JP2019082476A - Resin-embedded sample - Google Patents

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JP2019082476A
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高梨 昌二
Shoji Takanashi
昌二 高梨
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Sumitomo Metal Mining Co Ltd
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Sumitomo Metal Mining Co Ltd
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Abstract

To maintain high resolution during observation by suppressing formation of contaminating deposit when irradiating a resin-embedded sample with an electron beam.SOLUTION: Provided is a resin-embedded sample comprised of an object under measurement embedded in a cured resin comprising a resin composition having a structural unit derived from a vinyl group-containing monomer and containing a depolymerizable resin which is depolymerized when its main chain is cut by heat.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、樹脂包埋試料に関する。   The present invention relates to resin-embedded samples.

近年、材料の研究開発においては、材料に新たな特性を発現させるべく、材料の構造を微細化したり材料の最表面に機能性を付加したりすることが行われている。この際、特性の発現メカニズムを解明するため、材料の性質を詳細に解析することが必要とされている。この解析方法としては、微小領域を様々な観点から解析できることから、透過型電子顕微鏡による解析が広く利用されている。   In recent years, in the research and development of materials, in order to make the materials exhibit new properties, it has been performed to miniaturize the structure of the materials or to add functionality to the outermost surface of the materials. Under the present circumstances, in order to elucidate the expression mechanism of a characteristic, it is required to analyze the property of material in detail. As this analysis method, analysis with a transmission electron microscope is widely used because minute regions can be analyzed from various viewpoints.

透過型電子顕微鏡による解析では、まず、被測定物を固定する目的で樹脂にて包埋し、樹脂包埋試料を作製する(例えば、特許文献1を参照)。次に、ミクロトームによる機械加工や集束イオンビーム装置、イオンミリング装置等を用いて、樹脂包埋試料を電子線が透過できるような厚さにまで薄片化する。例えば、加速電圧を200kVとする場合であれば、厚さを100nm以下にまで薄片化する。次に、薄片化した樹脂包埋試料を透過型電子顕微鏡に導入し、高電圧で加速させた電子線を試料に照射する。そして、透過した電子線や二次的に発生する特性X線を検出することにより、被測定物の形態、組成、化学状態、電子状態を解析することができる。   In the analysis by a transmission electron microscope, first, in order to fix an object to be measured, it is embedded in a resin to prepare a resin-embedded sample (see, for example, Patent Document 1). Next, using a microtome machining, a focused ion beam apparatus, an ion milling apparatus or the like, the resin-embedded sample is exfoliated to a thickness that allows transmission of an electron beam. For example, if the acceleration voltage is 200 kV, the thickness is thinned to 100 nm or less. Next, the exfoliated resin-embedded sample is introduced into a transmission electron microscope, and the sample is irradiated with an electron beam accelerated by a high voltage. Then, the form, composition, chemical state, and electronic state of the object to be measured can be analyzed by detecting the transmitted electron beam and the characteristic X-ray generated secondarily.

特開2003−294594号公報Unexamined-Japanese-Patent No. 2003-294594

ところで、透過型電子顕微鏡では、樹脂包埋試料に対して電子線を長時間にわたって照射すると、樹脂包埋試料の観察面にカーボン(炭素)が堆積してコンタミネーションが生じ、電子像が不鮮明になる場合がある。カーボンの堆積は、装置や試料に由来する炭化水素系ガスに起因して生じるものと考えられており、炭化水素系ガスが、樹脂包埋試料に対して電子線を照射するときに、電子線の照射領域に炭素源として集まり、付着を繰り返して徐々に蓄積し、厚みのある汚染堆積物を形成することで生じる。このような汚染堆積物は、樹脂包埋試料における電子線の照射領域を厚くさせて、樹脂包埋試料を透過する電子線を減少させてしまう。この結果、情報量が減少して、電子像が不鮮明となり、樹脂包埋試料を観察するときの分解能が大きく低下することになる。   By the way, in a transmission electron microscope, when a resin-embedded sample is irradiated with an electron beam for a long time, carbon (carbon) deposits on the observation surface of the resin-embedded sample to cause contamination, and the electron image becomes unclear May be Carbon deposition is considered to be caused by hydrocarbon-based gas derived from an apparatus or sample, and when hydrocarbon-based gas irradiates an electron beam to a resin-embedded sample, an electron beam is generated. It gathers as a carbon source in the irradiated area, and deposits repeatedly and gradually accumulates, resulting in the formation of thick contaminated deposits. Such a contaminant deposit thickens the irradiation area of the electron beam in the resin-embedded sample, and reduces the electron beam transmitted through the resin-embedded sample. As a result, the amount of information decreases, the electronic image becomes unclear, and the resolution when observing the resin-embedded sample is greatly reduced.

本発明は、樹脂包埋試料に対して電子線を照射したときに、汚染堆積物の形成を抑制し、観察時の分解能を高く維持する技術を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a technique for suppressing formation of a contamination deposit and maintaining high resolution at the time of observation when the resin-embedded sample is irradiated with an electron beam.

本発明の第1の態様は、
被測定物が樹脂硬化物に包埋された樹脂包埋試料であって、
前記樹脂硬化物は、ビニル基含有モノマーに由来する構造単位を含み、加熱により主鎖が切断して解重合する解重合性樹脂を含む樹脂組成物から形成される、樹脂包埋試料が提供される。
The first aspect of the present invention is
A resin-embedded sample in which an object to be measured is embedded in a cured resin,
The resin cured sample is provided from a resin composition including a depolymerizable resin which contains a structural unit derived from a vinyl group-containing monomer and which is depolymerized by cutting off the main chain by heating. Ru.

本発明の第2の態様は、第1の態様の樹脂包埋試料において、
前記解重合性樹脂が熱硬化性樹脂および光硬化性樹脂の少なくとも1つである。
A second aspect of the present invention relates to the resin-embedded sample of the first aspect,
The said depolymerizable resin is at least one of a thermosetting resin and a photocurable resin.

本発明の第3の態様は、第1又は第2の態様の樹脂包埋試料において、
前記解重合性樹脂が(メタ)アクリル樹脂、(メタ)アクリル変性エポキシ樹脂、フッ素樹脂およびそれらの変性体の少なくとも1つである。
A third aspect of the present invention relates to the resin-embedded sample of the first or second aspect,
The said depolymerizable resin is at least one of a (meth) acrylic resin, a (meth) acrylic-modified epoxy resin, a fluorine resin and modified products thereof.

本発明の第4の態様は、第1〜第3の態様のいずれかの樹脂包埋試料において、
前記解重合性樹脂が常温で液状である。
A fourth aspect of the present invention is the resin-embedded sample of any of the first to third aspects, wherein
The said depolymerizable resin is liquid at normal temperature.

本発明の第5の態様は、第1〜第4の態様のいずれかの樹脂包埋試料において、
前記樹脂硬化物は、室温から200℃まで昇温速度20℃/分で昇温させたときに測定される加熱減量分が1%以下である。
A fifth aspect of the present invention relates to the resin-embedded sample of any of the first to fourth aspects, wherein
The cured resin has a heating loss of 1% or less as measured when the temperature is raised from room temperature to 200 ° C. at a temperature rising rate of 20 ° C./min.

本発明の第6の態様は、第1〜第5の態様のいずれかの樹脂包埋試料において、
前記樹脂硬化物は、室温から200℃まで昇温速度20℃/分で昇温させたときに、質量分析計で検出される質量電荷数比m/z=41または42のガス成分の強度が当該樹脂硬化物1mg当たりで5×10−11以下である。
A sixth aspect of the present invention is the resin-embedded sample of any of the first to fifth aspects, wherein
When the temperature of the cured resin is raised from room temperature to 200 ° C. at a heating rate of 20 ° C./min, the strength of the gas component of the mass-to-charge number ratio m / z = 41 or 42 detected by the mass spectrometer is It is 5 * 10 <-11> or less per 1 mg of the said resin cured material.

本発明の第7の態様は、第1〜第6の態様のいずれかの樹脂包埋試料において、
前記樹脂硬化物は、室温から200℃まで昇温速度20℃/分で昇温させたときに測定されるガラス転移温度が80℃以上200℃以下である。
A seventh aspect of the present invention is the resin-embedded sample of any of the first to sixth aspects, wherein
The cured resin product has a glass transition temperature of 80 ° C. or more and 200 ° C. or less, which is measured when the temperature is raised from room temperature to 200 ° C. at a temperature rising rate of 20 ° C./min.

本発明の第8の態様は、第1〜第7の態様のいずれかの樹脂包埋試料において、
前記樹脂硬化物は、鉛筆硬度がHB以上である。
An eighth aspect of the present invention is the resin-embedded sample of any of the first to seventh aspects, wherein
The cured resin has a pencil hardness of HB or more.

本発明の第9の態様は、第1〜第8の態様のいずれかの樹脂包埋試料において、
前記被測定物が粉末状である。
The ninth aspect of the present invention relates to the resin-embedded sample of any of the first to eighth aspects, wherein
The object to be measured is powdery.

本発明の第10の態様は、第1〜第9の態様のいずれかの樹脂包埋試料において、
透過型電子顕微鏡用である。
A tenth aspect of the present invention is the resin-embedded sample of any of the first to ninth aspects, wherein
For transmission electron microscopy.

本発明によれば、樹脂包埋試料に対して電子線を照射したときに、汚染堆積物の形成を抑制し、観察時の分解能を高く維持することができる。   According to the present invention, when the resin-embedded sample is irradiated with the electron beam, the formation of the contamination deposit can be suppressed, and the resolution at the time of observation can be maintained high.

実施例1のサンプルに対して電子線を照射させた後の高角度環状暗視野像である。It is a high angle annular dark-field image after irradiating an electron beam with respect to the sample of Example 1. FIG. 実施例2のサンプルに対して電子線を照射させた後の高角度環状暗視野像である。It is a high angle annular dark-field image after irradiating an electron beam with respect to the sample of Example 2. FIG. 実施例3のサンプルに対して電子線を照射させた後の高角度環状暗視野像である。It is a high angle annular dark-field image after irradiating an electron beam with respect to the sample of Example 3. FIG. 実施例4のサンプルに対して電子線を照射させた後の高角度環状暗視野像である。It is a high angle annular dark-field image after irradiating an electron beam with respect to the sample of Example 4. FIG. 比較例1のサンプルに対して電子線を照射させた後の高角度環状暗視野像である。It is a high angle annular dark-field image after irradiating an electron beam with respect to the sample of the comparative example 1. FIG. 比較例2のサンプルに対して電子線を照射させた後の高角度環状暗視野像である。It is a high angle annular dark-field image after irradiating an electron beam with respect to the sample of the comparative example 2. FIG. 比較例3のサンプルに対して電子線を照射させた後の高角度環状暗視野像である。It is a high angle annular dark-field image after irradiating an electron beam with respect to the sample of the comparative example 3. FIG.

