特開 2024-86681 安全インターロックを備えたレーザ装置及びレーザ装置とともに使用する科学機器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024086681

(43)【公開日】2024-06-27

(54)【発明の名称】安全インターロックを備えたレーザ装置及びレーザ装置とともに使用する科学機器

(51)【国際特許分類】

   G01N 21/65 20060101AFI20240620BHJP

   G01J 3/44 20060101ALI20240620BHJP

   G02B 21/06 20060101ALI20240620BHJP

【ＦＩ】

G01N21/65

G01J3/44

G02B21/06

【審査請求】未請求

【請求項の数】15

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2023211804

(22)【出願日】2023-12-15

(31)【優先権主張番号】18/083,228

(32)【優先日】2022-12-16

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(71)【出願人】

【識別番号】501233536

【氏名又は名称】エフ イー アイ カンパニ

【氏名又は名称原語表記】ＦＥＩ ＣＯＭＰＡＮＹ

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(74)【代理人】

【識別番号】100135079

【弁理士】

【氏名又は名称】宮崎 修

(72)【発明者】

【氏名】フランシス デック

(72)【発明者】

【氏名】ジャスティン モロウ

【テーマコード（参考）】

2G020

2G043

2H052

【Ｆターム（参考）】

2G020CA04

2G020CB23

2G020CC26

2G020CD03

2G020CD11

2G020CD37

2G043AA03

2G043EA03

2G043EA10

2G043FA02

2G043HA02

2G043HA15

2G043JA01

2G043JA02

2G043JA03

2G043KA09

2G043LA01

2G043NA05

2G043NA06

2H052AC14

2H052AC34

2H052AF07

(57)【要約】

【課題】従来技術の問題を解決する。
【解決手段】科学機器とともに使用するレーザ装置。レーザ装置は、レーザエミッタと制御システムとを含む。レーザエミッタは、科学機器の真空チャンバ内に配置された試料を照射するためのレーザビームを生成するように構成される。制御システムは、圧力センサから真空チャンバに関連付けられた圧力信号を受信し、圧力が閾値レベルに達することに応答してレーザビームの状態を変更するように構成される。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

科学機器とともに使用するレーザ装置であって、
前記科学機器の真空チャンバ内に配置される試料を照射するレーザビームを生成するように構成されるレーザエミッタと、
圧力センサから前記真空チャンバに関連付けられた圧力信号を受信し、圧力が閾値レベルに達したことに応答して前記レーザビームの状態を変更するように構成される、制御システムと、を備える、
レーザ装置。

【請求項2】

前記レーザビームの前記状態を変更することは、前記レーザエミッタへの電力を遮断することを含む、請求項１に記載のレーザ装置。

【請求項3】

前記レーザビームの前記状態を変更することは、前記レーザビームを遮断することを含む、請求項１に記載のレーザ装置。

【請求項4】

前記閾値レベルは、前記真空チャンバの通常動作圧力範囲よりも高い圧力レベルに対応する、請求項１～３のうちのいずれか１項に記載のレーザ装置。

【請求項5】

前記科学機器に取り外し可能に取り付け可能であるように構成される真空フランジを更に備える、請求項１に記載のレーザ装置。

【請求項6】

前記圧力センサは、前記真空フランジに結合されている、請求項５に記載のレーザ装置。

【請求項7】

前記科学機器は、荷電粒子顕微鏡である、請求項１に記載のレーザ装置。

【請求項8】

顕微鏡とともに使用するラマンプローブであって、
試料チャンバ内に配置される試料を照射するためのレーザビームを生成するように構成されるレーザエミッタと、
前記試料チャンバに関連付けられた圧力を感知するように構成されるセンサと、
前記試料チャンバに関連付けられた前記圧力を監視し、前記圧力が閾値レベルに達したことに応答して前記レーザビームの状態を変更するように構成される、制御システムと、を備える、
ラマンプローブ。

【請求項9】

前記試料から反射される光を分光器に向けるように構成される光学アセンブリを更に備える、請求項８に記載のラマンプローブ。

【請求項10】

前記光学アセンブリは、前記試料から反射される前記光を伝送するように構成される分光器ファイバを含む、請求項９に記載のラマンプローブ。

【請求項11】

前記分光器は、
前記試料から反射される前記光からレーザビーム波長を除去するように構成されるフィルタと、
前記フィルタからフィルタリングされた光を受光するように構成される分光器検出器と、を含む、
請求項１０に記載のラマンプローブ。

