CN110501525A - 试样容器用安装构件以及试样容器的密闭方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能将试样容器内可靠地密闭而且能够顺畅地进行试样观察的试样容器用安装构件以及试样容器的密闭方法。扫描型探针显微镜中使用保持构件、试样容器及安装构件。安装构件由橡胶材料等能够弹性变形的材料构成。安装构件具备环状的主体。在将安装构件安装至保持构件及试样容器时，保持构件在安装构件的主体沿试样容器的外周面发生了弹性变形的状态下插入至试样容器内。继而，使安装构件的一端部脱离试样容器的外周面而密接至保持构件的外周面。在使保持构件与试样容器相对移动时，安装构件的主体会弹性变形。

Description

试样容器用安装构件以及试样容器的密闭方法

技术领域

本发明涉及一种扫描型探针显微镜中使用的试样容器用安装构件以及该扫描型探针显微镜中使用的试样容器的密闭方法，所述扫描型探针显微镜在使由保持构件保持的悬臂接近配置在有底筒状的试样容器内的试样并使所述保持构件插入在所述试样容器内的状态下、使所述悬臂沿试样的表面进行扫描，由此来获取试样的表面图像。

背景技术

一直以来，作为检查试样的细微的表面形状的装置，使用有扫描型探针显微镜。在扫描型探针显微镜中，使悬臂的探针相对于试样的表面作相对移动来进行扫描，由此检测该扫描中作用于悬臂与试样表面之间的物理量(隧道电流或原子力等)的变化。继而，以将扫描中的上述物理量保持固定的方式对悬臂的相对位置进行反馈控制，由此，可以根据该反馈量来测定试样的表面形状。

作为使用扫描型探针显微镜来进行试样的观察的情况，有进行液中观察的情况。在液中观察中，在将试样没入液体中的状态下使悬臂下降至液中，使探针接触试样表面。继而，在液中使悬臂沿水平方向进行扫描，由此，能够进行液中的试样表面的观察(例如参考下述专利文献1及2)。

在专利文献1记载的扫描型探针显微镜中，在试样容器中已导入试样及液体(观察用液体)的状态下在观察用液体的上方导入第2液体。即，在试样容器中，观察用液体的上表面被第2液体覆盖。继而，在该状态的试样容器中插入悬臂来进行针对试样表面的悬臂的扫描。如此，通过第2液体覆盖观察用液体，由此来抑制观察用液体的蒸发。

在专利文献2记载的扫描型探针显微镜中，在固定有悬臂的底座与平板状的试样架之间设置O形圈。继而，在由底座、试样架及O形圈围成的空间内导入试样及观察用液体。如此，通过利用底座、试样架及O形圈围住观察用液体来抑制观察用液体的蒸发。

【现有技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】日本专利特开2002-286614号公报

【专利文献2】日本专利特开2009-58231号公报

发明内容

【发明要解决的问题】

在专利文献1记载的方法中，在观察用液体与第2液体的比重相近的情况或者这些液体容易混合的情况下，会发生无法良好地进行试样的观察这一不良情况。

在专利文献2记载的方法中，会发生底座、试样架及O形圈之间容易出现间隙而难以保持密闭状态这一不良情况，或者悬臂与试样表面之间的距离的调整比较困难这一不良情况。进而，会发生试样观察时O形圈成为阻碍这一不良情况，或者因高度方向的尺寸(O形圈的尺寸)存在制约而在某些试样的形状下无法进行观察这一不良情况。

本发明是鉴于上述实情而成，其目的在于提供一种能对试样容器内进行可靠地密闭而且能够顺畅地进行试样观察的试样容器用安装构件以及试样容器的密闭方法。

此外，本发明的目的在于提供一种能够对应于各种试样的形状而顺畅地进行试样观察的试样容器用安装构件以及试样容器的密闭方法。

【解决问题的技术手段】

(1)本发明的试样容器用安装构件是在扫描型探针显微镜中使用的试样容器用安装构件，所述扫描型探针显微镜在使由保持构件保持的悬臂接近配置在有底筒状的试样容器内的试样、并使所述保持构件插入在所述试样容器内的状态下，使所述悬臂沿试样的表面进行扫描，由此来获取试样的表面图像。所述试样容器用安装构件具备在沿所述试样容器的外周面发生了弹性变形的状态下安装的环状的主体。

