JP2005174657A

JP2005174657A - 電子顕微鏡用メッシュ及びその製造方法

Info

Publication number: JP2005174657A
Application number: JP2003410696A
Authority: JP
Inventors: Rie Ueno; 理恵上野
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2003-12-09
Filing date: 2003-12-09
Publication date: 2005-06-30

Abstract

【課題】ミクロトーム等によって得られる超薄膜切片検体を的確かつ容易にメッシュ上の所望の位置に採取することを可能にする。
【解決手段】電子顕微鏡に用いる試料を保持するためのメッシュであって、前記試料を保持して観察するための領域と、前記領域を囲む周辺部を有し、前記領域と前記周辺部の親水性が異なる。前記領域の親水性が前記周辺部の親水性より大きい。スパッタリングによるその製造方法は、室内で親水処理用電極板をターゲット電極に被せる工程と、前記電極板の直下にカーボン膜面を上にしてプラスチック支持膜を張ったメッシュを置き、マスクをメッシュに載せる工程と、前記室内を排気した後、電圧を印加してグロー放電を起こしマスクで覆われていないメッシュの部分に親水処理を行う工程と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、測定試料である検体を固定する電子顕微鏡用メッシュに関するものであり、更に詳しく説明すると電子顕微鏡等の観察、測定に用いる試料支持用のメッシュであり、特にミクロトーム（顕微鏡用薄片切断器）等によって得られる微細で超薄膜切片の検体を所望の位置に保持するためのメッシュに関するものである。

従来から、電子顕微鏡を用いて物体（検体）の形状、粒径、粒度分布及びその断面等を観察、測定するに際しては、メッシュ状の支持板上に、その粒子状または薄片状の検体を分散または保持させて支持し各種の測定を行っている。メッシュは、支持に適した種々の形状の開孔を有しているものが一般的に使用されている。

また、このようなメッシュを用いて、例えば、微細な粒子または超薄膜切片等の検体を採取（保持）する方法として、従来から、通常、押し付け法、掬い取り法等が有り、それらは、ミクロトームで切り出した超薄膜切片をメッシュに支持する方法である。

カーボンの支持膜またはカーボン補強をしたプラスチック支持膜を貼ったメッシュはカーボンが疎水性のために水を弾く性質がある。

このためミクロトームのボートの水面に浮いた超薄切片をこれらの支持膜を貼ったメッシュに掬い上げる場合、予めカーボン膜面を親水処理する必要がある。

メッシュの親水処理の方法として、
（イ）陰イオン性の界面活性剤の水溶液をカーボン膜面に薄く塗布する。
（ロ）親水性のシリカ膜をカーボン膜面上に８ｎｍ以上蒸着する。
（ハ）カーボン膜面をグロー放電で処理する。
等が挙げられる。

このうち親水剤が残らず膜厚が増加しない（ハ）の方法が一般に用いられている。

グロー放電を利用した親水処理は、親水処理専用装置や親水処理機能を持つスパッタ装置を用いる。

次に、マグネトロンスパッタリングによる親水処理工程を以下に示す。

図５は、メッシュに親水処理を施すためのマグネトロンスパッタ装置の概略を示す図である。
（ｉ）マグネトロンスパッタ装置５１のベルジャー形室５２内において、親水処理用電極板５３をターゲット電極５４に被せる。
（ii）試料台５５上の横置片のメッシュケース５６にカーボン膜面を上にしてプラスチック支持膜を張ったメッシュ５７を置き、電極板５３の直下に置く。
（iii）ベルジャー形室５２内を１Ｐａ程度に排気した後、電圧を印加してグロー放電を起こす。この時の電流は数ｍＡで、１０ｍＡ以上にはしない。
（iv）グロー放電が終わったらベルジャー形室５２内に空気を入れ、メッシュケース５６ごと取り出す。

親水処理の効果は一般に数週間保たれる。親水処理の効果が消えたら再び処理を行う。

次に切片をメッシュに載せる方法としては、次の２通りの方法が一般に行われている。

すなわち、支持膜を貼ってある側を下にしてボートの水面に浮かんでいる切片が膜面の中央に来るように回収補助具の睫毛で移動させてそのまま上から押さえ付けて引き上げ、水分をろ紙にて取り除く方法、また、メッシュをボート中に沈ませ、切片を睫毛等で近づけ支持膜に付着させたあと、垂直に引き上げ、水分をろ紙にて取り除く方法である。