本発明者は、カーボンを含む汚染堆積物を形成する炭化水素系ガスの発生原因について検討した。まず、炭化水素系ガスが、チャンバ内の壁面や樹脂包埋試料の加工面に吸着してチャンバ内に混入することが考えられる。そこで、本発明者は、チャンバ内や樹脂包埋試料をベーキングし、もしくはチャンバ内を高真空とすることにより、チャンバ内への炭化水素系ガスの混入を低減したうえで、樹脂包埋試料の表面に電子線を照射し観察を行った。しかし、汚染堆積物の形成を十分に抑制できず、得られる電子像が不鮮明となることが確認された。一方、樹脂包埋試料を構成する樹脂の種類を変更して検討したところ、樹脂の種類によって汚染堆積物の生成量が変動することが確認された。このことから、炭化水素系ガスは、外部からの混入よりも、樹脂包埋試料の樹脂に由来しており、樹脂包埋試料における樹脂が分解することで、炭化水素系ガスが発生していると推測される。   The inventor examined the cause of generation of hydrocarbon-based gas that forms a carbon-containing contaminant deposit. First, it is conceivable that hydrocarbon-based gas is adsorbed on the wall surface in the chamber or the processing surface of the resin-embedded sample and mixed in the chamber. Therefore, the inventor of the present invention bakes the inside of the chamber or the resin-embedded sample or applies a high vacuum to the inside of the chamber to reduce the contamination of the hydrocarbon-based gas into the chamber. The surface was irradiated with an electron beam and observed. However, it has been confirmed that the formation of the contaminant deposit can not be sufficiently suppressed, and the obtained electron image becomes unclear. On the other hand, when the type of resin constituting the resin-embedded sample was changed and examined, it was confirmed that the generation amount of the contaminated deposit fluctuates depending on the type of resin. From this, the hydrocarbon-based gas is derived from the resin of the resin-embedded sample rather than the contamination from the outside, and the hydrocarbon-based gas is generated by the decomposition of the resin in the resin-embedded sample It is guessed.

本発明者は、樹脂の分解についてさらに検討を行ったところ、樹脂は、電子線により変質するだけでなく、樹脂包埋試料を透過しきれずに滞留する電子線が熱に変わり、その熱で熱分解していることが考えられ、この分解物が炭化水素系ガスとなって発散し、汚染堆積物を形成することが推測された。そこで、本発明者は、樹脂の分解物の形態に着目し、樹脂の分子構造と汚染堆積物の形成との関係を検討した。その結果、ビニル基含有モノマーに由来する構造単位を含み、ビニル基に由来する化学構造を主鎖に有する樹脂が有効であることを見出した。   The inventor further studied the decomposition of the resin, and the resin is not only deteriorated by the electron beam, but the electron beam staying without being able to pass through the resin-embedded sample is converted into heat, which heat It was thought that the decomposition was possible, and it was speculated that this decomposition product would be released as a hydrocarbon-based gas to form a contaminated deposit. Then, the present inventor paid attention to the form of the decomposition product of the resin, and examined the relationship between the molecular structure of the resin and the formation of the contaminated deposit. As a result, it was found that a resin containing a structural unit derived from a vinyl group-containing monomer and having a chemical structure derived from a vinyl group in its main chain is effective.

ただし、上記構造単位を含む樹脂でも、熱分解の仕方が異なっており、その違いによって汚染堆積物が形成される程度が異なることが分かった。   However, it was found that the resin containing the above-mentioned structural unit also has a different thermal decomposition method, and the difference in the degree of formation of a contaminated deposit is different.

具体的には、熱分解パターンとしては、加熱により主鎖が切断される主鎖切断型と、主鎖が切断されない主鎖非切断型に大別される。主鎖切断型は、さらに末端の分解の仕方によって、主鎖が連鎖末端から順に切断される解重合型と、主鎖が任意の点で切断されるランダム分解型とに分類される。一方、主鎖非切断型は、加熱による反応の違いによって、側鎖が脱離する側鎖脱離型と、主鎖が炭化する主鎖炭化型とに分類される。   Specifically, the thermal decomposition pattern is roughly classified into a main chain cleavage type in which the main chain is cut by heating and a main chain non-cleavage type in which the main chain is not cut. The main chain cleavage type is further classified into a depolymerization type in which the main chain is cleaved in order from the chain end, and a random decomposition type in which the main chain is cleaved at an arbitrary point according to the manner of end decomposition. On the other hand, the main chain non-cleavage type is classified into a side chain elimination type in which the side chain is eliminated and a main chain carbonization type in which the main chain is carbonized depending on the difference in reaction by heating.

主鎖非切断型のうち、側鎖脱離型の樹脂は、熱分解時に、側鎖の脱離が進む一方で主鎖が高分子状のまま残り、炭化しやすいため、汚染堆積物を増加させやすい。この樹脂としては、例えば、ポリアクリル酸エステルやポリビニルアルコール、側鎖に塩素基を有する樹脂などがある。
主鎖非切断型のうち、主鎖炭化型の樹脂は、主鎖の化学結合が強く、熱分解しにくいという長所を有するが、側鎖脱離型と同様に主鎖切断解離よりも側鎖の脱離分離が進み、さらに架橋、環化の反応により炭化しやすいため、汚染堆積物を増加させやすい。この樹脂としては、例えば、ポリアクリロニトリルやフェノール樹脂などがある。
主鎖切断型のうち、ランダム分解型の樹脂は、熱分解時に主鎖が切断されて低分子化するものの、主鎖の化学結合が弱い箇所からランダムに切断され、高分子状の主鎖が残り、炭化することがあるため、汚染堆積物を増加させてしまうことがある。この樹脂としては、ポリエチレンやポリプロピレンなどがある。
主鎖切断型のうち、解重合型の樹脂は、熱分解時に主鎖が化学結合の弱い箇所で切断され、切断箇所からモノマーが順次分離することになる。この分離した熱分解生成物は、分子量が比較的低いので、揮発して炭素の残渣となりにくく、汚染堆積物の形成を抑制することができる。
Among the uncleaved main chain types, side-chain desorbed resins increase the contamination deposits because the main chain remains high molecular and tends to carbonize while the side chains are eliminated during thermal decomposition. It is easy to do. Examples of this resin include polyacrylic acid ester and polyvinyl alcohol, and resins having a chlorine group in the side chain.
Among the uncleaved main chain types, the carbonized resin of the main chain has the advantage that the chemical bond of the main chain is strong and thermal decomposition is difficult, but like the side chain detachment type, the side chain is more than the main chain cleavage and dissociation It is easy to increase the contaminating deposits, because it is easy to carbonize by the reaction of crosslinking and cyclization. Examples of this resin include polyacrylonitrile and phenol resin.
Among the main chain cleavage types, although the resin of random decomposition type is cut at the time of thermal decomposition to lower the molecular weight, it is randomly cut from the point where the chemical bond of the main chain is weak, and the polymer main chain is Contamination may be increased because residual carbonization may occur. Examples of this resin include polyethylene and polypropylene.
Among the main chain cleavage type resins, the depolymerization type resin is cleaved at the weak point of the chemical bond at the time of thermal decomposition, and monomers are sequentially separated from the cleavage point. Since the separated thermal decomposition product has a relatively low molecular weight, it is less likely to volatilize to become a carbon residue, and the formation of a contaminant deposit can be suppressed.

これらのことから、本発明者は、樹脂包埋試料において、上記構造単位を含み、主鎖が切断されて解重合するような樹脂を用いることにより、汚染堆積物の形成を抑制できることを見出し、本発明を創出するに至った。   From these facts, the present inventor has found that the formation of a contaminant deposit can be suppressed by using a resin that includes the above-mentioned structural unit and is cut in the main chain to be depolymerized in the resin-embedded sample. It came to create the present invention.

[本発明の一実施形態]
以下、本発明の一実施形態にかかる樹脂包埋試料として、透過型電子顕微鏡(TEM)に供するTEM用の樹脂包埋試料を説明する。なお、本明細書において「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
One Embodiment of the Present Invention
Hereinafter, as a resin-embedded sample according to one embodiment of the present invention, a resin-embedded sample for TEM to be used for a transmission electron microscope (TEM) will be described. In addition, the numerical range represented using "-" in this specification means the range which includes the numerical value described before and after "-" as a lower limit and an upper limit.

<樹脂包埋試料>
本実施形態の樹脂包埋試料は、被測定物と樹脂組成物とを混合した後に樹脂を硬化させて形成されており、被測定物が樹脂硬化物中に包埋された試料である。
<Resin-embedded sample>
The resin-embedded sample of the present embodiment is formed by curing the resin after mixing the object to be measured and the resin composition, and is a sample in which the object to be measured is embedded in the cured resin.

被測定物としては、特に限定されないが、例えば、金属、金属化合物もしくは無機化合物からなる試料を用いることができる。本実施形態では、被測定物を樹脂包埋により位置を固定できることから、その形状は特に限定されず、粉末状とすることもできる。   The object to be measured is not particularly limited. For example, a sample consisting of a metal, a metal compound or an inorganic compound can be used. In the present embodiment, since the position of the object to be measured can be fixed by resin embedding, the shape thereof is not particularly limited, and may be powder.

樹脂硬化物は、ビニル基含有モノマーに由来する構造単位を含み、加熱により主鎖が切断して解重合する解重合性樹脂と、必要に応じて、その他の添加剤を含む樹脂組成物を硬化させて形成されている。   A resin cured product contains a structural unit derived from a vinyl group-containing monomer, and cures a resin composition containing a depolymerizable resin whose main chain is cut and depolymerized by heating and, if necessary, other additives. It is formed.

解重合性樹脂は、ビニル基含有モノマーを含む重合性モノマーを反応させて得られる重合体であって、硬化させたときに、ビニル基含有モノマーに由来する構造単位を含み、ビニル基に由来する化学構造(−CH−CH−)を主鎖に有するような樹脂である。解重合性樹脂は、加熱により、ビニル基に由来する化学構造の箇所で主鎖が切断され、熱分解するような解重合特性を有する。 The depolymerizable resin is a polymer obtained by reacting a polymerizable monomer containing a vinyl group-containing monomer, and when cured, contains a structural unit derived from the vinyl group-containing monomer and is derived from a vinyl group chemical structure (-CH 2 -CH 2 -) is a resin that has a in the main chain. The depolymerizable resin has a depolymerization property such that the main chain is cut at the position of the chemical structure derived from the vinyl group by heating, and thermal decomposition occurs.

解重合性樹脂としては、解重合特性を有し、被測定物を被覆して樹脂包埋試料において被測定物の位置を固定できるものであれば特に限定されない。例えば、解重合特性を有する熱硬化性樹脂、解重合特性を有する光硬化性樹脂、および解重合特性を有する熱可塑性樹脂などを用いることができる。これらの中でも、被測定物を樹脂包埋させる観点からは、熱硬化性樹脂および光硬化性樹脂の少なくとも1つを用いることが好ましい。これらの樹脂は、常温(例えば23℃)で液状であって流動性を有しているので、被測定物の表面への回り込みに優れ、被測定物と樹脂硬化物との接着性を向上させ、また樹脂包埋試料への気泡の取り込みを低減することができる。   The depolymerizable resin is not particularly limited as long as it has depolymerization properties and can coat the object to be measured and fix the position of the object in the resin-embedded sample. For example, a thermosetting resin having depolymerization characteristics, a photocurable resin having depolymerization characteristics, and a thermoplastic resin having depolymerization characteristics can be used. Among these, it is preferable to use at least one of a thermosetting resin and a photocurable resin from the viewpoint of resin-embedding an object to be measured. Since these resins are liquid at normal temperature (for example, 23 ° C.) and have fluidity, they are excellent in the wrap around to the surface of the object to be measured, and improve the adhesion between the object to be measured and the cured resin. Also, the entrapment of air bubbles in the resin-embedded sample can be reduced.

