JPS5948509B2 - 電子顕微鏡等の試料傾斜装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電子顕微鏡等の試料傾斜装置に関する。

一般に電子顕微鏡の試料平面移動機構に試料傾斜機構を
取付けた装置では、試料を傾斜した際に高さのずれや試
料面上の横への変化即ち光軸に対しての位置の変化が生
じる。

前者は焦点、倍率、電子回折カメラ長の変化、後者は視
野のずれとして現われ、操作上の大きな障害となる。

このため、従来においては試料を傾けても視野がずれず
、また試料移動をしても焦点がずれないような試料傾斜
装置としていわゆるユーセントリックゴニオメータが使
用されている。

このユーセントリックゴニオメータは、第１図に示すよ
うに、先ず、傾斜軸移動螺子９を操作して傾斜軸１を光
軸に一致させた後に試料面を傾斜軸１に一致させて高さ
方向を調整し、最後に傾斜面内で試料移動を行なうよう
にした機構である。

しかしながら、従来のニーセントリックゴニオメータに
おけるＸ方向のコントロール機構は、テコ体１９と試料
保持棒４との間にＸコントロール軸２及び連結棒３で構
成される遊動体を介在させ、試料保持棒４の先端に連結
棒３の先端を当接し、Ｘコントロール螺子６を廻すこと
によって上記コントロール軸２及び連結棒３を駆動して
Ｘ軸上で試料移動させるものであるから、光軸とテコ体
１９との間の距離が大きくなるような従来の構造では対
物レンズの発熱外気の温度変化、熱変化装置の付設等に
起因する試料室、対物レンズ、試料移動機構の熱伸縮が
試料に大きなドリフトを与えることとなり、そのため観
察視野が推移したり特に写真撮影においては、移動して
いる物体を撮影することになって高解像度の写真を得る
ことは困難であった。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、その目
的とするところは、外気の温度変化や付近の発熱体から
の熱影響により前記各部材が熱伸縮する際の影響を殆ん
どなくして試料のドリフトを少なくし常に試料を静止さ
せることによって極めて高い解像度の電子顕微鏡写真を
得ることにある。

以下本発明に係る電子顕微鏡等の試料傾斜装置を添付図
面に基づいて詳細に説明する。

第２図において、電子顕微鏡の試料傾斜装置は、電子顕
微鏡本体７の右側部に設けられたＹ方向及びＺ方向（光
軸方向）の移動コントロール機構と、同図において電子
顕微鏡本体７の下側部に設けられたＸ方向の移動コント
ロール機構とからなり、これらのコントロール機構の操
作によって試料保持棒４の先端部に載せられた試料２１
は光軸上で適宜の傾斜及び適宜の高さに設定される。

先ず、Ｙ方向の移動コントロール機構について説明すれ
ば、第２図において電子顕微鏡本体７の右側部には傾斜
基台８が水平方向で移動可能に取り付けられている。

傾斜基台８の移動操作は、その両端部に取り付けられた
傾斜軸移動螺子９と、スプリング１０ａとによって行な
われ、光軸と傾斜軸１とを一致させた後に螺子１１．１
１’によって電子顕微鏡本体７に固定される。

この傾斜基台８の後端部には傾斜軸受部１２が形成され
ており、この傾斜軸受部１２に傾斜体１３が回動自在に
嵌合している。

またこの傾斜体１３の一側部には試料２１をＹ方向でコ
ントロールするためのＹコントロール螺子１４とスプリ
ング１０ｂとが組み込まれており、夫々の先端は試料保
持棒受け１６の後部に断面略矩形状に形成された角体部
３３の外側壁に両側から当接している。

また傾斜基台８の先端内部には球体受部１５が形成され
ており、試料保持棒受け１６の先端部に形成されている
球体部１７を受は止めるような構成になっている。

この試料保持棒受け１６は中空状に形成されており、こ
の中空内には試料保持棒４の先端部が突出するように差
し込まれる。

そしてＹコントロール螺子１４を廻すことによって試料
保持棒受け１６は球体部１７を支点として回動し、試料
保持棒４のＹ方向の移動コントロールが行なわれる。

次に試料２１のＺ方向のコントロールは第３図及び第４
図に示すように、Ｙコントロール螺子１４と直角に傾斜
体１３に取り付けられたＺコントロール螺子１８によっ
て行なわれる。

該Ｚコントロール螺子１８の先端はＹコントロール螺子
１４ど同様に試料保持棒受け１６の後部に形成されてい
る角体部３３の外側壁に当接し、また該試料保持棒受け
１６をＺコントロール螺子１８側に押圧するようにスプ
リング１０Ｃが設けられている。

