特許 6914978 試料交換装置及び荷電粒子線装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6914978

(24)【登録日】2021年7月16日

(45)【発行日】2021年8月4日

(54)【発明の名称】試料交換装置及び荷電粒子線装置

(51)【国際特許分類】

   H01J 37/20 20060101AFI20210727BHJP

   G01N 1/28 20060101ALI20210727BHJP

【ＦＩ】

   H01J37/20 B

   G01N1/28 F

【請求項の数】5

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2019-32339(P2019-32339)

(22)【出願日】2019年2月26日

(65)【公開番号】特開2020-136233(P2020-136233A)

(43)【公開日】2020年8月31日

【審査請求日】2020年1月31日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004271

【氏名又は名称】日本電子株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000925

【氏名又は名称】特許業務法人信友国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】藤本 直樹

(72)【発明者】

【氏名】樋山 公崇

【審査官】 大門 清

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１７−０３７８１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−０８８２３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−３３４６７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５６−１３５９３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５８−１０８７４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１７−５００７２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−３３８５５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−２６０１７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５８−１０６９３９（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 国際公開第２０１８／２０９２１２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１５／０１３７０００（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１７／０１３３１９７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１５／０１６６２７３（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｊ ３７／２０

Ｈ０１Ｊ ３７／３０−３７／３６

Ｈ０１Ｊ ３７／１８

Ｇ０１Ｎ １／２８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

試料を保持する試料保持部材と、
試料室に接続された試料交換室と、
前記試料保持部材を把持する把持部を有し、前記試料保持部材を前記試料交換室に搬送する第１搬送機構と、
前記試料交換室を冷却する冷却部と、
前記試料交換室において前記第１搬送機構の前記把持部が前記試料保持部材を把持しているか否かを検出するファイバーセンサと、
前記第１搬送機構に設けられ、前記把持部の位置を検出する把持部検出センサと、
前記ファイバーセンサのＯＮ・ＯＦＦを制御する制御部と、
前記試料交換室に搬送された前記試料保持部材を保管する試料保管部と、
前記試料交換室に搬送された前記試料保持部材を前記試料室に搬送する第２搬送機構と、を備え、
前記制御部は、前記第１搬送機構の前記把持部が特定の位置に搬送されて前記試料交換室に進入する場合に、前記ファイバーセンサをＯＮにして、前記第１搬送機構の前記把持部が前記試料保持部材を把持しているか否かを検出した後に前記ファイバーセンサをＯＦＦにする
ことを特徴とする試料交換装置。

【請求項2】

前記試料保持部材を複数取り付け可能なマガジンを備え、
前記第１搬送機構の前記把持部は、前記マガジンを把持し、
前記試料保管部は、前記試料交換室に搬送された前記マガジンから取り出された前記試料保持部材を保管する
ことを特徴とする請求項１に記載の試料交換装置。

【請求項3】

前記ファイバーセンサは、２つ設けられており、前記試料保持部材の有無と、前記試料保持部材が前記マガジンの所定の位置に取り付けられているか否かを検出し、
前記第１搬送機構は、前記試料保持部材が前記マガジンの所定の位置に取り付けられていない場合に当該マガジンの搬送を停止する
ことを特徴とする請求項２に記載の試料交換装置。

【請求項4】

前記試料交換室に設けられ、前記試料保管部に前記試料保持部材が保管されているか否かを検出する試料保管部用ファイバーセンサを備える
ことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の試料交換装置。

【請求項5】

真空排気される試料室と、
前記試料室と接続された試料交換装置と、を備え、
前記試料交換装置は、
試料を保持する試料保持部材と、
試料室に接続された試料交換室と、
前記試料保持部材を把持する把持部を有し、前記試料保持部材を前記試料交換室に搬送する第１搬送機構と、
前記試料交換室を冷却する冷却部と、
前記試料交換室において前記第１搬送機構の前記把持部が前記試料保持部材を把持しているか否かを検出するファイバーセンサと、
前記第１搬送機構に設けられ、前記把持部の位置を検出する把持部検出センサと、
前記ファイバーセンサのＯＮ・ＯＦＦを制御する制御部と、
前記試料交換室に搬送された前記試料保持部材を保管する試料保管部と、
前記試料交換室に搬送された前記試料保持部材を前記試料室に搬送する第２搬送機構と、を備え、
前記制御部は、前記第１搬送機構の前記把持部が特定の位置に搬送されて前記試料交換室に進入する場合に、前記ファイバーセンサをＯＮにして、前記第１搬送機構の前記把持部が前記試料保持部材を把持しているか否かを検出した後に前記ファイバーセンサをＯＦＦにする
ことを特徴とする荷電粒子線装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、試料交換装置及び荷電粒子線装置に関する。

【背景技術】

【0002】

電子顕微鏡等の荷電粒子線装置で試料を観察する場合、生物試料や高分子材料などの試料に電子ビーム等の荷電粒子線を照射すると、試料の構造が破壊され、正常な状態の試料を観察できない場合がある。この場合、例えば、試料を液体窒素温度以下（例えば極低温）に冷却しておくと、電子ビーム等の荷電粒子線を試料に照射しても、試料が壊れにくくなり、正常な状態の試料を観察することが可能となる。

【0003】

試料を液体窒素温度以下（例えば極低温）に冷却しておく荷電粒子線装置としては、例えば、特許文献１に記載されている。この特許文献１には、一度に複数の試料を試料交換室に搬送できるマガジンを備えている。一度に複数の試料を搬送可能である場合は、観察した試料を試料交換室の外部に搬送せずに、他の試料を観察できるため、観察した試料を低温の環境で保管できる。その結果、一度観察した試料を再度観察することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１５−８８２３７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１に記載された荷電粒子線装置では、マガジンを用いて搬送されるカートリッジに試料を固定しているが、試料交換室に搬送されたマガジンにカートリッジが取り付けられているか否かを検出することができなかった。そのため、例えば、観察した試料を固定しているカートリッジをマガジンに取り付け可能か否か判断できなかった。

【0006】

そこで、本発明は、上記従来技術における実情を考慮し、試料交換室において試料保持部材が搬送機構に把持されているか否かを検出できる試料交換装置及び荷電粒子線装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するために、本発明の試料交換装置は、
試料を保持する試料保持部材と、
試料室に接続された試料交換室と、
前記試料保持部材を把持する把持部を有し、前記試料保持部材を前記試料交換室に搬送する第１搬送機構と、
前記試料交換室を冷却する冷却部と、
前記試料交換室において前記第１搬送機構の前記把持部が前記試料保持部材を把持しているか否かを検出するファイバーセンサと、
前記第１搬送機構に設けられ、前記把持部の位置を検出する把持部検出センサと、
前記ファイバーセンサのＯＮ・ＯＦＦを制御する制御部と、
前記試料交換室に搬送された前記試料保持部材を保管する試料保管部と、
前記試料交換室に搬送された前記試料保持部材を前記試料室に搬送する第２搬送機構と、を備え、
前記制御部は、前記第１搬送機構の前記把持部が特定の位置に搬送されて前記試料交換室に進入する場合に、前記ファイバーセンサをＯＮにして、前記第１搬送機構の前記把持部が前記試料保持部材を把持しているか否かを検出した後に前記ファイバーセンサをＯＦＦにする
ことを特徴とする。