また、解重合性樹脂としては、硬化の際に加熱を必要としないことから、光硬化性樹脂がより好ましい。解重合性樹脂を加熱・硬化させる場合、被測定物も加熱することになり、被測定物を酸化させて変質させてしまうおそれがある。この点、解重合性樹脂として光硬化性樹脂を用いることで、加熱による被測定物の酸化を抑制し、分析精度を高く維持することができる。また、光硬化性樹脂は、熱硬化性樹脂と比べて硬化反応が進みやすく、未硬化部分が残存しにくいため、電子線照射による汚染堆積物の形成をより低減させることができる。   In addition, as the depolymerizable resin, a photocurable resin is more preferable because it does not require heating at the time of curing. When the depolymerizable resin is heated and cured, the object to be measured is also heated, and the object to be measured may be oxidized and degraded. In this respect, by using a photocurable resin as the depolymerizable resin, it is possible to suppress the oxidation of the object to be measured due to heating and maintain high analysis accuracy. In addition, since the curing reaction of the photocurable resin is more likely to progress than the thermosetting resin, and the uncured portion is less likely to remain, the formation of the contamination deposit due to the electron beam irradiation can be further reduced.

なお、熱硬化性樹脂としては、室温環境でも重合反応が進む常温硬化性樹脂、加熱により重合反応が進む加熱硬化性樹脂のいずれも用いることができる。常温硬化性樹脂であれば、硬化の際に加熱を必要としないので、被測定物を酸化させて変質させてしまうことを抑制できる。一方、加熱硬化性樹脂であれば、加熱により硬化反応が進みやすく、熱硬化性樹脂と比べて未反応物の残存を低減できるので、電子線照射時に未反応物が揮発して汚染堆積物を形成することを抑制できる。そのため、被測定物が熱で変質しにくい場合は熱硬化性樹脂を使用し、熱で変質しやすい場合は常温硬化性樹脂を使用するというように、被測定物の種類に応じて、熱硬化性樹脂の種類を適宜選択するとよい。加熱硬化性樹脂としては、被測定物を過度に変質させない観点からは、温度が100℃〜130℃で加熱硬化する樹脂が好ましい。   In addition, as a thermosetting resin, both the normal temperature curable resin which a polymerization reaction advances also in room temperature environment, and the heat curable resin which a polymerization reaction advances by heating can be used. If the resin is a room temperature curable resin, heating is not required at the time of curing, so it is possible to suppress oxidation and deterioration of the object to be measured. On the other hand, in the case of a thermosetting resin, the curing reaction easily proceeds by heating, and the remaining of the unreacted material can be reduced compared to the thermosetting resin. Formation can be suppressed. Therefore, depending on the type of the object to be measured, such as using a thermosetting resin when the object to be measured does not easily deteriorate due to heat, and using a room temperature curable resin when it is easy to deteriorate due to heat. It is good to select the kind of resin as appropriate. As the heat-curable resin, a resin which is heat-cured at a temperature of 100 ° C. to 130 ° C. is preferable from the viewpoint of not deteriorating the object to be measured excessively.

解重合性樹脂としては、具体的には、光重合性の(メタ)アクリル樹脂、光重合性もしくは熱硬化性の(メタ)アクリル変性エポキシ樹脂、熱硬化性のフッ素樹脂およびそれらの変性体の少なくとも1つを用いることが好ましい。   Specific examples of the depolymerizable resin include photopolymerizable (meth) acrylic resin, photopolymerizable or thermosetting (meth) acrylic-modified epoxy resin, thermosetting fluorine resin, and modified products thereof. It is preferred to use at least one.

(メタ)アクリル樹脂は、(メタ)アクリル酸エステルを主成分とした重合体であって、(メタ)アクリル酸エステルのビニル基に由来する化学構造(−CH−CH−)を主鎖に有しており、解重合性を有している。(メタ)アクリル酸エステルとしては、例えば、メチルアクリレート(MA)、エチルアクリレート(EA)、ブチルアクリレート(BA)、メチルメタクリレート(MMA)、エチルメタクリレート(EMA)、ブチルメタクリレート(BMA)、2−ヒドロキシエチルメタクリレート(HEMA)、ベンジルメタクリレート(BzMA)、シクロヘキシルメタクリレート(CHMA)、メタクリル酸(MAA)、2−エチルヘキシルアクリレート(HA)、シクロヘキシルアクリレートCHA)、ジエチレングリコールモノ2−エチルヘキシルエーテルアクリレート(M120)、ジエチレングリコールモノフェニルエーテルアクリレート(M101A)、ラウリルアクリレート(LA)、ラウリルメタクリレート(LMA)、イソボルニルアクリレート(IBXA)、イソボルニルメタクリレート(IBXMA)、2−フェノキシエチルアクリレート(POA)、テトラヒドロフルフリルアクリレート(THFA)、2−ヒドロキシプロピルアクリレート(HPA)、およびベンジルアクリレート(BzA)などを用いることができる。これらは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。また、(メタ)アクリル樹脂としては、(メタ)アクリル酸エステル以外に、エポキシ樹脂やウレタン樹脂などが付加された変性体を用いてもよい。 The (meth) acrylic resin is a polymer mainly composed of (meth) acrylic acid ester, and has a main chain having a chemical structure (-CH 2 -CH 2- ) derived from the vinyl group of (meth) acrylic acid ester. And have depolymerization properties. Examples of (meth) acrylic acid esters include methyl acrylate (MA), ethyl acrylate (EA), butyl acrylate (BA), methyl methacrylate (MMA), ethyl methacrylate (EMA), butyl methacrylate (BMA), 2-hydroxy Ethyl methacrylate (HEMA), benzyl methacrylate (BzMA), cyclohexyl methacrylate (CHMA), methacrylic acid (MAA), 2-ethylhexyl acrylate (HA), cyclohexyl acrylate CHA, diethylene glycol mono 2-ethylhexyl ether acrylate (M120), diethylene glycol mono Phenylether acrylate (M101A), lauryl acrylate (LA), lauryl methacrylate (LMA), isobol Use of acrylate (IBXA), isobornyl methacrylate (IBXMA), 2-phenoxyethyl acrylate (POA), tetrahydrofurfuryl acrylate (THFA), 2-hydroxypropyl acrylate (HPA), benzyl acrylate (BzA), etc. Can. One of these may be used alone, or two or more may be used in combination. Moreover, as a (meth) acrylic resin, you may use the modified body in which the epoxy resin, the urethane resin, etc. were added besides (meth) acrylic acid ester.

(メタ)アクリル変性エポキシ樹脂は、(メタ)アクリル酸エステルとエポキシ樹脂との付加反応物であって、化学構造中にエポキシ基および(メタ)アクリル基を有する樹脂である。(メタ)アクリル変性エポキシ樹脂は、(メタ)アクリル酸エステルのビニル基に由来する化学構造(−CH−CH−)を主鎖に有しており、解重合性を有している。 The (meth) acrylic-modified epoxy resin is an addition reaction product of (meth) acrylic acid ester and an epoxy resin, and is a resin having an epoxy group and a (meth) acrylic group in a chemical structure. The (meth) acrylic-modified epoxy resin has a chemical structure (-CH 2 -CH 2- ) derived from the vinyl group of (meth) acrylic acid ester in the main chain, and has depolymerization properties.

原料となるエポキシ樹脂としては、例えば、フェノールノボラック型、オルソクレゾールノボラック型、クレゾールノボラック型、ジシクロペンタジエン型、ビフェニル型、フルオレンビスフェノール型、トリアジン型、ナフトール型、ナフタレンジオール型、トリフェニルメタン型、テトラフェニル型、ビスフェノールA型、ビスフェノールF型、ビスフェノールAD型、ビスフェノールS型、トリメチロールメタン型等のエポキシ樹脂などを用いることができる。これらの化合物は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。   As an epoxy resin used as a raw material, for example, phenol novolac type, ortho cresol novolac type, cresol novolac type, dicyclopentadiene type, biphenyl type, fluorene bisphenol type, triazine type, naphthol type, naphthalene diol type, triphenylmethane type, For example, epoxy resins such as tetraphenyl type, bisphenol A type, bisphenol F type, bisphenol AD type, bisphenol S type, and trimethylolmethane type can be used. One of these compounds may be used alone, or two or more thereof may be used in combination.

また、エポキシ樹脂に付加させる(メタ)アクリル酸エステルとしては、例えば、エポキシ基を有するものを用いることができ、例えば、グリシジルアクリレートやグリシジルメタクリレートなどを用いることができる。   Moreover, as a (meth) acrylic acid ester added to an epoxy resin, what has an epoxy group can be used, for example, a glycidyl acrylate, a glycidyl methacrylate, etc. can be used, for example.

フッ素樹脂としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)やポリテトラフルオロエチレン(PTFE)などを用いることができる。これらを構成するモノマーは、ビニル基の水素の一部もしくは全部がフッ素に置換されたフルオロビニル基を有しており、加熱により解重合する解重合特性を有している。   As the fluorine resin, for example, polyvinylidene fluoride (PVDF), polytetrafluoroethylene (PTFE), or the like can be used. The monomer which comprises these has the fluorovinyl group by which one part or all part of hydrogen of a vinyl group was substituted by the fluorine, and has the depolymerization characteristic which depolymerizes by heating.

