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JP2005062130A - Small flake production equipment - Google Patents

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JP2005062130A
JP2005062130A JP2003296327A JP2003296327A JP2005062130A JP 2005062130 A JP2005062130 A JP 2005062130A JP 2003296327 A JP2003296327 A JP 2003296327A JP 2003296327 A JP2003296327 A JP 2003296327A JP 2005062130 A JP2005062130 A JP 2005062130A
Authority
JP
Japan
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sample
electron microscope
chamber
electron
needle
Prior art date
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Pending
Application number
JP2003296327A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takao Kusaka
貴生 日下
Taketoshi Watanabe
壮俊 渡邉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP2003296327A priority Critical patent/JP2005062130A/en
Publication of JP2005062130A publication Critical patent/JP2005062130A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/20Positioning, supporting, modifying or maintaining the physical state of objects being observed or treated
    • H01J2237/208Elements or methods for movement independent of sample stage for influencing or moving or contacting or transferring the sample or parts thereof, e.g. prober needles or transfer needles in FIB/SEM systems

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  • Sampling And Sample Adjustment (AREA)

Abstract

【課題】 有機物や生物等の揮発性物質含有試料の任意の部位を、変質することなく、透過電子顕微鏡観察が可能なサイズの微小薄片試料としてサンプリングでき、同時に電子顕微鏡観察が可能な装置を提供する。
【解決手段】 雰囲気制御が可能な試料チャンバー2、試料チャンバー内に揮発性物質含有試料を導入する試料ホルダー14、この保持された試料を観察するための走査電子顕微鏡、試料ホルダー14に保持された試料をサンプリングするマニピュレータ、サンプリングされた試料を試料チャンバー2の外部に取り出すための試料ホルダー15を具備する。この構成により、揮発性物質含有試料を変質することなくサンプリングでき、透過電子顕微鏡の観察用試料として容易に作製できる。
【選択図】 図1


PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an apparatus capable of sampling an arbitrary part of a volatile substance-containing sample such as an organic matter or a living organism as a minute thin piece sample having a size capable of being observed with a transmission electron microscope without being altered, and simultaneously capable of being observed with an electron microscope. To do.
SOLUTION: A sample chamber 2 capable of controlling the atmosphere, a sample holder 14 for introducing a volatile substance-containing sample into the sample chamber, a scanning electron microscope for observing the held sample, and held by the sample holder 14 A manipulator for sampling the sample and a sample holder 15 for taking the sampled sample out of the sample chamber 2 are provided. With this configuration, the volatile substance-containing sample can be sampled without being altered, and can be easily produced as an observation sample for a transmission electron microscope.
[Selection] Figure 1


Description

本発明は、有機物や生物等の揮発性物質含有試料の微小薄片を作製する微小薄片作製装置に関するものである。   The present invention relates to a micro flake production apparatus for producing a micro flake of a volatile substance-containing sample such as an organic substance or a living organism.

従来、透過電子顕微鏡観察用の試料作製方法としては、様々な方法が考案されている。特に、生物試料や高分子試料等に対してはミクロトーム法が活用されている。ミクロトーム法はエポキシやアラルダイト等の樹脂に対象試料を包埋後、ガラスナイフやダイヤモンドナイフを用いて超薄切片を作製し、水等に浮かせた切片をグリッドですくい上げて透過電子顕微鏡観察用の試料とする方法である(非特許文献1参照)。   Conventionally, various methods have been devised as sample preparation methods for transmission electron microscope observation. In particular, the microtome method is used for biological samples and polymer samples. In the microtome method, after embedding the target sample in a resin such as epoxy or araldite, an ultrathin section is prepared using a glass knife or diamond knife, and the section suspended in water is scooped up with a grid, and a sample for transmission electron microscope observation (See Non-Patent Document 1).

一方、サブミクロンオーダーの空間分解能で特定部位の試料断面を形成する方法としては、FIB(Focused Ion Beam)加工法がある。FIB加工法は希望する特定の領域にGaイオンを集束させてその領域だけをスパッタエッチングする方法である(非特許文献2参照)。   On the other hand, there is a FIB (Focused Ion Beam) processing method as a method of forming a sample cross section of a specific part with a spatial resolution of submicron order. The FIB processing method is a method in which Ga ions are focused on a desired specific region and only that region is sputter-etched (see Non-Patent Document 2).

更に、試料の一部分を剥ぎ取ったり、或いは切り出したりし、それを所定の場所に移動する方法としてはマニピュレータを使用することが考えられる。特に、透過電子顕微鏡観察用の試料を作製する際にはマニピュレータを利用する方法は有効である。マニピュレータを操作する際には、操作状態を観察する方法が重要となるが、一般には、光学顕微鏡(特開平11−271036号公報等)、走査電子顕微鏡(特開2001−198896号、特開2001−88100号公報等)等を組み合わせて使用されている。   Furthermore, as a method of peeling or cutting a part of the sample and moving it to a predetermined place, it is conceivable to use a manipulator. In particular, a method using a manipulator is effective when preparing a sample for observation with a transmission electron microscope. When operating a manipulator, a method of observing the operation state is important. Generally, an optical microscope (Japanese Patent Laid-Open No. 11-271036, etc.), a scanning electron microscope (Japanese Patent Laid-Open No. 2001-198896, Japanese Patent Laid-Open No. 2001) are used. -88100 publication etc.) etc. are used in combination.

また、これら生物試料や高分子試料の電子顕微鏡による形態観察では、外形や内部構造を観察するために、高傾斜観察による立体観察が必要である。
朝倉健太郎・広畑泰久 共著「ウルトラミクロトーム技法Q&A」 アグネ承風社出版 1999・9・30発行 平坂雅男・朝倉健太郎 共著「FIB・イオンミリング技法Q&A」 アグネ承風社出版 2002・9・25発行
In addition, in morphological observation of these biological samples and polymer samples with an electron microscope, stereoscopic observation by high-tilt observation is necessary in order to observe the outer shape and internal structure.
Kentaro Asakura and Yasuhisa Hirohata "Ultra-microtome technique Q &A" published by Agne Jofusha, 1999, September 30 Authored by Masao Hirasaka and Kentaro Asakura “FIB, AEON MILLING TECHNOLOGY Q & A” Agne Jofusha Publishing 2002/9/25

しかしながら、上記従来技術であるミクロトーム法はスライス手法であるため試料の一断面しか観察できない。また、目的の部位を観察するためには、切片の作製と透過電子顕微鏡による観察を繰り返しながらその部位に近づいて行くしか方法がない。また、硬さ、密着性、切削性、化学的影響等試料と包埋樹脂の相性が非常に重要であり、試行錯誤が欠かせない手法であった。   However, since the microtome method as the conventional technique is a slicing method, only one section of the sample can be observed. Further, in order to observe a target site, there is only a method of approaching the site while repeating preparation of a section and observation with a transmission electron microscope. In addition, the compatibility between the sample and the embedding resin, such as hardness, adhesion, machinability, and chemical influence, is very important, and trial and error are indispensable methods.

一方、FIB加工法を用いて有機材料を加工する場合には、金属材料や半導体材料に比べて加工の際のダメージが大きい。更に、試料を真空環境に導入しなければならないため、揮発性物質を含有する試料では試料の変形、変質が生じてしまい、使用することができない。   On the other hand, when an organic material is processed using the FIB processing method, the processing damage is larger than that of a metal material or a semiconductor material. Furthermore, since the sample must be introduced into a vacuum environment, the sample containing a volatile substance is deformed and altered, and cannot be used.

また、マニピュレータを操作する際には観察方法が併用されるが、透過電子顕微鏡で観察可能なレベルの微小薄片を作製するためには、光学顕微鏡では空間分解能が足りない。また、走査電子顕微鏡を併用する場合には、空間分解能は十分であるが、真空環境に試料を導入しなければならないため、揮発性物質を含有する試料では試料の変形、変質が生じ使用できない。   Further, although an observation method is used together when operating the manipulator, the optical microscope has insufficient spatial resolution in order to produce a microscopic thin piece that can be observed with a transmission electron microscope. In addition, when a scanning electron microscope is used in combination, the spatial resolution is sufficient, but since the sample must be introduced into a vacuum environment, the sample containing a volatile substance is deformed and altered, and cannot be used.

また、これら生物試料や高分子試料の立体的な外形及び内部構造の情報を得るには、走査電子顕微鏡による表面形態観察と透過電子顕微鏡による透過像観察を様々な方向から行う必要である。しかし、従来技術では各々の電子顕微鏡観察を別々に行う必要がある上、様々な方向からの観察行う為に高傾斜観察が可能な走査電子顕微鏡と透過電子顕微鏡装置が必要であった。   In addition, in order to obtain information on the three-dimensional outline and internal structure of these biological samples and polymer samples, it is necessary to perform surface morphology observation using a scanning electron microscope and transmission image observation using a transmission electron microscope from various directions. However, in the prior art, each electron microscope must be observed separately, and a scanning electron microscope and a transmission electron microscope apparatus capable of high-tilt observation are necessary for observation from various directions.

