电子显微镜的制作方法

本发明涉及一种电子显微镜。

背景技术：

在电子显微镜、尤其是透射式电子显微镜(tem)的试样移动机构中，采用了侧入式机构。试样的移动通过以球面中心为轴的摇摆运动来进行。用于搭载试样的支架与支撑于球面承载件的被称作试样支架的筒同轴安装。

专利文献1中公开以下技术：调整被共心调整后的工作台的方向，使旋转轴通过电子显微镜中心。

专利文献2中公开一种支架，该支架减少在使试样支架绕轴旋转时的试样观察部分从视场错开的量。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2001-312989号公报

专利文献2：日本特开2004-79313号公报

技术实现要素：

发明所要解决的课题

在侧入式试样移动机构中，难以使球形支点的中心及试样移动机构的轴与任意的观察位置完全一致。因此，在试样倾斜时，发生距观察位置的视场偏离、焦点偏离，在使用了tem图像的x线断层摄影术所需要的连续倾斜图像的自动拍摄功能中，倾斜时的视场错开、焦点偏离的修正需要时间。

用于解决课题的方案

本发明的电子显微镜具备固定于电子显微镜的镜体并相对于试样支架的前端所具备的球形支点滑动的第一球面承载件、设于镜体的球面部、以及设于镜体的外部的第二球面承载件，在球面部与第二球面承载件的接触部中，球面部和第二球面承载件滑动，该滑动的轨道沿以第一球面承载件的中心轴为中心的球面设置，从而解决上述的课题。

发明的效果如下。

在取得x线断层摄影术所使用的连续倾斜图像时，倾斜时的试样距观察位置的错开、焦点偏离变小，因而能够更高速且高倍率地进行图像拍摄。

附图说明

图1是示出本发明的第一实施例的在试样面的试样移动机构的图。

图2是示出本发明的第一实施例的在包含电子束轴的面的试样移动机构的图。

图3是示出本发明的第二实施例的在试样面的试样移动机构的图。

图4是示出本发明的第二实施例的在包含电子束轴的面的试样移动机构的图。

图5是示出透射式电子显微镜(tem)的概要的图。

图6是示出在试样面的试样移动机构的比较例的图。

图7是示出连续倾斜图像拍摄的流程的图。

具体实施方式

实施例1

首先，使用图5及图6来说明本发明的比较例。

关于电子显微镜、尤其是透射式电子显微镜(tem)，使用图5来说明装置结构概要。使用透镜505来将由电子枪502生成的电子束501进行聚束，并向搭载于试样工作台503的试样支架103上的试样104照射。由检测器506检测透射试样后的电子，并向主控制单元508输入进行图像化，观察试样104。镜体101紧固于被除振后的架台507。试样工作台503接受来自主控制单元508的指令，并由工作台用控制器504控制。

使用图6来说明在试样面的试样移动机构的比较例。试样104由聚束离子束装置等薄片化至几十nm级，通常安装于直径为3mm左右的金属制的网状物，并搭载于试样支架103。通过试样支架外筒107将试样支架103导入至试样室102。试样室102被试样支架o型圈109、试样支架外筒o型圈110等真空密封，并使用真空泵真空排气为10^－5pa左右。

固定于镜体101的第一球面承载件105与球形支点106接触。包含球形支点106的试样支架外筒107以球形支点106的中心为轴进行摇摆运动，作为其结果，能够使试样104沿z方向(纸面垂直方向)及y方向(纸面上下方向)移动。为了沿y方向驱动试样，使固定于旋转基承载件111的y方向驱动机构114动作。y方向驱动机构114总是利用位于其相反极的y方向按压弹簧115来作用回弹力，使试样支架外筒107及试样支架103静止。并且，由未图示的能够沿与纸面垂直的方向(z方向)驱动的其它线性机构沿z方向驱动试样支架103。

为了使试样相对于电子束倾斜，能够使用旋转基承载件111来使试样104、试样支架103以及试样支架外筒107绕旋转基承载件111的旋转轴旋转。齿轮121因设于旋转基承载件111的马达120而旋转，其驱动传递至设于旋转筒123的齿轮122，在轴承124的内侧，旋转筒123旋转，试样支架103也与旋转筒123一起以旋转轴117为中心旋转。

若试样观察位置和球形支点中心存在于旋转轴117上，则不会发生观察位置因试样倾斜而偏离，或者焦点偏离的情况。即使倾斜也不会发生位置偏离、焦点偏离的机构一般被称作共心机构。旋转基承载件111具有以使试样支架103的旋转轴117与球形支点106的中心一致的方式调整位置的y方向位置调整机构113，将该调整称作共心调整。

理想而言，如图6所示地能够以使试样观察位置和球形支点中心在旋转轴117上的方式进行共心调整，但实际上，由于第一球面承载件105及球形支点106的位置会发生机械式偏离，因而难以在旋转轴117上调整球形支点106的中心和观察位置。

使用图1及图2来说明本发明的第一实施例。固定于镜体101的第一球面承载件105与球形支点106接触。包含球形支点106的试样支架外筒107以球形支点106的中心为轴进行摇摆运动，作为其结果，能够使试样104沿z方向(纸面垂直方向)及y方向(纸面上下方向)移动。为了沿y方向驱动试样，使固定于旋转筒123的y方向驱动机构114动作。y方向驱动机构114总是利用位于其相反极的y方向按压弹簧115来作用回弹力，使试样支架外筒107及试样支架103静止。

并且，在使试样沿与电子束平行的方向(z方向)移动的情况下，如图2所示地能够由固定于旋转筒123的z方向驱动机构202实施。与y方向驱动机构114相同，在z方向驱动机构202的相反极的位置安装有z方向按压弹簧203，使试样支架外筒107及试样支架103静止。