樹脂組成物には、解重合性樹脂を硬化させるための硬化剤を配合する。
解重合性樹脂として(メタ)アクリル樹脂を使用する場合、光硬化させるために、光重合開始剤を用いるとよい。光重合開始剤としては、照射光の波長を吸収できるような種類を適宜選択すればよく、例えば、ベンゾフェノン系、チオキサントン系、アセトフェノン系、アシルフォスフィン系などの光ラジカル重合開始剤が挙げられ、(メタ)アクリル樹脂に対して1質量%〜10質量%程度配合するとよい。また例えば、アリルジアゾニウム塩、ジアリルヨードニウム塩、トリアリルスルホニウム塩などの光カチオン重合開始剤を用いることもできる。
解重合性樹脂として(メタ)アクリル変性エポキシ樹脂を使用する場合、光硬化または熱硬化の硬化方法に応じて配合する硬化剤の種類を変更するとよい。例えばアミン系硬化剤、イミダゾール系硬化剤、フェノール系硬化剤、酸無水物硬化剤、紫外線硬化剤などを用いることができる。具体的には、有機アミン化合物、ジアミド等のアミン系、2−メチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール等のイミダゾール系、ビスフェノールA、ビスフェノールF等の2価フェノール化合物系、無水コハク酸、無水マレイン酸、無水フタル酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸等の酸無水物系、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル等のベンゾイン類、α−ヒドロキシイソブチルフェノン、ベンゾフェノン等のベンゾフェノン類、アセトフェノン、9,10−アントラキノン、1−クロロアントラキノン等のアントラキノン類などを用いることができる。これらは必要に応じて2種類以上を併用してもよい。これらの中でも、硬化させた樹脂硬化物のガラス転移温度を調整しやすいことから、イミダゾール系硬化剤が好ましい。
解重合性樹脂としてフッ素樹脂を使用する場合、例えばポリイソシアネート等を用いることができる。
In the resin composition, a curing agent for curing the depolymerizable resin is blended.
When a (meth) acrylic resin is used as the depolymerizable resin, it is preferable to use a photopolymerization initiator for photocuring. As the photopolymerization initiator, a kind capable of absorbing the wavelength of the irradiation light may be appropriately selected, and examples thereof include photoradical polymerization initiators such as benzophenone type, thioxanthone type, acetophenone type, and acyl phosphine type. It is good to mix | blend about 1 mass%-10 mass% with respect to a (meth) acrylic resin. For example, cationic photopolymerization initiators such as allyldiazonium salts, diallyliodonium salts, and triallylsulfonium salts can also be used.
When a (meth) acrylic-modified epoxy resin is used as the depolymerizable resin, it is preferable to change the type of the curing agent to be blended according to the curing method of light curing or heat curing. For example, an amine-based curing agent, an imidazole-based curing agent, a phenol-based curing agent, an acid anhydride curing agent, an ultraviolet curing agent, and the like can be used. Specifically, amine compounds such as organic amine compounds and diamides, imidazole compounds such as 2-methylimidazole and 2-ethyl-4-methylimidazole, dihydric phenol compounds such as bisphenol A and bisphenol F, succinic anhydride, Acid anhydrides such as maleic anhydride, phthalic anhydride, trimellitic anhydride and pyromellitic anhydride, benzoins such as benzoin, benzoin methyl ether and benzoin ethyl ether, benzophenones such as α-hydroxyisobutylphenone and benzophenone Anthraquinones such as acetophenone, 9,10-anthraquinone, 1-chloroanthraquinone and the like can be used. Two or more of these may be used in combination as necessary. Among these, an imidazole-based curing agent is preferable because it is easy to adjust the glass transition temperature of the cured resin cured product.
In the case of using a fluorine resin as the depolymerizable resin, for example, polyisocyanate or the like can be used.

樹脂硬化物は、熱天秤装置にて、不活性ガス雰囲気中で室温から200℃まで昇温速度20℃/分で昇温させたときに測定される加熱減量分が1%以下であることが好ましい。つまり、樹脂硬化物の加熱減量分が1%以下となるような解重合性樹脂を用いることが好ましい。加熱減量分は、樹脂硬化物を所定の加熱パターンで加熱した際の、樹脂硬化物の重量減少量を示す。本発明者の検討によると、樹脂包埋試料においては、解重合性樹脂の重合反応が不十分で樹脂硬化物中に低分子成分や未反応の硬化剤などが多く残存している場合、電子線照射による加熱で、これら成分が熱分解して炭化水素系ガスを発生させて、汚染堆積物が形成されやすくなる。この点、樹脂硬化物を加熱減量分が1%以下となるように構成することで、硬化反応を十分に行い、低分子成分や未反応の硬化剤などの比率を低減することができ、加熱による炭化水素系ガスの発生を抑制することができる。   The cured resin product has a weight loss on heating of 1% or less, which is measured when the temperature is raised from an ambient temperature to 200 ° C. at a heating rate of 20 ° C./min. preferable. That is, it is preferable to use a depolymerizable resin such that the heat loss of the cured resin becomes 1% or less. The heating loss represents the weight loss of the cured resin when the cured resin is heated in a predetermined heating pattern. According to the study of the present inventor, in the resin-embedded sample, in the case where the polymerization reaction of the depolymerizable resin is insufficient and a large amount of low molecular components and unreacted curing agent remain in the cured resin, electron By heating by radiation, these components are pyrolyzed to generate a hydrocarbon-based gas, which tends to form contaminant deposits. In this respect, by configuring the cured resin to have a heating loss of 1% or less, the curing reaction can be sufficiently performed to reduce the ratio of the low molecular component, the unreacted curing agent, etc. It is possible to suppress the generation of hydrocarbon gas due to

樹脂硬化物は、質量分析装置にて、室温から200℃まで昇温速度20℃/分で昇温させて200℃に到達したときに発生するガス成分のうち、質量分析計で検出される質量電荷数比m/z=41または42のガス成分の強度が樹脂硬化物1mg当たりで5×10−11以下となるように構成されることが好ましく、2×10−11以下であることがより好ましい。 The mass of the cured resin is detected by the mass spectrometer among the gas components generated when the temperature is raised from room temperature to 200 ° C. at a temperature rising rate of 20 ° C./min in the mass spectrometer and reached 200 ° C. The strength of the gas component having a charge number ratio m / z = 41 or 42 is preferably 5 × 10 −11 or less per 1 mg of the cured resin, and more preferably 2 × 10 −11 or less. preferable.

ここで、ガス成分の強度について本発明者が得た知見を説明する。
樹脂硬化物は、質量分析装置にて加熱により室温から200℃まで昇温させると、質量電荷数比m/z=15、27、30、41、42、55などのガス成分が検出される。これらのガス成分は、炭化水素系ガスであって、樹脂硬化物に残存する未硬化物が熱分解することで発生するだけでなく、樹脂硬化物自体が劣化し、その樹脂の主鎖や側鎖が切断されて熱分解することによっても発生する。これらガス成分を質量分析計で測定すると、ガス成分の発生量が強度として質量電荷数比ごとに求められる。
本発明者の検討によると、樹脂硬化物の中でも、m/z=41または42のガス成分の発生量が少ないものほど、汚染堆積物の形成が少なくなることが確認された。一方、m/z=15などのその他のガス成分は、例えば発生量が多いにもかかわらず汚染堆積物が少ないことがあることから、その発生量と汚染堆積物の形成とがあまり相関しないことが確認された。このことから、m/z=41または42のガス成分の強度と汚染堆積物の形成との相関についてさらに検討したところ、m/z=41または42のガス成分の強度が単位重量換算(樹脂硬化物1mg当たり)で5×10−11以下となるような樹脂硬化物によれば、炭化水素系ガスの発生が少なく、汚染堆積物の形成をより抑制できることが見出された。
Here, the knowledge which this inventor acquired about the intensity | strength of a gas component is demonstrated.
When the temperature of the cured resin is raised from room temperature to 200 ° C. by heating with a mass spectrometer, gas components such as a mass to charge ratio m / z = 15, 27, 30, 41, 42, 55 are detected. These gas components are hydrocarbon-based gases and are generated not only by thermal decomposition of the uncured product remaining in the cured resin, but also the cured resin itself is degraded, and the main chain and side of the resin It is also generated when the chain is broken and thermally decomposed. When these gas components are measured by a mass spectrometer, the amount of gas components generated can be determined as the intensity for each mass-to-charge ratio.
According to the study of the present inventor, it was confirmed that the smaller the amount of the gas component of m / z = 41 or 42 generated among the resin cured products, the less the formation of the contamination deposit. On the other hand, other gas components such as m / z = 15 may not have much correlation with the formation of the contaminated deposit, for example, because the contaminated deposit may be small although the amount is large. Was confirmed. From this, when the correlation between the strength of the gas component of m / z = 41 or 42 and the formation of the contamination deposit was further examined, the strength of the gas component of m / z = 41 or 42 was converted to unit weight (resin curing It was found that, according to the resin cured product having a concentration of 5 × 10 −11 or less per 1 mg of the substance, the generation of hydrocarbon-based gas can be reduced, and the formation of the contamination deposit can be further suppressed.

なお、ガス成分の強度を単位重量換算する理由は、質量分析計で測定されるガス成分の強度が樹脂硬化物の重量に応じて変動するためである。具体的に説明すると、質量分析計で検出されるガス成分は、その発生量が強度として質量電荷数比ごとに求められる。このとき求められる強度は、樹脂硬化物の重量が増えると大きくなるといったように、樹脂硬化物の重量に応じて変動することになる。そのため、本実施形態では、測定されるガス成分の強度を樹脂硬化物の重量で除算することにより、樹脂硬化物のガス発生量を、樹脂硬化物の単位重量当たりの、具体的には樹脂硬化物1mg当たりの強度として求めている。これにより、樹脂硬化物の重量による変動の影響をキャンセルすることができる。   The reason for converting the strength of the gas component to unit weight is that the strength of the gas component measured by the mass spectrometer fluctuates according to the weight of the cured resin. Specifically, the amount of the gas component detected by the mass spectrometer is determined as the intensity for each mass-to-charge ratio. The strength required at this time fluctuates according to the weight of the resin cured product so that it increases as the weight of the resin cured product increases. Therefore, in the present embodiment, by dividing the strength of the gas component to be measured by the weight of the cured resin, the amount of gas generation of the cured resin is specifically determined by the unit weight of the cured resin. It is determined as the strength per 1 mg of substance. Thereby, the influence of the fluctuation due to the weight of the cured resin can be cancelled.

また、質量電荷数比m/z=41のガス成分と42のガス成分とは、例えば電荷が同じで、水素の数の違いにより質量数が異なるガス成分を示す。樹脂の種類によってm/z=41または42のガス成分、もしくはその両方が発生するが、両方のガス成分が発生する場合は、それぞれの強度が上記範囲以下となればよい。   Further, the gas component having a mass-to-charge ratio m / z = 41 and the gas component 42 have, for example, the same charge, and exhibit gas components having different mass numbers depending on the difference in the number of hydrogen. Depending on the type of resin, gas components of m / z = 41 or 42 or both of them are generated, but when both gas components are generated, their respective strengths should be less than the above range.