Ｚ方向のコントロールは、Ｙ方向のコントロールと同様
に試料保持棒受け１６の先端球体部１７を支点として行
なわれる。

更に傾斜角度のコントロールは、傾斜体１３を適宜回転
させることによって行なわれ、その際試料保持棒４も一
緒に回転される。

次に本実施例におけるＸ方向のコントロールについて説
明すれば、Ｘ方向の移動コントロールは第２図に示すよ
うに、試料保持棒４の先端に近接する位置において該先
端と対面する側面３２を有し、かつ、この側面３２を試
料保持棒４の先端方向に向けて遠近移動させるテコ体１
９と、このテコ体１９の側面３２と試料保持棒４の先端
との間に介在され、側面３２の前記移動に関連して試料
保持棒４をＸ軸方向に移動させる遊動体とによって行な
われる。

上記テコ体１９は電子顕微鏡本体７に穿設された孔に嵌
め込まれたテコ保持体２２によってテコ体１９の中央球
体部２３が支持されており、該中央球体部２３を支点と
してテコ体１９はＸ軸方向に回動するように構成されて
いる。

即ち、テコ体１９の鏡筒外部側に設けられたＸコントロ
ール螺子６とスプリング１０ｄとの作用によってテコ体
１９の回動が行なわれる。

またテコ体１９の側面３２と試料保持棒４の先端との間
に介在する遊動体は本発明においては球面円錐体２０で
構成されている。

この球面円錐体２０は第５図に示すように球体の略中心
を球面円錐体２０の頂点２４とし、球体の外表面の一部
をその底面２５となるように球体を円錐体に切断して形
成したものである。

このように構成される球面円錐体２０は、この実施例に
おいては第６図に示すように、テコ体１９の側面３２に
球面円錐体２０の底面２５が当接した状態でテコ体１９
に取り付けられたカバー２６とその内部のバネ２７とに
よって保持されており、試料保持棒４を引きぬいた時に
落ちないようになっている。

このバネ２７の強度はテコ体１９が移動した時に底面２
５がテコ体１９の側面３２上を転がり運動することが可
能なように調整されている。

更に球面円錐体２０の頂点２４には宝石等の硬質の小球
２８が嵌め込まれており、この小球２８が試料保持棒４
の先端中心部に形成された凹部２９に当接した状態にな
っている。

そしてこの小球２８の滑り作用によって試料保持棒４の
先端当接面との間の回転運動がスムーズに行なわれる。

このような構成によるＸ方向のコントロールの作動を説
明すれば、先ずＸコントロール螺子６を廻すことによっ
て、テコ体１９は支点を中心にして回動し、その側面３
２が試料保持棒４の先端方向に向けて遠近移動する。

先ず、テコ体１９の側面３２を試料保持棒４の先端方向
に向けて近接する場合について説明すると、テコ体１９
の移動に関連して球面円錐体２０の底面２５が側面３２
王を転がり運動し、側面３２が試料保持棒４の先端方向
に移動した量だけ頂点２４は、試料保持棒４の先端中央
部を押圧しながらＸ軸方向に移動し、結果として試料保
持棒４をＸ軸方向において押し出す方向に移動させる。

またテコ体１９の側面３２を試料保持棒４の先端方向か
ら遠ざける場合について説明すると、上記の場合と同様
にテコ体１９の移動に関連して球面円錐体２０の底面２
５が側面３２上を転がり運動する。

そして側面３２が試料保持棒４の先端から離れた量だけ
頂点２４はＸ軸方向を試料保持棒４の先端と離れる方向
に移動する。

この場合、鏡筒内は真空状態が保たれているので試料保
持棒４の先端中央部は頂点２４に追随して移動し、テコ
体１９の側面３２が移動した量だけ試料保持棒４は鏡筒
内に挿入され、前記頂点２４に試料保持棒４の先端中央
部が当接した状態が保持される。

また上記と同様にＹ方向及びＺ方向の移動の際にも球面
円錐体２０の頂点２４を支点として底面２５が前記テコ
体１９の側面３２上を転がり運動することができるので
、Ｙ方向及びＺ方向の移動もスムーズに行なうことがで
きる。

次に上記機構によるＸ方向の試料ドリフトを説明すると
、試料ドリフトは、試料装置を構成している各機素が熱
伸縮することによって生ずるのであるが集約的には試料
２１の位置と前記球面円錐体２０の底面２５位置との間
の距離の増減量に影響されることになる。

従って、構造上、球面円錐体２０を小さく形成すること
によって上記距離を小さく保つことができ、Ｘ方向での
試料ドリフトを小さくすることができる。

Ｙ方向Ｚ方向の試料ドリフトは各コントロール螺子と傾
斜軸との間の距離に影響されるが比較的距離を少さく保
っているので小さい。

第７図は、本発明に係る試料傾斜装置の他の実施例を示
すものである。

本実施例においては、テコ体１９が三角形状に形成され
ており、支点３０を中間においてテコイ本１９の一辺に
はＸコントロール螺子６の先端が当接し、側面３２には
球面円錐体２０の底面２５が当接している。