これらの方法には長所短所がある採取方法である。

例えば前者では押し付けの際に、通常、検体の付着を容易にするために支持膜の付いたメッシュを使用する。この場合には検体と支持膜の間に空気層を包含したり、また、支持膜をも透過した像が観察されたりして、測定の精度を低下させることが避けられず、支持膜の付いたメッシュを用いることは必ずしも適切でない場合もある。また、支持膜を設けない場合には、押し付けただけでは検体が明確にメッシュに保持されないこともある。

また、掬い上げる方法では、掬い上げる際に、界面での表面張力等の影響から、保持したい（良好な切片）検体がメッシュから逃れて保持されなかったり、保持されてもメッシュの中心部から外れて端部に保持されてしまう等の問題があった。

以上のように、ミクロトームで透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）用の超薄膜切片を作製するには切削という非常に難しい工程のみならず、検体の採取方法も経験と熟練を必要とする作業であった。

従来からメッシュへのいずれの採取方法においても、効率よく、的確に、しかも測定に支障を来たさぬ形でメッシュ検体を作製することは、熟練を要するものであった。

これらの課題に対してメッシュを電子顕微鏡等に用いる検体を効率よく作成する方法として、下記特許文献１ではメッシュの試料採取面の裏側に吸水性の部材を一部付けることにより親水性を高めている。
特開２０００−１９５４５５号公報

上述したようにメッシュで試料を採取する作業は非常に困難で難しい。例えメッシュに親水処理を施しても、所望の良好な切片をメッシュ上の所望の位置（一般に中心部）を外れてしまう場合が多かった。また上記特許文献１のものでは、吸水性の部材は、ＴＥＭで観察する際には、メッシュから剥がさなくてはいけないという問題が生じていた。

本発明は、電子顕微鏡で検体の形状、粒径、分布状態、断面の状態、等を測定、観察するにあたって、超薄膜切片検体がその形状に左右されず、しかも微細片のメッシュ上に簡単な操作で効率よく、確実に採取、固定されるようなメッシュを提供するものである。

上記の課題を解決するため、本発明の電子顕微鏡用メッシュは、電子顕微鏡に用いる試料を保持するためのメッシュであって、前記試料を保持して観察するための領域と、前記領域を囲む周辺部を有し、前記領域と前記周辺部の親水性が異なることを特徴とする。

また、本発明の電子顕微鏡用メッシュの製造方法は、スパッタリングによる前記本発明の電子顕微鏡用メッシュの製造方法であって、室内で親水処理用電極板をターゲット電極に被せる工程と、前記電極板の直下にカーボン膜面を上にしてプラスチック支持膜を張ったメッシュを置き、マスクをメッシュに載せる工程と、前記室内を排気した後、電圧を印加してグロー放電を起こしマスクで覆われていないメッシュの部分に親水処理を行う工程と、を有することを特徴とする。

本発明により、容易にかつ的確にメッシュの所望の位置に水面上に浮かぶ試料を採取することができる。これによって良好な試料を無駄にすることなく、失敗もない。

また、本発明のメッシュを電子顕微鏡で観察する場合に試料の場所探しも短時間で行うことができ、作業も効率的になり、電子線による試料損傷も最低限に抑えることが可能となった。

本発明は、電子顕微鏡法に使用する検体を固定させるメッシュにおいて、試料を保持する領域と周辺部とで親水性が異なり、作用的に異なる部分を有することを特徴とする電子顕微鏡用メッシュを提供とするものである。

本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、本発明の実施形態における最も代表的なメッシュの構造を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は断面図を示している。

平板状メッシュ１１の中心部付近は親水性を示す部分１２、また、その周辺部は中心部付近と比較して親水性の低い部分１３からなる。

上記のようなメッシュは中心部が親水性になっているために試料を含む水がメッシュに触れた場合この部位に水及び試料がなじみ易く、その部分に採取することが可能となる。また、媒体によっては周辺部を親水性としても良い、すなわち水以外の媒体から試料を採取する場合には周辺部を親水性としても良い。

既に述べているように、本発明によるメッシュは、電子顕微鏡等で測定、観察する試料をメッシュ上に保持する支持膜として使用されるものである。メッシュとしては、通常直径３ｍｍφの銅、あるいはニッケル製の孔の開いた円形のものが好適に用いられる。メッシュとは網状だけでなく、平板に孔を穿った形態でも良い。

メッシュの所望の位置に親水処理を施す方法として、
（イ）陰イオン性の界面活性剤の水溶液をカーボン膜面に薄く塗布する。
（ロ）親水性のシリカ膜をカーボン膜面上に８ｎｍ以上蒸着する。
（ハ）カーボン膜面をグロー放電で処理する。
等が挙げられる。