根据这种构成，保持构件在试样容器用安装构件的主体沿试样容器的外周面发生了弹性变形的状态下被插入至试样容器内。在该状态下，只要使安装构件的一端部脱离试样容器的外周面而密接至保持构件的外周面，便能通过安装构件将试样容器与保持构件之间的区域可靠地密闭。

因此，在试样容器内导入观察用液体来进行试样的观察的情况下，能够防止观察用液体的蒸发。

此外，试样容器用安装构件的主体能够弹性变形。

因此，在使保持构件与试样容器相对移动以使悬臂进行扫描的情况下，试样容器用安装构件的主体会弹性变形。

结果，能够顺畅地进行针对试样表面的悬臂的操作。

因此，能够顺畅地进行试样观察。

此外，由于试样容器用安装构件的主体会弹性变形，因此能对保持悬臂的保持构件与收容试样的试样容器之间的距离进行各种调整。

因此，能够对应于各种试样的形状而顺畅地进行试样观察。

(2)此外，也可为，所述主体的未发生弹性变形的状态下的内周的长度比所述试样容器的外周的长度短，而且比所述保持构件的外周短。

根据这种构成，可以通过发生了弹性变形的试样容器用安装构件的主体的弹性力使试样容器用安装构件的主体密接至试样容器的外周面以及保持构件的外周面。

(3)本发明的试样容器的密闭方法是扫描型探针显微镜中使用的试样容器的密闭方法，所述扫描型探针显微镜在使由保持构件保持的悬臂接近配置在有底筒状的试样容器内的试样、并使所述保持构件插入在所述试样容器内的状态下，使所述悬臂沿试样的表面进行扫描，由此来获取试样的表面图像。所述试样容器的密闭方法包括安装步骤和密闭步骤。所述安装步骤中，在沿所述试样容器的外周面发生了弹性变形的状态下安装由弹性体构成的安装构件。所述密闭步骤中，在所述保持构件插入在所述试样容器内的状态下使所述安装构件的一端部脱离所述试样容器的外周面而密接至所述保持构件的外周面，由此将所述试样容器密闭。

【发明的效果】

根据本发明，只要使安装构件的一端部脱离试样容器的外周面而密接至保持构件的外周面，便能通过安装构件将试样容器与保持构件之间的空间可靠地密闭。此外，试样容器用安装构件的主体能够弹性变形。因此，在使保持构件与试样容器相对移动以使悬臂进行扫描的情况下，试样容器用安装构件的主体会弹性变形。结果，能够顺畅地进行针对试样表面的悬臂的操作。因此，能够顺畅地进行试样观察。

附图说明

图1为表示使用了本发明的一实施方式的试样容器用安装构件的扫描型探针显微镜的构成例的概略图。

图2A为用于说明试样容器的密闭方法的图，展示了准备有试样容器及试样容器用安装构件的状态。

图2B为用于说明试样容器的密闭方法的图，展示了在试样容器上安装有试样容器用安装构件的状态。

图2C为用于说明试样容器的密闭方法的图，展示了在试样容器内插入有保持构件的状态。

图2D为用于说明试样容器的密闭方法的图，展示了使试样容器用安装构件密接在保持构件上的状态。

具体实施方式

1.扫描型探针显微镜的整体构成

图1为表示使用了本发明的一实施方式的安装构件(试样容器用安装构件)12的扫描型探针显微镜1的构成例的概略图。

该扫描型探针显微镜1(SPM)例如具备工作台2、悬臂3、光照射部4、分束器5、反射镜6、受光部7及保持构件10等，其用于通过使悬臂3对试样S的表面进行扫描来获得试样S的表面的凹凸图像。此外，扫描型探针显微镜1中使用收容试样S的试样容器11以及用于将试样容器11内保持在密闭状态的安装构件12。

