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発明の名称 電子線バイプリズム装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2001−325913(P2001−325913A)
公開日 平成13年11月22日(2001.11.22)
出願番号 特願2000−147818(P2000−147818)
出願日 平成12年5月19日(2000.5.19)
代理人 【識別番号】100094787
【弁理士】
【氏名又は名称】青木 健二 (外7名)
【テーマコード(参考)】
2G001
5C030
【Fターム(参考)】
2G001 AA03 BA11 CA03 DA09 GA01 GA06 GA09 HA07 HA13 HA20 JA02 JA11 JA13 JA14 KA11 
5C030 BB07 BB17
発明者 出口俊二
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 ホルダに回転可能に支持されたロータと、このロータに取り付けられて電子線を照射される線電極とを少なくとも備え、この線電極に電子線が照射されることで電子線の干渉縞を形成するとともに、この干渉縞を試料像に重ね合わされてホログラムを形成するようになっている電子線バイプリズム装置において、前記ロータが前記ホルダに支持された状態で前記線電極が前記ロータから取り外し可能とされていることを特徴とする電子線バイプリズム装置。
【請求項2】 前記線電極は前記ロータに取り付けられる線電極保持部材に保持されており、少なくとも前記線電極と前記線電極保持部材とが一体にカートリッジとして形成されているとともに、前記ロータが前記ホルダに支持された状態でこのカートリッジが前記ロータに取り外し可能に取り付けられていることを特徴とする請求項1記載の電子線バイプリズム装置。
【請求項3】 前記線電極に電圧を印加する電圧印加用リードプレートが、前記ロータの上方に設けられかつ前記線電極に電気的に導通する接点部材に上方から接触されているとともに、前記カートリッジが前記ロータの下方から取り付けられていることを特徴とする請求項2記載の電子線バイプリズム装置。
【請求項4】 前記カートリッジが前記線電極の予備部品として多数用意されているとともに、これらの予備部品のカートリッジが真空密閉容器内に保管されることを特徴とする請求項2または3記載の電子線バイプリズム装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、試料を透過した電子線と試料のない空間を通過して試料を透過していない電子線とで形成される干渉縞を試料像に重ね合わされて形成された像(以下、ホログラムともいう)を観察することにより、試料の厚さ分布、電場あるいは磁場等の情報を得るための電子顕微鏡に使用され、前述のホログラムを形成するための電子線バイプリズム装置の技術分野に属する。
【0002】
【従来の技術】従来、電子顕微鏡においては、電子線を試料に照射して、この試料を透過した電子線と試料を透過していない電子線との干渉縞を得るとともに、この干渉縞を試料像に重ね合わされて形成されたホログラムを観察することで、試料の厚さ分布、電場あるいは磁場等の情報を得る電子線バイプリズム装置を備えた、例えば電子線ホログラフィー干渉顕微鏡等の電子顕微鏡がある。
【0003】図3は、このような電子線バイプリズム装置を備えた従来の電子顕微鏡の1つである電子線ホログラフィー干渉顕微鏡の一例を説明する図であり、(a)はOFF時の電子線バイプリズムを説明する図であり、(b)はON時の電子線バイプリズムを説明する図である。図中、1は電子線、2は試料、2iは試料2の透過電子線像、3は対物レンズ、4は電子線バイプリズム装置、4aは電子線通路に直交するように張られた直径1μm以下の白金等の導電性ワイヤーからなる線電極、4bは線電極4aに例えば100V程度の正の電圧を印加するための電圧電源、4cはスイッチ、4d,4eは線電極4aに平行でかつ線電極4aを間に挟むように対向配置された接地電極、5は蛍光板、Oは電子線光軸、Sは線電極4aの影である。