また、所望の位置にのみ施す方法としてはマスクを付け、露出部分のみに処理が行われるようにする方法やイオン銃、電子銃等で局所的に親水性を施す方法がある。

ここではグロー放電を用いた親水処理法について説明する。

図２は、本発明の実施形態における円形のマスクをメッシュに載せた状態を示す図である。

図３は、本発明の実施形態における円形のマスクをメッシュに載せメッシュケースの中に置いた状態を示す図である。

通常よく用いられている３ｍｍφのメッシュであってプラスチック支持膜がすでに貼られてあるメッシュ２１を用いる。これにマスク２２を搭載する。このマスク２２は、親水性を持たせたい部分以外の場所を隠す形状であることが必要である（図２参照）。本実施形態ではマスク２２をメッシュ２１に正確に載せ、治具３３を用いてメッシュケース３４に固定した（図３参照）。

次に、マグネトロンスパッタリングによる親水処理工程を以下に示す。スパッタリングに用いる装置は、図５に示した従来のマグネトロンスパッタ装置と同じであってメッシュ５７の個所以外は共通である。
（ｉ）マグネトロンスパッタ装置５１のベルジャー形室５２内において、親水処理用電極板５３をターゲット電極５４に被せる。
（ii）次に本発明の特徴である所望の位置と所望以外の位置で親水性が異なり、作用的に異なる部分を作るために円形のマスク２２をメッシュ２１に載せ、横置片のメッシュケース３４の中にカーボン膜面を上にしてプラスチック支持膜を張ったメッシュ２１を置く。
（iii）ベルジャー形室５２内を１Ｐａ程度に排気した後、電圧を印加してグロー放電を起こす。この時の電流は数ｍＡで、１０ｍＡ以上にはしない。
（iv）グロー放電が終わったらベルジャー形室５２内に空気を入れ、メッシュケース３４ごと取り出す。

この方法で処理を行った結果、図１の１１に示したようなメッシュが作製できた。

このメッシュを用いてサンプル収集をした結果メッシュ中心部付近に試料を搭載することができた。

図４は、このような中心部付近に試料を搭載したメッシュを示す図である。

図１に示したように、マスクした部分には処理が施されないが、露出した部分は周辺部と比較して親水性が高いものとなっている。親水処理の効果は一般に数週間保たれる。親水処理の効果が消えたら再び処理を行うことが可能である。

親水処理は試料を保持する面のみに行っても良いが、メッシュの両面に行うことでより検体を所定の領域に固定し易くなる。さらに、親水処理を施した面側のメッシュの孔径を大きくしておくと検体をメッシュ上に配置し易くなる。

なお、本発明での試料採取法は、掬い上げ法、つまり、メッシュをボート中に沈ませ、切片を睫毛等で近づけ支持膜に付着させたあと、垂直に引き上げ、水分をろ紙にて取り除く方法で行った。

本発明の実施形態における最も代表的なメッシュの構造を示す図本発明の実施形態における円形のマスクをメッシュに載せた状態を示す図本発明の実施形態における円形のマスクをメッシュに載せメッシュケースの中に置いた状態を示す図中心部付近に試料を搭載したメッシュを示す図メッシュに親水処理を施すためのマグネトロンスパッタ装置の概略を示す図

符号の説明

１１…メッシュ
１２…親水性部分
１３…親水性の低い部分
２１…メッシュ
２２…マスク
３３…治具
３４…メッシュケース
５１…マグネトロンスパッタ装置

Claims

電子顕微鏡に用いる試料を保持するためのメッシュであって、
前記試料を保持して観察するための領域と、前記領域を囲む周辺部を有し、
前記領域と前記周辺部はその親水性が異なることを特徴とする電子顕微鏡用メッシュ。
前記領域の親水性が前記周辺部の親水性より大きいことを特徴とする請求項１に記載の電子顕微鏡用メッシュ。
前記メッシュは平板状であり、前記領域の親水性が前記メッシュの両面で前記周辺部の親水性より大きいことを特徴とする請求項２に記載の電子顕微鏡用メッシュ。
前記メッシュは平板状であり、前記領域における試料を保持する面の孔部の平均面積が、前記試料を保持する面とは反対側の面の孔部の面積より大きいことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の電子顕微鏡用メッシュ。
スパッタリングによる請求項１に記載の電子顕微鏡用メッシュの製造方法であって、
室内で親水処理用電極板をターゲット電極に被せる工程と、前記電極板の直下にカーボン膜面を上にしてプラスチック支持膜を張ったメッシュを置き、マスクをメッシュに載せる工程と、前記室内を排気した後、電圧を印加してグロー放電を起こしマスクで覆われていないメッシュの部分に親水処理を行う工程と、を有することを特徴とする電子顕微鏡用メッシュの製造方法。