【請求項12】

前記制御システムは、リレーを含む、請求項８に記載のラマンプローブ。

【請求項13】

前記顕微鏡に搭載されるように構成される真空フランジを更に備え、前記センサは、前記真空フランジに結合されている、請求項８に記載のラマンプローブ。

【請求項14】

科学機器とともに使用可能なレーザ装置のための安全インターロックを提供する方法であって、
前記科学機器の真空チャンバ内に配置される試料を照射するレーザビームを生成するように構成されるレーザエミッタを提供することと、
前記科学機器の前記真空チャンバに関連付けられた圧力を感知するように構成されるセンサを提供することと、
前記科学機器の前記真空チャンバ内の前記圧力が閾値レベルに達したことに応答して、前記レーザビームの状態を変更することと、を含む、
方法。

【請求項15】

前記真空チャンバをポンプダウンして、前記試料を分析するための真空状態を作り出すことと、
前記試料を前記真空チャンバ内に装填することと、
前記レーザビームを前記真空チャンバに入射させることと、
前記試料を分析する間に前記圧力を監視することと、を更に含み、
前記レーザビームの前記状態を変更することは、前記レーザビームを抑制することを含む、
請求項１４に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【背景技術】

【0001】

本開示は、顕微鏡又は他の科学機器の真空チャンバなどの真空チャンバとともに使用するためのラマン分光計プローブなどのレーザ装置に関する。

【発明の概要】

【0002】

一実装では、本開示は、科学機器とともに使用するためのレーザ装置を提供する。レーザ装置は、科学機器の真空チャンバ内に配置された試料を照射するためのレーザビームを生成するように構成されたレーザエミッタと、圧力センサから真空チャンバに関連付けられた圧力信号を受信し、圧力が閾値レベルに達したことに応答してレーザビームの状態を変更するように構成された制御システムとを含む。

【0003】

別の実装では、本開示は、顕微鏡とともに使用するためのラマンプローブを提供する。ラマンプローブは、試料チャンバ内に配置された試料を照射するためのレーザビームを生成するように構成されたレーザエミッタと、試料チャンバに関連付けられた圧力を感知するように構成されたセンサと、試料チャンバに関連付けられた圧力を監視し、圧力が閾値レベルに達したことに応答してレーザビームの状態を変更するように構成された制御システムとを含む。

【0004】

更に別の実装では、本開示は、科学機器とともに使用可能なレーザ装置のための安全インターロックを提供する方法を提供する。この方法は、科学機器の真空チャンバ内に配置された試料を照射するためのレーザビームを生成するように構成されたレーザエミッタを提供することと、科学機器の真空チャンバに関連付けられた圧力を感知するように構成されたセンサを提供することと、科学機器の真空チャンバ内の圧力が閾値レベルに達したことに応答してレーザビームの状態を変更することとを含む。

【0005】

本開示の他の態様は、詳細な説明及び添付の図面を考慮することによって明らかになるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】本開示の実装による真空エンクロージャを有する科学機器の縦断面立面図を概略的に示す。

【図2】図１に示される科学機器の真空エンクロージャとともに使用するためのレーザ装置を概略的に示す。

【図3】図２に示されたレーザ装置の制御システムの一実装の概略図である。

【図4】図２に示されたレーザ装置の制御システムの別の実装の概略図である。

【図5】図２に示されるレーザ装置の制御システムの更に別の実装の概略図である。

【図6】本開示による方法のフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0007】

本開示の任意の実装が詳細に説明される前に、本開示は、その適用において、以下の説明に記載される又は以下の図面に示される構成の詳細及び構成要素の配置に限定されないことを理解されたい。本開示は、他の実装が可能であり、様々な方法で実施又は実行されることが可能である。

【0008】

図１は、レーザ装置２１０（図２に示す）を実装することができる顕微鏡Ｍなどの科学機器の実装の非常に概略的な図である。顕微鏡Ｍは、試料１０２を分析する（検査及び／又は修正することを含み得る）ための真空チャンバ（すなわち、試料チャンバ）１０７を内部に有する真空エンクロージャ１０６を含む。顕微鏡Ｍはまた、試料１０２を検査する（例えば、撮像する、データを収集するなど）ために、真空チャンバ１０７と交差する光軸Ａを画定する。試料を受け入れるための真空チャンバ（真空チャンバ１０７など）を画定する真空エンクロージャ（真空エンクロージャ１０６など）を含む他のタイプの科学機器を使用してもよい。

【0009】

顕微鏡Ｍは、荷電粒子顕微鏡であってもよい。図１は、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）の実装を示すが、透過電子顕微鏡、走査／透過電子顕微鏡、イオンベースの顕微鏡、プロトンベースの顕微鏡など、任意のタイプの荷電粒子顕微鏡が図１に示された顕微鏡Ｍによって表わされ得る。他の実装では、真空チャンバ（真空チャンバ１０７など）を有する任意のタイプの顕微鏡を使用し得る。更に他の実装では、真空チャンバ（真空チャンバ１０７など）を有する任意のタイプの科学機器を使用し得る。