【0004】図3(a)に示すように、電子線ホログラフィー干渉顕微鏡の電子線バイプリズム装置4がOFF時には、スイッチ4cが接地側に倒されて電圧電源4bの電圧が線電極4aに印加されず、線電極4aは接地電位が与えられる。この状態で、図示しない電子銃で発生した電子線1は試料2を照射し、試料2を透過した電子線あるいは試料2を透過しない電子線は対物レンズ3により集束される。更に、対物レンズ3により集束された電子線は対物レンズ3の下に配置された電子線バイプリズム装置4を通過するようになるが、このとき線電極4aには接地電位が与えられているので、対物レンズ3からの各電子線は電子線バイプリズム装置4を通過する際に線電極4aによって偏向作用を受けない。したがって、電子線バイプリズム装置4の下方に配置されている蛍光板5上には、試料2の透過電子線像2iと線電極4aの影Sが形成されるようになる。その場合、線電極の影Sを境にして片側一方のみに試料2の透過電子線像が形成されるように、試料2の位置調整および回転機構による線電極の回転調整がそれぞれ行なわれている。
【0005】また、図3(b)に示すように、電子線ホログラフィー干渉顕微鏡の電子線バイプリズム装置4がON時には、スイッチ4cが電圧電源4b側へ倒されて電圧電源4bの正電圧が線電極4aに印加される。この状態で、前述と同様に対物レンズ3により集束されて線電極4aの両側に入射した各電子線は、線電極4aに印加された電圧電源4bの正電圧によって中央に引き寄せられて下方で重畳し、蛍光板5上に電子線の干渉縞が形成される。 更に、この干渉縞が試料像に重ね合わされてホログラムが形成される。そして、電子線ホログラフィー干渉顕微鏡は、このホログラムを観察することにより、試料2の厚さ分布、電場あるいは磁場等の情報を得るようになっている。
【0006】図4は従来の電子線バイプリズム装置4の一例を模式的に示す図であり、図5はこの電子線バイプリズム装置4におけるプリズム部の一例を示し、(a)はその分解斜視図、(b)はその組立図である。図4に示すように、従来の電子線バイプリズム装置4は、線電極4aおよび接地電極4d,4eからなるプリズム部6と、このプリズム部6を任意の位置に動かすための駆動部7と、一端にこのプリズム部6を支持するとともに他端に駆動部7に連結される筒状のホルダ8とから構成されている。そして、図示しないが電子線バイプリズム装置4は、そのプリズム部6が電子線ホログラフィー干渉顕微鏡の鏡筒内でかつその中心を電子線光軸Oに一致されて配置されるとともに、その駆動部7が鏡筒外に固定されて取り付けられるようになっている。
【0007】図5(a)に示すように、プリズム部6は、ホルダ8の先端部に回転可能に支持される円柱状のロータ9と、このロータ9の上面に固定される円形の絶縁材10と、この絶縁材10の上面に互いに離間して固定され、それぞれ、電圧電源4bからの電圧が印加される円弧平板状の接点部11a,12aおよびこれらの接点部11a,12aから下方に突設された脚部11b,12bからなる一対の線電極保持部材11,12と、これらの線電極保持部材11,12の脚部11b,12bの下端に取り付けられた線電極4aと、それぞれ、先端が線電極保持部材11,12の接点部11a,12aに常時接触するようにホルダ8に固定され、電圧電源4bに接続された一対の電圧印加用リードプレート13,14と、ホルダ8内を軸方向に沿って延設されるとともにロータ9の外周面に巻き掛けられ、両端がスプリングを介して駆動部7に接続されたロータ9を回転するためのロータ回転用ワイヤー15とからなっている。ロータ9は接地電極(前述の接地電極4d,4eに相当する)に兼用されている。