【0008】

また、上記目的を達成するために、本発明の電荷電粒子線装置は、
真空排気される試料室と、
前記試料室と接続された上記試料交換装置と、を備える。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、試料交換室において試料保持部材が搬送機構に把持されているか否かを検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本実施形態に係る荷電粒子線装置を示す概略構成図である。

【図2】本実施形態に係る荷電粒子線装置の要部の一例を示す説明図である。

【図3】本実施形態に係る荷電粒子線装置の試料交換室からファイバーセンサを取り付けた板状部材を取り外した状態を示す説明図である。

【図4】本実施形態に係る荷電粒子線装置の試料保持部材を示す上面図である。

【図5】本実施形態に係る荷電粒子線装置の試料保持部材を示す縦断面図である。

【図6】本実施形態に係る荷電粒子線装置のマガジンを示す斜視図である。

【図7】本実施形態に係る荷電粒子線装置のマガジンを示す側面図である。

【図8】本実施形態に係る試料交換装置における制御回路の構成を示すブロック図である。

【図9】本実施形態に係る試料交換装置におけるファイバーセンサのＯＮ・ＯＦＦ処理の例を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明を実施するための形態（以下、「実施形態」と記述する）について図面を用いて詳細に説明する。本発明は実施形態に限定されるものではなく、実施形態における種々の数値等は例示である。本明細書及び図面において、同一の構成要素又は実質的に同一の機能を有する構成要素には同一の符号を付することとし、重複する説明は省略する。

【0012】

＜透過電子顕微鏡＞
本発明の試料交換装置について説明する前に、当該試料交換装置を備える本発明の荷電粒子線装置について説明する。ここでは、本発明の荷電粒子線装置として、透過電子顕微鏡（Transmission Electron Microscope）である例について説明する。
図１は、本発明の荷電粒子線装置を示す概略構成図である。

【0013】

図１に示すように、荷電粒子線装置１００は、試料室１１０と、荷電粒子線源１２０と、光学系１３０と、撮像装置１４０と、試料交換装置２００とを備える。この荷電粒子線装置１００は、除振機１５０を介して架台１６０上に設置されている。

【0014】

試料室１１０は、鏡筒１１２から構成されており、鏡筒１１２の内壁で区画される空間である。すなわち、鏡筒１１２は、試料室１１０を備えた真空容器ともいえる。試料室１１０内は、真空排気装置（図示せず）によって真空排気されている。これにより、試料室１１０は、真空に保たれている。

【0015】

ここで、真空とは、圧力が大気圧より低い空間状態のことをいう。また、真空排気とは、目的とする真空状態を得るために、内部の気体を排気することをいう。試料室１１０を真空排気する真空排気装置としては、例えば、イオンポンプ、スクロールポンプ、ターボ分子ポンプ等を用いることができる。

【0016】

試料室１１０には、試料Ｓを支持する試料支持部１１４が配置されている。試料支持部１１４は、試料ホルダー１１６の先端部に設けられている。試料支持部１１４に支持された試料Ｓの試料室１１０内における位置決めは、ゴニオメーター１１８で行う。ここでは、試料支持部１１４は、試料Ｓを保持した試料保持部材２を支持することで、試料Ｓを支持している。

【0017】

試料室１１０は、荷電粒子線（電子線）が試料Ｓに照射される空間である。荷電粒子線装置１００では、試料室１１０において、試料支持部１１４に支持された試料Ｓに電子線が照射される。試料Ｓを透過した電子線は、光学系１３０で結像され、電子顕微鏡像が得られる。

【0018】

荷電粒子線源１２０は、電子線（荷電粒子線）ＥＢを発生させる。荷電粒子線源１２０としては、例えば、公知の電子銃を用いることができる。荷電粒子線源１２０として用いられる電子銃は特に限定されず、例えば熱電子放出型や、熱電界放出型、冷陰極電界放出型などの電子銃を用いることができる。

【0019】

光学系１３０は、試料Ｓに電子線ＥＢを照射するための照射レンズ１３２と、試料Ｓを透過した電子線ＥＢで結像するための結像系を構成している対物レンズ１３４、中間レンズ１３６、および投影レンズ１３８とを有する。

【0020】

撮像装置１４０は、結像系（レンズ１３４，１３６，１３８）によって結像された電子顕微鏡像を撮像する。この撮像装置１４０は、例えば、２次元的に配置された固体撮像素子を有するＣＣＤ（Charged-coupled devices）カメラを有しており、電子顕微鏡像を撮像し、この電子顕微鏡像の情報を出力する。

【0021】

［試料交換装置］
次に、試料交換装置２００の構成について、図２及び図３を参照して説明する。
図２は、荷電粒子線装置の要部の一例を示す説明図である。図３は、荷電粒子線装置の試料交換室からファイバーセンサを取り付けた板状部材を取り外した状態を示す説明図である。

【0022】

図２及び図３に示すように、試料交換装置２００は、ゴニオメーター１１８と鏡筒１１２を挟んで対向する位置に設けられている。なお、試料交換装置２００を設ける位置は、試料室１１０において、試料Ｓの交換を行うことができれば特に限定されない。

【0023】

試料交換装置２００は、試料交換室３０と、試料容器４０と、複数のファイバーセンサ５０と、試料保管部６０と、冷却部７０と、第１搬送機構８０と、第２搬送機構９０と、不図示の真空排気装置とを備えている。

【0024】

試料交換室３０は、真空容器３４で囲まれた空間である。真空容器３４は、中空の筐体であり、側面が鏡筒１１２に接続されている。この試料交換室３０は、試料室１１０に連通している。

【0025】

試料交換室３０と試料室１１０との間には、不図示の仕切り弁が設けられている。この仕切り弁は、試料交換室３０と試料室１１０との間の真空隔壁として用いられる。仕切り弁を開くことによって、試料交換室３０と試料室１１０とが連通する。また、仕切り弁を閉じることによって、試料交換室３０と試料室１１０とが隔離される。そして、試料交換室３０は、不図示の真空排気装置によって真空排気される。

【0026】

試料容器４０は、真空容器３４の底面に接続部材４２を介して着脱可能に接続されている。接続部材４２は、円筒状に形成されており、軸方向の一方の端部が真空容器３４に連続しており、他方の端部に試料容器４０が接続されている。また、接続部材４２の他方の端部と試料容器４０との間は、Ｏリングによって封止されている。