本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたもので、その目的は、有機物や生物等の揮発性物質含有試料の任意の部位を、変質することなく、透過電子顕微鏡観察が可能なサイズの微小薄片として容易に作製することが可能な微小薄片作製装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and its purpose is to have a size that enables observation with a transmission electron microscope without altering any part of a volatile substance-containing sample such as organic matter or organisms. An object of the present invention is to provide a micro thin piece manufacturing apparatus that can be easily manufactured as a micro thin piece.

本発明は、上記目的を達成するため、雰囲気制御が可能な試料チャンバーと、前記試料チャンバー内に揮発性物質含有試料を導入する第1の試料ホルダーと、前記試料ホルダーに保持された試料を観察するための走査電子顕微鏡と、前記第1の試料ホルダーに保持された試料をサンプリングするためのマニピュレータと、前記マニピュレータによってサンプリングされた試料を保持し、前記試料チャンバーの外部に取り出すための第2の試料ホルダーとを備えたことを特徴とする。   In order to achieve the above object, the present invention observes a sample chamber capable of atmospheric control, a first sample holder for introducing a volatile substance-containing sample into the sample chamber, and a sample held in the sample holder. A scanning electron microscope for sampling, a manipulator for sampling the sample held in the first sample holder, and a second for holding the sample sampled by the manipulator and taking it out of the sample chamber And a sample holder.

本発明は、この構成により、有機物や生物等の揮発性物質含有試料の任意の部位を、変質することなく、透過電子顕微鏡観察が可能なサイズの微小薄片として容易に作製することができる。   According to this configuration, the present invention can be easily manufactured as a minute flake of a size that can be observed with a transmission electron microscope without altering an arbitrary part of a volatile substance-containing sample such as an organic substance or a living organism.

また、本発明は、上記構成の装置において、前記マニピュレータが温度制御可能であり、かつサンプリングした試料の観察を行う為の電子検出器を備えたことを特徴とし、前記電子検出器は、走査電子顕微鏡像観察のための電子検出器と走査型透過電子顕微鏡像の明視野像及び暗視野像観察のための電子検出器であることを特徴とする。   Further, the present invention is characterized in that, in the apparatus configured as described above, the manipulator is temperature-controllable and includes an electron detector for observing a sampled sample. It is an electron detector for observing a microscope image and an electron detector for observing a bright field image and a dark field image of a scanning transmission electron microscope image.

本発明では、試料チャンバー内を試料の変質が生じない程度の真空度に排気し、走査型電子顕微鏡で観察しながらマニピュレータを操作し、対象試料の微小薄片を透過電子顕微鏡観察用試料としてサンプリングを行う。更に、マニピュレータの温度制御機構による試料冷却と電子光学鏡筒内のレンズ室及び試料チャンバーの高真空排気を行った後、微小薄片表面に電子線を照射及び走査し、走査電子顕微鏡用の電子検出器による二次電子像観察と走査型透過電子顕微鏡用の電子検出器による走査型透過電子顕微鏡像観察を行うことが出来る。更に、ニードルの軸回転により傾斜観察を組み合わせて同時に行うことが可能である。   In the present invention, the inside of the sample chamber is evacuated to such a degree that the sample does not deteriorate, and the manipulator is operated while observing with a scanning electron microscope, and sampling is performed using a small thin piece of the target sample as a sample for observation with a transmission electron microscope. Do. Furthermore, after cooling the sample by the temperature control mechanism of the manipulator and evacuating the lens chamber and sample chamber in the electron optical column, the surface of the minute slice is irradiated with an electron beam and scanned to detect electrons for a scanning electron microscope. The secondary electron image can be observed with a detector and the scanning transmission electron microscope image can be observed with an electron detector for a scanning transmission electron microscope. Furthermore, it is possible to simultaneously perform tilt observation by rotating the needle shaft.

従って、本発明は、この構成により、有機物や生物等の揮発性物質含有試料の任意の部位を、変質することなく、透過電子顕微鏡観察が可能なサイズの微小薄片として容易に作製できると同時に、その場で電子顕微鏡により簡単に試料の外形或いは内部構造の観察を行うことが可能となる。   Therefore, according to this configuration, the present invention can easily produce an arbitrary part of a volatile substance-containing sample such as an organic substance or a living organism as a small thin piece having a size that can be observed with a transmission electron microscope without degeneration, It is possible to easily observe the external shape or internal structure of the sample on the spot with an electron microscope.

本発明によれば、有機物や生物等の揮発性物質含有試料の任意の部位を、試料にダメージを与えることなく、透過電子顕微鏡観察が可能なサイズの微小薄片として容易にサンプリングすることができる。また、有機物や生物等の揮発性物質含有試料の任意の部位を、試料にダメージを与えることなく、透過電子顕微鏡観察が可能なサイズの微小薄片として容易にサンプリングすることができると同時に、その場で、サンプリングした微小薄片試料の電子顕微鏡観察を行うことができる。   According to the present invention, an arbitrary part of a volatile substance-containing sample such as an organic substance or a living organism can be easily sampled as a small thin piece having a size that can be observed with a transmission electron microscope without damaging the sample. In addition, any part of a volatile substance-containing sample such as organic matter or living organisms can be easily sampled as a small thin piece of a size that can be observed with a transmission electron microscope without damaging the sample. Thus, the sampled micro thin sample can be observed with an electron microscope.

次に、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して詳細に説明する。   Next, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

(第1の実施形態)
図1は本発明の第1の実施形態を示す構成図である。図中1は電子光学鏡筒、2は揮発性物質含有試料を導入する試料室(試料チャンバー)である。電子光学鏡筒1の内部には、電子銃3が設置された電子銃室4、コンデンサレンズ5、走査コイル6、非点補正装置7、対物レンズ8を有するレンズ室9が設けられている。
(First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of the present invention. In the figure, 1 is an electron optical column, and 2 is a sample chamber (sample chamber) for introducing a volatile substance-containing sample. Inside the electron optical column 1, an electron gun chamber 4 in which an electron gun 3 is installed, a condenser lens 5, a scanning coil 6, an astigmatism correction device 7, and a lens chamber 9 having an objective lens 8 are provided.

また、試料室2の内部には、ニードル12、試料ホルダー14、透過電子顕微鏡用試料ホルダー15が設置されている。ニードル12は外部からの操作が可能なマニピュレータ(図示せず)の先端に接続されている。ニードル12は、例えば、金属製もしくは金属をコートしたガラス製である。   Further, inside the sample chamber 2, a needle 12, a sample holder 14, and a transmission electron microscope sample holder 15 are installed. The needle 12 is connected to the tip of a manipulator (not shown) that can be operated from the outside. The needle 12 is made of, for example, metal or glass coated with metal.

試料ホルダー14は生物や高分子等の揮発性物質含有試料13を保持し、試料室2内に導入するものであり、透過電子顕微鏡用試料ホルダー15は試料13から剥ぎ取られた試料、或いは試料13から切断された試料を保持し、透過電子顕微鏡観察用の試料として試料室2の外部に取り出すものである。試料ホルダー14と透過電子顕微鏡用試料ホルダー15は、各々予め所定の真空度に排気された予備排気室20、21を介して個別に導入できる機構となっている。予備排気室20は試料導入前に予め所定の真空度に排気し、予備排気室21は試料排出前に予め所定の真空度に排気しておく。   The sample holder 14 holds a sample 13 containing a volatile substance such as a living organism or a polymer and introduces the sample into the sample chamber 2. The sample holder 15 for the transmission electron microscope is a sample peeled off from the sample 13 or a sample. A sample cut from 13 is held and taken out of the sample chamber 2 as a sample for observation with a transmission electron microscope. The sample holder 14 and the transmission electron microscope sample holder 15 each have a mechanism that can be individually introduced through the preliminary exhaust chambers 20 and 21 that have been exhausted in advance to a predetermined degree of vacuum. The preliminary exhaust chamber 20 is evacuated to a predetermined degree of vacuum before introducing the sample, and the preliminary evacuation chamber 21 is evacuated to a predetermined degree of vacuum before discharging the sample.

