JP2006244742A - 電子顕微鏡試料支持用マイクログリッド及び電子顕微鏡試料の作製方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 マイクログリッドが有する試料を載置するための支持膜の破損の可能性を低減し、また、試料の表裏等の区別を容易にできるマイクログリッド及び電子顕微鏡用試料の作製方法を提供する。
【解決手段】 メッシュ１２を支持するための支持枠１１が、支持膜１３における当該試料１５を載置するための面よりも凸状の形状を有することにより、当該支持膜の周縁部を当該支持枠によって保護することから、当該マイクログリッド１０に加わる衝撃や、当該支持膜に試料を載置する際に、当該試料を載置するためのガラスプローブ等の部材の誤動作による、当該支持膜の周縁部からの破損を抑制する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電子顕微鏡試料を載置するためのマイクログリッド及び電子顕微鏡試料の作製方法に関する。

電子顕微鏡用の試料は、リフトアウト法によりマイクログリッドに載置される。マイクログリッドを電子顕微鏡の試料台にセットすることにより、透過型電子顕微鏡等による観察が行われる。当該試料は、薄片状の形状を有するため、作業中にマイクログリッドに衝撃等が加わる等の原因により、当該マイクログリッドに載置されていた試料を紛失してしまうことがあった。

試料の紛失を防ぐために、例えば、特許文献１では、マイクログリッドに載置された試料の周辺に、集束イオンビーム法を用いてタングステン等の金属を堆積させることにより、当該マイクログリッドに固定する方法が開示されている。

特開２００２−１４８１６２号公報

しかしながら、上記の方法でマイクログリッドに試料を固定しても、例えば、マイクログリッドを誤って落下させてしまった場合、マイクログリッドが有する試料を載置するための支持膜が、落下した衝撃で、当該支持膜の周縁部から破損し、結果的に試料を紛失する可能性がある。または、ガラスプローブの誤操作により、支持膜の周縁部に傷が入り、支持膜が破損する場合もある。

一方、両面に支持膜を有するダブルグリッドの場合は、支持膜の破損によって試料を噴出する可能性は低くなる。しかし、試料に支持膜の残留物が付着するため、電子顕微鏡観察後、例えば、試料を成分分析する際に、当該残留物により正確な分析ができなくなる。また、試料の観察等において、当該試料の表裏等が区別できなくなる可能性がある。

本発明の目的は、マイクログリッドが有する試料を載置するための支持膜の破損の可能性を低減し、また、試料の表裏等の区別を容易にできるマイクログリッド及び電子顕微鏡用試料の作製方法を提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明は、電子顕微鏡観察用の試料を支持するためのマイクログリッドであって、メッシュと、前記メッシュを支持するための支持枠と、前記試料を載置するための支持膜とを有し、前記支持枠は、前記支持膜の周縁部を保護すべく、前記支持膜における前記試料を載置する面よりも凸状の形状を有することを要旨とする。

本発明に係るマイクログリッドによれば、メッシュを支持するための支持枠が、支持膜における当該試料を載置するための面よりも凸状の形状を有することにより、当該支持膜の周縁部を当該支持枠によって保護することから、当該マイクログリッドに加わる衝撃や、当該支持膜に試料を載置する際に、当該試料を載置するためのガラスプローブ等の部材の誤動作による当該支持膜の周縁部からの破損を抑制することができる。したがって、試料の紛失を低減することができる。

また、本発明は、電子顕微鏡観察用の試料を支持するためのマイクログリッドであって、メッシュと、前記メッシュを支持する第１の支持枠と、前記試料を載せるための支持膜と、前記第１の支持枠に取り付けられた前記支持枠と略同型の第２の支持枠と、前記第２の支持枠を前記第１の支持枠に重ね合わせて、前記支持膜の周縁部を保護すべく、前記第１の支持枠が有する前記試料を載置する面よりも凸状の形状にするように前記第２の支持枠を前記第１の支持枠へ折り畳む折畳手段と、を有することを要旨とする。

本発明に係るマイクログリッドによれば、第１の支持枠と略同型の第２の支持枠を第１の支持枠に重ね合わせて、支持膜における当該試料を載置するための面よりも凸状の形状にするように、第２の支持枠を第１の支持枠に折り畳むことにより、当該支持膜の周縁部を当該第２の支持枠によって保護することから、当該マイクログリッドに加わる衝撃や、当該支持膜に試料を載置する際に、当該試料を載置するためのガラスプローブ等の部材の誤動作による当該支持膜の周縁部からの破損を抑制することができる。したがって、試料の紛失を低減することができる。