【0010】

顕微鏡Ｍは、光軸Ａを画定する粒子光学カラム１１５を含んでもよい。粒子光学カラム１１５は、真空エンクロージャ１０６又は任意の他の好適な構造上に搭載されてもよい。粒子光学カラム１１５内において、電子源１１２によって生成された電子は、複合レンズシステム１１４によって修正された後に、レンズシステム１１６によって光軸Ａに沿って試料１０２に集束される。入射ビーム１０４は、走査コイル１１３を操作することによって試料１０２全体を走査し得る。試料１０２は、真空エンクロージャ１０６に配置された試料ステージ１０８によって保持され得る。試料ステージ１０８は、試料Ｓの装填、除去、及び交換のために、真空チャンバ１０７に挿入可能であり、真空チャンバ１０７から取り外し可能であり得る。

【0011】

顕微鏡Ｍは、入射ビーム１０４の照射に応じて試料１０２からの様々な放射を検出する１つ以上の検出器を含み得る。例えば、検出器１０１は、試料１０２から放射される後方散乱及び／又は二次電子などの電子を検出し得る。一例では、検出器１０１は、セグメント化された電子検出器であってもよい。

【0012】

真空エンクロージャ１０６は、試料１０２を分析するのに適した真空を保持するように構成されている。真空は、周囲大気圧よりも低い圧力チャンバ１０７内の圧力である。例えば、環境走査型電子顕微鏡（ＥＳＥＭ）用途では、真空は、２６ミリバール以下の圧力を含んでもよい。別の例として、低真空用途では、真空は、２ミリバール以下の圧力を含んでもよい。別の例として、真空は、１０－３ミリバール以下の圧力を含んでもよい。別の例として、高真空用途において、真空は、６×１０－６ミリバール以下の圧力を含んでもよい。別の例として、真空は、１０－７ミリバール以下の圧力を含んでもよい。別の例として、真空は、１０－８ミリバール以下などの圧力を含んでもよい。真空エンクロージャ１０６は、真空を生成するための少なくとも１つのポンプ１０３に流体結合されている。

【0013】

真空エンクロージャ１０６は、図２に示されるレーザ装置２１０などのプローブを選択的に受容するための真空ポート１０５を含んでもよい。真空ポート１０５は、レーザ装置２１０を受け入れるために開放可能であり、レーザ装置２１０が取り外されたときに閉鎖可能であるように構成されている。他の実装では、レーザ装置２１０は、顕微鏡Ｍ（又は他の科学機器）と統合されてもよい（例えば、顕微鏡Ｍ（又は他の科学機器）から分離できない、又はその一部として形成されてもよい）。

【0014】

図２を参照すると、レーザ装置２１０は、レーザエミッタ２２２及び光学アセンブリ２２４を囲む装置ハウジング２２０を含む。レーザエミッタ２２２は、レーザビームＢを放射するように構成されている。光学アセンブリ２２４は、レーザビームＢを方向付けるように構成されている。レーザビームＢは、任意の所望の波長を有し得る。例えば、レーザビームＢは、２００ナノメートルから５０ミクロンの範囲のいずれかの波長を有してもよい。より具体的には、レーザビームＢは、例えば、ラマン分光法用途のために、紫外線（例えば、３５０ナノメートル）から赤外線（例えば、１０６４ナノメートル）のいずれかの波長を有してもよい。

【0015】

光学アセンブリ２２４は、レーザビームＢの経路を制御するように構成された１つ以上のミラー及び／又はレーザガルバノメータを含んでもよい。光学アセンブリ２２４はまた、試料１０２におけるレーザビームＢの電力を制御するためのフィルタなどの１つ以上のフィルタを含んでもよい。

【0016】

レーザ装置２１０は、レーザビームＢを選択的に遮断するように構成されたシャッタ２２８を含んでもよい。例えば、シャッタ２２８は、レーザビームＢが通過することを可能にする開位置（図２において実線として示される）と、レーザビームＢを遮断する閉位置（図２において破線として示される）との間で移動可能であってもよい。レーザビームＢが遮断されると、レーザビームＢはシャッタ２２８を通過することができず、したがってレーザ装置２１０から出ることができない。いくつかの実装では、シャッタ２２８は、顕微鏡Ｍ（又は他の科学機器）に移動可能に結合され、レーザビームＢが顕微鏡Ｍ（又は他の科学機器）から出るのを阻止するように構成され得る。シャッタ２２８の移動は、手動又は電子的に制御可能であってもよい。例えば、シャッタ２２８は、ソレノイド２３０（図４）上に搭載されてもよく、シャッタ２２８は、ソレノイド２３０が非通電されると、レーザビームＢを遮断するように構成されている。他の実装では、シャッタ２２８は、ソレノイド２３０が通電されたときにレーザビームＢを遮断するように構成されてもよい。シャッタ２２８の移動を制御するための他の適切な構造、例えばステップモータなどが可能である。シャッタ２２８は、レーザビームＢの経路に沿った任意の場所に配置されてもよく、レーザ装置２１０及び／又は顕微鏡Ｍの一部であってもよい。いくつかの実装では、シャッタ２２８は、レーザ装置２１０又は顕微鏡Ｍの任意の部分、例えばそのハウジング又はエンクロージャの静止（不動）不透明部分として具現化されてもよく、ミラー及び／又はガルバノメータ（例えば、光学アセンブリ２２４の一部）は、レーザビームＢをシャッタ２２８に向け直すように移動されてもよい。