【0008】そして、絶縁材10の中心の電子線通過孔10aをロータ9の上面に突設された、電子線通過孔を有する筒状軸部9aに嵌合させて絶縁材10をロータ9の上面に一体に組み付けた後、絶縁材10の上方から一対の線電極保持部材11,12の各脚部11b,12bを絶縁材10およびロータ9にそれぞれ穿設された周方向孔10b,10c;9b,9cに貫通させ、図5(b)に示すように各脚部11b,12bの下端をロータ9の下部に形成された径方向溝9d内に突出させるようにして各線電極保持部材11,12を互いに離間させて絶縁材10に一体に組み付けるとともに、これらの線電極保持部材11,12の接点部11a,12aの上面にそれぞれ電圧印加用リードプレート13,14を接触させ、更に、各脚部11b,12bの下端間に線電極4aをロータ9の下方から張設し、その後ロータ回転用ワイヤー15をロータ9の外周面に巻き掛けることにより、プリズム部6が組み立てられる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前述の線電極4aはその線径が0.6μmの非常に細い細線から形成されているので、断線しやすい。このため、線電極4aは電子線バイプリズム装置4の運搬時や装着作業時あるいはロータ9の回転中に断線するおそれが考えられる。線電極4aが断線すると、線電極4aを張り直さなければならないが、そのために電子線バイプリズム装置4を鏡筒から取り外して、線電極4aを張り直し作業を行う必要がある。
【0010】しかしながら、前述の従来のプリズム部6では、線電極保持部材11,12の各脚部11b,12bをそれぞれロータ9の周方向孔9b,9cに上方から貫通させるとともに、線電極4aをロータ9の下方から線電極保持部材11,12の各脚部11b,12bの下端に張設し、更に接点部11a,12aの上面に電圧印加用リードプレート13,14を接触させる構造となっているので、線電極4aがロータ9に対して分離不能に一体に取り付けられている。このため、電子線バイプリズム装置4を鏡筒から取り外した後、ロータ9をホルダ8に取り付けた状態で、線電極4aを単純に張り直すことは不可能である。
【0011】そこで、電子線バイプリズム装置4を鏡筒から取り外した後、線電極4aを脚部11b,11cに直接張設するために、一旦プリズム部6をホルダ8から取り外し、この状態で線電極4aを線電極保持部材11,12の各脚部11b,12bの下端に張り直さなければならなかった。このため、線電極4aの張り直し作業が面倒であり、手間がかかるという問題があった。しかも、線電極4aの張設作業においてはもちろん、このような断線等による線電極4aの張り直し作業においても、線電極4aをその都度直接取り扱うようになるが、線電極4aが断線しやすいことから線電極4aの取扱いに注意を十分に払う必要があった。このため、線電極4aの張設作業がより一層面倒で、手間がより一層かかるものとなっている。
【0012】本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、線電極の交換作業をより一層簡単にかつ迅速にできるとともに、線電極の取扱いをより簡単にできる電子線バイプリズム装置を提供することである。
【0013】
【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するために、請求項1の発明は、ホルダに回転可能に支持されたロータと、このロータに取り付けられて電子線を照射される線電極とを少なくとも備え、この線電極に電子線が照射されることで電子線の干渉縞を形成するとともに、この干渉縞を試料像に重ね合わされてホログラムを形成するようになっている電子線バイプリズム装置において、前記ロータが前記ホルダに支持された状態で前記線電極が前記ロータから取り外し可能とされていることを特徴としている。
【0014】また、請求項2発明は、前記線電極が前記ロータに取り付けられる線電極保持部材に保持されており、少なくとも前記線電極と前記線電極保持部材とが一体にカートリッジとして形成されているとともに、前記ロータが前記ホルダに支持された状態でこのカートリッジが前記ロータに取り外し可能に取り付けられていることを特徴としている。
【0015】更に、請求項3の発明は、前記線電極に電圧を印加する電圧印加用リードプレートが、前記ロータの上方に設けられかつ前記線電極に電気的に導通する接点部材に上方から接触されているとともに、前記カートリッジが前記ロータの下方から取り付けられていることを特徴としている。更に、請求項4の発明は、前記カートリッジが前記線電極の予備部品として多数用意されているとともに、これらの予備部品のカートリッジが真空密閉容器内に保管されることを特徴としている。
