得非常容易。即,在第一隔膜10破損的情況下可以連同隔膜保持部件155 —起更換,即使在萬(wàn)一必須直接更換第一隔膜10的情況下,也能夠?qū)⒏裟け3植考?55取出至裝置外部,在裝置外部進(jìn)行連同第一隔膜10或基座9的更換。
[0049]在配置于機(jī)箱7上的第一隔膜10的下部具備配置于大氣環(huán)境下的試樣載物臺(tái)5。在試樣載物臺(tái)5上具備具有至少可使試樣6接近隔膜10的高度調(diào)整功能的Z軸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。理所當(dāng)然,也可以具備在試樣面內(nèi)動(dòng)作的XY驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
[0050]<第二隔膜>
[0051]在第一隔膜10與試樣載物臺(tái)5之間配置可搭載試樣6且具備第二隔膜50的基座51。試樣6與第二隔膜50配置于試樣載物臺(tái)5上的試樣臺(tái)上。第二隔膜50通過(guò)基座51被支撐。換而言之,載置于試樣載物臺(tái)5上的試樣6通過(guò)第二隔膜50覆蓋其表面(觀察面)。即,以試樣與第二隔膜50的試樣臺(tái)側(cè)的面(與相對(duì)于第一隔膜的面相反側(cè)的面)接觸的狀態(tài)照射一次帶電粒子線。因此,第二隔膜50以帶電粒子線可透過(guò)或通過(guò)且可裝卸的方式構(gòu)成。
[0052]匯集試樣臺(tái)、基座、第二隔膜等,統(tǒng)稱為試樣臺(tái)單元,“試樣臺(tái)單元”也可以只由這其中的一部分構(gòu)成。
[0053]在以下說(shuō)明的實(shí)施例中,適宜的試樣6是包含液體的試樣。是包含如水溶液、有機(jī)溶劑、油、膠體溶液、膠滯體、膠狀物等液體的試樣。或者,是細(xì)胞、細(xì)菌、血球、病毒等的活體或生物試樣。或者,是有機(jī)物或金屬等的微粒子、微金屬絲混合的試樣。在本說(shuō)明書中,所謂試樣是“液體”或“液態(tài)”,如在上述所舉例子,將沒(méi)有定形性的試樣、即表面為固體的試樣以外的試樣一般統(tǒng)稱的物質(zhì)。以下,還將只要不禁止,將這樣的液態(tài)試樣作為觀察對(duì)象進(jìn)行說(shuō)明。
[0054]為了觀察包含液體的試樣,也可在試樣臺(tái)上載置液滴而直接觀察??墒?,這樣的方法存在以下幾個(gè)問(wèn)題。第一,液滴在試樣臺(tái)上為球狀時(shí),就存在只能觀察液滴試樣的前端部的問(wèn)題。這由于帶電粒子線的大氣中的平均自由行程非常短,所以,難以使帶電粒子線到達(dá)液滴的整體。第二,液滴非常容易變換形狀,即使稍微的振動(dòng)作為液滴的試樣形狀也會(huì)變形。如果,在錯(cuò)誤地接觸第一隔膜10的情況下,還存在試樣6進(jìn)入為第一隔膜10破損的真空狀態(tài)的機(jī)箱7內(nèi)的危險(xiǎn)。為了解決這些問(wèn)題,試圖用將液體薄狀地延伸的方法解決。這種情況下,含有液體的試樣開始干燥。另一方面,在配置本實(shí)施例中的第二隔膜50的方法中,可將通過(guò)帶電粒子線可透過(guò)的隔膜而干燥的情況最大限度地降低的同時(shí),由于能夠使液滴形狀強(qiáng)制性地變?yōu)槠教梗?,非常?jiǎn)單且高吞吐量地在第一隔膜附近持有試樣。
[0055]在圖2中,表示使用第二隔膜50的試樣配置方法。含有液體的試樣6接觸于第二隔膜50的下面?zhèn)葧r(shí),試樣形狀沿隔膜面變得平坦。即,只要通過(guò)滴下等將含有如圖2(a)所示配置于試樣臺(tái)52上的液體的試樣6搭載后,搭載以如圖2(b)所示將試樣6搭載于第二隔膜50的正下面的方式配置第二隔膜50的基座51即可。由此,在由第二隔膜50、基座51、試樣臺(tái)52而形成的空間內(nèi)保持試樣,可將含有液體的試樣6的上面(一次帶電粒子線的照射面)變得平坦。并且,含有上述液體的試樣為了提高密封性,可以在未圖示的第二隔膜50的圖中下面或試樣臺(tái)52上涂敷或蒸鍍親水性的材料。由于第二隔膜50的存在,液體試樣的觀察面強(qiáng)制性地變得平坦,因此,第一隔膜10和第二隔膜50變得容易接近。并且,基座51的厚度既可以有數(shù)mm左右的厚度,也可以是數(shù)百nm這樣非常薄的金屬薄片。第二隔膜50只要能夠維持其形狀無(wú)論怎樣的薄度都可以。另外,如上述,如果可以控制試樣的形狀也可以沒(méi)有基座51。