【0027】

試料容器４０は、冷却された試料Ｓを搬送するための容器である。試料容器４０には、試料Ｓ、および試料Ｓを冷却する冷媒が収容される。冷却された試料Ｓは、後述する試料保持部材２（図４及び図５参照）に保持されており、試料容器４０は、試料保持部材２が取り付けられた後述するマガジン４（図６及び図７参照）を収容する。試料容器４０と試料交換室３０との間には、仕切り弁が設けられている。試料容器４０は、仕切り弁が閉じた状態で試料交換室３０に接続される。

【0028】

試料容器４０は、仕切り弁が閉じた状態で、不図示の真空排気装置によって真空排気される。これにより、試料容器４０に収容された冷媒（例えば液体窒素）は凝固点が上昇し凝固する。冷媒が凝固すると、微小な粒の固体冷媒粒子（固体窒素）が堆積していくため、粒子間に隙間が生まれ体積が膨張する。

【0029】

試料容器４０では、冷媒を熱伝導部材によって囲っている。これにより、冷媒が凝固しても体積の膨張を抑制することができ、マガジン４、試料保持部材２、および試料Ｓに固体冷媒（固体窒素）が付着することを防ぐことができる。また、試料容器４０が真空排気された後、仕切り弁が開き、試料容器４０と試料交換室３０が連通する。

【0030】

試料Ｓを冷却する冷媒は、例えば、液体窒素である。この冷媒は、液体メタン、液体エタン、または液体ブタンであってもよい。なお、冷媒は、試料Ｓを冷却することができ、かつ、後述する真空排気装置で試料容器４０が真空排気された場合に、凝固するものであれば特に限定されない。

【0031】

図２に示すように、複数のファイバーセンサ５０は、試料交換室３０に設けられている。複数のファイバーセンサ５０は、ファイバーセンサ５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，５０Ｄ，５０Ｅから構成されており、２つの板状部材３５を介して試料交換室３０（真空容器３４）に取り付けられている。真空容器３４の対向する２つの側面には、それぞれ開口部３４ａが形成されており、２つの開口部３４ａは、２つの板状部材３５によって塞がれている。

【0032】

ファイバーセンサ５０Ａ〜５０Ｅは、例えば、透過型の光電センサであり、投光器と受光器と有している。投光器と受光器との間に検出対象が有る場合は、投光器から出射された光が検出対象によって遮光されるため、ファイバーセンサ５０Ａ〜５０Ｅは、検出対象が有ることを検出する。一方、投光器と受光器との間に検出対象が無い場合は、投光器から出射された光を受光器で受光するため、ファイバーセンサ５０Ａ〜５０Ｅは、検出対象が無いことを検出する。

【0033】

なお、本発明に係るファイバーセンサとしては、透過型に限定されるものではなく、例えば、投受光器を有する反射型や、投受光器とリフレクタを有する回帰反射型であってもよい。

【0034】

ファイバーセンサ５０Ａ，５０Ｂは、試料交換室３０における試料容器４０の接続部分の上方に配置されている。これらファイバーセンサ５０Ａ，５０Ｂは、試料交換室３０に搬送された後述のマガジン４に試料保持部材２が取り付けられているか否かを検出する。また、ファイバーセンサ５０Ａ，５０Ｂは、マガジン４の所定の位置に試料保持部材２が取り付けられているか否かを検出する。

【0035】

ファイバーセンサ５０Ｃ，５０Ｄは、後述する試料保管部６０（図３参照）に対向する位置に配置されている。これらファイバーセンサ５０Ｃ，５０Ｄは、試料保管部６０に試料保持部材２が保管されているか否かを検出する。また、ファイバーセンサ５０Ｃ，５０Ｄは、試料保管部６０の所定の位置に試料保持部材２が保管されているか否かを検出する。

【0036】

また、ファイバーセンサ５０Ｅは、第２搬送機構９０の一端部に対向している。第２搬送機構９０の一端部は、試料交換室３０内に配置されており、第２搬送機構９０の一端部には、試料保持部材２を把持する把持部９１が設けられている。ファイバーセンサ５０Ｅは、第２搬送機構９０の把持部９１が試料保持部材２を把持しているか否かを検出する。

【0037】

図３に示すように、試料保管部６０は、試料交換室３０に設けられている。この試料保管部６０は、冷却部７０によって冷却されている。したがって、試料保管部６０は、試料保持部材２に保持された試料Ｓを冷却した状態で保管することができる。試料保管部６０は、複数の試料保持部材２が載置される複数の載置棚を有するキャビネット６１と、このキャビネット６１を上下方向に移動させるキャビネット移動機構６２とを有する。キャビネット６１は、例えば、熱伝導率が大きい材料で形成されている。

【0038】

キャビネット移動機構６２は、キャビネット６１を上下方向に移動させて、各載置棚に載置された試料保持部材２を第２搬送機構９０の把持部９１に対向させる。これにより、第２搬送機構９０の把持部９１は、載置棚に載置された試料保持部材２を把持することができる。

【0039】

また、キャビネット移動機構６２は、キャビネット６１を上下方向に移動させて、各載置棚に載置された試料保持部材２をファイバーセンサ５０Ｃ，５０Ｄに対向させる。これにより、ファイバーセンサ５０Ｃ，５０Ｄは、キャビネット６１の各載置棚に試料保持部材２が載置（保管）されているか否かを検出する。また、ファイバーセンサ５０Ｃ，５０Ｄは、キャビネット６１の各載置棚の所定の位置に試料保持部材２が載置（保管）されているか否かを検出する。

【0040】

冷却部７０は、試料保管部６０を冷却する。冷却部７０は、例えば、冷媒が入ったタンク（例えば液体窒素が入った液体窒素タンク）７２と、タンク７２と試料保管部６０、第１搬送機構８０、および第２搬送機構９０とを熱的に接続する熱伝導部材７４とを有する。冷却部７０は、タンク７２に入った冷媒で熱伝導部材７４を冷却することで試料保管部６０、第１搬送機構８０、および第２搬送機構９０を冷却する。熱伝導部材７４は、例えば、銅線である。

【0041】

第１搬送機構８０は、本発明に係るマガジン搬送機構の一具体例を示すものであり、試料容器４０と試料交換室３０との間において、マガジン４（試料Ｓを保持する試料保持部材２）を搬送する。第１搬送機構８０は、試料容器４０に収容されているマガジン４を保持して、試料交換室３０へ搬送する。また。第１搬送機構８０は、試料交換室３０にあるマガジン４を試料容器４０へ搬送する。