電子光学鏡筒1内の電子銃室4は排気部16から排気系(図示せず)に接続され、レンズ室9は排気部17から排気系(図示せず)に接続され、それぞれ別個に各室の真空を維持することが可能である。一方、試料室2は排気部18から排気系(図示せず)に接続され、且つ、バルブを介してガス導入部19が設けられ、任意のガス雰囲気(例えば、水、窒素等)で、任意の真空度に維持することが可能である。   The electron gun chamber 4 in the electron optical column 1 is connected from the exhaust unit 16 to an exhaust system (not shown), and the lens chamber 9 is connected from the exhaust unit 17 to an exhaust system (not shown). It is possible to maintain the chamber vacuum. On the other hand, the sample chamber 2 is connected to an exhaust system (not shown) from the exhaust unit 18 and is provided with a gas introduction unit 19 through a valve, so that an arbitrary gas atmosphere (for example, water, nitrogen, etc.) can be used. It is possible to maintain the degree of vacuum.

また、10、11は圧力の異なる領域を仕切り、且つ、電子ビームを通過させるオリフィスである。オリフィス10は電子銃室4とレンズ室9を、オリフィス11はレンズ室9と試料室2をそれぞれ仕切っている。通常、オリフィス11としては、対物絞りが用いられる。   Reference numerals 10 and 11 denote orifices that partition regions having different pressures and allow an electron beam to pass therethrough. The orifice 10 partitions the electron gun chamber 4 and the lens chamber 9, and the orifice 11 partitions the lens chamber 9 and the sample chamber 2. Usually, an objective aperture is used as the orifice 11.

次に、揮発性物質含有試料の微小薄片試料作製方法について説明する。まず、電子銃室4、試料室2、レンズ室9の各室の真空度を調節する。電子銃室4は電子銃3により電子ビームを発生する必要があるため、排気部16から排気し、10-3Pa程度の真空度に調節する。 Next, a method for preparing a minute thin piece sample of a volatile substance-containing sample will be described. First, the degree of vacuum in each of the electron gun chamber 4, the sample chamber 2, and the lens chamber 9 is adjusted. Since the electron gun chamber 4 needs to generate an electron beam by the electron gun 3, the electron gun chamber 4 is exhausted from the exhaust unit 16 and adjusted to a vacuum degree of about 10 −3 Pa.

一方、試料室2は有機物や生物等の揮発性物質を含有する試料を導入できるように、即ち、揮発性物質含有試料が変質しない真空度に調節する。その方法は、まず1Pa以下の真空度になるように排気部18から排気し、続いてガス導入部19から水、窒素等のガスを導入して1000Pa程度の真空度に調節する。試料室2と電子銃室4の中間に位置するレンズ室9は排気部17から排気し、1Pa程度の真空度に調節する。   On the other hand, the sample chamber 2 is adjusted to a degree of vacuum so that a sample containing a volatile substance such as an organic substance or a living organism can be introduced, that is, the volatile substance-containing sample is not altered. In this method, first, the exhaust unit 18 is evacuated so that the degree of vacuum is 1 Pa or less, and then a gas such as water or nitrogen is introduced from the gas introduction unit 19 to adjust the degree of vacuum to about 1000 Pa. The lens chamber 9 located between the sample chamber 2 and the electron gun chamber 4 is evacuated from the exhaust section 17 and adjusted to a degree of vacuum of about 1 Pa.

次に、予備排気室20を介して試料13を搭載した試料ホルダー14を試料室2内に導入し、電子銃3の電子ビームの光軸上に試料13が位置するように置く。また、予備排気室21を介して透過電子顕微鏡用試料ホルダー15を導入するが、試料ホルダー14に接触しないように退避位置に置く。   Next, the sample holder 14 carrying the sample 13 is introduced into the sample chamber 2 through the preliminary exhaust chamber 20 and placed so that the sample 13 is positioned on the optical axis of the electron beam of the electron gun 3. Further, although the transmission electron microscope sample holder 15 is introduced through the preliminary exhaust chamber 21, it is placed in a retracted position so as not to contact the sample holder 14.

次いで、電子銃3から電子を放出させ、コンデンサレンズ5、非点補正装置7、対物レンズ8を動作させて試料13上に細く絞った電子線を照射する。また、走査コイル6を駆動して電子線を偏向させ、試料13面上に電子線をスキャンする。この時、試料13の試料電流を検出器(図示せず)で測定し、この測定電流と電子線を走査させるための信号とを同期させて表示することで試料の表面の像が得られる。   Next, electrons are emitted from the electron gun 3, and the condenser lens 5, the astigmatism correction device 7, and the objective lens 8 are operated to irradiate a finely focused electron beam on the sample 13. Further, the scanning coil 6 is driven to deflect the electron beam, and the electron beam is scanned on the surface of the sample 13. At this time, the sample current of the sample 13 is measured by a detector (not shown), and the measured current and a signal for scanning the electron beam are displayed in synchronization with each other, thereby obtaining an image of the surface of the sample.

なお、試料電流は、一次電子線が試料13に入射した時に試料13とアース間に流れる電流であり、一次電子線から試料13より放射される二次電子及び反射電子等の電子を差し引いた分の電流である。   The sample current is a current that flows between the sample 13 and the ground when the primary electron beam is incident on the sample 13, and is the amount obtained by subtracting electrons such as secondary electrons and reflected electrons emitted from the sample 13 from the primary electron beam. Current.

また、本装置においてはニードル12及び透過電子顕微鏡用試料ホルダー15からも電流を計測できる構成となっており、像表示には、試料13、ニードル12、透過電子顕微鏡用試料ホルダー15の電流を検出器(図示せず)でそれぞれ検出する。そして、検出した各部の電流と電子線を走査させるための信号とをそれぞれ同期させて表示することで、試料13、ニードル12、試料ホルダー15を組み合わせた像が得られる。この場合には、試料13、ニードル12、試料ホルダー15の位置関係が分かるので、操作性が向上する。   In this apparatus, the current can also be measured from the needle 12 and the transmission electron microscope sample holder 15, and the current of the sample 13, the needle 12, and the transmission electron microscope sample holder 15 is detected for image display. Each of them is detected by a device (not shown). Then, by displaying the detected current of each part and the signal for scanning the electron beam in synchronization with each other, an image in which the sample 13, the needle 12, and the sample holder 15 are combined can be obtained. In this case, since the positional relationship among the sample 13, the needle 12, and the sample holder 15 is known, operability is improved.

次に、試料13の表面の像にフォーカスを合わせ、試料13のサンプリングすべき部位を決定する。その後、マニピュレータを操作してニードル12を試料13に近づけ、試料13の所望の部位を剥ぎ取る。場合によっては、二本のニードル12を用いて試料13の一部を切断することも可能である。最終的に透過電子顕微鏡の試料として使用する部分をニードル12に付着させて、試料13の表面から電子光学鏡筒1側へ退避させる。   Next, the surface of the sample 13 is focused, and the part of the sample 13 to be sampled is determined. Thereafter, the manipulator is operated to bring the needle 12 closer to the sample 13 and peel off a desired portion of the sample 13. In some cases, it is also possible to cut a part of the sample 13 using the two needles 12. Finally, a portion to be used as a sample of the transmission electron microscope is attached to the needle 12 and retracted from the surface of the sample 13 to the electron optical column 1 side.

また、試料13がニードル12に接触しないように試料ホルダー14を予備排気室20側に退避させ、電子ビームの光軸上に透過電子顕微鏡用試料ホルダー15を移動させる。この時、各レンズの設定を変更せずに、透過電子顕微鏡用試料ホルダー15を移動させてフォーカスを合わせるようにすると試料ホルダー15がニードル12に接触することが避けられる。   Further, the sample holder 14 is retracted to the preliminary exhaust chamber 20 side so that the sample 13 does not contact the needle 12, and the transmission electron microscope sample holder 15 is moved on the optical axis of the electron beam. At this time, if the transmission electron microscope sample holder 15 is moved and focused without changing the setting of each lens, the sample holder 15 can be prevented from contacting the needle 12.

次に、再び、マニピュレータを操作して透過電子顕微鏡用試料ホルダー15のメッシュ部位(透過電子顕微鏡の観察時の試料保持部)にニードル12を近づけ、先にサンプリングした試料の一部を置く。試料がニードル12から離れ難い場合には、もう一本のニードル12を利用すると良い。ニードル12を透過電子顕微鏡用試料ホルダー15から離した後、予備排気室21を介して透過電子顕微鏡用試料ホルダー15を試料室2から外部に退出させる。この試料は、透過電子顕微鏡用の微小薄片試料として用いられる。   Next, the manipulator is operated again to bring the needle 12 close to the mesh portion of the transmission electron microscope sample holder 15 (the sample holding portion at the time of observation with the transmission electron microscope), and a part of the sample sampled earlier is placed. When it is difficult to separate the sample from the needle 12, another needle 12 may be used. After separating the needle 12 from the transmission electron microscope sample holder 15, the transmission electron microscope sample holder 15 is withdrawn from the sample chamber 2 through the preliminary exhaust chamber 21. This sample is used as a micro thin sample for a transmission electron microscope.