また、本発明は、上記のマイクログリッドであって、前記メッシュに、前記試料の方向の識別をするための識別部を有することを要旨とする。

本発明に係るマイクログリッドによれば、メッシュに試料の方向を識別するための識別部を有することにより、当該マイクログリッドを電子顕微鏡観察する際に、試料の表裏、上下及び左右等の方向をより確実に識別することができる。

また、本発明は、上記のマイクログリッドであって、前記支持枠に前記試料の方向の識別をするための識別部を有することを要旨とする。

本発明に係るマイクログリッドでも、上記のマイクログリッドと同様に、試料の方向をより確実に識別することができる。

また、本発明は、メッシュと、前記メッシュを支持する第１の支持枠と、前記試料を載せるための支持膜と、前記第１の支持枠に取り付けられた前記支持枠と略同型の第２の支持枠と、前記第２の支持枠を前記第１の支持枠に重ね合わせて、前記支持膜の周縁部を保護すべく、前記第１の支持枠が有する前記試料を載置する面よりも凸状の形状にするように、前記第２の支持枠を前記第１の支持枠へ折り畳む折畳手段と、を有するマイクログリッドを用いた電子顕微鏡観察用の試料の作製方法であって、前記折畳手段により、前記支持膜の周縁部を保護すべく、前記第１の支持枠に前記第２の支持枠を重ね合わせるように折り畳む工程と、前記第２の支持枠が折り畳まれた前記支持膜の面側に前記試料を載置する工程と、を有することを要旨とする。

本発明に係る電子顕微鏡観察用の試料の作製方法によれば、第１の支持枠と略同型の第２の支持枠を第１の支持枠に重ね合わせて、支持膜における当該試料を載置するための面よりも凸状の形状にするように、第２の支持枠を第１の支持枠に折り畳んだ後に、支持膜に試料を載置することにより、当該支持膜の周縁部を当該第２の支持枠によって保護することから、当該支持膜に試料を載置する際に、当該試料を載置するためのガラスプローブ等の部材の誤動作による、当該支持膜の周縁部からの破損を抑制することができる。したがって、試料の紛失を低減することができる。

本発明における実施形態では、マイクログリッドに載置された主に透過型電子顕微鏡（以下「ＴＥＭ（Transmission Electron Microscope）」という。）用の試料の紛失を低減するために、マイクログリッドが有する支持膜が破損する可能性を低減させるマイクログリッド及び電子顕微鏡用の試料の作製方法について主に説明する。

（第１実施形態）
本発明に係る第１実施形態を図１を参照して説明する。図１（ａ）は、本実施形態におけるマイクログリッドの模式平面図を示し、図１（ｂ）は、同図（ａ）のＡ−Ａ線におけるマイクログリッドの模式断面図を示す。

マイクログリッド１０は、円筒状の支持枠１１を備えている。支持枠１１の内側には、支持枠１１により固定されている格子状のメッシュ１２を備えている。支持枠１１及びメッシュ１２は、金属材料で形成されており、Ｃｕ（銅）等を主に用いている。

支持枠１１の内側のメッシュ１２の上には、試料１５を載置するための支持膜１３が形成されている。支持膜１３は、コロジオン膜やカーボン膜等で形成されている。コロジオン膜とは、低硝化度セルロースのことであり、作製が比較的容易である。一方、カーボン膜は、電子線照射に強い、導電性を有する、耐熱性、耐薬品性に優れる等の利点がある。しかし、支持膜１３自体が薄膜であるため、コロジオン膜もカーボン膜も、衝撃等で破損しやすいという欠点を有する。

メッシュ１２には、ＴＥＭ観察用の試料１５の方向を識別するための第１の識別部１４ａ及び第２の識別部１４ｂが形成されている。第１の識別部１４ａ及び第２の識別部１４ｂは、三角形状であり、メッシュ１２と同じ材料で形成されている。第１の識別部１４ａは、試料１５の左右の方向を識別し、第２の識別部１４ｂは、試料１５の上下の方向を識別する。

支持膜１３に試料１５を載置する面側の支持枠１１には、第３の識別部１４ｃが形成されている。第３の識別部１４ｃは、例えば支持枠１１の表面に形成されている刻印でもよいし、他の適当な材料で形成されていてもよい。第３の識別部１４ｃは、試料１５の表裏を識別する。