【0042】

図３に示すように、第１搬送機構８０は、マガジン４を把持する把持部８１を有しており、把持部８１で把持したマガジン４をＺ方向（上下方向）に移動させる。すなわち、第１搬送機構８０は、試料容器４０内のマガジン４を把持して＋Ｚ方向（上方向）に移動させることで、マガジン４を試料容器４０から試料交換室３０へ搬送する。また、第１搬送機構８０は、試料交換室３０内のマガジン４（試料Ｓ）を−Ｚ方向（下方向）に移動させることで、試料容器４０へ搬送する。

【0043】

上述したように、第１搬送機構８０は、冷却部７０によって冷却されている。そのため、第１搬送機構８０が冷却されたマガジン４に触れても、マガジン４はその温度を保持できる。

【0044】

第２搬送機構９０は、試料交換室３０において第１搬送機構８０が把持するマガジン４と試料保管部６０との間において、試料保持部材２（試料Ｓ）を搬送する。第２搬送機構９０は、マガジン４に取り付けられた試料保持部材２を把持部９１によって把持して水平方向に移動させることで、試料保持部材２を試料保管部６０へ搬送する。また、第２搬送機構９０は、試料保管部６０から試料保持部材２を取り出して水平方向に移動させることで、試料保持部材２を第１搬送機構８０が把持するマガジン４へ搬送する。

【0045】

さらに、第２搬送機構９０は、試料保管部６０と試料室１１０との間において、試料保持部材２を搬送する。第２搬送機構９０は、試料保管部６０から試料保持部材２を取り出して水平方向に移動させることで、試料保持部材２を試料室１１０の試料支持部１１４へ搬送する。また、第２搬送機構９０は、試料室１１０の試料支持部１１４から試料保持部材２を取り出して水平方向に移動させることで、試料保持部材２を試料保管部６０へ搬送する。

【0046】

また、第２搬送機構９０は、試料交換室３０において第１搬送機構８０が把持するマガジン４と試料室１１０との間において、試料保持部材２を搬送する。第２搬送機構９０は、試料室１１０の試料支持部１１４から試料保持部材２を取り出して水平方向に移動させることで、試料保持部材２を第１搬送機構８０が把持するマガジン４へ搬送する。また、第２搬送機構９０は、第１搬送機構８０が把持するマガジン４から試料保持部材２を取り出して水平方向に移動させることで、試料保持部材２を試料室１１０の試料支持部１１４へ搬送する。

【0047】

上述したように、第２搬送機構９０は、冷却部７０によって冷却されている。そのため、第２搬送機構９０が冷却された試料保持部材２に触れても、試料保持部材２はその温度を保持できる。

【0048】

［試料保持部材］
次に、試料保持部材について、図４及び図５を参照して説明する。
図４は、試料保持部材を示す上面図である。図５は、試料保持部材を示す縦断面図である。

【0049】

図４及び図５に示すように、試料保持部材２は、板状部材であり、例えば、リテーナやカートリッジと呼ばれている。この試料保持部材２は、ベース板２１と、ベース板２１に固定される固定片２２とを有する。なお、試料保持部材２は、熱伝導性のよい材料で形成することが望ましい。

【0050】

ベース板２１は、長方形の板体からなり、略中央部に貫通孔２１ａが形成されている。また、貫通孔２１ａの周囲には、凹部が形成されており、この凹部の底面は、試料Ｓが設置される試料設置面２１ｂ（図５参照）になっている。また、ベース板２１の長手方向の一端部には、第２搬送機構９０の把持部９１が係合する把持用切欠き２１ｃ（図４参照）が形成されている。

【0051】

固定片２２は、長方形の板体からなり、貫通孔２２ａを有している。固定片２２の短手方向の長さは、ベース板２１の短手方向の長さと略等しい。また、固定片２２の長手方向の両端部には、ねじ用孔が形成されている。固定片２２は、ねじ用孔を貫通するねじ２３によってベース板２１に固定されている。

【0052】

固定片２２は、ベース板２１に固定される際に、ベース板２１の試料設置面２１ｂとの間で試料Ｓを挟持する。また、固定片２２は、ベース板２１に固定された状態において、固定片２２の貫通孔２２ａは、ベース板２１の貫通孔２１ａに対向する。したがって、試料Ｓは、ベース板２１の貫通孔２１ａと固定片２２の貫通孔２２ａとの間に介在される。

【0053】

試料Ｓは、例えば、生物試料や、高分子材料等の電子ビームやイオンビーム等の荷電粒子線により構造が破壊されやすい試料である。また、試料Ｓは、例えば、液体窒素温度以下（例えば極低温）に冷却された後に、試料保持部材２に保持される。試料Ｓを保持した試料保持部材２は、マガジン４に取り付けられ、試料容器４０に収納される。

【0054】

なお、本実施形態では、試料Ｓを保持した試料保持部材２をマガジン４に取り付けて試料容器４０に収容し、第１搬送機構８０によって試料交換室３０へ搬送する構成にした。しかし、本発明に係る試料交換装置及び荷電粒子線装置としては、マガジン４を用いずに、試料保持部材２を試料容器４０に直接収容してもよい。

【0055】

［マガジン］
次に、マガジンについて、図６及び図７を参照して説明する。
図６は、マガジンを示す斜視図である。図７は、マガジンを示す側面図である。

【0056】

図６及び図７に示すように、マガジン４は、複数の取り付け棚２５と、上面蓋２６と、被把持部２７とを有する。なお、マガジン４は、熱伝導性のよい材料で形成することが望ましい。

【0057】

複数の取り付け棚２５は、上下方向に重ねて接続されている。各取り付け棚２５は、円板状に形成された円形部２５ａと、円形部２５ａの周面に連続する平板部２５ｂとを有している。円形部２５ａ及び平板部２５ｂの上面には、試料保持部材２が取り付けられる凹部を有している。

【0058】

図７に示すように、円形部２５ａには、試料保持部材２が取り付けられる凹部に連通する２つの検出用孔２８（図７においては１つの検出用孔２８を示す）が設けられている。２つの検出用孔２８は、試料保持部材２が取り付けられる凹部を挟んで対向している。取り付け棚２５に取り付けられた試料保持部材２の一部は、２つの検出用孔２８から露出される。

【0059】

第１搬送機構８０により、マガジン４が試料交換室３０内の所定の位置に配置された場合に、１つの取り付け棚２５における２つの検出用孔２８は、上述したファイバーセンサ５０Ｂに対向する。したがって、試料保持部材２が取り付け棚２５の正常な位置（マガジン４の所定の位置）に取り付けられた場合は、ファイバーセンサ５０Ｂによって試料保持部材２が検出される。

【0060】

一方、試料保持部材２が取り付け棚２５の正常な位置（マガジン４の所定の位置）に取り付けられていない場合、又は試料保持部材２が取り付け棚２５に取り付けられていない場合は、ファイバーセンサ５０Ｂによって試料保持部材２が検出されない。