本実施形態では、有機物や生物等の揮発性物質含有試料の任意の部位を、変質することなく、容易に透過電子顕微鏡で観察が可能なサイズの微小薄片としてサンプリングすることができる。   In the present embodiment, an arbitrary part of a volatile substance-containing sample such as an organic substance or a living organism can be sampled as a minute flake having a size that can be easily observed with a transmission electron microscope without being altered.

(第2の実施形態)
図2は本発明の第2の実施形態を示す構成図である。第1の実施形態との違いは、電子光学鏡筒1の下方位置に試料13、ニードル12、透過電子顕微鏡用試料ホルダー15から発生する反射電子を検出する反射電子検出器22を設けた点であり、その他の構成は図1と同様である。本実施形態では、試料13やニードル12、透過電子顕微鏡用試料ホルダー15の像を形成する際に試料電流ではなく、反射電子検出器22で検出した信号を電子線を走査するための信号と同期させて表示することで、像を得るものである。
(Second Embodiment)
FIG. 2 is a block diagram showing a second embodiment of the present invention. The difference from the first embodiment is that a backscattered electron detector 22 for detecting backscattered electrons generated from the sample 13, the needle 12, and the transmission electron microscope sample holder 15 is provided below the electron optical column 1. There are other configurations similar to those in FIG. In this embodiment, when forming an image of the sample 13, the needle 12, or the transmission electron microscope sample holder 15, the signal detected by the backscattered electron detector 22, not the sample current, is synchronized with the signal for scanning the electron beam. The image is obtained by displaying the image.

本実施形態では、反射電子検出器22で検出した信号を用いて試料13やニードル12、透過電子顕微鏡用試料ホルダー15の像を表示するため、ニードル12の材質としてガラス等が使用可能であり、対象の揮発性物質含有試料によって金属製ニードルを使用できない場合に、本実施形態の構成は有効である。   In this embodiment, since the image of the sample 13, the needle 12, and the transmission electron microscope sample holder 15 is displayed using the signal detected by the backscattered electron detector 22, glass or the like can be used as the material of the needle 12. The configuration of the present embodiment is effective when the metal needle cannot be used depending on the target volatile substance-containing sample.

なお、以上の実施形態では、マニピュレータの先端形状としてニードルタイプを使用しているが、これに限ることなく、例えば、はさみタイプや作動排気を利用した真空吸引ノズル等を使用しても良い。また、対象試料が小さい場合にはカーボンナノチューブを使用しても良い。更に、フォーカスを試料に合わせるように操作しているが、フォーカス位置をマニピュレータの先端に固定し、ニードルの移動に連動してフォーカスが自動的に修正される方法を用いても構わない。   In the above embodiment, the needle type is used as the tip shape of the manipulator. However, the present invention is not limited to this, and for example, a scissor type or a vacuum suction nozzle using working exhaust may be used. Further, when the target sample is small, carbon nanotubes may be used. Further, although the operation is performed so that the focus is adjusted to the sample, a method in which the focus position is fixed to the tip of the manipulator and the focus is automatically corrected in conjunction with the movement of the needle may be used.

(第3の実施形態)
図3は本発明の第3の実施形態を示す構成図である。なお、図3では図1、図2と同一部分は同一符号を付している。まず、本実施形態では、主に、雰囲気制御が可能な試料室(試料チャンバー)2、電子光学鏡筒1、ニードルを先端に有するマニピュレータ30、走査電子顕微鏡用の電子検出器31、走査型透過電子顕微鏡用の電子検出器32等から構成されている。
(Third embodiment)
FIG. 3 is a block diagram showing a third embodiment of the present invention. In FIG. 3, the same parts as those in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals. First, in this embodiment, mainly a sample chamber (sample chamber) 2 capable of controlling the atmosphere, an electron optical column 1, a manipulator 30 having a needle at the tip, an electron detector 31 for a scanning electron microscope, a scanning transmission It comprises an electron detector 32 for an electron microscope.

本実施形態では、生物や高分子等の揮発性物質含有試料13から微小薄片試料34をマニピュレータ30の先端のニードル35でサンプリングし、詳しく後述するように走査電子顕微鏡用の電子検出器31による走査電子顕微鏡観察、或いは走査型透過電子顕微鏡用の電子検出器32による走査型透過電子顕微鏡観察が可能なように構成したものである。   In this embodiment, a minute thin piece sample 34 is sampled from a sample 13 containing a volatile substance such as a living organism or a polymer by a needle 35 at the tip of a manipulator 30 and scanned by an electron detector 31 for a scanning electron microscope as will be described in detail later. This is configured to enable observation with an electron microscope, or observation with a scanning transmission electron microscope using an electron detector 32 for a scanning transmission electron microscope.

電子光学鏡筒1は、電子銃3が設置された電子銃室4と、コンデンサレンズ5、走査コイル6、非点補正装置7、対物レンズ8が設置されたレンズ室9からなっている。電子光学鏡筒1は、電子銃室4とレンズ室9の間に設置されたオリフィス10で仕切られており、電子銃室4、レンズ室9はそれぞれ排気部16、17より排気系(不図示)に接続され、真空を維持することが可能である。   The electron optical column 1 includes an electron gun chamber 4 in which an electron gun 3 is installed, and a lens chamber 9 in which a condenser lens 5, a scanning coil 6, an astigmatism correction device 7, and an objective lens 8 are installed. The electron optical column 1 is partitioned by an orifice 10 installed between an electron gun chamber 4 and a lens chamber 9, and the electron gun chamber 4 and the lens chamber 9 are exhausted from exhaust units 16 and 17, respectively (not shown). ) To maintain a vacuum.

試料室2内には、ニードル35を先端に有するマニピュレータ30、マニピュレータ30をXYZ(図3参照)方向に移動させるマニピュレータステージ36、マニピュレータ30のニードル35をΦ方向に案内するガイドレール37、試料をXYZΘ方向(図3参照)に移動させる試料ステージ38が設けられている。Φ方向は試料ステージ38を中心とする円周方向で、Θ軸に直交する回転軸である。   In the sample chamber 2, a manipulator 30 having a needle 35 at the tip, a manipulator stage 36 that moves the manipulator 30 in the XYZ (see FIG. 3) direction, a guide rail 37 that guides the needle 35 of the manipulator 30 in the Φ direction, and a sample A sample stage 38 that is moved in the XYZΘ direction (see FIG. 3) is provided. The Φ direction is a circumferential direction around the sample stage 38 and is a rotation axis orthogonal to the Θ axis.

また、試料室2内には、図示しないエネルギーフィルターにより2次電子検出器及び反射電子検出器として使用可能な走査電子顕微鏡用の電子検出器31、明視野観察用検出エリアと暗視野観察用検出エリアを持つ2分割された走査型透過電子顕微鏡用の電子検出器32が設置されている。電子検出器31はエネルギーフィルターを用いることにより、試料からの二次電子(試料に電子線を照射することにより試料から放出される電子)と、試料から反射した反射電子を分けて検出することが可能である。   In the sample chamber 2, an electron detector 31 for a scanning electron microscope that can be used as a secondary electron detector and a backscattered electron detector by an energy filter (not shown), a detection area for bright field observation, and a detection for dark field observation An electron detector 32 for a scanning transmission electron microscope divided into two with an area is installed. By using an energy filter, the electron detector 31 can separately detect secondary electrons from the sample (electrons emitted from the sample by irradiating the sample with an electron beam) and reflected electrons reflected from the sample. Is possible.

また、試料室2は排気部18から排気系(不図示)に接続され、且つ、バルブを介してガス導入部19が設けられ、任意のガス雰囲気で、任意の真空度に維持することが可能な機構となっている。更に、試料室2には、試料13を導入する為の試料導入室39と、上述の電子光学鏡筒1が接続されている。電子光学鏡筒1の先端には、対物絞り用のオリフィス11が設置されており、試料室2と電子光学鏡筒1はオリフィス11で区切られている。   Further, the sample chamber 2 is connected to an exhaust system (not shown) from the exhaust unit 18 and is provided with a gas introduction unit 19 through a valve, and can be maintained at an arbitrary vacuum degree in an arbitrary gas atmosphere. Mechanism. Further, the sample chamber 2 is connected to the sample introduction chamber 39 for introducing the sample 13 and the above-described electron optical column 1. At the tip of the electron optical column 1, an orifice 11 for an objective aperture is installed, and the sample chamber 2 and the electron optical column 1 are separated by the orifice 11.