为了使试样相对于电子束倾斜，能够使用旋转基承载件111来使试样104、试样支架103以及试样支架外筒107绕旋转轴旋转。齿轮121因设于旋转基承载件111的马达120而旋转，其驱动传递至设于旋转筒123的齿轮122，在轴承124的内侧，旋转筒123旋转，试样支架103也与旋转筒123一起以旋转轴117为中心旋转。

并且，旋转基承载件111沿旋转基承载件的轨道118动作，从而设于旋转基承载件111的第二球面承载件119能够沿设于镜体101的球面部112在y方向及z方向上滑动，球面部112的球中心位置与固定于镜体101的第一球面承载件105的球中心位置相同。旋转基承载件111能够在y方向上操作成对的y方向位置调整机构113来移动。并且，旋转基承载件111能够在z方向上操作图2所示的z方向位置调整机构201来移动。

通过上述机构，试样支架103的旋转轴117总是与球形支点106的球中心一致。本实施例中，作为试样移动机构，以具有旋转基承载件111、旋转筒123、试样支架外筒107、试样支架103、调整机构等的试样移动机构为一例进行了说明，但试样移动机构也可以设为任意结构，并且对第二球面承载件119设于作为试样移动机构的一部分的旋转基承载件111的一例进行了说明，但第二球面承载件119能够设于试样移动机构的任意部位。

在共心调整中，观察位置与球形支点106的球中心需要在试样支架103的旋转轴117上。旋转轴117需要与电子束501交叉。并且，旋转轴117与电子束501的交点位置需要是在物镜线圈的基准电流中焦点对焦到试样的位置。

在使用了本发明的试样移动机构的情况下，由于试样支架103的旋转轴总是存在于球形支点106的中心上，所以能够维持共心的状态并通过操作y方向位置调整机构113及z方向位置调整机构201，来向任意方向调整旋转基承载件111。

此处，使用图7来说明使用了tem的连续倾斜图像的拍摄。在s701中，使试样倾斜至拍摄连续倾斜图像的倾斜角度中最大的倾斜角、例如正侧的最大倾斜角度。之后，在s702中，tem操作者决定拍摄视场，设定拍摄倍率等，并在s703中拍摄图像。之后，在s704中，使试样倾斜几度左右。在使试样倾斜后的情况下，因试样工作台的机械式旋转精度的极限、从完全共心的偏离，试样有时从观察位置偏离。在s705中，对于该偏离而言，使用图像处理技术来计算偏离量，并反馈到安装于试样移动机构、tem的偏转透镜，由此修正偏离。因相同的理由，也发生试样的焦点偏离，因而在s706中，计算焦点偏离量，并对安装于试样工作台、tem的物镜线圈施加反馈，由此修正焦点偏离。通常，上述一系列动作由安装在tem的主控制装置中的软件自动执行。

一边在几次步骤中使试样倾斜，一边反复进行位置偏离修正、焦点偏离修正，并拍摄图像，在到达至负侧的最大倾斜角度时，结束连续倾斜图像的拍摄。

在使用了本发明的试样移动机构的情况下，能够减小试样倾斜时的位置偏离、焦点偏离，因而能够使上述偏离修正量最小，并能够高速且高倍率地拍摄x线断层摄影术用的连续倾斜图像。

实施例2

使用图3及图4来说明本发明的第二实施例。在第一实施例中，球面部112和镜体101为同一部件，但也能够使上述部件分离，设为可动式球面部302。可动式球面部302能够由图3所示的可动式球面部y方向位置调整机构301以及图4所示的可动式球面部z方向位置调整机构401而分别在y方向及z方向上进行位置调整。球面部112的中心与球形支点106的中心的位置精度由机械加工的精度来决定，因而有产生几μm左右的偏离的可能性，但通过将球面部112设为可动型，能够更精密地使可动式球面部302的中心与球形支点106的中心一致。

旋转基承载件111沿旋转基承载件的轨道118动作，从而设于旋转基承载件111的第二球面承载件119能够沿设于镜体101的可动式球面部302在y方向及z方向上滑动，可动式球面部302的球中心位置与固定于镜体101的第一球面承载件105的球中心位置相同。旋转基承载件111能够在y方向上操作成对的y方向位置调整机构113来移动。并且，旋转基承载件111能够在z方向上操作图4所示的z方向位置调整机构201来移动。通过上述机构，试样支架103的旋转轴117能够总是与球形支点106的球中心一致。另外，能够调整可动式球面部302的位置，从而即使发生振动、热的位置偏离，也能够更精密地使可动式球面部302的中心与球形支点106的中心一致。

符号的说明

101—镜体，102—试样室，103—试样支架，104—试样，105—第一球面承载件，106—球形支点，107—试样支架外筒，108—试样支架支撑部，109—试样支架o型圈，110—试样支架外筒o型圈，111—旋转基承载件，112—球面部，113—y方向位置调整机构，114—y方向驱动机构，115—y方向按压弹簧，116—球形支点中心，117—旋转轴，118—旋转基承载件的轨道，119—第二球面承载件，120—马达，121—齿轮，122—齿轮，123—旋转筒，124—轴承，201—z方向位置调整机构，202—z方向驱动机构，203—z方向按压弹簧，301—可动式球面部y方向位置调整机构，302—可动式球面部，401—可动式球面部z方向位置调整机构，501—电子束，502—电子枪，503—试样工作台，504—工作台用控制器，505—透镜，506—检测器，507—架台，508—主控制单元。