう
に内筒内に配置されたアームと、前記軸受け部から光軸
側に延ばされた前記アームの先端に取り付けられた走査
トンネル顕微鏡の探針駆動機構と、前記アームの回動を
ロックする機構を備える走査トンネル顕微鏡を備えた透
過型電子顕微鏡。1. A sample holder which is inserted into a magnetic pole gap of an objective lens from a direction perpendicular to an optical axis, and an inner cylinder which is guided by the sample holder and is inserted and removed along the longitudinal direction of the sample holder. An arm disposed in the inner cylinder so as to be rotatable about a bearing portion provided in the inner cylinder in the optical axis direction and a direction perpendicular to the optical axis; and an arm extending from the bearing portion to the optical axis side. Transmission electron microscope equipped with a scanning tunneling microscope equipped with a probe driving mechanism of a scanning tunneling microscope attached to the tip of the arm and a mechanism for locking the rotation of the arm.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62288078A JPH0690006B2 (en) | 1987-11-14 | 1987-11-14 | Transmission electron microscope with scanning tunneling microscope |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62288078A JPH0690006B2 (en) | 1987-11-14 | 1987-11-14 | Transmission electron microscope with scanning tunneling microscope |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01129106A JPH01129106A (en) | 1989-05-22 |
| JPH0690006B2 true JPH0690006B2 (en) | 1994-11-14 |
Family
ID=17725514
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62288078A Expired - Lifetime JPH0690006B2 (en) | 1987-11-14 | 1987-11-14 | Transmission electron microscope with scanning tunneling microscope |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0690006B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5094788B2 (en) * | 2009-06-18 | 2012-12-12 | 株式会社日立製作所 | Electron microscope and its sample holder |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6215762U (en) * | 1985-07-12 | 1987-01-30 | ||
| JPS6284797U (en) * | 1985-11-16 | 1987-05-29 |
-
1987
- 1987-11-14 JP JP62288078A patent/JPH0690006B2/en not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| パリティ，ｖｏｌ．０１，Ｎｏ．０７，昭和６１年７月号，丸善，Ｐ．５２−５４ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01129106A (en) | 1989-05-22 |
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