在扫描型探针显微镜1中，试样S与观察用液体一起被配置在试样容器11内。并且，收容观察用液体及试样S的试样容器11被载置于工作台2上。在扫描型探针显微镜1中，通过使工作台2位移来使悬臂3沿试样S的表面相对移动。再者，也可以使用如下构成：在将工作台2固定的状态下使悬臂3(保持构件10)位移，由此使悬臂3沿试样S的表面相对移动。

工作台2例如在其外周面设置有压电元件(未图示)。于是，通过对压电元件施加电压而使工作台2适当变形，使得工作台2上的试样S的位置发生变化。

悬臂3配置在与试样容器11内的试样S相对的位置。悬臂3例如为长度150μm左右、宽度30～40μm左右的极小的长条状的构件，悬臂单侧支承在保持构件10上。在悬臂3的自由端侧的顶端部形成有反射面31。在悬臂3中，在反射面31的相反侧那一面设置有探针32。通过使该探针32沿试样S的表面移动，能够获得试样S的表面的凹凸图像。

保持构件10形成为具有规定厚度的板状。保持构件10由玻璃等透明的材料形成。

光照射部4例如具备半导体激光器等激光光源。

分束器5被配置在来自光照射部4的光所入射的位置。来自光照射部4的光经过分束器5、透过保持构件10而入射至悬臂3。

再者，在从光照射部4到悬臂3的光路中，例如也可设置有准直透镜、聚焦透镜(均未图示)等其他光学构件。在该情况下，能够利用准直透镜将来自光照射部4的照射光变为平行光，之后利用聚焦透镜使该平行光聚光而引导至悬臂3侧。

分束器5还有上述准直透镜及聚焦透镜等构成用于将来自光照射部4的照射光引导至悬臂3的光学系统。但光学系统的构成并不限于此，也可为未配备上述那样的各光学构件中的至少1方这样的构成等。

反射镜6通过使在悬臂3的反射面31经反射的光再次反射而引导至受光部7。

受光部7例如为像四象限光电二极管等那样具备光电二极管的构成。

在扫描型探针显微镜1中，在进行试样S的观察的情况下，首先，将试样S及观察用液体收容至试样容器11内。继而，将收容观察用液体及试样S的试样容器11载置于工作台2上。此时，如后文所述，在试样容器11内配置保持构件10(悬臂3)，而且通过安装构件12将试样容器11与保持构件10之间的区域密闭。

在该状态下，使悬臂3的探针32相对于试样S的表面作相对移动而沿试样S的表面进行扫描。该扫描中作用于悬臂3的探针32与试样S的表面之间的原子力等物理量会发生变化。

此外，从光照射部4照射激光。来自光照射部4的光经过分束器5、透过保持构件10而去往悬臂3的反射面31。继而，在悬臂3的反射面31上经反射的光(反射光)透过保持构件10、在反射镜6再次反射而被受光部7接收。

此处，悬臂3的反射面31相对于与来自光照射部4的照射光的光轴L正交的方向而以规定的倾斜角度θ倾斜。因而，在使悬臂3的探针32沿试样S的表面的凹凸而移动的情况下，悬臂3会弯曲，反射面31的倾斜角度θ会发生变化。此时，受光部7中接收来自反射面31的反射光的位置会发生变化。因而，可以根据受光部7上的反射光的受光位置的变化来检测扫描中作用于悬臂3的探针32与试样S的表面之间的物理量的变化。继而，以将该物理量保持固定的方式对悬臂3的探针32的相对位置进行反馈控制，根据该反馈量来测定试样S的表面形状。