【0016】
【作用】このように構成された本発明の電子線バイプリズム装置においては、ロータがホルダに支持された状態で線電極がロータから分離可能となる。したがって、線電極の断線時の際、線電極の交換において従来のようにロータをホルダから一々取り外さなくても済み、ロータをホルダに組み付けた状態で線電極が交換可能となる。これにより、線電極の断線時の交換作業の工数が削減され、この交換作業が簡単にかつ迅速に行われるとともに、線電極の交換に要する費用が低減する。
【0017】また、線電極および線電極保持部材が一体化されてカートリッジとして形成されることで、線電極および線電極保持部材が簡素化した予備部品として予め多数用意し、保管しておくことが可能となる。これにより、線電極の交換がより一層簡単にかつより一層迅速に行われるようになるとともに、線電極の交換費用もより一層安価になる。しかも、線電極および線電極保持部材がカートリッジ化されることで、線電極の取扱いがきわめて簡単になり、線電極および線電極保持部材が容易に持ち運び可能となる。こうして、線電極の断線時におけるメンテナンスが大幅に向上するようになる。
【0018】更に、カートリッジが真空密閉容器内に保管されることにより、カートリッジ内の線電極および線電極保持部材の酸化が効果的に防止されるようになり、長期にわたって線電極および線電極保持部材が正常に保管可能となる。
【0019】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図1は本発明の電子線バイプリズム装置の一例に用いられるプリズム部を示す、図5(a)と同様の分解斜視図であり、図2は図1に示すプリズム部の組立断面図である。なお、前述の従来例と同じ構成要素には同じ符号を付すことにより、その詳細な説明は省略する。
【0020】図1に示すように、この例の電子線バイプリズム装置におけるプリズム部6は、中心に電子線通過孔9eを有するとともに接地電極4d,4eとして兼用されるロータ9と、このロータ9に穿設された一対の円形孔9f,9gにそれぞれ嵌合固定されるとともに上端にフランジ16a,17aを有する一対の円筒状の電気絶縁部材16,17と、一対の電圧印加用リードプレート13,14と、これらの電圧印加用リードプレート13,14がそれぞれ常時接触する一対の円弧平板状の第1の接点部材18,19と、それぞれ一対の円筒状電気絶縁部材16,17内にこれらの円筒状電気絶縁部材16,17によってガイドされて移動可能に嵌挿されるとともに、それぞれ導線20,21によって第1の接点部材18,19に電気的に接続された一対の第2の接点部材22,23と、これらの第2の接点部材22,23をそれぞれ図において下方に常時付勢する一対のスプリング24,25と、環状絶縁部材26と、円弧平板状の接点部11a,12aおよびこれらの接点部11a,12aから上方に突設された脚部11b,12bからなる一対の線電極保持部材11,12と、各脚部11b,12bの上端に張設された線電極4aと、周縁に環状フランジ27aを有するとともに中心に電子線通過孔27bを有するディスク状絶縁部材27とからなっている。
【0021】環状絶縁部材26、一対の線電極保持部材11,12、線電極4aおよびディスク状絶縁部材27は、ディスク状絶縁部材27の上に環状フランジ27a内に位置して一対の線電極保持部材11,12が互いに離間して組み付けられるとともに、環状フランジ27aの上面に、一対の線電極保持部材11,12の上面の周縁部をディスク状絶縁部材27との間に挟むようにして環状絶縁部材26が組み付けられ、更に一対の線電極保持部材11,12の上端に線電極4aが張設されることにより、予め一体化されて線電極4aのカートリッジとして形成されている。そして、これらの環状絶縁部材26、一対の線電極保持部材11,12、線電極4aおよびディスク状絶縁部材27が一体化されたカートリッジは、ロータ9がホルダ8に回転可能に支持された状態で、ホルダ8の下方からホルダ8の孔(不図示)を通してロータ9の下面に取り外し可能に適宜の取付手段によって組み付けられるようになっている。このカートリッジは予め多数用意されて真空密閉容器内に保管されている。