【0061】

平板部２５ｂには、試料保持部材２が貫通する切欠きが形成されている。これにより、取り付け棚２５に試料保持部材２が取り付けられると、試料保持部材２におけるベース板２１の長手方向の一端部（把持用切欠き２１ｃ側）が平板部２５ｂの切欠きから取り付け棚２５の外部へ突出する。以下、試料保持部材２における取り付け棚２５の外部へ突出する部分を検出用突出部２１ｄとする。

【0062】

第１搬送機構８０（図２参照）により、マガジン４が試料交換室３０内の所定の位置に配置された場合に、１つの取り付け棚２５に取り付けた試料保持部材２の検出用突出部２１ｄは、上述したファイバーセンサ５０Ａに対向する。したがって、試料保持部材２が取り付け棚２５に取り付けられている場合は、ファイバーセンサ５０Ａによって試料保持部材２が検出される。一方、試料保持部材２が取り付け棚２５に取り付けられていない場合は、ファイバーセンサ５０Ａによって試料保持部材２が検出されない。

【0063】

例えば、ファイバーセンサ５０Ａ，５０Ｂによって試料保持部材２が検出された場合は、試料保持部材２が取り付け棚２５の正常な位置（マガジン４の所定の位置）に取り付けられている、と判別される。一方、ファイバーセンサ５０Ａ，５０Ｂによって試料保持部材２が検出されなかった場合は、試料保持部材２が取り付け棚２５に取り付けられていない、と判別される。

【0064】

また、ファイバーセンサ５０Ａによって試料保持部材２が検出され、且つ、ファイバーセンサ５０Ｂによって試料保持部材２が検出されなかった場合は、試料保持部材２が取り付け棚２５の正常な位置に取り付けられていない、と判別される。

【0065】

なお、第１搬送機構８０は、各取り付け棚２５に取り付けた試料保持部材２の検出用突出部２１ｄ及び各取り付け棚２５の２つの検出用孔２８を、ファイバーセンサ５０Ａ，５０Ｂに順次対向させる。これにより、各取り付け棚２５に試料保持部材２が取り付けられているか否か、又、各取り付け棚２５の正常な位置（マガジン４の所定の位置）に試料保持部材２が取り付けられているか否かを検出することができる。

【0066】

上面蓋２６は、複数の取り付け棚２５における最上部の取り付け棚２５の凹部を塞ぐ。これにより、試料保持部材２が保持する試料Ｓを上面蓋２６によって覆って保護することができる。被把持部２７は、上面蓋２６に接続されている。この被把持部２７は、円筒状に形成されており、第１搬送機構８０の把持部８１（図３参照）に把持される。

【0067】

なお、上述した試料保管部６０のキャビネット６１は、マガジン４の複数の取り付け棚２５と同様の構造である。すなわち、キャビネット６１に保管された試料保持部材２の検出用突出部２１ｄは、ファイバーセンサ５０Ｃに対向する。また、キャビネット６１の２つの検出用孔は、ファイバーセンサ５０Ｄに対向する。これにより、キャビネット６１の各載置棚に試料保持部材２が保管（載置）されているか否か、又、各載置棚の正常な位置（キャビネット６１の所定の位置）に試料保持部材２が保管（載置）されているか否かを検出することができる。

【0068】

［試料交換装置の制御回路］
次に、試料交換装置における制御回路の構成について、図８を参照して説明する。
図８は、試料交換装置における制御回路の構成を示すブロック図である。

【0069】

図８に示すように、試料交換装置における制御回路は、制御部２０１を有する。この制御部２０１は、例えば、マイクロコンピュータを主たる構成要素としており、このマイクロコンピュータは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random access memory）により構成される。ＲＯＭには、ＣＰＵにより実行される制御プログラム、データテーブル、搬送機構に制御指令を送信するためのデータ等が記憶されている。ＲＡＭには、制御プログラムの実行により決定された各種データが格納される。

【0070】

制御部２０１には、ファイバーセンサ５０Ａ〜５０Ｅが接続されている。ファイバーセンサ５０Ａ〜５０Ｅは、それぞれ制御部２０１にファイバーセンサ信号を送信する。制御部２０１は、ファイバーセンサ信号を受信することにより、上述した試料保持部材２を検出したか否かの情報を得る。また、制御部２０１は、ファイバーセンサ５０Ａ〜５０ＥにＯＮ／ＯＦＦ信号を送信し、ファイバーセンサ５０Ａ〜５０ＥのＯＮ・ＯＦＦを制御する。

【0071】

また、制御部２０１には、第１搬送機構８０の駆動源及び把持部検出センサが接続されている。第１搬送機構８０の把持部検出センサは、第１搬送機構８０の把持部８１の位置を検出し、その位置情報を制御部２０１に送信する。また、制御部２０１は、第１搬送機構８０の駆動源に制御信号を送信し、第１搬送機構８０の駆動を制御する。

【0072】

また、制御部２０１には、第２搬送機構９０の駆動源及び把持部検出センサが接続されている。第２搬送機構９０の把持部検出センサは、第２搬送機構９０の把持部９１の位置を検出し、その位置情報を制御部２０１に送信する。また、制御部２０１は、第２搬送機構９０の駆動源に制御信号を送信し、第２搬送機構９０の駆動を制御する。

【0073】

また、制御部２０１には、試料保管部６０の駆動源及びキャビネット検出センサが接続されている。試料保管部６０のキャビネット検出センサは、キャビネット６１の位置を検出し、その位置情報を制御部２０１に送信する。また、制御部２０１は、試料保管部６０におけるキャビネット移動機構６２の駆動源に制御信号を送信し、キャビネット移動機構６２の駆動を制御する。

【0074】

［荷電粒子線装置の動作］
次に、荷電粒子線装置１００の動作について説明する。

【0075】

（１）試料の試料室への導入
はじめに、試料Ｓを試料容器４０から試料室１１０に導入する方法について説明する。

【0076】

まず、冷却された試料Ｓを、試料保持部材２に保持させる。具体的には、試料保持部材２のベース板２１と固定片２２によって試料Ｓを挟持する。なお、試料Ｓを保持した試料保持部材２は、必要な個数分用意する。

【0077】

次に、試料Ｓを保持した試料保持部材２をマガジン４に取り付ける。そして、試料保持部材２が取り付けられたマガジン４を、予め冷媒で冷却された試料容器４０に収容する。

【0078】

次に、外部の湿気を含んだ空気が試料容器４０内に入り込まないように試料容器４０を封止した状態で、試料交換室３０に取り付ける。このとき、試料容器４０は、接続部材４２を介して試料交換室３０に接続され、接続部材４２と試料容器４０との間は、Ｏリングによってシールされる。また、試料交換室３０と試料容器４０は、仕切り弁によって閉じられている。なお、試料交換室３０内は、予め真空排気装置によって真空排気されて真空に保たれている。