【0017】

レーザ装置２１０は、レーザビームＢを光学アセンブリ２２４から試料１０２に中継し、反射光（例えば、試料１０２から反射されたレーザビーム光）を受け取ってレーザ装置２１０に中継して戻すためのリレーレンズ２３２を含んでもよい。図示の実装では、レーザ装置２１０は、第１のリレーレンズ２３２ａと第２のリレーレンズ２３２ｂとを含むが、任意の数のリレーレンズ２３２を使用してもよい。レーザ装置２１０は、リレーレンズ２３２の遠位端に結合された対物レンズ２３４を含んでもよい。対物レンズ２３４は、リレーレンズ２３２と位置合わせされ得る。

【0018】

レーザ装置２１０は、分光器２３８に光を伝送するための可撓性光導管として構成される分光器ファイバ２３６に結合可能であってもよい。他の実装では、他の光導管を使用してもよい。一例では、レーザ装置２１０は、試料１０２にレーザビームＢを放射し、試料１０２からの反射光Ｒを受け取り、分光器ファイバ２３６（又は他の適切な手段）を使用して反射光Ｒを分光器２３８に向けるように構成されたラマンプローブであってもよい。レーザ光Ｂと反射光Ｒとは同軸であってもよい。レーザ装置２１０又は分光器２３８の一方又は両方は、反射光ＲをフィルタリングしてレーザビームＢの波長を除去するように構成された１つ以上のフィルタ２４０を含み得る。レーザビームＢの波長をフィルタリングした後の残りのスペクトル（フィルタリングされた反射光Ｆ）は、分光器検出器２４２によって受信され、分析（例えば、検査、比較、説明、及び／又は解釈）されて、試料１０２の材料組成を決定し得る。いくつかの実装では、分光器２３８は、１つ以上のフィルタ２４０と、フィルタリングされた反射光Ｆを受光するための分光器検出器２４２とを含む。したがって、分光器２３８は、分光器ファイバ２３６を介してレーザ装置２１０に接続可能かつ分離可能な別個のモジュールであってもよい。他の実施形態では、分光器２３８は、レーザ装置２１０の一部であってもよい。いずれの実装においても、分光器ファイバ２３６は、光学アセンブリ２２４の一部であると考えられ得る。他の実装では、レーザ装置２１０は、蛍光プローブなどの他のタイプのレーザ装置、又は真空チャンバ内の試料を分析するように動作可能な任意の他のレーザ装置として具現化され得る。別の例として、レーザ装置２１０は、顕微鏡Ｍ内の試料Ｓをミリング、機械加工、エッチング、アブレーション、燃焼、溶融、気化、切断など、又は他の方法で修正するように構成された波長のレーザビームＢを使用するレーザミリング機械であってもよい。

【0019】

レーザ装置２１０は、装置ハウジング２２０に結合された支持ブラケット２４４と、支持ブラケット２４４に結合された真空フランジ２４６とを含む。真空フランジ２４６は、例えば、任意のタイプの好適な締結具（複数可）、クランプ、ラッチ、任意の他の好適な手段、又はそれらの任意の組合せ（図示せず）によって、真空エンクロージャ１０６に取り外し可能に結合されるように構成されている。例えば、真空フランジ２４６及びエンクロージャ１０６は、真空フランジ２４６をエンクロージャ１０６に対して締め付けるための１つ以上の対応する締結具（図示せず）を受容するように構成された１つ以上の開口（図示せず）を含んでもよい。別の例として、真空フランジ２４６及びエンクロージャ１０６は、それぞれのリムの周りにクランプ（図示せず）を受け入れるように構成されてもよい。例えば、ヒンジ式クランプ又は任意の他の適切なクランプを用いて、真空フランジ２４６をエンクロージャ１０６又はアダプタの対応するフランジに締め付けてもよい。いずれの実装においても、真空エンクロージャ１０６とレーザ装置２１０との間の真空を保持するために、Ｏリング、ガスケットなどの１つ以上のシール２４８が用いられてもよい。真空フランジ２４６は、レーザ装置２１０が真空エンクロージャ１０６に選択的に結合され（密封方式で）、そこから分離されることを可能にするように構成されている。真空フランジ２４６は、それを通る開口２５０を含むことができ、リレーレンズ２３２は、開口２５０を通して配置され得る。レーザ装置２１０は、真空エンクロージャ１０６内の真空を保持するために、鋼ベローズ又は任意の他の適切な材料などのベローズ２５２を含み得る。ベローズ２５２は、真空フランジ２４６と装置ハウジング２２０との間に配置することができ、リレーレンズ２３２の少なくとも一部を取り囲み得る。ベローズ２５２は、Ｏリングシール又は他の適切なシール（図示せず）など、真空を保持するように構成されたシールを用いて、一端で真空フランジ２４６に結合され得る。ベローズ２５２は、Ｏリングシール又は他の適切なシールなど、真空を保持するように構成されたシール２５６を用いて、反対側の端で装置ハウジング２２０又は真空シール窓２５４に結合され得る。真空シール窓２５４は、レーザビームＢが通過することを可能にする光学窓として構成されてもよく、真空を保持するために、１つ以上のＯリングシールなどのシール（図示せず）、又は任意の他の適切なタイプのシールを含んでもよい。いくつかの実装では、真空シール窓２５４は、シール２５６に対して保持されたリレーレンズ２３２の端によって形成される。