樹脂硬化物は、示差熱分析装置にて、室温から200℃まで昇温速度20℃/分で昇温させたときに測定されるガラス転移温度(以下、Tgともいう)が80℃〜200℃であることが好ましい。つまり、樹脂硬化物のTgが80℃〜200℃となるような解重合性樹脂を用いることが好ましい。樹脂硬化物のTgが過度に低い場合、樹脂包埋試料が電子線照射時に軟化して変形することがあるが、樹脂硬化物のTgを80℃以上とすることにより、樹脂包埋試料の変形を抑制して、測定により得られる電子像の解像度を高く維持することができる。また、Tgが過度に低いと、樹脂硬化物の硬度が低くなる傾向があり、例えば、樹脂包埋試料をイオンミリニングなどによって薄片加工するときに加工面で凹凸が発生して所望の平滑性が得られないことがある。この点、Tgを80℃以上となるようにすることで、加工時に適度な平滑性を得ることができる。さらに、解重合性樹脂の中でも、硬化させたときのTgが80℃以上となるような樹脂は、80℃未満の樹脂に比べて重合度が高く、加熱により解重合しやすい傾向にある。一方、樹脂硬化物のTgが過度に高い場合、それを形成する解重合性樹脂の流動性が低くなり、被測定物を樹脂包埋しにくくなるが、Tgが200℃以下となるようにすることで、適度な流動性を有する解重合性樹脂を選択することができる。樹脂硬化物のTgとしては、100℃〜200℃がより好ましく、100℃〜150℃がさらに好ましい。   The cured resin product has a glass transition temperature (hereinafter also referred to as Tg) of 80 ° C. to 200 ° C., which is measured when the temperature is raised from room temperature to 200 ° C. at a temperature rising rate of 20 ° C./min. Is preferred. In other words, it is preferable to use a depolymerizable resin such that the Tg of the resin cured product is 80 ° C to 200 ° C. When the Tg of the cured resin is excessively low, the resin-embedded sample may be softened and deformed during electron beam irradiation, but the Tg of the cured resin may be 80 ° C. or higher to deform the resin-embedded sample. Can be maintained to maintain high resolution of the electronic image obtained by the measurement. In addition, if the Tg is excessively low, the hardness of the cured resin tends to be low. For example, when the resin-embedded sample is thin-processed by ion milling, unevenness is generated on the processing surface and desired smoothness is obtained. May not be obtained. In this regard, by setting the Tg to 80 ° C. or more, appropriate smoothness can be obtained at the time of processing. Furthermore, among the depolymerizable resins, resins that have a Tg of 80 ° C. or higher when cured have a higher degree of polymerization than resins below 80 ° C., and tend to be easily depolymerized by heating. On the other hand, when the Tg of the cured resin is excessively high, the fluidity of the depolymerizable resin forming the resin becomes low and it becomes difficult to embed the object under test, but the Tg should be 200 ° C. or less Thus, it is possible to select a depolymerizable resin having appropriate fluidity. As Tg of a resin cured material, 100 to 200 degreeC is more preferable, and 100 to 150 degreeC is further more preferable.

樹脂硬化物は、鉛筆硬度がHB以上であることが好ましい。このような硬度を有する樹脂硬化物によれば、樹脂包埋試料をイオンミリングなどにより薄片加工したときに、加工面での凹凸の発生を抑制して適度な平滑性を実現でき、電子像の解像度を高く維持することができる。   The cured resin preferably has a pencil hardness of HB or more. According to the resin cured product having such hardness, when the resin-embedded sample is thin-processed by ion milling or the like, the occurrence of unevenness on the processed surface can be suppressed and appropriate smoothness can be realized. The resolution can be maintained high.

続いて、樹脂包埋試料の作製について説明する。本実施形態では、被測定物として、加熱により酸化しやすい金属粉末を例として説明する。   Subsequently, preparation of a resin-embedded sample will be described. In the present embodiment, as an object to be measured, a metal powder which is easily oxidized by heating will be described as an example.

まず、解重合性樹脂および添加剤を含む樹脂組成物と金属粉末とを混合する。このとき、解重合性樹脂として、解重合特性を有し、加熱の必要のない光硬化性樹脂を、添加剤として、光重合開始剤を用いる。解重合性樹脂としては、硬化させた樹脂硬化物について、加熱減量分が1%以下、質量分析による質量電荷数比m/z=41または42のガス成分の強度が樹脂硬化物1mg当たりで5×10−11以下、ガラス転移温度Tgが80℃〜200℃、もしくは鉛筆硬度がHB以上となるような樹脂を用いることが好ましい。なお、樹脂組成物に対する金属粉末の濃度は、特に限定されないが、金属粉末は樹脂への光照射を妨げるおそれがあるので、硬化反応が適度に進行できるような濃度とするとよい。 First, a metal powder is mixed with a resin composition containing a depolymerizable resin and an additive. At this time, as the depolymerizable resin, a photocurable resin having depolymerization properties and which does not require heating is used as an additive, and a photopolymerization initiator is used. As the depolymerizable resin, for the cured resin cured product, the strength of the gas component with a weight loss on heating of 1% or less and a mass to charge ratio m / z = 41 or 42 by mass spectrometry is 5 per 1 mg of the cured resin × 10 -11 or less, it is preferable to use a resin such as glass transition temperature Tg of 80 ° C. to 200 DEG ° C., or a pencil hardness of greater than or equal to HB. The concentration of the metal powder with respect to the resin composition is not particularly limited, but the metal powder may interfere with light irradiation to the resin, so the concentration may be such that the curing reaction can proceed appropriately.

続いて、混合した混合物をフィルム状に成形し、成形体に光を照射する。照射光の波長は、光重合開始剤の種類に合わせて適宜変更するとよい。例えば、波長が250nm、365nm、450nm近傍の単射光、もしくは3波長域を含む複合光を照射する。照射条件としては、365nmの照射光であれば、例えば、照射光の強度を出力で15mW/cm、照射装置のランプと成形体との間隔を10cm、照射時間を5〜60秒とするとよい。なお、成形体の厚さは、厚さ方向に十分に硬化させることができれば特に限定されず、金属粉末の濃度に対応して適宜変更するとよい。例えば、光硬化性樹脂と金属粉末とを質量比1:1で混合する場合、成形体の厚さは0.1mm〜1mmとするとよい。 Subsequently, the mixed mixture is formed into a film, and the formed product is irradiated with light. The wavelength of the irradiation light may be appropriately changed in accordance with the type of the photopolymerization initiator. For example, single-shot light having wavelengths near 250 nm, 365 nm, and 450 nm, or composite light including three wavelength ranges is emitted. As the irradiation conditions, for the irradiation light of 365 nm, for example, the intensity of the irradiation light may be 15 mW / cm 2 as an output, the distance between the lamp of the irradiation device and the compact may be 10 cm, and the irradiation time may be 5 to 60 seconds. . The thickness of the formed body is not particularly limited as long as it can be sufficiently cured in the thickness direction, and may be appropriately changed according to the concentration of the metal powder. For example, when mixing a photocurable resin and metal powder by mass ratio 1: 1, it is good for the thickness of a molded object to be 0.1 mm-1 mm.

光照射により光硬化性樹脂を硬化させて樹脂硬化物とすることで、本実施形態の樹脂包埋試料が得られる。   The resin-embedded sample of the present embodiment can be obtained by curing the photocurable resin by light irradiation to form a cured resin.

得られた樹脂包埋試料は、例えばイオンミリングなどにより薄片化されて、TEM用の薄片試料に加工される。   The obtained resin-embedded sample is exfoliated, for example, by ion milling or the like to be processed into a exfoliated sample for TEM.

なお、上記では、光硬化性樹脂と光重合開始剤を含む場合を例として説明したが、熱硬化性樹脂と硬化剤との組み合わせに変更することもできる。例えば、被測定物が酸化して変質しやすい場合であれば、常温硬化性樹脂と硬化剤を含む樹脂組成物(2液混合型の熱硬化エポキシ樹脂など)を用いるとよい。また例えば、被測定物が変質しにくい場合であれば、加熱硬化性樹脂と硬化剤を含む樹脂組成物を用いて、100℃〜130℃程度の範囲で加熱して硬化させるとよい。   In addition, although the case where a photocurable resin and a photopolymerization initiator were included was demonstrated above as an example, it can also change into the combination of a thermosetting resin and a hardening | curing agent. For example, if the object to be measured is easily oxidized and degraded, it is preferable to use a resin composition containing a room-temperature curable resin and a curing agent (such as a two-component thermosetting epoxy resin). Also, for example, if the object to be measured does not deteriorate easily, it is preferable to heat and cure it in a range of about 100 ° C. to 130 ° C. using a resin composition containing a thermosetting resin and a curing agent.

<本実施形態に係る効果>
本実施形態によれば、以下に示す1つ又は複数の効果を奏する。
<Effect according to the present embodiment>
According to this embodiment, one or more of the following effects can be obtained.

本実施形態では、ビニル基含有モノマーに由来する構造単位を含み、加熱により主鎖が切断して解重合する解重合性樹脂を含む樹脂組成物で被測定物を包埋し、硬化させることで、樹脂包埋試料を構成している。本実施形態の樹脂包埋試料は電子線の照射により加熱された場合であっても、樹脂硬化物を構成する解重合性樹脂が、主鎖における化学結合の弱い箇所(ビニル基に由来する化学構造の箇所)で切断され、モノマーが順次分離することによって解重合する。そして、この解重合によって生成する分解物は、低分子量であって、電子線によって炭素の残渣を形成しにくいので、汚染堆積物の形成が抑制されることになる。よって、本実施形態の樹脂包埋試料によれば、電子線を照射したときに汚染堆積物の形成を抑制できるので、電子像の解像度を高く維持することができ、高い分解能を得ることができる。   In the present embodiment, the object to be measured is embedded with a resin composition containing a depolymerizable resin which contains a structural unit derived from a vinyl group-containing monomer and whose main chain is cut and depolymerized by heating, and is cured. , Constitute a resin-embedded sample. Even when the resin-embedded sample of the present embodiment is heated by irradiation with an electron beam, the depolymerizable resin constituting the cured resin product is a site where the chemical bond in the main chain is weak (chemistry derived from vinyl group) Cleavage at the location of the structure) and depolymerization by sequential separation of the monomers. And since the decomposition product generated by this depolymerization has a low molecular weight and is difficult to form carbon residue by electron beam, the formation of a contamination deposit is suppressed. Therefore, according to the resin-embedded sample of the present embodiment, since the formation of the contamination deposit can be suppressed when the electron beam is irradiated, the resolution of the electron image can be maintained high, and high resolution can be obtained. .

なお、例えば、ポリエチレンやポリプロピレン等は、ビニル基に由来する化学構造を有するものの、主鎖切断−ランダム分解型であって、加熱時に、その化学構造から主鎖の化学結合が弱い箇所からランダムに切断されて、高分子状の主鎖が残りやすいため、炭化して、汚染堆積物が形成されやすい。
また例えば、ポリアクリル酸エステルやポリビニルアルコールなどは、主鎖非切断−側鎖脱離型であって、その化学構造から、熱分解時に、側鎖の脱離が進む一方で主鎖が高分子状のまま残りやすいため、炭化して、汚染堆積物が形成されやすい。
また例えば、ポリアクリロニトリルやフェノール樹脂などは、主鎖非切断−主鎖炭化型であって、その化学構造から主鎖の化学結合が強い傾向にあり、熱分解時に側鎖の脱離が進むものの主鎖が切断されにくいため、炭化して、汚染堆積物が形成されやすい。
また例えば、ビニル基に由来する化学構造を持たない樹脂としては、縮合エステル系樹脂(ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレートおよびポリラクトンなど)、縮合アミド系樹脂(ナイロン6やポリイミドなど)、エーテル系樹脂(ポリオキシエチレンやポリジメチルシロキサンなど)、ジエン系樹脂(ポリブタジエンなど)があるが、これらは加熱時に解重合するような特性を持たないため、炭化して、汚染堆積物が形成されやすい。
For example, polyethylene or polypropylene has a chemical structure derived from a vinyl group, but is a main chain cleavage-random decomposition type, and when heated, the chemical structure of the main chain is randomly selected from the weak chemical bond from the chemical structure. Since the polymer main chain tends to be cut off and carbonized, a contamination deposit is easily formed.
Also, for example, polyacrylates and polyvinyl alcohols are of the main chain non-cleavage-side chain elimination type, and from their chemical structure, while the side chains are eliminated during thermal decomposition, the main chain is a polymer. It is likely to remain in the form of carbonized and to form contaminated deposits.
Also, for example, polyacrylonitrile, phenol resin, and the like are of the main chain non-cleavage-main chain carbonization type, chemical bonds of the main chain tend to be strong due to their chemical structures, and side chains are released during thermal decomposition. Since the main chain is hard to be cut, it is carbonized to easily form a contaminated deposit.
For example, as resin which does not have a chemical structure derived from a vinyl group, condensation ester resin (polycarbonate, polyethylene terephthalate and polylactone etc.), condensation amide resin (nylon 6 and polyimide etc), ether resin (polyoxyethylene) And polydimethylsiloxanes) and diene resins (polybutadiene etc.), but they do not have the property of depolymerizing when heated, so they are easily carbonized to form a contaminated deposit.