マニピュレータ30は先端に接続されたニードル35が、マニピュレータステージ36によって図示しないステッピングリニアモータ及びピエゾ素子を用いてXYZ方向に駆動され、更に、ガイドレール37に沿ってΦ方向に移動することが可能である。このようにマニピュレータ30のニードル35は外部から自由に操作でき、揮発性物質含有試料をサンプリングすることが可能である。   The manipulator 30 is configured such that a needle 35 connected to the tip of the manipulator 30 is driven in an XYZ direction by a manipulator stage 36 using a stepping linear motor and a piezoelectric element (not shown), and can further move in the Φ direction along the guide rail 37. is there. As described above, the needle 35 of the manipulator 30 can be freely operated from the outside, and the volatile substance-containing sample can be sampled.

また、マニピュレータ30は図示しないペルチェ素子等を用いてニードル35の温度制御を行う温度制御機構40を含んでいる。ニードル35は上述のように外部からの操作が可能なマニピュレータ30の先端に接続され、金属製もしくは金属をコートしたガラス製である。温度制御機構40はペルチェ素子を用いてニードル先端の試料を冷却するのに用いられる。   The manipulator 30 includes a temperature control mechanism 40 that controls the temperature of the needle 35 using a Peltier element (not shown) or the like. The needle 35 is connected to the tip of the manipulator 30 that can be operated from the outside as described above, and is made of metal or glass coated with metal. The temperature control mechanism 40 is used to cool the sample at the tip of the needle using a Peltier element.

次に、本実施形態による微小薄片試料のサンプリング方法を図3、図4を参照して説明する。まず、各部位の真空度を調節する。電子銃室4は、電子銃3により電子ビームを発生する必要がある為、10-3Pa程度の真空度に調節する。試料室2は排気部18からの真空排気とガス導入部19からの所望のガス(例えば、水、窒素等)の導入とフローコントロールにより、有機物や生物等の揮発性物質を含有した試料13を導入出来るように(試料が変質しないように)、1000Pa程度の真空度に調節する。試料室2と電子銃室4との間に位置するレンズ室9は、1Pa程度の真空度に調節する。 Next, the sampling method of the micro thin sample according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. First, the degree of vacuum at each part is adjusted. The electron gun chamber 4 is adjusted to a degree of vacuum of about 10 −3 Pa because it is necessary to generate an electron beam by the electron gun 3. The sample chamber 2 contains a sample 13 containing a volatile substance such as an organic substance or a living organism by evacuating from the exhaust unit 18, introducing a desired gas (for example, water, nitrogen, etc.) from the gas introduction unit 19 and flow control. The vacuum degree is adjusted to about 1000 Pa so that the sample can be introduced (so that the sample does not deteriorate). The lens chamber 9 located between the sample chamber 2 and the electron gun chamber 4 is adjusted to a degree of vacuum of about 1 Pa.

次に、微小薄片試料をサンプリングする為、揮発性物質含有試料13を試料室2内へ導入し、走査電子顕微鏡による観察を行う。試料13を導入するには、予め所定の真空度に排気された試料導入室39を介することによって試料13を搭載した試料ステージ38を試料室2内に導入し、その試料ステージ38により試料13が電子光学鏡筒1の光軸上に来るように置く。   Next, in order to sample a minute thin piece sample, the volatile substance-containing sample 13 is introduced into the sample chamber 2 and observed with a scanning electron microscope. In order to introduce the sample 13, the sample stage 38 on which the sample 13 is mounted is introduced into the sample chamber 2 through the sample introduction chamber 39 evacuated to a predetermined degree of vacuum in advance. It is placed so as to be on the optical axis of the electron optical column 1.

試料13の走査電子顕微鏡観察を行うには、先ず、電子銃3より電子を放出させ、コンデンサレンズ5、非点補正装置7、対物レンズ8を動作させることにより、試料13上に細く絞った電子線を照射する。また、走査コイル6を駆動して電子線を偏向させ、試料13の表面上に走査する。   In order to observe the sample 13 with a scanning electron microscope, first, electrons are emitted from the electron gun 3 and the condenser lens 5, the astigmatism correction device 7, and the objective lens 8 are operated. Irradiate the line. Further, the scanning coil 6 is driven to deflect the electron beam and scan the surface of the sample 13.

同時に、試料13からの反射電子を走査電子顕微鏡用の電子検出器31により測定し、この検出器31で検出した信号と電子線を走査させるための信号とを同期させて表示することで試料を観察することが出来る。   At the same time, the reflected electrons from the sample 13 are measured by the electron detector 31 for the scanning electron microscope, and the signal detected by the detector 31 and the signal for scanning the electron beam are displayed in synchronization with each other. Can be observed.

また、試料13から微小薄片試料をサンプリングするには、走査電子顕微鏡により試料13の像を観察してフォーカスを試料表面に合わせ、試料のサンプリングすべき部位を決定する。次いで、マニピュレータ30を操作して試料表面にニードル35を近づけ、試料13の必要な部分を剥ぎ取る。場合によっては、試料ステージ38を動作させて試料の一部を切断しても良い。最終的に、図4に示すように微小薄片試料34をニードル35の先端部に付着させる。微小薄片試料34を剥ぎ取った後の試料13は、試料ステージ38ごと試料導入室39へ退避させておく。   In addition, in order to sample a small thin piece sample from the sample 13, an image of the sample 13 is observed with a scanning electron microscope, the focus is adjusted to the sample surface, and a portion of the sample to be sampled is determined. Next, the manipulator 30 is operated to bring the needle 35 close to the sample surface, and a necessary portion of the sample 13 is peeled off. In some cases, the sample stage 38 may be operated to cut a part of the sample. Finally, as shown in FIG. 4, the micro thin sample 34 is attached to the tip of the needle 35. The sample 13 after the fine thin sample 34 is peeled off is retreated to the sample introduction chamber 39 together with the sample stage 38.

次に、図4を用いて微小薄片試料の電子顕微鏡による観察方法について説明する。ニードル35の先端にサンプリングした微小薄片試料34を電子顕微鏡で観察する場合において、高分解能観察及び透過電子顕微鏡観察を行う為には、高真空下において試料34への電子線照射を行わなければならない。   Next, an observation method of a minute thin piece sample with an electron microscope will be described with reference to FIG. When the micro thin sample 34 sampled at the tip of the needle 35 is observed with an electron microscope, the sample 34 must be irradiated with an electron beam under high vacuum in order to perform high resolution observation and transmission electron microscope observation. .

その為、先ず、ペルチェ素子を用いたマニピュレータ30の温度制御機構40によって微小薄片試料34を含有する揮発性物質が高真空下で揮発しない温度以下に冷却する。その後、ガス導入部19を閉じてガスフローを停止させ、排気部17及び18から電子光学鏡筒1のレンズ室9及び試料室2の高真空排気を行う(レンズ室9及び試料室2の真空度としては、例えば10-3Pa程度とする)。 Therefore, first, the temperature control mechanism 40 of the manipulator 30 using a Peltier element cools the volatile substance containing the minute thin piece sample 34 to a temperature at which it does not evaporate under high vacuum. Thereafter, the gas introduction part 19 is closed to stop the gas flow, and the high vacuum evacuation of the lens chamber 9 and the sample chamber 2 of the electron optical column 1 is performed from the exhaust parts 17 and 18 (the vacuum of the lens chamber 9 and the sample chamber 2). The degree is, for example, about 10 −3 Pa).

ここで、電子顕微鏡観察を行う場合には、走査電子顕微鏡用の電子検出器31と走査型透過電子顕微鏡用の電子検出器32による電子顕微鏡像取得が同時に可能である。具体的には、微小薄片試料34のサンプリング時の電子顕微鏡観察を行う場合と同様に、微小薄片試料34の表面上に細く絞った電子線を走査し、その表面から放出される二次電子を走査電子顕微鏡用の電子検出器31によって測定し、同時に試料34を透過・散乱した電子を走査型透過電子顕微鏡用の電子検出器32の二つのエリアでそれぞれ測定する。そして、これら二つの電子検出器31、32によって測定した信号を、それぞれ電子線を走査させるための信号と同期させて表示することで、二次電子像と、明視野像及び暗視野像を取得することが出来る。尚、走査型透過電子顕微鏡像を得るために照射する電子線の加速電圧は、電子が試料を透過する加速電圧で観察する必要がある。この結果、二次電子像観察から微小薄片試料34の外形の形態観察、走査型透過電子顕微鏡の明視野像と暗視野像観察から微小薄片試料34の内部構造の情報を得ることが出来る。   Here, when performing electron microscope observation, an electron microscope image can be obtained simultaneously by the electron detector 31 for a scanning electron microscope and the electron detector 32 for a scanning transmission electron microscope. Specifically, as in the case of performing an electron microscope observation at the time of sampling of the minute thin piece sample 34, a finely focused electron beam is scanned on the surface of the minute thin piece sample 34, and secondary electrons emitted from the surface are scanned. Measurement is performed by the electron detector 31 for the scanning electron microscope, and at the same time, the electrons transmitted and scattered through the sample 34 are respectively measured in two areas of the electron detector 32 for the scanning transmission electron microscope. A secondary electron image, a bright-field image, and a dark-field image are obtained by displaying the signals measured by these two electron detectors 31 and 32 in synchronization with the signal for scanning the electron beam. I can do it. In addition, it is necessary to observe the acceleration voltage of the electron beam irradiated in order to obtain a scanning transmission electron microscope image with the acceleration voltage which an electron permeate | transmits a sample. As a result, it is possible to obtain information on the internal structure of the minute thin piece sample 34 from observation of the outer shape of the fine thin piece sample 34 from observation of the secondary electron image and observation of a bright field image and dark field image of the scanning transmission electron microscope.