【0020】

真空インターロック（又は安全インターロック）２５８は、真空チャンバ１０７内の圧力が閾値圧力（又は閾値レベルの圧力）に達したことに応答してレーザビームＢの状態を変更するように構成されている。レーザビームＢの状態は、電力及び／又は位置に関するレーザビームＢの状態及び／又は状況である。例えば、レーザビームＢの状態を変更することは、レーザビームＢがレーザ装置２１０から出ることを阻止すること、レーザビームＢが真空チャンバ１０７から出ることを阻止すること、レーザビームＢが顕微鏡Ｍ（又は他の科学機器）から出ることを阻止すること、又は逆に、レーザビームＢがレーザ装置２１０から出る（例えば、真空チャンバ１０７に入射する）ことを可能にすることを含んでもよい。更により具体的には、レーザビームＢを抑制することは、レーザエミッタ２２２をオフにすること、並びに／又はレーザビームＢを遮断すること（例えば、シャッタ２２８を使用して、及び／若しくは、例えば、ミラー及び／若しくはガルバノメータ、若しくは任意の他の適切な手段を使用して、装置ハウジング内のレーザビームＢの経路を制限すること）、並びに／又は、レーザビームＢが全容量で正常に動作することを抑制することを含んでもよい。レーザビームＢを許可することは、レーザエミッタ２２２をオンにすること、並びに／又は（例えば、シャッタ２２８、ミラー（複数可）、及び／若しくはガルバノメータ（複数可）、若しくは他の適切な手段を使用して）レーザビームＢを遮断しないこと、並びに／又は任意の適切な手段を使用してレーザビームＢが正常に動作する（例えば、試料Ｓを照射する）ことを可能にすること、又は別様に現状に戻ることを含んでもよい。

【0021】

「閾値（圧力）レベルに達する」は、閾値圧力に「等しい」、「以上である」、又は「より大きい」ことを含む。一例では、閾値圧力は、任意の所望の圧力に事前選択又は能動的に設定されてもよい。例えば、閾値圧力は、真空破壊を検出することができるように、真空チャンバ１０７内の通常動作圧力よりも高くてもよい。閾値圧力は、通常動作圧力と大気圧との間であってもよい。通常動作圧力は、荷電粒子ビームを使用して試料を分析され得る真空チャンバ１０７の圧力範囲であってもよい。例えば、ＥＳＥＭ用途では、閾値圧力は、２６ミリバール超、例えば、５０ミリバール以上、又は５０～１００ミリバールであってもよい。低真空用途では、閾値圧力は、２ミリバール超、例えば、１０ミリバール以上、又は５０ミリバール以上、又は５０～１００ミリバールであってもよい。高真空用途では、閾値圧力は、６×１０－６ミリバール以上、例えば１０－３ミリバール以上、１０－２ミリバール以上などの任意の圧力であってもよい。いくつかの実装では、第２の閾値圧力は、レーザ装置２１０を動作可能にする（例えば、レーザビームＢを許可する）ために、圧力降下（例えば、真空チャンバ１０７内の真空のポンピング）に対応してもよい。第２の閾値圧力に関して、「第２の閾値（圧力）レベルに達する」は、第２の閾値圧力に「等しい」、「以下」、又は「未満」であることを含む。