また、解重合性樹脂は、解重合特性を有する熱硬化性樹脂および光硬化性樹脂の少なくとも1つであることが好ましい。
熱硬化性樹脂の中でも常温硬化性樹脂によれば、硬化のために加熱させる必要がないので、加熱で酸化してしまうような被測定物を樹脂包埋することができる。
熱硬化性樹脂の中でも加熱硬化性樹脂によれば、例えば100℃〜130℃程度で加熱することにより、硬化反応を促進できるので、常温硬化性樹脂と比べて、硬化時間を短縮できるだけでなく、未硬化部分や未反応の硬化剤の残存を抑制し、電子線照射による炭化水素系ガスの発生を低減することができる。また、硬化反応が進みやすいので、常温硬化性樹脂に比べて、樹脂硬化物の硬度を高くすることができる。
光硬化性樹脂によれば、硬化のために加熱させる必要がないうえに、熱硬化性樹脂と比べて硬化反応が進みやすいので、被測定物が制限されず、また電子線照射による汚染堆積物の形成を抑制することができる。
Further, the depolymerizable resin is preferably at least one of a thermosetting resin and a photocurable resin having depolymerization properties.
Among the thermosetting resins, according to the room-temperature curable resin, since it is not necessary to heat for curing, it is possible to resin-embed an object to be measured which is oxidized by heating.
Among thermosetting resins, heat curing resins can accelerate the curing reaction, for example, by heating at about 100 ° C. to 130 ° C., so that the curing time can not only be shortened compared to room temperature curing resins, It is possible to suppress the remaining of the uncured portion and the unreacted curing agent, and to reduce the generation of hydrocarbon gas by electron beam irradiation. In addition, since the curing reaction easily proceeds, the hardness of the cured resin can be made higher than that of a room temperature curable resin.
According to the photocurable resin, there is no need to heat for curing, and the curing reaction proceeds more easily than the thermosetting resin, so the object to be measured is not limited, and contamination deposits by electron beam irradiation Can be suppressed.

また、解重合性樹脂は、具体的には(メタ)アクリル樹脂、(メタ)アクリル変性エポキシ樹脂、フッ素樹脂およびそれらの変性体の少なくとも1つであることが好ましい。これらの中でも、硬化させたときに高い硬度が得られることから、(メタ)アクリル樹脂、(メタ)アクリル変性エポキシ樹脂がより好ましい。   Further, specifically, the depolymerizable resin is preferably at least one of (meth) acrylic resin, (meth) acrylic-modified epoxy resin, fluorocarbon resin and modified products thereof. Among these, (meth) acrylic resins and (meth) acrylic-modified epoxy resins are more preferable because high hardness is obtained when they are cured.

また、解重合性樹脂は常温で液状であることが好ましい。常温で液状の樹脂を用いることにより、被測定物が粉末状である場合であっても、被測定物の表面に樹脂を回り込ませて、樹脂硬化物中で被測定物をより確実に固定することができる。   In addition, the depolymerizable resin is preferably liquid at normal temperature. By using a resin that is liquid at normal temperature, even if the object to be measured is powdery, the resin is made to wrap around the surface of the object to be measured, and the object to be measured is more reliably fixed in the cured resin. be able to.

樹脂硬化物は、加熱減量分が1%以下であることが好ましい。解重合性樹脂の中でも、硬化させたときの加熱減量分が1%以下となるような解重合性樹脂によれば、樹脂包埋試料の樹脂硬化物を構成したときに、未反応のモノマーや硬化剤の残存を低減することができるので、電子線照射による炭化水素系ガスの発生、それにともなう汚染堆積物の形成を抑制することができる。   The cured resin preferably has a heating loss of 1% or less. Among the depolymerizable resins, according to the depolymerizable resin which makes the heating loss upon curing be 1% or less, unreacted monomers or uncured monomers when the resin cured product of the resin-embedded sample is constituted Since the remaining of the curing agent can be reduced, it is possible to suppress the generation of hydrocarbon-based gas due to electron beam irradiation and the formation of contamination deposits accompanying it.

樹脂硬化物は、室温から200℃まで昇温速度20℃/分で昇温させたときに、質量分析計で検出される質量電荷数比m/z=41または42のガス成分の強度が樹脂硬化物1mg当たりで5×10−11以下であることが好ましい。解重合性樹脂の中でも、硬化させて質量分析を行ったときに検出されるm/z=41または42のガス成分の強度が単位重量換算で5×10−11以下となるような解重合性樹脂によれば、樹脂包埋試料の樹脂硬化物を構成することにより、樹脂包埋試料が電子線照射により加熱された場合であっても、炭化水素系ガスを低減し、汚染堆積物の形成を抑制することができる。 When the temperature of the cured resin is raised from room temperature to 200 ° C. at a temperature rising rate of 20 ° C./min, the strength of the gas component of the mass to charge ratio m / z = 41 or 42 detected by the mass spectrometer is a resin It is preferable that it is 5 * 10 <-11> or less per 1 mg of hardened | cured material. Among depolymerizable resins, depolymerizable such that the strength of the gas component of m / z = 41 or 42 detected when curing and mass spectrometry is 5 × 10 −11 or less in unit weight conversion According to the resin, by forming the cured resin product of the resin-embedded sample, even if the resin-embedded sample is heated by electron beam irradiation, the hydrocarbon-based gas is reduced and the contamination deposit is formed. Can be suppressed.

樹脂硬化物は、ガラス転移温度Tgが80℃〜200℃であることが好ましい。解重合性樹脂の中でも、硬化させたときのTgが80℃〜200℃となるような解重合性樹脂によれば、樹脂包埋試料の電子線照射による熱変形を抑制し、また樹脂硬化物の硬度を高めて薄片加工時に加工面を平滑に形成することができる。   The cured resin preferably has a glass transition temperature Tg of 80 ° C. to 200 ° C. Among the depolymerizable resins, according to the depolymerizable resin which has a Tg of 80 ° C. to 200 ° C. when cured, thermal deformation of the resin-embedded sample due to electron beam irradiation is suppressed, and a cured resin product is also obtained. The hardness of the above can be increased to form a smooth processed surface at the time of thin film processing.

樹脂硬化物は、鉛筆硬度がHB以上であることが好ましい。解重合性樹脂の中でも、鉛筆硬度がHB以上となるような解重合性樹脂によれば、樹脂包埋試料をイオンミリングなどにより薄片加工したときに、加工面での凹凸の発生を抑制して適度な平滑性を実現でき、電子像の解像度を高く維持することができる。   The cured resin preferably has a pencil hardness of HB or more. Among the depolymerizable resins, according to the depolymerizable resin having a pencil hardness of HB or more, when the resin-embedded sample is thin-processed by ion milling or the like, generation of irregularities on the processed surface is suppressed. Moderate smoothness can be realized, and the resolution of the electronic image can be maintained high.

以下、本発明をさらに詳細な実施例に基づき説明するが、本発明は、これら実施例に限定されない。   Hereinafter, the present invention will be described based on further detailed examples, but the present invention is not limited to these examples.

(実施例1)
本実施例では、被測定物による影響を排除して樹脂成分単体での評価を行うため、樹脂組成物に被測定物を混合せずに硬化させ、得られた樹脂硬化物をサンプルとして各種評価を行った。
Example 1
In this example, in order to evaluate the resin component alone without the influence of the object to be measured, the resin composition is cured without mixing the object to be measured, and various evaluations are performed using the obtained resin cured product as a sample. Did.

(1)サンプルの作製
具体的には、まず、解重合性樹脂として、ビスフェノールFを含むエポキシ樹脂とグリシジルアクリレートとの付加重合物である(メタ)アクリル変性エポキシ樹脂を準備し、硬化物として2−メチルイミダゾールを混合することで、樹脂組成物を調製した。この樹脂組成物を厚さ0.3mmで均一に塗布し、大気中において温度120℃で30min加熱し、硬化させた。これにより、サンプルとしての樹脂硬化物を得た。なお、実施例1の(メタ)アクリル変性エポキシ樹脂は、ビニル基含有モノマーに由来する構造単位を含み、加熱により主鎖が切断して解重合する解重合特性を有している。
(1) Preparation of sample Specifically, first, as a depolymerizable resin, prepare a (meth) acrylic modified epoxy resin which is an addition polymer of an epoxy resin containing bisphenol F and glycidyl acrylate, and as a cured product, 2 -A resin composition was prepared by mixing methylimidazole. The resin composition was uniformly applied at a thickness of 0.3 mm, and was cured by heating at 120 ° C. for 30 minutes in the air. Thus, a resin cured product as a sample was obtained. The (meth) acrylic-modified epoxy resin of Example 1 includes a structural unit derived from a vinyl group-containing monomer, and has a depolymerization property in which the main chain is cut and depolymerized by heating.

(2)サンプルの評価方法
得られた樹脂硬化物について、加熱減量分、質量電荷数比m/z=15、30、41のガス成分の発生量、ガラス転移温度Tg、硬度、電子線照射による汚染堆積物の形成、および加工キズを以下に示すように評価した。
(2) Evaluation method of sample About the obtained resin cured product, heating loss, mass-to-charge ratio m / z = 15, 30, 41 generated amount of gas component, glass transition temperature Tg, hardness, by electron beam irradiation The formation of the contaminated deposit and the processing flaws were evaluated as shown below.

(ガス成分の発生量と加熱減量分)
加熱減量分と質量電荷数比m/z=15、30、41のガス成分の発生量と加熱減量分は、熱天秤装置(ブルカーエイエックスエス株式会社製)に質量分析装置(Q−MS、ブルカーエイエックスエス株式会社製)を設置し、熱天秤装置にて、得られた樹脂硬化物を室温から400℃まで昇温速度20℃/min、He流量150cc/minで昇温させて、質量分析装置により測定した。各ガス成分の単位重量当たりの強度は、測定された強度をサンプルの重量[mg]で除算することにより求めた。
(Generation of gas component and heating loss)
The amount of loss on heating and the amount of gas component generation and the amount on heating loss due to the mass-to-charge ratio m / z = 15, 30, 41 are measured by a thermobalance (manufactured by Bruker AXS Co., Ltd.) as a mass spectrometer (Q-MS, Bruker AXS Co., Ltd.) is installed, and the temperature of the cured resin is raised from room temperature to 400 ° C. at a heating rate of 20 ° C./min, with a He flow rate of 150 cc / min. Measured by an analyzer. The strength per unit weight of each gas component was determined by dividing the measured strength by the weight of the sample [mg].