なお、ここでは、電子検出器31で二次電子を検出して二次電子像を得ているが、これは、純粋に試料の外形を観察するためであり、試料のサンプリング時と同様に試料からの反射電子を検出しても試料の観察は可能である。   Here, secondary electrons are obtained by detecting secondary electrons with the electron detector 31, but this is purely for observing the external shape of the sample. The sample can be observed even if the backscattered electrons are detected.

本実施形態では、第1、第2の実施形態と同様に有機物や生物等の揮発性物質含有試料の任意の部位を、変質することなく、透過電子顕微鏡観察が可能なサイズの微小薄片試料として容易にサンプリングできる。また、その場で、試料室2内において電子顕微鏡観察によってサンプリングした微小薄片試料の外形観察及び内部構造の観察を行うことができる。   In this embodiment, as in the first and second embodiments, an arbitrary part of a volatile substance-containing sample such as an organic substance or a living organism is used as a minute thin piece sample that can be observed by a transmission electron microscope without being altered. Can be sampled easily. In addition, on the spot, it is possible to observe the external shape and the internal structure of the micro thin sample sampled by electron microscope observation in the sample chamber 2.

(第4の実施形態)
図5は本発明の第4の実施形態を示す構成図である。第4の実施形態では、第3の実施形態の構成に、更に、特性X線を検出するEDS(Energy Dispersive X−ray Spectrometer)検出器41と、ニードルの回転及び温度制御機構43を有するマニピュレータ42を設けたものであり、ニードルの回転機構を用いた高傾斜電子顕微鏡観察によってニードル先端にサンプリングした微小薄片試料34の立体構造を観察できるようにしたものである。
(Fourth embodiment)
FIG. 5 is a block diagram showing a fourth embodiment of the present invention. In the fourth embodiment, a manipulator 42 having an EDS (Energy Dispersive X-ray Spectrometer) detector 41 for detecting characteristic X-rays and a needle rotation and temperature control mechanism 43 is added to the configuration of the third embodiment. The three-dimensional structure of the micro thin sample 34 sampled at the tip of the needle by high-inclination electron microscope observation using a needle rotation mechanism can be observed.

本実施形態の基本的な構成は図3の第3の実施形態と同様であり、試料室2内には、EDS検出器27と、マニピュレータ30とは別のマニピュレータ42が設けられている。このマニピュレータ42はニードル35をその先端に有し、ニードル35をその軸を中心に回転させる回転機構とニードル35の温度制御を行う機構から成る回転及び温度制御機構43を備えている。   The basic configuration of this embodiment is the same as that of the third embodiment of FIG. 3, and an EDS detector 27 and a manipulator 42 other than the manipulator 30 are provided in the sample chamber 2. The manipulator 42 has a needle 35 at its tip, and a rotation and temperature control mechanism 43 comprising a rotation mechanism for rotating the needle 35 about its axis and a mechanism for controlling the temperature of the needle 35.

また、マニピュレータ42のニードル35はマニピュレータステージ36によってXYZ方向に駆動され、更にガイドレール37によってΦ方向に移動可能である。また、他方のマニピュレータ30のニードル35は微小薄片試料のサンプリングが容易に出来るように先端形状はカギ状になっている。このマニピュレータ30は微小薄片試料の作製専用として使用するため、温度制御機構は設けていない。それ以外の構成は図3と同様である。なお、ニードル先端のカギ状形状は微小であるため、図5、図6には不図示である。   Further, the needle 35 of the manipulator 42 is driven in the XYZ directions by the manipulator stage 36 and can be moved in the Φ direction by the guide rail 37. The needle 35 of the other manipulator 30 is keyed so that a sample of a small thin piece can be easily sampled. Since this manipulator 30 is used exclusively for the production of a minute thin piece sample, no temperature control mechanism is provided. The other configuration is the same as that of FIG. Since the key shape at the tip of the needle is very small, it is not shown in FIGS.

尚、マニピュレータの形状としては、ニードルタイプだけでなく、例えば、はさみタイプや作動排気を利用した真空吸引ノズル等を利用してもよい。また、対象試料が小さい場合にはカーボンナノチューブをニードルとして使用できる。   The shape of the manipulator is not limited to the needle type. For example, a scissor type, a vacuum suction nozzle using working exhaust, or the like may be used. In addition, when the target sample is small, carbon nanotubes can be used as needles.

次に、図5及び図6を参照して本実施形態による微小薄片試料のサンプリング方法を説明する。微小薄片試料の基本的なサンプリング方法は第3の実施形態と同様である。先ず、ニードルを先端に有するマニピュレータ30を用いて第3の実施形態と同じ操作によりニードル35の先端に微小薄片試料34をサンプリングする。次に、電子顕微鏡観察を行う為、この微小薄片試料34をマニピュレータ30のニードル先端から、回転及び温度制御機構を備えたニードルを先端に有するマニピュレータ42のニードル先端部に移動させてサンプリングを行う。   Next, a sampling method for a micro thin sample according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. The basic sampling method of the minute slice sample is the same as that of the third embodiment. First, the micro thin sample 34 is sampled at the tip of the needle 35 by the same operation as in the third embodiment using the manipulator 30 having the needle at the tip. Next, for observation with an electron microscope, sampling is performed by moving the micro thin sample 34 from the needle tip of the manipulator 30 to the needle tip portion of a manipulator 42 having a tip provided with a rotation and temperature control mechanism.

次に、微小薄片試料の電子顕微鏡観察方法について説明する。先ず、回転及び温度制御機構を備えたニードルを先端に有するマニピュレータ42の先端にサンプリングした微小薄片試料34の高分解能観察及び透過電子顕微鏡観察を行う為には、第3の実施形態と同様に高真空下において微小試料片28への電子線照射を行う必要がある。   Next, an electron microscope observation method for a minute thin piece sample will be described. First, in order to perform high-resolution observation and transmission electron microscope observation of a micro thin sample 34 sampled at the tip of a manipulator 42 having a needle equipped with a rotation and temperature control mechanism at the tip, the same as in the third embodiment. It is necessary to irradiate the minute sample piece 28 with an electron beam under vacuum.

従って、第3の実施形態と同様にマニピュレータ42におけるニードルの温度制御機構43によって微小薄片試料34の冷却を行い、更に、電子光学鏡筒1のレンズ室9及び試料室2の高真空排気を行う(例えば、真空度は10-3Pa程度とする)。その後、微小薄片試料34を様々な方向から電子顕微鏡観察を行うため、マニピュレータ42のニードル35をガイドレール37に沿って動かし、図6に示すようにマニピュレータ42のニードル35の回転軸を電子線と直交させる。 Accordingly, the micro thin sample 34 is cooled by the temperature control mechanism 43 of the needle in the manipulator 42 as in the third embodiment, and further, high vacuum evacuation of the lens chamber 9 and the sample chamber 2 of the electron optical column 1 is performed. (For example, the degree of vacuum is about 10 −3 Pa). Thereafter, in order to observe the micro thin sample 34 from various directions with an electron microscope, the needle 35 of the manipulator 42 is moved along the guide rail 37, and the rotation axis of the needle 35 of the manipulator 42 is changed to an electron beam as shown in FIG. Make orthogonal.