【0022】

真空インターロック２５８は、レーザ装置２１０が顕微鏡Ｍに取り付けられたとき、又は顕微鏡Ｍとともに使用されたときに、真空チャンバ１０７に関連付けられた圧力を感知するように構成されたセンサ２６０を含んでもよい。センサ２６０は、真空チャンバ１０７内の圧力を読み取るための任意の適切な位置に配置されてもよい。一例では、センサ２６０は、真空フランジ２４６に結合されてもよい。センサ２６０は、図２に示されるように、真空フランジ２４６内の開口２６２を通して圧力を読み取るように構成され得る。センサ２６０は、エポキシ、例えば、真空グレードエポキシを使用して、開口２６２の中にシールされてもよい。他の実装では、センサ２６０は、真空フランジ２４６に隣接する圧力、又は真空チャンバ１０７と連通する任意の他の適切な位置の圧力を読み取るように構成され得る。例えば、センサ２６０は、真空チャンバ１０７内に配置されてもよい。センサ２６０が真空チャンバ１０７内に配置されるそのような実装では、センサ２６０は、レーザ装置２１０の一部又は顕微鏡Ｍの一部とすることができる。センサ２６０が顕微鏡Ｍの一部である場合、真空インターロック２５８は、センサ２６０から外部信号を受信するように構成され得る。別の例として、センサ２６０は、リレーレンズ２３２及び／又は対物レンズ２３４に結合されてもよい。

【0023】

センサ２６０は、真空センサ又は圧力センサであってもよい。機械センサ（例えば、ダイヤフラムスナップセンサ）、ダイヤルゲージ、絶対圧センサ、熱伝導率センサ、静電容量センサ、コンベクションセンサ、ピエゾセンサ、マクラウドゲージ、イオン化センサなど、又は任意の他のセンサ若しくはそれらの組合せなど、任意のタイプの適切なセンサ２６０を使用し得る。

【0024】

図３に示すように、真空インターロック２５８は、圧力が閾値圧力に達したことに応答してレーザビームＢの状態を変更するように構成された制御システム２７０を含み得る。制御システム２７０は、アナログ、デジタル、又はそれらの組合せであってもよい。

【0025】

一実装では、図３に示すように、制御システム２７０は、センサ２６０によって読み取られた圧力に応答して開閉するように構成されたリレー２７２（本明細書では同義でスイッチと呼ばれることもある）を含み得る。リレー２７２は、閉じているときにリレー回路２７４を介してレーザエミッタ２２２への電力供給を可能にし、開いているときにレーザエミッタ２２２をオフにするように構成され得る。リレー２７２は、圧力が閾値圧力に達することに応答して開くように構成されてもよい。リレー２７２は、圧力が閾値圧力未満に低下したことに応答して、又は圧力が閾値圧力とは異なる第２の閾値圧力未満に低下したことに応答して閉じるように構成されてもよい。（閾値圧力は、本明細書では第１の閾値圧力とも称され得る）。任意の適切なタイプのスイッチ又はリレーを使用してもよい。リレー２７２は、センサ２６０とは別個であってもよいし、統合されていてもよい。統合される場合、組み合わせられたリレー２７２及びセンサ２６０は、真空スイッチと称され得る。レーザエミッタ２２２をオン及びオフにする他の手段も可能である。

【0026】

別の実装では、図４に示すように、制御システム２７０’は、リレー回路２７８内に配置され、シャッタ２２８（例えば、ソレノイド２３０又は他の機構）を通電及び非通電にして、レーザビームＢの通過を選択的に遮断及び許可するように構成されたリレー２７６（本明細書では同義でスイッチと呼ばれることもある）を含んでもよい。レーザビームＢは、閾値圧力に達する圧力に応答して、シャッタ２２８によって遮断され得る。レーザビームＢは、閾値圧力を下回る圧力降下に応答して、又は閾値圧力とは異なる第２の閾値圧力を下回る圧力降下に応答して、シャッタ２２８によって許容されてもよい。任意の適切なタイプのスイッチ又はリレーを使用してもよい。リレー２７６は、センサ２６０とは別個であってもよいし、統合されていてもよい。統合される場合、組み合わせられたリレー２７６及びセンサ２６０は、真空スイッチと称され得る。シャッタ２２８を移動させる他の手段も可能である。

【0027】

他の実装では、図５に示すように、制御システム２７０”は、上述のリレー回路２７４、２７８と同じ機能を実行する（すなわち、同じ結果を生成する）ように構成されたコントローラ２８０を使用し得る。コントローラ２８０は、レーザ装置２１０の一部であってもよいし、顕微鏡Ｍの一部であってもよい。レーザ装置２１０の一部である場合、コントローラ２８０は、レーザ装置２１０のための追加のコンピュータ可読命令を有するレーザ装置コントローラと統合されてもよく、又は真空インターロック２５８とは別個で専用であってもよい（すなわち、レーザ装置コントローラとは別個であってもよい）。顕微鏡Ｍの一部である場合、コントローラ２８０は、顕微鏡Ｍのための追加のコンピュータ可読命令を有する顕微鏡コントローラと統合されてもよく、又は真空インターロック２５８とは別個で専用であってもよい（すなわち、顕微鏡コントローラとは別個である）。