【0079】

次に、試料容器４０内を真空排気装置により真空排気する。試料容器４０内が真空排気されると、試料容器４０内の冷媒は、凝固点が上がることで凝固する。次に、試料交換室３０と試料容器４０との間の仕切り弁を開く。このとき、試料容器４０内の冷媒は凝固しているため、試料容器４０内に冷媒が残った状態であっても、試料交換室３０の真空度の悪化を抑制することができる。

【0080】

次に、第１搬送機構８０の把持部８１でマガジン４を把持し、マガジン４を＋Ｚ方向（上方向）に移動させて、試料容器４０内から試料交換室３０内に搬送する。そして、試料交換室３０と試料容器４０との間の仕切り弁を閉じる。

【0081】

次に、マガジン４に取り付けた試料保持部材２の検出処理を行う。この試料保持部材２の検出処理では、マガジン４の複数の取り付け棚２５の何れの取り付け棚２５に試料保持部材２が取り付けられているかを検出する。また、試料保持部材２が取り付け棚２５の正常な位置（マガジン４の所定の位置）に取り付けられているか否かを検出する。

【0082】

次に、第２搬送機構９０の把持部９１を用いて、第１搬送機構８０の把持部８１が把持しているマガジン４から試料保持部材２を取り出す。そして、試料交換室３０と試料室１１０との間の仕切り弁を開き、第２搬送機構９０により試料保持部材２を水平方向に移動させて、試料室１１０に試料保持部材２（試料Ｓ）を導入する。その後、試料支持部１１４に試料保持部材２を固定する。

【0083】

これにより、試料Ｓを試料容器４０から試料室１１０に導入することができる。そして、第２搬送機構９０が元の位置に戻り、試料交換室３０と試料室１１０との間の仕切り弁を閉じる。その後、荷電粒子線源１２０（図１参照）が発生した荷電粒子線（電子線）を試料Ｓに照射し、試料Ｓの観察が開始される。

【0084】

（２）試料の取り出し
次に、試料Ｓを試料室１１０から取り出して、試料容器４０に戻す工程について説明する。

【0085】

まず、第１搬送機構８０の把持部８１が把持するマガジン４における試料保持部材２の検出処理を行う。この処理では、マガジン４の複数の取り付け棚２５の何れの取り付け棚２５が空であるか（試料保持部材２が取り付けられていないか）を検出する。この処理は、試料保持部材２の検出処理と同様である。

【0086】

なお、上述した試料保持部材２の検出処理以降に、マガジン４に対して試料保持部材２の取り付けが行われていなければ、試料保持部材２の検出処理で得た情報から何れの取り付け棚２５が空であるかを把握できる。この場合は、マガジン４における試料保持部材２の検出処理を省略してもよい。

【0087】

次に、試料交換室３０と試料室１１０との間の仕切り弁を開き、第２搬送機構９０の把持部９１を用いて、試料支持部１１４に支持されている試料保持部材２（試料Ｓ）を把持する。そして、第２搬送機構９０により試料保持部材２（試料Ｓ）を水平方向に移動させて、試料室１１０から試料交換室３０へ搬送する。

【0088】

次に、試料交換室３０と試料室１１０との間の仕切り弁を閉じ、第２搬送機構９０の把持部９１で把持した試料保持部材２を、第１搬送機構８０の把持部８１で把持したマガジン４の空の取り付け棚２５に取り付ける。

【0089】

次に、真空排気装置により試料容器４０内を真空排気して冷媒を凝固させる。そして、試料交換室３０と試料容器４０との間の仕切り弁を開く。このとき、試料容器４０内の冷媒は凝固するため、試料容器４０内に冷媒が残った状態であっても、試料交換室３０の真空度の悪化を抑制することができる。

【0090】

次に、第１搬送機構８０によりマガジン４を−Ｚ方向（下方向）に移動させて、試料交換室３０から試料容器４０内へ搬送する。その後、試料交換室３０と試料容器４０との間の仕切り弁を閉じる。これにより、試料Ｓを試料室１１０から試料容器４０に戻すことができる。なお、試料容器４０は、冷媒の気化や窒素ガスの供給等で大気圧に戻された後に、試料交換室３０から取り外される。

【0091】

（３）試料保管部の使用
次に、試料保管部６０の使用方法について説明する。ここでは、観察を終えた試料室１１０内の試料Ｓを試料保管部６０に保管する場合と、試料Ｓを試料保管部６０で保管している試料Ｓを試料容器４０に搬送する場合について説明する。

【0092】

観察を終えた試料室１１０内の試料Ｓを試料保管部６０に保管する場合は、まず、試料保管部６０のキャビネット６１における試料保持部材２の検出処理を行う。この処理では、キャビネット６１の複数の載置棚の何れの載置棚が空であるか（試料保持部材２が保管されていないか）を検出する。この処理は、マガジン４における試料保持部材２の検出処理と同様である。

【0093】

なお、キャビネット６１の複数の載置棚の何れの載置棚が空であるかを把握している（格納領域に載置棚の空き情報が格納されている）場合は、キャビネット６１における試料保持部材２の検出処理を省略してもよい。

【0094】

次に、試料交換室３０と試料室１１０との間の仕切り弁を開く。次に、試料支持部１１４に支持されている試料保持部材２（試料Ｓ）を、第２搬送機構９０の把持部９１で把持する。そして、第２搬送機構９０により試料保持部材２を水平方向に移動させて、試料室１１０から試料交換室３０へ搬送する。

【0095】

次に、試料交換室３０と試料室１１０との間の仕切り弁を閉じる。次に、第２搬送機構９０の把持部９１が把持した試料保持部材２を、試料保管部６０における空の載置棚に載置（保管）する。このとき、試料保管部６０のキャビネット移動機構６２によりキャビネット６１を下方向に移動させることで、キャビネット６１の空の載置棚を、第２搬送機構９０が把持する試料保持部材２（試料Ｓ）に対向させる。

【0096】

その後、キャビネット移動機構６２によりキャビネット６１を上方向に移動させて、第２搬送機構９０の動作を妨げない位置に戻す。これにより、試料保管部６０に観察を終えた試料Ｓ（試料保持部材２）を保管することができる。なお、試料保管部６０に保管されている試料Ｓを試料室１１０に搬送する場合は、上述した手順と逆の手順を行う。

【0097】

次に、試料Ｓを試料保管部６０から試料容器４０に搬送する場合について説明する。
試料Ｓを試料保管部６０から試料容器４０に搬送する場合は、まず、試料保管部６０のキャビネット６１における試料保持部材２の検出処理を行う。この処理では、キャビネット６１の複数の載置棚の何れの載置棚に試料保持部材２が保管（載置）されているかを検出する。この処理は、マガジン４における試料保持部材２の検出処理と同様である。