電子顕微鏡観察を行う場合には、第3の実施形態と同様の方法で、走査電子顕微鏡用の電子検出器31で試料からの二次電子を検出し、それと電子線を走査させるための信号とを同期させて二次電子像が得られる。なお、この場合にも、二次電子ではなく、反射電子を検出して試料を表示しても良い。同時に、第3の実施形態と同様に走査型透過電子顕微鏡用の電子検出器32により試料を透過、散乱した電子を検出し、それと電子線を走査させるための信号とを同期させて明視野像及び暗視野像が得られる。   When performing electron microscope observation, in the same manner as in the third embodiment, the electron detector 31 for the scanning electron microscope detects secondary electrons from the sample, and a signal for scanning the electron beam. Are synchronized to obtain a secondary electron image. In this case as well, the sample may be displayed by detecting reflected electrons instead of secondary electrons. At the same time, as in the third embodiment, the electron detector 32 for the scanning transmission electron microscope detects the electrons transmitted and scattered through the sample, and synchronizes the signal for scanning the electron beam with the bright field image. And a dark field image is obtained.

また、この顕微鏡観察の際には、マニピュレータ42のニードルの回転及び温度制御機構43によりニードル先端の微小薄片試料34を図6に示すように様々な角度に回転させながら、同時に電子顕微鏡観察を行う。   Further, in the microscopic observation, the microscopic thin piece sample 34 at the tip of the needle is rotated at various angles as shown in FIG. 6 by the rotation of the needle of the manipulator 42 and the temperature control mechanism 43, and the electron microscopic observation is performed at the same time. .

従って、様々な方向からの二次電子像及び明視野像と暗視野像が得られ、これにコンピュータ(不図示)による画像処理を組み合わせることにより微小薄片試料34の立体的な外形構造及び内部構造の情報を得ることが出来る。更に、EDS検出器41による元素マッピングをこの情報と組み合わせることで、組成の立体分布を構築することも可能である。   Therefore, secondary electron images, bright field images, and dark field images from various directions are obtained, and by combining this with image processing by a computer (not shown), the three-dimensional external structure and internal structure of the micro thin sample 34 are obtained. Information can be obtained. Furthermore, by combining elemental mapping by the EDS detector 41 with this information, it is possible to construct a three-dimensional distribution of the composition.

本実施形態では、有機物や生物等の揮発性物質含有試料の任意の部位を、変質することなく、透過電子顕微鏡観察が可能なサイズの微小薄片として容易にサンプリングすることができる。また、その場での高傾斜電子顕微鏡観察によって微小薄片試料の立体的な外形観察及び内部構造の観察及び組成分析を行うことが可能である。   In the present embodiment, an arbitrary part of a volatile substance-containing sample such as an organic substance or a living organism can be easily sampled as a small thin piece having a size that can be observed with a transmission electron microscope without being altered. In addition, it is possible to perform a three-dimensional appearance observation, an internal structure observation, and a composition analysis of a minute thin piece sample by high-inclination electron microscope observation on the spot.

本発明の第1の実施形態を示す構成図である。It is a block diagram which shows the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態を示す構成図である。It is a block diagram which shows the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態を示す構成図である。It is a block diagram which shows the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態の有機物微小薄片試料の電子顕微鏡観察方法を説明する図である。It is a figure explaining the electron microscope observation method of the organic substance micro thin sample of the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施形態を示す構成図である。It is a block diagram which shows the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施形態の有機物微小薄片試料の電子顕微鏡観察方法を説明する図である。It is a figure explaining the electron microscope observation method of the organic micro thin piece sample of the 4th Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 電子光学鏡筒
2 試料室(試料チャンバー)
3 電子銃
4 電子銃室
5 コンデンサレンズ
6 走査コイル
7 非点補正装置
8 対物レンズ
9 レンズ室
10、11 オリフィス
12 マニピュレータ
13 揮発性物質含有試料
14 試料ホルダー
15 透過電子顕微鏡用試料ホルダー
16、17、18 排気部
19 ガス導入部
20、21 予備排気室
22 反射電子検出器
30、42 マニピュレータ
31 走査電子顕微鏡用の電子検出器
32 走査型透過電子顕微鏡用の電子検出器
34 微小薄片試料
35 ニードル
36 マニピュレータステージ(XYZ)
37 ニードルのガイドレール(Φ)
38 試料ステージ(XYZΘ)
39 試料導入室
40 ニードルの温度制御機構
41 EDS検出器
43 ニードルの回転及び温度制御機構
1 Electro-optical column 2 Sample chamber (sample chamber)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 3 Electron gun 4 Electron gun chamber 5 Condenser lens 6 Scanning coil 7 Astigmatism correction device 8 Objective lens 9 Lens chamber 10, 11 Orifice 12 Manipulator 13 Sample containing volatile substance 14 Sample holder 15 Sample holder 16 for transmission electron microscope DESCRIPTION OF SYMBOLS 18 Exhaust part 19 Gas introduction part 20, 21 Preliminary exhaust chamber 22 Backscattered electron detector 30, 42 Manipulator 31 Electron detector for scanning electron microscope 32 Electron detector for scanning transmission electron microscope 34 Micro flake sample 35 Needle 36 Manipulator Stage (XYZ)
37 Needle guide rail (Φ)
38 Sample stage (XYZΘ)
39 Sample introduction chamber 40 Needle temperature control mechanism 41 EDS detector 43 Needle rotation and temperature control mechanism

Claims (11)

雰囲気制御が可能な試料チャンバーと、前記試料チャンバー内に揮発性物質含有試料を導入する第1の試料ホルダーと、前記試料ホルダーに保持された試料を観察するための走査電子顕微鏡と、前記第1の試料ホルダーに保持された試料をサンプリングするためのマニピュレータと、前記マニピュレータによってサンプリングされた試料を保持し、前記試料チャンバーの外部に取り出すための第2の試料ホルダーとを備えたことを特徴とする微小薄片作製装置。 A sample chamber capable of controlling the atmosphere, a first sample holder for introducing a volatile substance-containing sample into the sample chamber, a scanning electron microscope for observing the sample held in the sample holder, and the first And a second sample holder for holding a sample sampled by the manipulator and taking it out of the sample chamber. Micro thin piece production equipment. 前記マニピュレータは、前記試料チャンバーの外部からの操作が可能で、先端に試料をサンプリングするニードルを有することを特徴とする請求項1に記載の微小薄片作製装置。 The micromanufacturing device according to claim 1, wherein the manipulator can be operated from the outside of the sample chamber and has a needle for sampling a sample at a tip. 前記走査電子顕微鏡は、電子銃を有する電子銃室と、レンズを有するレンズ室とを含む電子光学鏡筒を備え、前記二つの室がそれぞれ個別の排気系により所定の異なる真空度に調節されることを特徴とする請求項1に記載の微小薄片作製装置。 The scanning electron microscope includes an electron optical barrel including an electron gun chamber having an electron gun and a lens chamber having a lens, and the two chambers are adjusted to a predetermined different degree of vacuum by individual exhaust systems. The apparatus for producing a micro thin piece according to claim 1. 前記サンプリング時には、前記試料チャンバーを揮発性物質含有試料が変質しない程度の真空度に排気することを特徴とする請求項1に記載の微小薄片作製装置。 2. The apparatus for producing a micro thin piece according to claim 1, wherein at the time of sampling, the sample chamber is evacuated to a degree of vacuum so that the volatile substance-containing sample is not altered. 前記走査電子顕微鏡は、電子線を走査させるための信号と、前記試料に流れる試料電流とを同期させることで試料表面の像を表示することを特徴とする請求項1に記載の微小薄片作製装置。 2. The micro thin piece manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the scanning electron microscope displays an image of a sample surface by synchronizing a signal for scanning an electron beam and a sample current flowing in the sample. . 前記走査電子顕微鏡は、前記試料、ニードル、第2の試料ホルダーの電流を検出する検出器を備え、前記検出器で検出された電流と前記電子線を走査させるための信号とをそれぞれ同期させることで前記試料、ニードル、第2の試料ホルダーの像を組み合わせた像を表示することを特徴とする請求項1に記載の微小薄片作製装置。 The scanning electron microscope includes a detector that detects the current of the sample, the needle, and the second sample holder, and synchronizes the current detected by the detector with a signal for scanning the electron beam. 2. An apparatus according to claim 1, wherein an image obtained by combining the images of the sample, the needle, and the second sample holder is displayed. 前記走査電子顕微鏡は、前記第1の試料ホルダーに保持された試料、ニードル、第2の試料ホルダーからの反射電子を検出する反射電子検出器を備え、前記反射電子検出器で検出された信号と電子線を走査させるための信号とを同期させることで試料表面、ニードル、第2の試料ホルダーの像を表示することを特徴とする請求項1に記載の微小薄片作製装置。 The scanning electron microscope includes a sample held by the first sample holder, a needle, a reflected electron detector for detecting reflected electrons from the second sample holder, and a signal detected by the reflected electron detector; The apparatus for producing a minute slice according to claim 1, wherein an image of the sample surface, the needle, and the second sample holder is displayed by synchronizing with a signal for scanning the electron beam. 請求項1に記載の微小薄片作製装置において、前記マニピュレータは温度制御可能であり、さらにサンプリングした試料を前記走査電子顕微鏡による観察を行う為の電子検出器を備えたことを特徴とする微小薄片作製装置。 2. The apparatus according to claim 1, wherein the manipulator is temperature-controllable, and further includes an electron detector for observing the sampled sample by the scanning electron microscope. apparatus. 前記試料チャンバー内でサンプリングした試料を前記走査電子顕微鏡による観察を行う為の電子検出器として、走査電子顕微鏡像観察のための電子検出器と、走査型透過電子顕微鏡像の明視野像及び暗視野像観察のための一つ或いは複数の検出領域を有する電子検出器を備えたことを特徴とする請求項8に記載の微小薄片作製装置。 An electron detector for observing a sample sampled in the sample chamber with the scanning electron microscope, an electron detector for observing a scanning electron microscope image, and a bright field image and a dark field of a scanning transmission electron microscope image 9. The apparatus according to claim 8, further comprising an electron detector having one or a plurality of detection regions for image observation. 前記温度制御可能なマニピュレータは、一つ又は複数設けられ、サンプリングした試料を保持するマニピュレータにニードル軸を回転させる回転機構を有し、当該ニードル軸の回転操作によって微小薄片試料の立体的な形態観察を行うことを特徴とする請求項8に記載の微小薄片作製装置。 The temperature-controllable manipulator is provided with one or a plurality of manipulators that have a rotating mechanism for rotating a needle shaft to a manipulator that holds a sampled sample, and three-dimensional morphology observation of a micro thin sample by rotating the needle shaft The apparatus for producing a micro thin piece according to claim 8, wherein: 前記サンプリングされた試料の観察時には、マニピュレータの温度制御機構によって、サンプリングされた試料を含有する揮発性物質の揮発しない温度に冷却し、且つ、前記試料チャンパー内及び電子光学鏡筒内を更に高真空度に排気することを特徴とする請求項8に記載の微小薄片作製装置。