【0022】また、一対の第2の接点部材22,23は、前述のように一対のスプリング24,25のばね力で下方に常時付勢されていて、一対の第2の接点部材22,23の下端がロータ9の下面から所定量突出可能となっているが、この所定量を超えては突出しないようにされている(この構造は例えば第2の接点部材22,23の外周面に設けた段部等の突出部を、円筒状電気絶縁部材16,17の内周面に設けた段部等の突出部に係止させる等の簡単な構造で構成できるので、図示を省略する)。これにより、一対の第2の接点部材22,23は円筒状電気絶縁部材16,17およびロータ9から下方に抜け出ることが防止されている。
【0023】次に、このような構成からなるプリズム部6の組立について説明する。図1および図2に示すように、ロータ9の一対の円形孔9f,9gに、一対の電気絶縁部材16,17がそれぞれ嵌合されかつそれらのフランジ16a,17aがロータ9の上面より上方に突出するようにして組み付けられる。更に、電気絶縁部材16,17内に、第1の接点部材18,19に導線20,21で電気的に接続されかつ第1の接点部材18,19との間にスプリング24,25が配設された一対の第2の接点部材22,23が嵌挿される。次いで、ロータ9の上面から突出する、電気絶縁部材16,17のフランジ16a,17aの上に、それぞれ第1の接点部材18,19が組み付けられる。
【0024】更に、環状絶縁部材26、一対の線電極保持部材11,12、線電極4aおよびディスク状絶縁部材27のカートリッジがロータ9の下方からロータ9の下面に組み付けられる。このカートリッジがロータ9の下面に組み付けられた状態では、各脚部9b,9cおよび線電極4aがロータ9の下部に形成された径方向溝9d内に位置し、また、一対の第2の接点部材22,23がそれぞれ対応する一対の線電極保持部材11,12の接点部11a,12aの上面に当接するとともに、スプリング24,25がそれぞれ第1の接点部材18,19と第2の接点部材22,23との間に縮設されるようになる。したがって、スプリング24,25のばね力により、第2の接点部材22,23は接点部11a,12aに所定の力で当接するようになる。
【0025】そして、このように組み付けられたロータ9はホルダ8に回転可能にかつ絶縁されて取り付けられるとともに、第1の接点部材18,19の上面にそれぞれ前述の従来例と同様に電圧印加用リードプレート13,14が接触するようにしてホルダ8に組み付けられる。最後に、ロータ回転用ワイヤー15がロータ9に巻き掛けられる。こうして、プリズム部6がホルダ8に支持されるとともに、駆動部7の操作でロータ回転用ワイヤー15を介してロータ9を回転制御することにより、線電極4aの回転位置が制御されるようになる。
【0026】なお、環状絶縁部材26、一対の線電極保持部材11,12、線電極4aおよびディスク状絶縁部材27のカートリッジをロータ9の下面に組み付けられる前に、円筒状電気絶縁部材16,17、導線20,21で互いに接続された第1および第2の接点部材18,19;22,23およびスプリング24,25が組み付けられたロータ9を先にホルダ8に取り付け、その後、前述のカートリッジをロータ9の下面に組み付けるようにすることもできる。
【0027】このようにプリズム部6を支持したホルダ8が前述の従来例と同様に電子顕微鏡の鏡筒内に進入されるとともに、駆動部7が鏡筒に取り付けられる。このように駆動部7が鏡筒に取り付けられた状態では、線電極4aの中心が電子線光軸Oに位置している。
【0028】この例の電子線バイプリズム装置4が組み込まれた電子線ホログラフィー干渉顕微鏡を用いたホログラムによる試料の観察は、前述の従来例の場合と同じである。その場合、電圧電源4bからの電圧は電圧印加用リードプレート13,14、第1の接点部材18,19、導線20,21、第2の接点部材22,23、線電極保持部材11,12の接点部11a,12aおよび脚部11b,12bを介して線電極4aに印加される。