図１（ｂ）に示すように、マイクログリッド１０の断面構造において、支持枠１１は、支持膜１３の試料１５を載置する面よりも上に凸状に形成されている。すなわち、支持膜１３の周縁部は、マイクログリッド１０の外部と直接接しないように保護されている。支持膜１３の上のメッシュ１２が配置されていない領域、すなわちメッシュ１２の間には試料１５が載置されている。

マイクログリッド１０が有する支持膜１３上に試料１５を載置する方法について説明する。支持膜１３の上に試料１５を載置する方法として、リフトアウト法を用いている。リフトアウト法とは、集束イオンビーム（以下「ＦＩＢ（Forcused Ion Beam）」という。）装置（図示せず）を用いて、ＴＥＭ観察すべきバルクの試料から直接、試料１５を作製する方法である。

バルク試料から１０μｍ角程度の領域をＦＩＢで１００ｎｍ以下に薄片化し、ＴＥＭ観察用の試料１５を形成する。次に、マニピュレータ付きの光学顕微鏡（図示せず）を用いて、薄片化された試料１５をマニピュレータを用いて取り出す。マニピュレータには、数μｍφのガラスプローブ（図示せず）が取り付けられている。ガラスプローブ先端に静電気を発生させ、当該静電気によって、ガラスプローブの先端に試料１５を取り付ける。先端に試料１５が取り付いているガラスプローブを、マニピュレータにより操作して、マイクログリッド１０の支持膜１３の上に試料１５を載置する。

上記のリフトアウト法では、薄片の試料１５を先端が数μｍφの細いガラスプローブで操作するため、マイクログリッド１０の支持膜１３の所望の場所に試料１５を載置するようになるには、通常、ある程度の熟練が必要である。したがって、支持膜１３の上に試料１５を載置する作業において、熟練していない作業者が、上記のリフトアウト法で、従来のマイクログリッドに試料１５を載置する作業をした場合、支持膜１３の周縁部が保護されていないため、ガラスプローブの誤作動等によって、破損させる可能性が高い。

本実施形態のマイクログリッド１０では、メッシュ１２を支持するための支持枠１１が支持膜１３における試料１５を載置するための面よりも凸状の形状を有することにより、支持膜１３の周縁部を支持枠１１が保護している。したがって、支持膜１３に試料１５を載置する際に、試料１５を載置するためのガラスプローブ等の誤動作による、支持膜１３の周縁部からの破損を低減することができる。したがって、支持膜１３を破損をさせずにＴＥＭ観察用の試料１５を作製することができる。

また、マイクログリッド１０に加わる衝撃による支持膜１３の周縁部からの破損を抑制できる効果も得られる。したがって、試料１５の紛失を低減することができ、試料１５の紛失による試料の再作製等の余分な作業の発生を低減させることができる。

また、マイクログリッド１０は、メッシュ１２には第１の識別部１４ａ及び第２の識別部１４ｂを有し、支持枠１１には第３の識別部１４ｃを有することにより、第１の識別部１４ａ及び第２の識別部１４ｂにより、試料１５の上下左右の方向を、第３の識別部で試料１５の表裏を識別できる。したがって、マイクログリッド１０をＴＥＭにセットする際に、試料１５を載置している面を間違える可能性が低減する。また、マイクログリッド１０に複数の試料１５を載置している場合、第１の識別部１４ａ及び第２の識別部１４ｂを目印として、ＴＥＭ観察中に観察すべき試料１５を特定することが容易になる。

また、従来のダブルグリッド型のマイクログリッドを用いて試料１５を固定する方法と異なり、試料１５の表面は支持膜１３等と直接接触させることがない。したがって、ＴＥＭ観察後、例えば試料１５の成分分析などの定性分析または定量分析において、支持膜１３との接触による試料１５の表面の不純物による汚染の影響をほとんど受けることなくＴＥＭ観察後に、試料１５を他の分析装置でより正確に分析することができる。

（第２実施形態）
本発明に係る第２実施形態を図２を参照して説明する。図２（ａ）は、本実施形態で用いられる第１の支持枠と第２の支持枠を有するマイクログリッドの模式平面図を示す。
本実施形態で用いられるマイクログリッド２０は、第１の支持枠２１と第２の支持枠２５と２つの支持枠を有する。