【0028】

一例として、コントローラ２８０は、真空チャンバ１０７に関連付けられた圧力に応答して、上述のようにレーザエミッタ２２２及び／又はシャッタ２２８（及び／又はレーザビームＢの状態を変更するための他の適切な手段）を自動的に制御するように構成されてもよい。コントローラ２８０は、プログラマブルプロセッサ２８２（例えば、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、又は別の好適なプログラマブル装置）と、非一時的メモリなどのメモリ２８４とを含んでもよい。メモリ２８４は、例えば、プログラム記憶領域２８６及びデータ記憶領域２８８を含んでもよい。プログラム記憶領域２８６及びデータ記憶領域２８８は、読み出し専用メモリ（「ＲＯＭ」）、ランダムアクセスメモリ（「ＲＡＭ」）（例えば、ダイナミックＲＡＭ（「ＤＲＡＭ」）、シンクロナスＤＲＡＭ（「ＳＤＲＡＭ」）など）、電気的消去可能プログラマブル読み出し専用メモリ（「ＥＥＰＲＯＭ」）、フラッシュメモリ、ハードディスク、ＳＤカード、又は他の適切な磁気、光学、物理、電子メモリ装置、又は他のデータ構造など、異なるタイプのメモリの組合せを含むことができる。制御システム２７０ ”は、上述した機能を実行するために、集積回路及び／又はアナログ装置、例えば、トランジスタ、比較器、演算増幅器などを更に又は代替的に含んでもよい。

【0029】

いくつかの実装では、コントローラ２８０は、図５に示すように、様々な構成要素への、及び様々な構成要素からの１つ以上の入力２９０及び出力２９２を含むことができる。コントローラ２８０は、出力２９２に制御信号を提供し、入力２９０からデータ及び／又は信号（例えば、センサデータ、ユーザ入力信号など）を受信するように構成されてもよい。１つ以上の入力２９２は、センサ２６０、閾値圧力Ｔを含んでもよいが、これらに限定されず、他の構成要素又はユーザ設定値を含んでもよい。１つ以上の出力２９２は、レーザエミッタ２２２、シャッタ２２８、光学アセンブリ２２４などを含んでもよいが、それらに限定されず、他の構成要素を含んでもよい。したがって、コントローラ２８０は、レーザエミッタ２２２及び／又はシャッタ２２８及び／又は光学アセンブリ２２４などのこれらの構成要素のいずれかを自動的に制御して、上述のように圧力読取値に応答してレーザビームＢの状態を変更するようにプログラムされ得る。コントローラ２８０は、センサ２６０とは別個であってもよいし、統合されていてもよい。統合される場合、組み合わせられたコントローラ２８０及びセンサ２６０は、真空スイッチと称され得る。

【0030】

別の実装では、制御システム２７０、２７０’、２７０ ”の特徴は、任意の組合せで組み合わされ得る（例えば、リレー回路２７４、２７８の一方又は両方の１つ以上の態様は、コントローラ２８０の１つ以上の態様と組み合わされ得る）。

【0031】

いずれの実装においても、閾値圧力は、予め選択されてもよく、又はユーザ入力によって動作中に選択可能であってもよい。本明細書に開示される制御システム実装は、任意の組み合わせで組み合わせられてもよい。

【0032】

いくつかの実装では、真空インターロック２５８に冗長性を追加してもよい。例えば、真空インターロック２５８は、上述の真空インターロック２５８のうちの２つを、それらの任意の組合せで含んでもよい。いくつかの実装では、冗長センサ２６０が採用されてもよい。