2.试样容器及安装构件的构成

图2A为用于说明试样容器11的密闭方法的图，展示了准备有试样容器11及安装构件12的状态。使用图2A，对试样容器11及安装构件12的构成进行说明。

如图2A所示，试样容器11形成为有底筒状(有底圆筒状)。试样容器11例如由玻璃材料、丙烯酸树脂等构成。试样容器11具备底壁111和周壁112。

底壁111形成为圆板状。虽未图示，但底壁111上设置有不锈钢板。

周壁112从底壁111的周缘部朝上方延伸。周壁112的内方侧的空间形成为开口113。

在扫描型探针显微镜1的工作台2上设置有磁铁。在将试样容器11载置于工作台2上的状态(参考图1)下，工作台2的磁铁与试样容器11的不锈钢板因磁力而相吸。

试样容器11的直径例如为1cm左右。试样容器11的外周的长度为A1。

安装构件12具备主体121和突部122。安装构件12例如由橡胶材料等弹性体构成。

主体121形成为环状。主体121的内方侧的空间形成为开口123。

突部122从主体121的轴向的一端部(图2A中的上端部)的外周面朝外侧突出。

安装构件12(主体121)未发生弹性变形的状态下的主体121的内周的长度A2比试样容器11的外周的长度A1短。进而，安装构件12(主体121)未发生弹性变形的状态下的主体121的内周的长度A2比保持构件10的外周的长度A3短(参考图2C)。

此外，安装构件12(主体121)未发生弹性变形的状态下的主体121的轴向(图2A的上下方向)的长度(尺寸)比试样容器11的轴向(图2A的上下方向)的长度(尺寸)长。

3.安装构件在试样容器及保持构件上的安装

图2A～图2D为用于说明试样容器11的密闭方法的图。具体而言，图2A展示了准备有试样容器11及安装构件12的状态。此外，图2B展示了在试样容器11上安装有安装构件12的状态。此外，图2C展示了在试样容器11内插入有保持构件10的状态。此外，图2D展示了使安装构件12密接在保持构件10上的状态。

在使用扫描型探针显微镜1来进行试样S的观察(液中观察)的情况下，用户首先像图2A所示那样准备试样容器11及安装构件12。如上所述，安装构件12未发生弹性变形的状态下的主体121的内周的长度A2比试样容器11的外周的长度A1短。

继而，用户像图2B所示那样使安装构件12(主体121)以扩大的方式弹性变形而将试样容器11插入至安装构件12的主体121内(开口123内)。从该状态起，用户从安装构件12上松手，由此使安装构件12(主体121)密接至试样容器11的外周面。由此，安装构件12在沿试样容器11的外周面发生了弹性变形的状态下得到安装(安装步骤)。此时，安装构件12的弹性力(安装构件12的收缩力)使得安装构件12牢固地安装在试样容器11的外周面。

如上所述，安装构件12未发生弹性变形的状态下的主体121的轴向的长度比试样容器11的轴向的长度长。因此，例如安装构件12的主体121以其一部分被回折等的方式安装至试样容器11。

进而，用户在该状态的试样容器11内导入试样S及观察用液体。

其后，用户像图2C所示那样在试样容器11内插入保持构件10。具体而言，将悬臂3所处那一侧设为下方而将保持构件10插入至开口113内、直至变为悬臂3接近试样S的状态为止。

然后，用户像图2D所示那样提拉安装构件12的一端部(上端部)。于是，使安装构件12的一端部(上端部)脱离试样容器11的外周面而安装至保持构件10的外周面(密闭步骤)。

具体而言，用户抓住安装构件12的突部122而对突部122作用去往上方的力，由此，使安装构件12的上端部脱离试样容器11的外周面而安装至保持构件10的外周面。

如上所述，安装构件12未发生弹性变形的状态下的主体121的内周的长度A2比保持构件10的外周的长度A3短。因此，利用安装构件12的弹性力(安装构件12的收缩力)使得安装构件12牢固地安装至保持构件10的外周面。在该状态下，通过安装构件12对试样容器11与保持构件10之间的区域进行密闭。

安装构件12以如此方式安装至试样容器11及保持构件10。用户将该状态的试样容器11、保持构件10及安装构件12设置在扫描型探针显微镜1中(参考图1)。具体而言，用户将试样容器11载置于工作台2上，而且将保持构件10安装在扫描型探针显微镜1内的支承机构(未图示)上。