(ガラス転移温度Tg)
ガラス転移温度Tgは、示差熱分析装置(DSC、ネッチジャパン株式会社製)にて、得られた樹脂硬化物を室温から200℃まで、昇温速度20℃/min、アルゴン流量150cc/minで昇温させて、樹脂の吸熱・発熱に伴う熱流の変化を検出することにより測定した。
(Glass transition temperature Tg)
The glass transition temperature Tg is raised from room temperature to 200 ° C. at a temperature rising rate of 20 ° C./min and an argon flow rate of 150 cc / min with a differential thermal analyzer (DSC, manufactured by Netti Japan Co., Ltd.). It was warmed and measured by detecting a change in heat flow associated with heat absorption and heat absorption of the resin.

(硬度)
硬度は、JIS−K−5600 塗料一般試験方法にある「4.4引っかき硬度(鉛筆法)」に準じて、樹脂硬化物の表面の硬度を求めた。具体的には、三菱鉛筆株式会社製の硬度6B〜9Hの鉛筆を用いて、手かき法により芯をサンプルに対して45°の角度で当て、強くサンプル表面に押し付けながら均一な速さで1cmほど、押し出して表面を引っかいた。これを5回、場所を変えて繰り返し、キズがついた鉛筆の硬さを調べた。
(hardness)
The hardness was determined on the surface hardness of the cured resin in accordance with “4.4 Scratch hardness (pencil method)” in JIS-K-5600 paint general test method. Specifically, using a pencil with a hardness of 6B to 9H manufactured by Mitsubishi Pencil Co., Ltd., the core is applied at an angle of 45 ° to the sample by a hand writing method, and 1 cm at a uniform speed while pressing strongly against the sample surface I pushed it out and scratched the surface. This was repeated five times, changing the location and checking the hardness of the scratched pencil.

(汚染堆積物)
汚染堆積物の形成は、まず、樹脂硬化物をTEM用試料に加工したうえで、その試料に電子線を照射し、電子線を照射した領域における汚染堆積物の堆積の有無を確認して判断した。具体的には、得られた樹脂硬化物をミクロトームに取り付け、ダイヤモンドナイフを使用してトリミング、観察面の粗加工を行い、その後、集束イオン加工装置(FIB、日立ハイテクノロジーズ株式会社製)を用いて、厚さが100nm以下となるように加工し、TEM用薄片試料を作製した。続いて、このTEM用薄片試料を透過電子顕微鏡(日本電子株式会社製「JEM−ARM200F」)に導入し、高角度環状暗視野像(High−Angle−Annular−Dark−Field)像(以下、HAADF像ともいう)を観察した。HAADF像は、透過電子顕微鏡にて、TEM用薄片試料に対して、×1,000,000の倍率で1000×1000の画素数で30秒/フレームで電子線を走査し、次に×500,000の倍率で1000×1000の画素数で30秒/フレームで電子線を走査し、最後に×100,000の倍率で1000×1000の画素数で30秒/フレームで電子線を走査することにより取得した。
(Contaminated sediments)
The formation of the contamination deposit is determined by first processing the cured resin into a sample for TEM, irradiating the sample with an electron beam, and confirming the presence or absence of the deposition of the contamination deposit in the area irradiated with the electron beam. did. Specifically, the obtained resin cured product is attached to a microtome, trimmed using a diamond knife, rough processing of the observation surface is performed, and then a focused ion processing apparatus (FIB, manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation) is used It processed so that thickness might be set to 100 nm or less, and the thin sample for TEM was produced. Subsequently, this thin section sample for TEM is introduced into a transmission electron microscope ("JEM-ARM200F" manufactured by Nippon Denshi Co., Ltd.), and a high-angle annular dark-field image (High-Angle-Annular-Dark-Field) image (hereinafter HAADF) (Also called an image). The HAADF image is scanned with an electron beam at a magnification of × 1,000,000 and a pixel count of 1000 × 1000 for 30 seconds / frame against a thin sample for TEM with a transmission electron microscope, and then × 500, By scanning the electron beam at 30 seconds / frame with 1000 × 1000 pixels at a magnification of 000 and finally scanning the electron beam at 30 seconds / frame with 1000 × 1000 pixels at a × 100,000 magnification I got it.

(加工キズ)
加工キズは、樹脂硬化物をTEM用試料に加工したときに、その加工面の状態をTEMにより確認した。
(Machining scratch)
The processed flaws were confirmed by TEM when the cured resin was processed into a TEM sample.

(3)評価結果
実施例1のサンプルについての評価結果を以下の表1にまとめる。
表1に示すように、実施例1のサンプルは、200℃まで昇温させたときの加熱減量分が0.9%、200℃まで昇温させたときに発生する質量電荷数比m/z=41のガス成分が単位重量換算で4×10−11、ガラス転移温度Tgが120℃、硬度が2Hであることが確認された。また、実施例1のサンプルから取得されたHAADF像を図1に示す。図1によると、電子線照射領域(図中の枠内)と電子線の未照射領域との間で、コントラストが大きく変化していないことが確認され、電子線照射領域には汚染堆積物があまり形成されていないこと分かった。つまり、実施例1のサンプルは、汚染堆積物の生成が少なく、観察時の分解能が高い。
(3) Evaluation Results The evaluation results for the samples of Example 1 are summarized in Table 1 below.
As shown in Table 1, in the sample of Example 1, the weight loss due to heating when heated up to 200 ° C. is 0.9%, and the mass-to-charge number ratio m / z generated when heated up to 200 ° C. It was confirmed that the gas component with = 41 has a unit weight conversion of 4 × 10 −11 , a glass transition temperature Tg of 120 ° C., and a hardness of 2H. Moreover, the HAADF image acquired from the sample of Example 1 is shown in FIG. According to FIG. 1, it is confirmed that the contrast is not significantly changed between the electron beam irradiated area (within the frame in the figure) and the unirradiated area of the electron beam, and the contamination deposit is present in the electron beam irradiated area. It turned out that it was not formed so much. That is, the sample of Example 1 has less generation of contamination deposits and high resolution at the time of observation.

(実施例2)
実施例2では、解重合性樹脂として、メタクリル酸(MAA)と2−エチルヘキシルアクリレート(HA)とを混合した光硬化性樹脂である(メタ)アクリル樹脂を準備し、光重合開始剤としてイソプロピルチオキサントンを混合して、樹脂組成物を調製した。この樹脂組成物を厚さ0.3mmで均一に塗布し、UV照射装置により、波長365nm、15mW/cm、露光光源と対象物との間隔を10cmとして、30sec露光することにより硬化させた。これにより、サンプルとしての樹脂硬化物を得た。なお、実施例2の(メタ)アクリル樹脂は、ビニル基含有モノマーに由来する構造単位を含み、加熱により主鎖が切断して解重合する解重合特性を有している。
(Example 2)
In Example 2, a (meth) acrylic resin which is a photocurable resin obtained by mixing methacrylic acid (MAA) and 2-ethylhexyl acrylate (HA) is prepared as a depolymerizable resin, and isopropylthioxanthone as a photopolymerization initiator Were mixed to prepare a resin composition. This resin composition was uniformly applied at a thickness of 0.3 mm, and was cured by exposure for 30 seconds with a wavelength of 365 nm and 15 mW / cm 2 and an interval between the exposure light source and the object of 10 cm using a UV irradiation device. Thus, a resin cured product as a sample was obtained. The (meth) acrylic resin of Example 2 contains a structural unit derived from a vinyl group-containing monomer, and has a depolymerization property in which the main chain is cut and depolymerized by heating.

実施例2のサンプルについて、実施例1と同様に評価したところ、m/z=41のガス成分の強度が1×10−13であって、5×10−11以下であることが確認された。また、実施例2のサンプルについて、加熱減量分が0.3%、ガラス転移温度Tgが90℃、硬度がHB、加工キズがないことが確認された。
また、実施例2のサンプルから取得されたHAADF像を図2に示す。図2によると、実施例1と同様に、電子線の照射領域と未照射領域との間でコントラストが大きく変化しておらず、汚染堆積物の生成が少ないことが確認された。また、実施例2と実施例1と比較したときに、解重合性樹脂として光硬化性樹脂を使用することで、熱硬化性樹脂を使用する場合よりも、未硬化物の残存を低減できるためか、樹脂硬化物の加熱減量分およびm/z=41のガス成分を低減できることが確認された。
The sample of Example 2 was evaluated in the same manner as in Example 1. As a result, it was confirmed that the strength of the gas component with m / z = 41 was 1 × 10 −13 and was 5 × 10 −11 or less. . Moreover, about the sample of Example 2, it was confirmed that there are no processing flaws, 0.3% of heat loss, glass transition temperature Tg is 90 degreeC, hardness is HB, and processing.
An HAADF image obtained from the sample of Example 2 is shown in FIG. According to FIG. 2, similarly to Example 1, it was confirmed that the contrast was not largely changed between the irradiated area and the unirradiated area of the electron beam, and the generation of the contamination deposit was small. In addition, since the photocurable resin is used as the depolymerizable resin when Example 2 is compared with Example 1, the remaining uncured material can be reduced compared to the case where a thermosetting resin is used. It was confirmed that the heating loss of the cured resin and the gas component of m / z = 41 can be reduced.

(実施例3)
実施例3では、実施例2で調製した樹脂組成物に被測定物を混合して樹脂包埋試料を作製し、実施例1と同様に評価を行った。具体的には、被測定物としてリチウム二次電池用正極活物質(LCO:平均粒径10μm)50mgを、解重合性樹脂50mgに対して混合し、樹脂組成物を調製した。この樹脂組成物を厚さ0.15mmで均一に塗布し、実施例2と同様の条件で露光して硬化させてサンプル(樹脂包埋試料)を作製した。
(Example 3)
In Example 3, a measurement target was mixed with the resin composition prepared in Example 2 to prepare a resin-embedded sample, and evaluation was performed in the same manner as in Example 1. Specifically, 50 mg of a positive electrode active material (LCO: average particle diameter 10 μm) for a lithium secondary battery as an object to be measured was mixed with 50 mg of a depolymerizable resin to prepare a resin composition. The resin composition was uniformly applied at a thickness of 0.15 mm, exposed to light and cured under the same conditions as in Example 2, and a sample (resin-embedded sample) was produced.