こを球面円錐体２０は、第一の実施例と同様にカバー２
６とバネ２７とによってテコ体１９に保持されている。

（第７図では省略しである）従って、Ｘコントロール螺
子６の回転操作によってテコ体１９は支点３０を中心に
して回動し、側面３２は試料保持棒４の先端方向に向け
て遠近移動する。

そして前記側面３２の移動に関連して、球面円錐体２０
は試料保持棒４をＸ方向に移動させることができる。

第８図は、本発明の第三の実施例を示すものであり、試
料保持棒４の先端中央部に凸部３１を形成し、この凸部
３１が嵌合するような凹部を球面円錐体２０の頂点２４
に形成して構成したものである。

又第２図及び第７図に於いて球面円錐体２０の向きを逆
にしテコ体１９の側面３２に凹部を設は試料保持棒４の
先端を平面として前記四部には球面円錐体２０の頂点２
４を当接させるとともに前記平面には底面２５を当接さ
せて構成してもよい。

尚、本発明において遊動体は球体を円錐状に切断して形
成した球面円錐体２０で構成したものであるが、他に例
えば、Ｚコントロールを使わない場合は円板の略中心を
頂点２４とし、かつこの円板の円周側面の一部を底面２
５となるように形成した扇状の遊動体や、その他上記と
同様の作用を有する遊動体でも目的は達せられる。

以上のように本発明に係る電子顕微鏡等の試料傾斜装置
によれば、試料保持棒の先端と、この試料保持棒の先端
に近接して設けたテコ体の側面との間に球面円錐体を介
在させ、前記側面をＸ軸方向に移動させることによって
球面円錐体を転がり運動させ、試料保持棒をＸ方向に移
動させるように構成したから、試料の位置とテコ体の側
面との間の距離を小さく保ちつつＸ方向の移動を行うこ
とができる。

そのために、外気の温度変化やその他の発熱体から熱影
響により電子顕微鏡の構成部材が熱伸縮する場合にも試
料の位置とテコ体の側面との間の距離の増減量を小さく
することができ、熱影響による試料のドリフトは殆んど
なくすことができる。

従って、高分解能の観察及び高解像度の電子顕微鏡写真
撮影を容易にすることができる。

従来例にあっては試料とテコ体の側面との間が距離が最
も短いものでも１００ｍｍ以上であったのを、本発明に
おいて球面円錐体を小さく成形することが可能であり、
そのために試料とテコ体の側面との間の距離を１０ｍｍ
以下にすることができ、従来例に比較して１７１０以下
の試料ドリフトに保つことができる。

更に本発明に係る試料傾斜装置は電子顕微鏡のみならず
、その類似装置に応用しても充分な効果を発揮するもの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の試料傾斜装置の平面断面図、第２図は本
発明に係る試料傾斜装置の平面断面図、第３図は第１図
及び第２図のＡ−Ａ線概略断面図、第４図は第１図及び
第２図のＢ−Ｂ線概略断面図、第５図は球面円錐体の斜
視説明図、第６図は球面円錐体の取り付は状態を示す説
明図、第７図及び第８図は本発明の他の実施例の要部を
示す説明図である。 １・・・傾斜軸、２・・・Ｘコントロール軸、３・・・
連結棒、４・・・試料保持棒、７・・・電子顕微鏡本体
、１９・・・テコ体、２０・・・球面円錐体、２４・・
・頂点、２５・・・底面、３２・・・側面。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 光軸と直交するＸ軸方向から挿入した試料保持棒４
   と、この試料保持棒４の先端のやや前方位置において該
   先端と対面する側面３２を有し、かつ、この側面３２を
   試料保持棒４の先端方向に向けて遠近移動させるテコ体
   １９と、このテコ体１９の上記側面３２と試料保持棒４
   の先端との間に介在され、側面３２の前記移動に関連し
   て試料保持棒４をＸ軸方向に移動させる遊動体とで試料
   ２１のＸ方向移動を行なうようにした試料傾斜装置にお
   いて、上記遊動体を球体の略中心を頂点２４とし、かつ
   、この球体の外表面の一部を底面２５とするような球面
   円錐体２０で構成し、試料保持棒４の先端又はテコ体１
   ９の側面３２のいずれか一方には前記球面円錐体２０の
   頂点２４を当接させるとともに、他方には底面２５を当
   接させたことを特徴とする電子顕微鏡等の試料傾斜装置
   。