【0098】

なお、キャビネット６１の複数の載置棚の何れの載置棚に試料保持部材２が保管（載置）されているかを把握している（格納領域に載置棚の保管情報が格納されている）場合は、キャビネット６１における試料保持部材２の検出処理を省略してもよい。

【0099】

また、第１搬送機構８０の把持部８１が把持するマガジン４における試料保持部材２の検出処理を行う。この処理では、マガジン４の複数の取り付け棚２５の何れの取り付け棚２５が空であるか（試料保持部材２が取り付けられていないか）を検出する。この処理は、試料保持部材２の検出処理と同様である。

【0100】

なお、マガジン４の複数の取り付け棚２５の何れの取り付け棚２５が空であるかを把握している（格納領域に複数の取り付け棚２５の空き情報が格納されている）場合は、マガジン４における試料保持部材２の検出処理を省略してもよい。

【0101】

次に、試料保管部６０のキャビネット移動機構６２によりキャビネット６１を下方向に移動させて、試料容器４０へ搬送する試料保持部材２を保管（載置）している載置棚を、第２搬送機構９０の把持部９１に対向させる。そして、キャビネット６１の載置棚に保管されている試料保持部材２（試料Ｓ）を、第２搬送機構９０の把持部９１で把持する。

【0102】

次に、第２搬送機構９０の把持部９１で把持した試料保持部材２を、第１搬送機構８０の把持部８１で把持したマガジン４の空の取り付け棚２５に取り付ける。そして、試料交換室３０と試料容器４０との間の仕切り弁を開き、第２搬送機構９０により試料保持部材２を−Ｚ方向（下方向）に移動させて、試料交換室３０から試料容器４０内へマガジン４を搬送する。

【0103】

その後、試料交換室３０と試料容器４０との間の仕切り弁を閉じる。これにより、試料Ｓを試料保管部６０から試料容器４０に戻すことができる。試料容器４０は、冷媒の気化や窒素ガスの供給等で大気圧に戻された後に、試料交換室３０から取り外される。なお、試料Ｓを試料容器４０から試料保管部６０へ搬送する場合は、上述した手順と逆の手順を行う。

【0104】

次に、マガジン４における試料保持部材２の検出処理について、図９を参照して説明する。
図９は、試料保持部材の検出処理の例を示すフローチャートである。

【0105】

マガジン４における試料保持部材２の検出処理が開始されると、まず、制御部２０１は、第１搬送機構８０の把持部８１が特定の位置に移動したか否かを判別する（Ｓ１）。このＳ１の処理では、第１搬送機構８０の位置検出センサから送信された把持部８１の位置情報に基づいて、把持部８１が特定の位置に移動したか否かを判別する。

【0106】

また、特定の位置としては、例えば、把持部８１が試料容器４０内でマガジン４を把持する位置であってもよく、把持部８１が試料容器４０から試料交換室３０へ進入する位置であってもよい。さらに、特定の位置としては、把持部８１が把持しているマガジン４における最上段の取り付け棚２５が、ファイバーセンサ５０Ａ，５０Ｂに対向する位置であってもよい。

【0107】

Ｓ１の処理において、第１搬送機構８０の把持部８１が特定の位置に移動していないと判別したとき（Ｓ１がＮＯ判定の場合）、制御部２０１は、把持部８１が特定の位置に移動するまで待機する。

【0108】

一方、Ｓ１の処理において、第１搬送機構８０の把持部８１が特定の位置に移動したと判別したとき（Ｓ１がＹＥＳ判定の場合）、制御部２０１は、ファイバーセンサ５０Ａ，５０Ｂの電源をＯＮにする（Ｓ２）。

【0109】

次に、制御部２０１は、第１搬送機構８０に制御信号を送信し、第１搬送機構８０の把持部８１に把持されたマガジン４を上方へ搬送し、ファイバーセンサ５０Ａ，５０Ｂに対向させる（Ｓ３）。これにより、ファイバーセンサ５０Ａ，５０Ｂは、対向する取り付け棚２５に関するファイバーセンサ信号を制御部２０１に送信する。

【0110】

次に、制御部２０１は、受信したファイバーセンサ信号に基づいて、検出対象である（ファイバーセンサ５０Ａ，５０Ｂに対向する）取り付け棚２５に試料保持部材２が取り付けられているか否かを検出する。また、制御部２０１は、取り付け棚２５の正常な位置（マガジン４の所定の位置）に試料保持部材２が取り付けられているか否かを検出する（Ｓ４）。

【0111】

Ｓ４の処理において、取り付け棚２５の正常な位置（マガジン４の所定の位置）に試料保持部材２が取り付けられていないことを検出した場合に、制御部２０１は、マガジン４の搬送を停止する制御信号を第１搬送機構８０に送信する。その結果、第１搬送機構８０は、マガジン４の搬送を停止し、マガジン４を試料容器４０に戻す。

【0112】

次に、制御部２０１は、ファイバーセンサ５０Ａ，５０Ｂに対向する取り付け棚２５が最下段の取り付け棚２５であるか否かを判別する（Ｓ５）。Ｓ５の処理では、予めＲＯＭやＲＡＭに格納された取り付け棚２５の段数と、試料保持部材２の検出数、すなわち、Ｓ４の処理回数と比較して、最下段の取り付け棚２５であるか否かを判別する。

【0113】

Ｓ５の処理において、ファイバーセンサ５０Ａ，５０Ｂに対向する取り付け棚２５が最下段の取り付け棚２５でないと判別したとき（Ｓ５がＮＯ判定の場合）、制御部２０１は、処理をＳ３に移行する。これにより、制御部２０１は、次の段の取り付け棚２５をファイバーセンサ５０Ａ，５０Ｂに対向させる。

【0114】

一方、Ｓ５の処理において、ファイバーセンサ５０Ａ，５０Ｂに対向する取り付け棚２５が最下段の取り付け棚２５であると判別したとき（Ｓ５ＹＥＳ判定の場合）、制御部２０１は、ファイバーセンサ５０Ａ，５０Ｂの電源をＯＦＦにする（Ｓ６）。Ｓ６の処理後、制御部２０１は、マガジン４における試料保持部材２の検出処理を終了する。

【0115】

＜実施形態の効果＞
以上説明した実施形態は、試料Ｓを保持する試料保持部材２と、試料室１１０に接続された試料交換室３０と、試料保持部材２を把持する把持部８１を有し、試料保持部材２を試料交換室３０に搬送する第１搬送機構８０とを備える。また、実施形態は、試料交換室３０において第１搬送機構８０の把持部８１が試料保持部材２を把持しているか否かを検出するファイバーセンサ５０Ａ，５０Ｂを備える。