[0056]在此,圖3說(shuō)明第一隔膜10和第二隔膜50的附近的詳細(xì)情況。在本圖中,規(guī)定帶電粒子光學(xué)鏡筒的光軸53、第一隔膜中心軸54和第二隔膜中心軸55的各自的軸的位置。艮P,以這三個(gè)軸一致的方式調(diào)整。帶電粒子光學(xué)鏡筒的光軸53和第一隔膜中心軸54的軸合并可使隔膜保持部件155在圖中寬度方向和紙面垂直方向上移動(dòng)。該移動(dòng)既可以使用某些夾具,也可以用手操作,另外,在安裝隔膜保持部件155時(shí),可以為使第一隔膜中心軸54與帶電粒子光學(xué)鏡筒的光軸53正好一致那樣的配合。第一隔膜中心軸54和第二隔膜中心軸55可通過(guò)操作具有保持第二隔膜的XY驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的試樣載物臺(tái)5合并。
[0057]由帶電粒子光學(xué)鏡筒放出的一次帶電粒子線從機(jī)箱7的內(nèi)部空間11側(cè)照射到第一隔膜10。由于按照上述第一隔膜10非常薄,所以,一次帶電粒子線透過(guò)或通過(guò)隔膜。透過(guò)或通過(guò)第一隔膜10的一次帶電粒子線通過(guò)第一隔膜10與第二隔膜50之間的大氣空間。帶電粒子線通過(guò)大氣空間而散射。帶電粒子線的大氣中的平均自由行程由帶電粒子線的能量決定,為數(shù)至Imm以下左右。因此,第一隔膜10與第二隔膜50的距離越小越好。第一隔膜10與第二隔膜50的靠近可通過(guò)試樣載物臺(tái)5的Z軸操作而接近。并且,未圖示,可以具備用于電性地檢測(cè)第一隔膜10和第二隔膜50接觸的檢測(cè)部。
[0058]其次,一次帶電粒子線照射至第二隔膜50。第二隔膜50與第一隔膜同樣,為一次帶電粒子線可透過(guò)的薄度,具體地說(shuō)為數(shù)nm?數(shù)μπι左右。另外,由于該第二隔膜50不需要使大氣壓與真空分離,所以,不需要如第一隔膜10那樣強(qiáng)度高。因此,第二隔膜50比第一隔膜10更薄,還可使窗面積變大。第二隔膜50的窗面積相比于第一隔膜10的窗面積大時(shí),從帶電粒子光學(xué)鏡筒側(cè)不能觀察試樣6的整體,但如果移動(dòng)上述試樣載物臺(tái)的XY驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu),則第二隔膜正下面的試樣6在哪里都可以觀察。通過(guò)移動(dòng)載置第二隔膜50的試樣載物臺(tái),能夠在第一隔膜10與第二隔膜50非接觸的狀態(tài)下變更這些部件的位置關(guān)系。另外,如后述,將多個(gè)第二隔膜50配置于第一隔膜10的窗的垂直方向(例如,正下面),由于同時(shí)觀察多個(gè)試樣,相比于第一隔膜10的窗面積可以使第二隔膜50的窗面積變小。這種情況下,透過(guò)或通過(guò)第一隔膜10的一次帶電粒子線同時(shí)照射多個(gè)第二隔膜50中的一部分或全部。因此,如果在第一隔膜10的窗的視野內(nèi)移動(dòng)載置作為觀察對(duì)象的第二隔膜以及試樣的試樣臺(tái),能夠在同一個(gè)視野內(nèi)觀察多個(gè)試樣。并且,在此,所謂“窗”是指一次帶電粒子線通過(guò)或透過(guò)的區(qū)域。
