带电粒子束装置及其控制方法制造方法及图纸

一种带电粒子束装置，其可以在使用制冷剂的真空应用装置内的冷却部中维持温度。该带电粒子束装置具备：冷却箱(1)，其收纳对冷却部(5)进行冷却的制冷剂(2)；冷却管(6)，其将制冷剂(2)从冷却箱(1)供给至冷却部(5)；以及在制冷剂(2)偏向于固体的情况下，引导该制冷剂(2)液化的单元。

Charged particle beam device and its control method

A charged particle beam device can maintain temperature in the cooling part of a vacuum application device using refrigerant. The charged particle beam device comprises a cooling box (1), which receives refrigerant (2) for cooling the cooling part (5), a cooling tube (6), which supplies refrigerant (2) from the cooling box (1) to the cooling part (5), and a unit guiding the liquefaction of the refrigerant (2) when the refrigerant (2) is biased towards solid.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】带电粒子束装置及其控制方法
本专利技术涉及一种带电粒子束装置及其控制方法。
技术介绍
在电子显微镜等带电粒子束装置中，一边对试样进行冷却，一边进行加工和观察的做法可以对容易受到由包含水分的试样、电子束照射造成的损伤的材料等进行加工和观察，在生物材料、有机材料等领域被广泛使用。在此，在专利文献1中记载了一种带电粒子束装置，其在将可能受到热损伤的影响的材料进行了冷却的状态下进行加工观察。在专利文献2中记载了一种防污染弯管(anti-contaminationtrap)，其具有收纳制冷剂的冷却箱和从冷却箱到冷却部附近的冷却管，制冷剂被供给至冷却部前端。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2010-257617号公报专利文献2：国际公开第2015/041267号
技术实现思路
专利技术要解决的课题根据上述现有技术，若维持真空状态则制冷剂被固体化，制冷剂自身的体积减少，从而该减少的部分成为空洞。由此，存在如下问题：制冷剂与箱内壁等接触的部分减少，由制冷剂向冷却部的热传动作用也将下降。因此，本专利技术的目的在于，提供一种在使用制冷剂的真空应用装置内的冷却部中能够维持温度的带电粒子束装置。用于解决课题的手段一实施方式的带电粒子束装置具备：冷却箱，其收纳对冷却部进行冷却的制冷剂；冷却管，其将制冷剂从冷却箱供给至冷却部；以及在制冷剂偏向于固体的情况下，引导该制冷剂液化的单元。专利技术效果根据本专利技术，可以提供一种在使用制冷剂的真空应用装置内的冷却部中能够维持温度的带电粒子束装置。附图说明图1A是表示相对于本专利技术的比较技术中的防污染弯管的说明图。图1B是表示相对于本专利技术的比较技术中的防污染弯管的说明图。图1C是表示相对于本专利技术的比较技术中的防污染弯管的说明图。图1D是表示相对于本专利技术的比较技术中的防污染弯管的说明图。图2是表示带电粒子束装置的结构例1的说明图。图3是表示带电粒子束装置的结构例2的说明图。图4是表示带电粒子束装置的结构例3的说明图。图5是表示带电粒子束装置的结构例4的说明图。图6是表示带电粒子束装置的结构例5的说明图。图7是表示带电粒子束装置的结构例6的说明图。图8是表示试样架的结构例的说明图。图9是表示控制方法1的流程图。图10是表示控制方法2的流程图。图11是表示控制方法3的流程图。图12是表示控制方法4的流程图。图13是表示搭载有防污染弯管的扫描电子显微镜的一例的结构图。图14是表示搭载有防污染弯管的带电粒子束装置的一例的主要部分的截面图。图15是表示搭载有图14所示的防污染弯管的带电粒子束装置的一例的主要部分的俯视图。具体实施方式以下，分割为多个实施方式进行了说明，但除了特别明示的情况外，它们并不是相互毫无关系的，而是具有一方为另一方的一部分或全部的变形例、详细、补充说明等关系。此外，不一定必须具备以下说明的全部结构，也可以对实施方式的结构的一部分进行其他结构的追加、删除、置换，在不脱离其主旨的范围内可进行各种变更。以下，根据附图详细说明本专利技术的实施方式。另外，在用于说明实施方式的所有附图中，原则上对同一部件标注相同的符号，省略其重复的说明。[相对于本实施方式的比较技术]首先，对相对于本实施方式的比较技术进行说明。针对防止对试样的热损害(hotdamage)、霜等的污染的技术，本申请专利技术人研究的结果，得到了如下知识。将试样固定于被液氮等这样的极低温的制冷剂冷却后的部件来冷却目标试样的情况下，有时因制冷剂气化时产生的气泡对试样施加振动，而引起图像干扰。此外，试样的温度为液氮的温度即－196℃的情况下，为了吸附霜等污染需要将设于真空应用装置内的防污染弯管的冷却部温度设为－196℃以下。因此，制冷剂使用抽空液氮而获得的固液共存的浆状流体即－210℃的浆化(固液共存化)的氮或－269℃的液氦。这样，能够降低由液氮等制冷剂引起的振动。