【0116】

これにより、試料交換室３０において試料保持部材２が第１搬送機構８０の把持部８１に把持されているか否かを検出することができる。その結果、観察した試料を保持している試料保持部材２を第１搬送機構８０の把持部８１で保持可能であるか否か判断することができ、試料保持部材２の搬送を円滑に行うことができる。

【0117】

また、上述の実施形態では、ファイバーセンサ５０Ａ，５０Ｂを用いて、非接触で第１搬送機構８０の把持部８１が試料保持部材２を把持しているか否かを検出する。これにより、試料保持部材２及び試料Ｓに検出部が接触して熱が伝達されることは無い。

【0118】

また、上述の実施形態では、第１搬送機構８０の把持部８１が試料交換室３０に進入する場合に、ファイバーセンサ５０Ａ，５０ＢをＯＮにする。そして、第１搬送機構８０の把持部８１が試料保持部材２を把持しているか否かを検出した後にファイバーセンサ５０Ａ，５０ＢをＯＦＦにする。これにより、ファイバーセンサ５０Ａ，５０Ｂから光が出射される時間を短縮することができ、ファイバーセンサ５０Ａ，５０Ｂからの光による試料Ｓの温度上昇を抑制することができる。

【0119】

また、上述の実施形態は、試料交換室３０に搬送された試料保持部材２を保管する試料保管部６０を備える。これにより、真空排気した試料交換室３０に複数の試料保持部材２（試料Ｓ）を導入することができ、複数の試料Ｓを観察して比較・検討することができる。また、試料交換室３０を冷却する冷却部を備えるため、観察した試料を低温の環境で保管して、観察した試料を再度観察することができる。

【0120】

また、上述の実施形態では、第１搬送機構８０の把持部８１の位置を検出する把持部検出センサを備え、把持部検出センサにより把持部が特定の位置に搬送された場合に、ファイバーセンサ５０Ａ，５０ＢをＯＮにする。これにより、ファイバーセンサ５０Ａ，５０ＢをＯＮにするタイミングを常に一定にすることができ、ファイバーセンサ５０Ａ，５０Ｂから光が出射される時間の短縮を容易に行うことができる。

【0121】

また、上述の実施形態は、試料保持部材２を複数取り付け可能なマガジン４を備える。これにより、一度に複数の試料を試料交換室に搬送でき、複数の試料Ｓを観察するために要する時間を短くすることができる。

【0122】

また、上述の実施形態では、ファイバーセンサ５０Ａ，５０Ｂが、試料保持部材２の有無と、試料保持部材２がマガジン４の所定の位置（取り付け棚２５の正常な位置）に取り付けられているか否かを検出する。そして、試料保持部材２がマガジン４の所定の位置に取り付けられていない場合にマガジン４の搬送を停止する。これにより、マガジン４の所定の位置に取り付けられていない試料保持部材２が、第２搬送機構９０や試料保管部６０等に衝突することを未然に防ぐことができる。また、マガジン４から試料保持部材２が落下することを未然に防ぐことができる。

【0123】

また、上述の実施形態は、試料保管部６０に試料保持部材２が保管されているか否かを検出するファイバーセンサ５０Ｃ，５０Ｄ（試料保管部用ファイバーセンサ）を備える。これにより、試料保持部材２を試料保管部６０に保管可能であるか否か判断することができ、試料保持部材２の保管を円滑に行うことができる。

【0124】

また、上述の実施形態では、ファイバーセンサ５０Ｃ，５０Ｄが、試料保持部材２の有無と、試料保持部材２が試料保管部６０の所定の位置（載置棚の正常な位置）に保管されているか否かを検出する。そして、試料保持部材２が試料保管部６０の所定の位置に保管されていない場合は、第２搬送機構９０により試料保持部材２の保管（載置）位置を調整する。これにより、試料保管部６０から試料保持部材２が落下することを未然に防ぐことができる。

【0125】

また、上述の実施形態では、第２搬送機構９０の把持部９１が、試料保管部６０に保管された試料保持部材２を把持しているか否かをファイバーセンサ５０Ｅによって検出する。これにより、第２搬送機構９０の把持部９１が試料保持部材２を把持したことを確認してから、その試料保持部材２を搬送することができる。また、第２搬送機構９０の把持部９１が試料保持部材２を把持していないことを確認してから、マガジン４から試料保持部材２を取り出すための駆動を行うことができる。

【0126】

＜変形例＞
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形実施が可能である。例えば、上述した実施形態では、荷電粒子線装置として、透過電子顕微鏡を例に挙げて説明したが、本発明に係る荷電粒子線装置としては、電子やイオン等の荷電粒子線を用いる装置であれば特に限定されない。すなわち、本発明に係る荷電粒子線装置は、例えば、走査透過電子顕微鏡（Scanning Transmission Electron Microscope）や走査電子顕微鏡（Scanning Electron Microscope）等の電子顕微鏡、電子線マイクロアナライザー（Electron Probe Micro Analyzer）、集束イオンビーム（Focused Ion Bea）装置、電子ビーム露光装置等であってもよい。

【0127】

また、上述した実施形態では、試料交換室３０（真空容器３４）に対して着脱可能な板状部材３５に複数のファイバーセンサ５０Ａ〜５０Ｅを設ける構成にした。しかし、本発明に係るファイバーセンサとしては、板状部材３５を介して試料交換室３０（真空容器３４）に取り付けるものに限定されず、例えば、試料交換室３０（真空容器３４）に直接取り付けるものであってもよい。

【0128】

また、本発明に係る試料交換装置としては、ファイバーセンサが固定される位置が異なる板状部材を複数組設けてもよい。この場合は、板状部材を変えることでファイバーセンサの位置を容易に変更できるため、試料保持部材の大きさや、マガジン４に対する試料保持部材の取り付け位置が変更されても、試料保持部材を簡単に検出することができる。

【符号の説明】

【0129】

２…試料保持部材、 ４…マガジン、 ２１…ベース板、 ２２…固定片、 ２５…取り付け棚、 ２６…上面蓋、 ２７…被把持部、 ２８…検出用孔、 ３０…試料交換室、 ３４…真空容器、 ３４ａ…開口部、 ３５…板状部材、 ４０…試料容器、 ４２…接続部材、 ５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，５０Ｄ，５０Ｅ…ファイバーセンサ、 ６０…試料保管部、 ７０…冷却部、 ８０…第１搬送機構、 ８１…把持部、 ９０…第２搬送機構、 ９１…把持部、 １００…荷電粒子線装置、 １１０…試料室、 １２０…荷電粒子線源、 １３０…光学系、 １４０…撮像装置、 １５０…除振機、 １６０…架台、 ２００…試料交換装置、 ２０１…制御部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】