At the time of observing the sampled sample, the temperature control mechanism of the manipulator cools the sampled sample sample and the electron optical column to a higher vacuum by cooling to a temperature at which the volatile substance containing the sampled sample does not volatilize. The apparatus for producing a thin flake according to claim 8, wherein the apparatus is evacuated every time.

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009115677A (en) * 2007-11-08 2009-05-28 Jeol Ltd Sample preparation method and system
EP3082149A1 (en) * 2015-04-15 2016-10-19 FEI Company Method of manipulating a sample in an evacuated chamber of a charged particle apparatus
EP3432338A1 (en) * 2017-07-20 2019-01-23 FEI Company Specimen preparation and inspection in a dual-beam charged particle microscope

Citations (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5775554U (en) * 1980-10-25 1982-05-10
JPS585505B2 (en) * 1974-03-29 1983-01-31 ツエ− ライヘルト オプテイツシエ ウエルケ ア−ゲ− Reitou Shiryohenido Usouchi
JPS59221955A (en) * 1983-05-31 1984-12-13 Internatl Precision Inc Sample observation method using rapid cryostage
JPS61751U (en) * 1984-06-07 1986-01-07 日本電子株式会社 Frozen sample observation device for scanning electron microscope
JPH03165435A (en) * 1989-11-24 1991-07-17 Nippon Denshi Tekunikusu Kk Electron microscope
JPH05208387A (en) * 1992-01-29 1993-08-20 Shimadzu Corp Micromanipulator
JPH07280714A (en) * 1994-04-13 1995-10-27 Jeol Ltd Biological sample preparation method for scanning electron microscope, biological sample observation method, and biological sample preparation device for scanning electron microscope
JPH10283962A (en) * 1997-04-02 1998-10-23 Nikon Corp Environment-controlled scanning transmission electron beam observation system
JPH11271036A (en) * 1998-03-23 1999-10-05 Advanced Display Inc Microsampling equipment
JP2000036277A (en) * 1998-07-21 2000-02-02 Hitachi Ltd Scanning electron microscope
JP2000155081A (en) * 1998-11-24 2000-06-06 Hitachi Ltd Sample preparation apparatus and method
JP2001088100A (en) * 1999-09-24 2001-04-03 Japan Science & Technology Corp Micro manipulation method
JP2001141673A (en) * 1999-11-16 2001-05-25 Canon Inc Time-resolved surface analyzer
JP2001198896A (en) * 2000-01-19 2001-07-24 Hitachi Ltd Micromanipulator for electron microscope
JP2002062226A (en) * 2000-08-18 2002-02-28 Jeol Ltd FIB sample preparation equipment
JP2002100316A (en) * 2000-09-22 2002-04-05 Jeol Ltd Low vacuum scanning electron microscope
JP2002103298A (en) * 2000-09-29 2002-04-09 National Institute Of Advanced Industrial & Technology electronic microscope
JP2002150984A (en) * 2000-11-09 2002-05-24 Jeol Ltd Sample holder
JP2002289129A (en) * 2001-03-26 2002-10-04 Jeol Ltd Low vacuum scanning electron microscope

Patent Citations (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS585505B2 (en) * 1974-03-29 1983-01-31 ツエ− ライヘルト オプテイツシエ ウエルケ ア−ゲ− Reitou Shiryohenido Usouchi
JPS5775554U (en) * 1980-10-25 1982-05-10
JPS59221955A (en) * 1983-05-31 1984-12-13 Internatl Precision Inc Sample observation method using rapid cryostage
JPS61751U (en) * 1984-06-07 1986-01-07 日本電子株式会社 Frozen sample observation device for scanning electron microscope
JPH03165435A (en) * 1989-11-24 1991-07-17 Nippon Denshi Tekunikusu Kk Electron microscope
JPH05208387A (en) * 1992-01-29 1993-08-20 Shimadzu Corp Micromanipulator
JPH07280714A (en) * 1994-04-13 1995-10-27 Jeol Ltd Biological sample preparation method for scanning electron microscope, biological sample observation method, and biological sample preparation device for scanning electron microscope
JPH10283962A (en) * 1997-04-02 1998-10-23 Nikon Corp Environment-controlled scanning transmission electron beam observation system
JPH11271036A (en) * 1998-03-23 1999-10-05 Advanced Display Inc Microsampling equipment
JP2000036277A (en) * 1998-07-21 2000-02-02 Hitachi Ltd Scanning electron microscope
JP2000155081A (en) * 1998-11-24 2000-06-06 Hitachi Ltd Sample preparation apparatus and method
JP2001088100A (en) * 1999-09-24 2001-04-03 Japan Science & Technology Corp Micro manipulation method
JP2001141673A (en) * 1999-11-16 2001-05-25 Canon Inc Time-resolved surface analyzer
JP2001198896A (en) * 2000-01-19 2001-07-24 Hitachi Ltd Micromanipulator for electron microscope
JP2002062226A (en) * 2000-08-18 2002-02-28 Jeol Ltd FIB sample preparation equipment
JP2002100316A (en) * 2000-09-22 2002-04-05 Jeol Ltd Low vacuum scanning electron microscope
JP2002103298A (en) * 2000-09-29 2002-04-09 National Institute Of Advanced Industrial & Technology electronic microscope
JP2002150984A (en) * 2000-11-09 2002-05-24 Jeol Ltd Sample holder
JP2002289129A (en) * 2001-03-26 2002-10-04 Jeol Ltd Low vacuum scanning electron microscope

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009115677A (en) * 2007-11-08 2009-05-28 Jeol Ltd Sample preparation method and system
EP3082149A1 (en) * 2015-04-15 2016-10-19 FEI Company Method of manipulating a sample in an evacuated chamber of a charged particle apparatus
EP3082148A1 (en) * 2015-04-15 2016-10-19 FEI Company Method of manipulating a sample in an evacuated chamber of a charged particle apparatus
US11017980B2 (en) 2015-04-15 2021-05-25 Fei Company Method of manipulating a sample in an evacuated chamber of a charged particle apparatus
EP3432338A1 (en) * 2017-07-20 2019-01-23 FEI Company Specimen preparation and inspection in a dual-beam charged particle microscope
CN109283362A (en) * 2017-07-20 2019-01-29 Fei 公司 Sample preparation and inspection in a dual beam charged particle microscope
US10629409B2 (en) 2017-07-20 2020-04-21 Fei Company Specimen preparation and inspection in a dual-beam charged particle microscope
CN109283362B (en) * 2017-07-20 2022-09-27 Fei 公司 Sample preparation and inspection in a dual beam charged particle microscope

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