在该状态下，对悬臂3与试样S之间的距离进行调整(使悬臂3接近试样S)。继而，进行针对试样S的表面的悬臂3的扫描。

此时，安装构件12会适度地弹性变形。因此，在悬臂3与试样S之间的距离的调整、悬臂3与试样S的相对移动中安装构件12成为阻碍这一情况得到抑制。

此外，安装构件12不会干涉光路。因此，在试样观察时安装构件12成为阻碍这一情况得到防止。

当使用了扫描型探针显微镜1的试样S的观察完成时，将保持构件10从支承机构(未图示)上卸下，并使保持构件10、试样容器11及安装构件12离开工作台2。

在将安装构件12从保持构件10上卸下时，用户以离开保持构件10的方式朝下方拉拽试样容器11及安装构件12(针对每一试样容器11朝下方拉拽安装构件12)。由此，安装构件12脱离保持构件10。

4.作用效果

(1)根据本实施方式，安装构件12由橡胶材料等能够弹性变形的材料构成。如图2A所示，安装构件12具备环状的主体121。

在将安装构件12安装至保持构件10及试样容器11时，在像图2B所示那样安装构件12的主体121沿试样容器11的外周面发生了弹性变形的状态下、像图2C所示那样将保持构件10插入至试样容器11内(安装步骤)。继而，像图2D所示那样使安装构件12的一端部(上端部)脱离试样容器11的外周面而密接至保持构件10的外周面。于是，通过安装构件12将试样容器11与保持构件10之间的区域密闭(密闭步骤)。

因此，在对试样容器11内导入观察用液体来进行试样S的观察的情况下，能够防止观察用液体的蒸发。

此外，安装构件12(主体121)能够弹性变形。

因此，在使保持构件10与试样容器11相对移动以使悬臂3进行扫描的情况下，安装构件12的主体121会弹性变形。

结果，能够顺畅地进行针对试样S的表面的悬臂3的操作。

因此，能够顺畅地进行试样S的观察。

此外，由于安装构件12的主体121会弹性变形，因此能对保持悬臂3的保持构件10与收容试样S的试样容器11之间的距离进行各种调整。

因此，能够对应于各种试样的形状而顺畅地进行试样观察。

(2)此外，根据本实施方式，如图2A及图2C所示，安装构件12未发生弹性变形的状态下的主体121的内周的长度A2比试样容器11的外周的长度A1短，而且比保持构件10的外周的长度A3短。

因此，可以通过发生了弹性变形的安装构件12的主体121的弹性力(收缩力)使安装构件12的主体121牢固地密接至试样容器11的外周面以及保持构件10的外周面。

此外，如图2A所示，在安装构件12的主体121的外周面形成有突部122。

因此，在将安装构件12安装至保持构件10及试样容器11时，可以通过使力作用于主体121而容易地使安装构件12的主体121弹性变形。

符号说明

1 扫描型探针显微镜

3 悬臂

10 保持构件

11 试样容器

12 安装构件

121 主体

122 突部

A1 试样容器的外周的长度

A2 主体的内周的长度

A3 保持构件的外周的长度。

Claims (3)

1.一种试样容器用安装构件，其用于扫描型探针显微镜，所述扫描型探针显微镜在使由保持构件保持的悬臂接近配置在有底筒状的试样容器内的试样、并使所述保持构件插入在所述试样容器内的状态下，使所述悬臂沿试样的表面进行扫描，由此来获取试样的表面图像，该试样容器用安装构件的特征在于，

具备在沿所述试样容器的外周面发生了弹性变形的状态下安装的环状的主体。

2.根据权利要求1所述的试样容器用安装构件，其特征在于，

所述主体的未发生弹性变形的状态下的内周的长度比所述试样容器的外周的长度短，而且比所述保持构件的外周短。

3.一种试样容器的密闭方法，其用于扫描型探针显微镜，所述扫描型探针显微镜在使由保持构件保持的悬臂接近配置在有底筒状的试样容器内的试样、并使所述保持构件插入在所述试样容器内的状态下，使所述悬臂沿试样的表面进行扫描，由此来获取试样的表面图像，该试样容器的密闭方法的特征在于，包括：

安装步骤，在沿所述试样容器的外周面发生了弹性变形的状态下安装由弹性体构成的安装构件；以及

密闭步骤，在所述保持构件插入在所述试样容器内的状态下使所述安装构件的一端部脱离所述试样容器的外周面而密接至所述保持构件的外周面，由此将所述试样容器密闭。