【0029】そして、プリズム部6を支持したホルダ8および駆動部7が鏡筒に組み付けられた状態で、線電極4aが断線した場合には、前述の従来と同様にしてプリズム部6、ホルダ8および駆動部7を鏡筒から引き抜く。次いで、断線した線電極4aのカートリッジをロータ9から取り外すとともに、線電極4aが断線していない新しいカートリッジをロータ9の下面に組み付ける。その後、前述と同様にプリズム部6が鏡筒内に位置するようにして、ホルダ8および駆動部7を鏡筒に取り付け、線電極4aの断線による線電極4aの交換作業が完了する。
【0030】このように、この例の電子線バイプリズム装置4によれば、線電極4aをロータ9から分離可能な構成にすることができるので、線電極4aの断線時の際、線電極4aの交換において従来のようにロータ9をホルダ8から一々取り外さなくても済み、ロータ9をホルダ8に組み付けた状態で線電極4aを交換することができる。これにより、線電極4aの断線時の交換作業の工数を削減でき、この交換作業を簡単にかつ迅速に行うことができるとともに、線電極4aの交換に要する費用を低減することができる。
【0031】また、線電極4aおよび線電極保持部材を一体化してカートリッジとして形成しているので、線電極4aおよび線電極保持部材を簡素化した予備部品として予め多数用意し、保管しておくことができる。これにより、線電極4aの交換がより一層簡単にかつより一層迅速に行うことができるようになるとともに、線電極4aの交換費用もより一層安価にできる。しかも、線電極4aおよび線電極保持部材をカートリッジ化することで、線電極4aの取扱いをきわめて簡単にでき、線電極4aおよび線電極保持部材の持ち運びを容易にできる。こうして、線電極4aの断線時におけるメンテナンスを大幅に向上させることができるようになる。
【0032】更に、カートリッジを真空密閉容器内に保管することにより、カートリッジ内の線電極4aおよび線電極保持部材の酸化を防止することができ、長期にわたって線電極4aおよび線電極保持部材を正常に保管することが可能となる。
【0033】なお、前述の例では、本発明の電子線バイプリズム装置を電子線ホログラフィー干渉顕微鏡に組み込んで説明しているが、本発明の電子線バイプリズム装置は、電子線の干渉縞を発生しかつこの干渉縞と試料像とのホログラムを形成する電子線バイプリズム装置を用いた電子顕微鏡であれば、どのような電子顕微鏡にも適用できる。
【0034】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明の電子線バイプリズムによれば、ロータがホルダに支持された状態で線電極をロータから分離可能としているので、線電極の断線時の際、線電極の交換において従来のようにロータをホルダから一々取り外さなくても済み、ロータをホルダに組み付けた状態で線電極を交換可能となる。これにより、線電極の断線時の交換作業の工数を削減でき、この交換作業を簡単にかつ迅速に行うことができるとともに、線電極の交換に要する費用を低減できる。
【0035】また、線電極および線電極保持部材を一体化してカートリッジとして形成することにより、線電極および線電極保持部材を簡素化した予備部品として予め多数用意し、保管しておくことが可能となる。これにより、線電極の交換をより一層簡単にかつより一層迅速に行うことができるようになるとともに、線電極の交換費用もより一層安価にできる。しかも、線電極および線電極保持部材をカートリッジ化することで、線電極の取扱いがきわめて簡単になり、線電極および線電極保持部材の持ち運びが容易となる。こうして、線電極の断線時におけるメンテナンスを大幅に向上させることができるようになる。
【0036】更に、カートリッジを真空密閉容器内に保管することにより、カートリッジ内の線電極および線電極保持部材の酸化を効果的に防止できるようになり、長期にわたって線電極および線電極保持部材を正常に保管可能となる。




 

 


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