[0059]透過(guò)或通過(guò)第二隔膜50的帶電粒子線照射至試樣6,產(chǎn)生二次電子、反射電子等的二次性帶電粒子。該二次性帶電粒子可由位于機(jī)箱7內(nèi)的檢測(cè)器3檢測(cè)。并且,未圖示,本檢測(cè)器未必需要存在于機(jī)箱7中,也可以位于第一隔膜10附近的大氣空間上。另外,由于在試樣6上照射帶電粒子線時(shí)也會(huì)放出X射線和陰極射線光束等的光子,因此,可以將可檢測(cè)這些光子線的檢測(cè)器配置于機(jī)箱7、第一隔膜10附近的大氣空間上。另外,如后述,二次性帶電粒子和光子的檢測(cè)器也可以配置于試樣6的正下面。另外,帶電粒子線的散射概率與氣體分子的質(zhì)量數(shù)和密度成比例。因此,可以將比大氣質(zhì)量數(shù)輕的氣體分子配置于第一隔膜10與第二隔膜50之間。作為置換氣體的種類,如果是氮?dú)夂退魵獾缺却髿廨p的氣體則能夠觀察到圖像S/N的改善效果,比大氣質(zhì)量輕的氦氣和氫氣圖像S/N改善效果明顯O
[0060]在現(xiàn)有技術(shù)中,由于試樣與位于真空與大氣空間之間的隔膜接觸,所以,為了實(shí)施試樣的交換需要將真空狀態(tài)一次恢復(fù)為大氣狀態(tài)。另一方面,根據(jù)本實(shí)施例的方式,通過(guò)液體試樣6由第二隔膜覆蓋,容易接近第一隔膜。由于即使在界限內(nèi)使試樣6接近第一隔膜10也會(huì)在試樣6與第一隔膜10之間存在第二隔膜50,所以,試樣與第一隔膜不會(huì)直接接觸。因此,不會(huì)卸下位于真空與大氣空間之間的第一隔膜,可容易且高處理能力地進(jìn)行試樣交換。
[0061]〈透過(guò)檢測(cè)器〉
[0062]其次,使用圖4圖示用于進(jìn)行試樣6的透過(guò)像觀察的結(jié)構(gòu)。在試樣6的第二隔膜50的相反側(cè)具備可檢測(cè)透過(guò)試樣6的帶電粒子線的檢測(cè)器59。檢測(cè)器59是能夠檢測(cè)以及增幅以從數(shù)keV至數(shù)十keV的能量飛來(lái)的帶電粒子線的檢測(cè)元件。例如,是用硅等的半導(dǎo)體材料制成的半導(dǎo)體檢測(cè)器、可在玻璃面或內(nèi)部將帶電粒子信號(hào)轉(zhuǎn)換為光束的閃爍器和發(fā)光部件、YAG(釔、鋁、金剛砂)元件等。來(lái)自檢測(cè)器59的信號(hào)經(jīng)由配線60輸送至前置放大器61。來(lái)自前置放大器61的信號(hào)通過(guò)未圖示的配線送達(dá)至下位控制部37,作為圖像形成信號(hào)使用。前置放大器配置于圖中大氣空間上,也可以配置于機(jī)箱7或試樣載物臺(tái)5上。檢測(cè)器59如果是將帶電粒子信號(hào)轉(zhuǎn)換為光束的檢測(cè)元件,則配線60是光束傳送路徑,前置放大器61則為可將光信號(hào)增幅為電信號(hào)的光電信號(hào)增幅器。
[0063]<接觸防止部件>
[0064]其次,使用圖5,關(guān)于具有用于防止隔膜由于第一隔膜10與第二隔膜50 (或隔膜與其基座)接觸而破損的接觸防止部件的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。在圖中,只圖示各隔膜的附近,帶電粒子光學(xué)鏡筒2和機(jī)箱7等省略。在圖5(a)中圖示在第二隔膜50附近配置接觸防止部件56的情況。接觸防止部件56既可以配置于隔膜的周圍,也可以配置于隔膜上的某個(gè)位置。這樣,如果配置接觸防止部件56,即使使第二隔膜50接近第一隔膜10,由于隔膜與隔膜不會(huì)接觸,因此,用戶能夠放心地操作試樣載物臺(tái)5的Z軸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。該接觸防止部件56可在制作第二隔膜50時(shí)通過(guò)成膜或蒸鍍制作。材料例如是有機(jī)膜、金屬膜等。厚度為數(shù)十nm至100 μπι以下左右。該接觸防止部件56配置于圖中第二隔膜50上,也可以配置于第一隔膜10側(cè),還可以配置于雙方。通過(guò)接觸防止部件56,能夠限制第一隔膜10與第二隔膜50之間的最小接近距離,能夠防止該距離以上的隔膜與隔膜靠近。
[0065]