此外，由于冷却温度比使用液氮时低，因此针对热损坏的效果提高。然而，若使用浆化的制冷剂，则制冷剂被固体化，制冷剂自身的体积减少，因此该减少的部分成为空洞(真空或大致真空)。由此，由于制冷剂与箱内壁和冷却部的连接面接触的部分(接触面积)减少，因此从制冷剂向冷却部的热传导作用也下降，冷却部的温度上升。一边对试样进行冷却一边观察的情况下，发生由基于温度变化的部件的膨胀缩小所引起的热漂移，因此温度的稳定十分重要，为了使冷却部的温度稳定，需要将制冷剂供给至空洞部分，而使温度再次下降。在现有的方法中，由于试样处于极低温下，因此真空应用装置内的霜或碳等被吸附于试样，从而存在被弄脏的污染问题。因此，必须要在真空应用装置内设置比试样的温度低的被称为防污染的冷却部，来防止试样的污染。图1是表示相对于本实施方式的比较技术中的防污染弯管110的说明图。图1以本申请专利技术人的角度直接描述了专利文献2所记载的防污染弯管的结构例。在该例子中示出了使用试样的温度为液氮的温度即－196℃，且抽空液氮而获得的固液共存的浆状流体即－210℃的浆化氮的情况。在此，虽然固体在低温方面优于液体，但是液体在增加与冷却对象的接触面积而传递低温热的方面更优越。因此，虽然使用能够产生这两者优点的固液共存的浆状流体，但是在真空度高(压力低)时制冷剂偏向于固体，在真空度低(压力高)时，制冷剂偏向于液体。因此，本专利技术的特征在于，在维持真空度而制冷剂偏向于固体的情况下，将该制冷剂引导至固定化的方向(回到固液共存状态)。并且，其特征在于，通过对冷却箱内进行加减压等，使制冷剂不偏向于任一方时，保持固液共存的状态。即，使对制冷剂的压力发生变化以便在冷却管内的制冷剂中不产生空洞。另外，本实施例中的“加减压”表示至少进行一次减压和加压的处理。图1A所示的防污染弯管由如下部件构成：收纳制冷剂2的冷却箱1、用于连接真空室4和冷却箱1的法兰盘(flange)3、与冷却箱1连接的冷却管6、冷却部5、在冷却管6的前端部排出气化的氮的气化氮释放管7、用于对冷却箱1内进行抽空(减压)并对氮进行浆化的泵9。冷却部5被设在真空应用装置的内部。在该防污染弯管中，若在冷却箱1内收纳制冷剂2(液氮)，则制冷剂2被填充至冷却管6，冷却部5被冷却。首先，制冷剂2被引入至常温的冷却箱1内，制冷剂2的一部分蒸发(气化)，而产生氮的气泡8。该气泡8通过气化氮释放管7被排出，由此液氮被填充至冷却管6的前端部(图1B)。这样，冷却箱1的内部被逐渐冷却。冷却箱1为使双重壁的内部真空的构造，其外壁的隔热性高，因此箱内的温度保持较低的状态。由此，液氮的蒸发较少，气泡减少。接着，通过泵9对冷却箱1内进行抽空(减压)。这样，冷却箱1的液氮的一部分蒸发，因该气化热而剩余的液氮被冷却，并逐渐固体化。因此，制冷剂2成为液体部分和固体部分(21)共存的固液共存的浆状流体(图1C)，温度达到－210℃。虽然希望能够维持图1C的状态，但为了保持真空状态而继续使泵9运转时，箱内的液氮将完全成为固体氮(图1D)，氮自身的体积减少，从而该减少的部分将成为空洞(真空或大致真空)。即，与固液共存的氮相比，在固体氮的情况下，针对箱内壁和冷却部的接合面的接触面积减少，因此从制冷剂向冷却部的热传导作用也下降(冷却效率下降)，冷却部5的温度上升。[本实施方式]接着，对本实施方式中的带电粒子束装置进行说明。对真空应用装置内的冷却部进行本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种带电粒子束装置，其对真空应用装置内部的冷却部进行冷却，其中，该带电粒子束装置具备：冷却箱，其收纳对所述冷却部进行冷却的制冷剂；冷却管，其将所述制冷剂从所述冷却箱供给至所述冷却部；以及在所述制冷剂偏向于固体的情况下，引导该制冷剂液化的单元。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.08 JP PCT/JP2015/0843601.一种带电粒子束装置，其对真空应用装置内部的冷却部进行冷却，其中，该带电粒子束装置具备：冷却箱，其收纳对所述冷却部进行冷却的制冷剂；冷却管，其将所述制冷剂从所述冷却箱供给至所述冷却部；以及在所述制冷剂偏向于固体的情况下，引导该制冷剂液化的单元。2.根据权利要求1所述的带电粒子束装置，其中，所述单元使所述制冷剂维持固液共存状态。3.根据权利要求1所述的带电粒子束装置，其中，所述单元通过对所述冷却箱内进行加压，引导所述制冷剂液化。4.根据权利要求1所述的带电粒子束装置，其中，所述单元通过对所述制冷剂进行加热，引导所述制冷剂液化。5.根据权利要求1所述的带电粒子束装置，其中，所述单元通过使所述制冷剂振动，引导所述制冷剂液化。6.根据权利要求2所述的带电粒子束装置，其中，所述单元通过对所述冷却箱内的压力进行加减压而使所述制冷剂维持固液共存状态。7.根据权利要求2所述的带电粒子束装置，其中，在所述制冷剂偏向于固体的情况下，所述单元通过对所述制冷剂进行加热来引导所述制冷剂液化，在所述制冷剂偏向于液体的情况下，所述单元通过对所述冷却箱内进行减压来引导所述制冷剂固体化。8.根据权利要求2所述的带电粒子束装置，其中，在所述制冷剂偏向于固体的情况下，所述单元通过使所述制冷剂振动来引导所述制冷剂液化，在所述制冷剂偏向于液体的情况下，所述单元通过对所述冷却箱内进行减压来引导所述制冷剂固体化。9.根据权利要求6所述的带电粒子束装置，其中，所述单元包括：对所述冷却箱内的压力进行减压的泵、以及对所...

【专利技术属性】
技术研发人员：砂押毅志，生赖义久，波多野治彦，水尾考志，
申请(专利权)人：株式会社日立高新技术，
类型：发明
国别省市：日本,JP