【0033】

図６は、真空インターロック（又は安全インターロック）２５８を提供する方法３００を示す。本方法は、本開示から明らかな他の追加及び中間ステップの中でも、ステップ３０１～３０６を含んでもよい。ステップ３０１において、方法３００は、科学機器（顕微鏡Ｍなど）とともにレーザ装置（レーザ装置２１０など）を使用することを含む。ステップ３０１は、レーザ装置２１０を科学機器に取り付けること、又は科学機器と統合されたレーザ装置２１０を使用することを含み得る。レーザ装置２１０は、科学機器の真空チャンバ１０７内に配置された試料Ｓを照射するためのレーザビームＢを生成するように構成されたレーザエミッタ２２２を提供する。科学機器の真空チャンバ１０７に関連付けられた圧力を感知するように構成されたセンサ２６０もまた、レーザ装置２１０によって、又は科学機器によって提供される。レーザ装置２１０は、真空フランジ２４６を介して科学機器に取り外し可能に取り付けられ得る。ステップ３０２において、方法３００は、試料Ｓを分析するための真空状態を作り出すために、科学機器の真空チャンバ１０７をポンプダウンすることを含む。例えば、ポンプ１０３は、ステップ３０２において使用されてもよい。ステップ３０３において、方法３００は、試料Ｓを真空チャンバ１０７内に装填することを含む。例えば、試料ステージ１０８は、ステップ３０３で使用されてもよい。ステップ３０４において、方法３００は、レーザビームＢを真空チャンバ１０７に入射させることを含む。例えば、リレー回路２７４、２７８は、ステップ３０４において、デフォルトで回路を閉じてレーザビームＢを許可する。いくつかの実装では、回路２７８を開くことは、（例えば、シャッタ２２８を開くようにソレノイド２３０を制御することによって）レーザビームＢを許可し得る。他の例では、ステップ３０４において、コントローラ２８０は、デフォルトで、閾値圧力Ｔに達するか又はそれを超えない限り、レーザビームＢが真空チャンバ１０７に入射することを可能にする。ステップ３０５において、方法３００は、試料Ｓを分析しながら真空チャンバ１０７内の圧力を監視することを含む。監視は、制御システム２７０、２７０’、２７０ ”によって、又は任意の他の好適な手段によって行われてもよく、それを使用して自動的に監視することを含んでもよい。ステップ３０６において、方法３００は、例えばセンサ２６０によって読み取られるように、真空チャンバ１０７内の圧力が閾値レベルＴに達する／超えることに応答して、レーザビームＢの状態を変更することを含む。レーザビームＢの状態を変更することは、圧力が閾値レベルＴに達したときにレーザビームＢを抑制することを含んでもよい。レーザビームＢを抑制することは、レーザエミッタ２２２への電力を遮断すること、及び／又はシャッタ２２８若しくは任意の適切な機械的構成を有する他の不透明なレーザ遮断材料でレーザビームＢを遮断することを含んでもよい。シャッタ２２８でレーザビームを遮断することはまた、ミラー（複数可）又はガルバノメータ（複数可）を使用してレーザビームＢをシャッタ２２８（任意の不透明材料を含む）に向け直すことを含み得る。そのような実装では、シャッタ２２８は、そのハウジング又はエンクロージャなど、レーザ装置２１０又は顕微鏡Ｍの任意の部分の不透明部分として具現化され得る。

【0034】

方法１００における後続又は中間の更なる方法ステップは、以下の動作の説明から明らかであり得る。動作において、レーザ装置２１０が顕微鏡Ｍに取り付けられるとき、リレーレンズ２３２及び対物レンズ２３４は、真空ポート１０５を通過し、対物レンズ２３４が試料ステージ１０８の近くに配置された状態で真空チャンバ１０７内に配置され得る。取り付けられると、真空は、図２に示されるように、真空チャンバ１０７から真空ポート１０５を通って対物レンズ２３４及びリレーレンズ２３２の周りに延びる。真空は、真空密封窓２５４で密封される。この領域内のどこかの圧力は、真空チャンバ１０７内の圧力に関連付けられる。真空インターロック２５８は、この領域内のどこかの圧力の読み取りに基づいて動作可能であってもよい。真空が適切な圧力（第１又は第２の閾値圧力以下）に保持されている限り、真空インターロック２５８は、例えば、レーザビームＢがレーザ装置２１０から出ることができるように、レーザ装置２１０が正常に動作することを可能にする。圧力が閾値圧力Ｔ以上に上昇する場合（例えば、真空が破壊される場合）、真空インターロック２５８は、レーザビームＢの状態を変更する（例えば、レーザエミッタをオフにする、レーザビームを遮断するなど）。真空は、顕微鏡Ｍ上のポートが開かれた場合に破壊され得る。また、真空インターロック２５８は、レーザ装置２１０が真空エンクロージャ１０６から取り外されたときに、レーザビームＢがレーザ装置２１０から出るのを阻止し得る。

【0035】

いくつかの実装では、真空インターロック２５８は、真空チャンバ１０７内の圧力に基づいてのみ動作する。したがって、真空エンクロージャ１０６上の様々なポート（真空ポート１０５及び図示されていない他のポートなど）の個々の状態（開放又は閉鎖）を監視するためにセンサを使用する必要がない。いずれかのポートが開いて真空チャンバ１０７内の真空が破壊された場合、又は真空が他の何らかの理由で失われた場合、単一の圧力センサ２６０が真空の損失を検出する。「単一の」圧力センサ２６０は、冗長性（例えば、一次センサ故障の場合に同じ機能を実行するように構成された１つ以上のバックアップ圧力センサ２６０）を含み得ることを理解されたい。

【0036】

したがって、本開示は、とりわけ、真空インターロック２５８を有するレーザ装置２１０を提供する。本開示の様々な特徴及び利点は、以下の特許請求の範囲に記載されている。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【外国語明細書】