第１の支持枠２１と第２の支持枠２５とは、折畳部２４で連結されている。折畳部２４は、第２の支持枠２５を第１の支持枠２１に折り畳むことができる部材、例えば蝶番または折り目等を用いて形成されている。

第１の支持枠２１は、メッシュ２２と、メッシュ２２に形成されている第１の識別部２７ａ及び第２の識別部２７ｂと、メッシュ２２の上に形成されている支持膜２３とを有している。第１の支持枠２１が有するメッシュ２２、支持膜２３、第１の識別部２７ａ及び第２の識別部２７ｂ等の構造や形成されている材料等は、第１実施形態とほぼ同様であるので説明を割愛する。

一方、第２の支持枠２５は、第１の支持枠２１と異なり、その内部はメッシュ等が形成されておらず、空洞になっている。第２の支持枠２５には、第１の支持枠２１へ折り畳むための爪部２６を有する。第２の支持枠２５は、第１の支持枠２１とほぼ同型状となっている。

図２（ｂ）は、同図（ａ）のＢ−Ｂ線におけるマイクログリッドの模式断面図を示す。メッシュ２２や支持膜２３、第１の識別部２７ａ等の構造は第１実施形態とほぼ同様である。また、第２の支持枠２５は、上記に説明したとおり、内部は空洞となっている。

第１実施形態と異なる点は、第１の支持枠２１が、従来のマイクログリッドと同様に、試料２８（図２（ｄ）を参照）を載置する面とほぼ同等の高さを有している。したがって、第１実施形態と異なり、第１の支持枠２１は、支持膜２３の周縁部を保護する機能を有していない。

図２（ｃ）は、第２の支持枠を第１の支持枠へ折り畳んだ後のマイクログリッドの模式平面図を示す。マイクログリッド２０は、折畳部２４を有することにより、第２の支持枠２５を第１の支持枠２１へ折り畳む折畳手段を有している。

第２の支持枠２５を第１の支持枠２１に折り畳む工程では、第２の支持枠２５が有する爪部２６を持ち、例えば蝶番等で形成されている折畳部２４を回動させることにより、第２の支持枠を第１の支持枠２１へ重ね合わせる。この工程により、第１の支持枠２１に形成されている支持膜２３の周縁部が、第２の支持枠２５により外部と接触しないようになる。
第２の支持枠２５は、折畳工程により第１の支持枠２１へ折り畳まれた際に、試料２８の表裏を識別できるように、第３の識別部２７ｃを予め形成してある。

図２（ｄ）は、試料を載置した後のマイクログリッドの模式平面図を示す。試料２８を支持膜２３に載置する工程は、第１実施形態と同様に、リフトアウト法を用いる。

図２（ｅ）は、同図（ｄ）のＣ−Ｃ線におけるマイクログリッドの模式断面図を示す。上記に説明したように、第２の支持枠２５により、第１の支持枠が有する支持膜２３は外部と接触しないように保護されている。すなわち、第２の支持枠２５により、支持膜２３の周縁部が保護されているので、第１実施形態における効果と同様に、支持膜２３に試料２８を載置する際に、ガラスプローブ等の誤動作による、支持膜２３の周縁部からの破損を低減することができる。したがって、支持膜２３を破損をさせずにＴＥＭ観察用の試料２８を作製することができる。

また、第２実施形態におけるマイクログリッド２０は、第２の支持枠２５及び折畳部２４がなければ、従来のマイクログリッドとほぼ同様の構造なので、第１の支持枠及び支持膜を有するマイクログリッド２０自体の作製は、従来の作製方法とほぼ同じ条件で作製できる。

（変形例１）
第１実施形態及び第２実施形態で用いられるメッシュ及び支持枠にはＣｕを用いているが、Ｃｕだけに限らず、Ｍｏ（モリブデン）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｔｉ（チタン）、Ｐｔ（白金）等も用いられる。支持枠とメッシュとは、通常は一体形成されるので、同じ金属材料で形成される場合が多いが、別の材料で形成されていてもよい。

（変形例２）
第１実施形態及び第２実施形態におけるメッシュは、格子状に形成されているが、格子状に限らず、スリット形状や、蜂の巣状の形状のものを使用してもよい。

（変形例３）
第１実施形態及び第２実施形態では、識別部は三角形状に形成されているが、この形状に限らず、試料の方向を識別可能な形状であればよい。例えば、アルファベット文字のような形状のものでもよい。

（変形例４）
第１実施形態及び第２実施形態では、試料の左右、上下、表裏を識別できるように第１の識別部、第２の識別部及び第３の識別部が形成されているが、試料の形状やその他の方法によって、試料の所定の方向がわかる場合には、識別部を減らしてもよい。また、支持膜に同じ形状を有する複数の試料を載置する場合には、試料をそれぞれ識別しやすくするために、識別部を増やしてもよい。

（変形例５）
第１実施形態及び第２実施形態では、試料の方向を識別するための識別部を、メッシュ及び支持枠の両方に形成しているが、どちらか一方にだけ形成してもよい。

（変形例６）
第１実施形態及び第２実施形態では、試料の加工方法としてＦＩＢを用いたリフトアウト法を用いているが、リフトアウト法だけに限らず、ミクロトーム法やイオンミリング法を用いてもよい。

（ａ）は、第１実施形態における試料を載置したマイクログリッドの模式平面図、（ｂ）は、Ａ−Ａ線におけるマイクログリッドの模式断面図。 （ａ）は、第２実施形態におけるマイクログリッドの模式平面図、（ｂ）は、Ｂ−Ｂ線におけるマイクログリッドの模式断面図、（ｃ）は、第２の支持枠を第１の支持枠へ折り畳んだ後のマイクログリッドを示す模式平面図、（ｄ）は、試料を載置した後のマイクログリッドを示す模式平面図、（ｅ）は、（ｄ）のＣ−Ｃ線におけるマイクログリッドの模式断面図。

符号の説明

１０…マイクログリッド、１１…支持枠、１２…メッシュ、１３…支持膜、１４ａ…第１の識別部、１４ｂ…第２の識別部、１４ｃ…第３の識別部、１５…試料、２０…２つの支持枠を有するマイクログリッド、２１…第１の支持枠、２２…メッシュ、２３…支持膜、２４…折畳部、２５…第２の支持枠、２６…爪部、２７ａ…第１の識別部、２７ｂ…第２の識別部、２７ｃ…第３の識別部、２８…試料。

Claims (5)

1. 電子顕微鏡観察用の試料を支持するためのマイクログリッドであって、
   メッシュと、
   前記メッシュを支持するための支持枠と、
   前記試料を載置するための支持膜と、
   を有し、
   前記支持枠は、前記支持膜の周縁部を保護すべく、前記支持膜における前記試料を載置する面よりも凸状の形状を有する、マイクログリッド。
2. 電子顕微鏡観察用の試料を支持するためのマイクログリッドであって、
   メッシュと、
   前記メッシュを支持する第１の支持枠と、
   前記試料を載せるための支持膜と、
   前記第１の支持枠に取り付けられた前記支持枠と略同型の第２の支持枠と、
   前記第２の支持枠を前記第１の支持枠に重ね合わせて、前記支持膜の周縁部を保護すべく、前記第１の支持枠が有する前記試料を載置する面よりも凸状の形状にするように前記第２の支持枠を前記第１の支持枠へ折り畳む折畳手段と、
   を有するマイクログリッド。
3. 請求項１または２に記載のマイクログリッドであって、
   前記メッシュに、前記試料の方向の識別をするための識別部を有するマイクログリッド。
4. 請求項１乃至３のいずれか一項に記載のマイクログリッドであって、
   前記支持枠に前記試料の方向の識別をするための識別部を有するマイクログリッド。
5. メッシュと、
   前記メッシュを支持する第１の支持枠と、
   前記試料を載せるための支持膜と、
   前記第１の支持枠に取り付けられた前記支持枠と略同型の第２の支持枠と、
   前記第２の支持枠を前記第１の支持枠に重ね合わせて、前記支持膜の周縁部を保護すべく、前記第１の支持枠が有する前記試料を載置する面よりも凸状の形状にするように、前記第２の支持枠を前記第１の支持枠へ折り畳む折畳手段と、
   を有するマイクログリッドを用いた電子顕微鏡観察用の試料の作製方法であって、
   前記折畳手段により、前記支持膜の周縁部を保護すべく、前記第１の支持枠に前記第２の支持枠を重ね合わせるように折り畳む工程と、
   前記第２の支持枠が折り畳まれた前記支持膜の面側に前記試料を載置する工程と、
   を有する電子顕微鏡観察用の試料の作製方法。
   

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