実施例3のサンプルについて、実施例2と同様に評価を行ったところ、質量電荷数比m/z=41のガス成分の強度が5×10−12であって、5×10−11以下であることが確認された。また、実施例3のサンプルについて、加熱減量分が0.7%であり、加工キズがないことが確認された。なお、実施例3では、サンプル中に被測定物が存在することにより、ガラス転移温度Tgおよび硬度が変動するため、それらの数値については求めていない。
また、実施例3のサンプルから取得されたHAADF像を図3に示す。図3によると、実施例1と同様に、電子線の照射領域と未照射領域との間でコントラストが大きく変化しておらず、汚染堆積物の生成が少ないことが確認された。
The sample of Example 3 was evaluated in the same manner as in Example 2. As a result, the strength of the gas component having a mass-to-charge number ratio m / z = 41 is 5 × 10 −12 and is 5 × 10 −11 or less. It was confirmed that there is. Moreover, about the sample of Example 3, it was confirmed that a heating loss is 0.7% and there is no process flaw. In Example 3, since the glass transition temperature Tg and the hardness change due to the presence of the object to be measured in the sample, these numerical values are not determined.
Moreover, the HAADF image acquired from the sample of Example 3 is shown in FIG. According to FIG. 3, as in Example 1, it was confirmed that the contrast was not significantly changed between the area irradiated with the electron beam and the area not irradiated with the electron beam, and the generation of the contamination deposit was small.

(実施例4)
実施例4では、解重合性樹脂として、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)を用いて、添加剤としてポリイソシアネートを混合して樹脂組成物を調製した。この樹脂組成物を150℃の環境に2hr放置して硬化させ、実施例4のサンプルを作製した。なお、実施例4のポリフッ化ビニリデンは、ビニル基含有モノマーに由来する構造単位を含み、加熱により主鎖が切断して解重合する解重合特性を有している。
(Example 4)
In Example 4, a polyvinylidene fluoride (PVDF) was used as a depolymerizable resin, and a polyisocyanate was mixed as an additive to prepare a resin composition. The resin composition was allowed to cure in an environment of 150 ° C. for 2 hours to prepare a sample of Example 4. The polyvinylidene fluoride of Example 4 contains a structural unit derived from a vinyl group-containing monomer, and has a depolymerization property in which the main chain is cut and depolymerized by heating.

実施例4のサンプルについて、実施例1と同様に評価したところ、質量電荷数比m/z=41のガス成分の強度が1×10−13であって、5×10−11以下であることが確認された。また、実施例4のサンプルについて、加熱減量分が0.1%、ガラス転移温度Tgが−40℃、硬度が4Bであることが確認された。
また、実施例4のサンプルから取得されたHAADF像を図4に示す。図4によると、実施例1と同様に、電子線の照射領域と未照射領域との間でコントラストが大きく変化しておらず、汚染堆積物の生成が少ないことが確認された。なお、実施例4では、フッ素樹脂から形成される樹脂硬化物の硬度が低くなるため、図4に示すように、TEM用試料の加工面に加工キズが確認された。
The sample of Example 4 is evaluated in the same manner as in Example 1. As a result, the strength of the gas component having a mass-to-charge number ratio m / z = 41 is 1 × 10 −13 and 5 × 10 −11 or less. Was confirmed. Moreover, about the sample of Example 4, it was confirmed that heat-loss is 0.1%, glass transition temperature Tg is -40 degreeC, and hardness is 4B.
Moreover, the HAADF image acquired from the sample of Example 4 is shown in FIG. According to FIG. 4, similarly to Example 1, it was confirmed that the contrast was not significantly changed between the electron beam irradiated area and the non-irradiated area, and the generation of the contamination deposit was small. In Example 4, since the hardness of the resin cured product formed from the fluorocarbon resin was low, as shown in FIG. 4, processing flaws were confirmed on the processed surface of the TEM sample.

(比較例1)
比較例1では、解重合性樹脂の代わりに、N−ヒドロキシエチルフタイルイミドにビスフェノールFを加えたエポキシ変性ポリイミド樹脂を用いて、硬化物として2−メチルイミダゾール系を混合して樹脂組成物を調製した。この樹脂組成物を実施例1と同様に、大気中において温度120℃で30min加熱して硬化させ、サンプルを作製した。なお、比較例1のエポキシ変性ポリイミド樹脂は、縮合アミド系の構造を有しており、主鎖非切断−側鎖脱離型に属する。
(Comparative example 1)
In Comparative Example 1, instead of a depolymerizable resin, an epoxy-modified polyimide resin obtained by adding bisphenol F to N-hydroxyethyl phthalate is used to mix a 2-methylimidazole system as a cured product to obtain a resin composition. Prepared. As in Example 1, this resin composition was cured by heating for 30 minutes at a temperature of 120 ° C. in the air to prepare a sample. The epoxy-modified polyimide resin of Comparative Example 1 has a condensation amide type structure, and belongs to the main chain non-cleavage-side chain release type.

比較例1のサンプルについて、実施例1と同様に評価したところ、質量電荷数比m/z=41のガス成分の強度が8×10−11であって、5×10−11よりも大きいことが確認された。また、比較例1のサンプルについて、加熱減量分が2.0%、ガラス転移温度Tgが240℃、硬度が2H、加工キズがないことが確認された。
また、比較例1のサンプルから取得されたHAADF像を図5に示す。図5によると、電子線の照射領域は未照射領域と比べて明るくなることが確認された。HAADF像では、試料において電子線が透過する箇所が厚くなるほど、電子線に相互作用する原子の数が多くなり、明るく観察されることになる。そのため、比較例1のサンプルは、電子線照射領域が未照射領域と比べて厚くなっており、電子線照射領域に汚染堆積物が厚く形成されていることが確認された。
The sample of Comparative Example 1 was evaluated in the same manner as Example 1. As a result, the strength of the gas component having a mass-to-charge number ratio m / z = 41 was 8 × 10 −11 and was larger than 5 × 10 −11. Was confirmed. Moreover, about the sample of the comparative example 1, it was confirmed that there are no processing flaws, 2.0% of heating loss, 240 degreeC of glass transition temperature Tg, hardness 2H.
Moreover, the HAADF image acquired from the sample of the comparative example 1 is shown in FIG. According to FIG. 5, it has been confirmed that the irradiation area of the electron beam is brighter than the non-irradiation area. In the HAADF image, the thicker the portion of the sample through which the electron beam passes, the larger the number of atoms interacting with the electron beam, and the brighter the observation. Therefore, in the sample of Comparative Example 1, it was confirmed that the electron beam irradiated area was thicker than the non-irradiated area, and the contamination deposit was formed thick in the electron beam irradiated area.

(比較例2)
比較例2では、解重合性樹脂の代わりに、メタクリル酸(MAA)にウレタンアクリレート(UA)を加えたウレタン変性の(メタ)アクリル樹脂を用いて、光重合開始剤としてベンジルジメチルケタールを混合して樹脂組成物を調製した。この樹脂組成物を実施例2と同様の条件で露光して硬化させ、比較例2のサンプルを作製した。なお、比較例2のウレタン変性の(メタ)アクリル樹脂は、ビニル基含有モノマーに由来する構造単位を含むが、主鎖切断−ランダム分解型に属する。
(Comparative example 2)
In Comparative Example 2, instead of the depolymerizable resin, a urethane-modified (meth) acrylic resin obtained by adding urethane acrylate (UA) to methacrylic acid (MAA) is mixed with benzyldimethyl ketal as a photopolymerization initiator. The resin composition was prepared. The resin composition was exposed to light and cured under the same conditions as in Example 2 to prepare a sample of Comparative Example 2. In addition, although the urethane modified (meth) acrylic resin of the comparative example 2 contains the structural unit derived from a vinyl group containing monomer, it belongs to a principal chain cleavage-random decomposition type.

比較例2のサンプルについて、実施例1と同様に評価したところ、質量電荷数比m/z=41のガス成分の強度が1×10−10であって、5×10−11よりも大きいことが確認された。また、比較例2のサンプルについて、加熱減量分が7%、ガラス転移温度Tgが110℃、硬度がHB、加工キズがないことが確認された。
また、比較例2のサンプルから取得されたHAADF像を図6に示す。図6によると、比較例1と同様に、電子線の照射領域が未照射領域と比べて明るく、汚染堆積物が厚く形成されていることが確認された。
The sample of Comparative Example 2 was evaluated in the same manner as Example 1. As a result, the strength of the gas component having a mass-to-charge number ratio m / z = 41 was 1 × 10 −10 and was larger than 5 × 10 −11. Was confirmed. Moreover, about the sample of the comparative example 2, it was confirmed that there are 7% of heating loss, glass transition temperature Tg is 110 degreeC, hardness is HB, and a process flaw.
Moreover, the HAADF image acquired from the sample of the comparative example 2 is shown in FIG. According to FIG. 6, it was confirmed that the irradiated area of the electron beam was brighter than the non-irradiated area, and the contaminated deposit was formed thick, as in Comparative Example 1.

(比較例3)
比較例3では、解重合性樹脂の代わりにポリエステル(PE)を用いて、添加剤として有機過酸化物である過酸化ベンゾイルを混合して樹脂組成物を調製した。この樹脂組成物を24℃の環境に18hr放置して硬化させ、比較例3のサンプルを作製した。なお、比較例3のポリエステルは、ビニル基含有モノマーに由来する構造単位を含むが、主鎖切断−ランダム分解型に属する。
(Comparative example 3)
In Comparative Example 3, a resin composition was prepared by using polyester (PE) instead of the depolymerizable resin and mixing benzoyl peroxide as an organic peroxide as an additive. The resin composition was allowed to cure in an environment of 24 ° C. for 18 hours to prepare a sample of Comparative Example 3. In addition, although the polyester of the comparative example 3 contains the structural unit derived from a vinyl group containing monomer, it belongs to a principal chain cleavage-random decomposition type.

比較例3のサンプルについて、実施例1と同様に評価したところ、質量電荷数比m/z=41のガス成分の強度が3×10−10であって、5×10−11よりも大きいことが確認された。また、比較例3のサンプルについて、加熱減量分が9%、ガラス転移温度Tgが60℃、硬度がBであることが確認された。また、加工キズがわずかに形成されることが確認された。
また、比較例3のサンプルから取得されたHAADF像を図7に示す。図7によると、比較例1と同様に、電子線の照射領域が未照射領域と比べて明るく、汚染堆積物が厚く形成されていることが確認された。
The sample of Comparative Example 3 was evaluated in the same manner as Example 1. As a result, the strength of the gas component having a mass-to-charge number ratio m / z = 41 was 3 × 10 −10 and was larger than 5 × 10 −11. Was confirmed. Moreover, about the sample of Comparative Example 3, it was confirmed that the heat loss is 9%, the glass transition temperature Tg is 60 ° C., and the hardness is B. Moreover, it was confirmed that a processing flaw is slightly formed.
Moreover, the HAADF image acquired from the sample of the comparative example 3 is shown in FIG. According to FIG. 7, it was confirmed that the irradiated area of the electron beam was brighter than that of the non-irradiated area, and the contaminated deposit was formed thick as in Comparative Example 1.

以上のように、被測定物を包埋する樹脂として、ビニル基に由来する化学構造を主鎖に有する解重合性樹脂を用いることにより、樹脂包埋試料に電子線を照射したときの汚染堆積物の形成を抑制することができ、高い分解能を得ることができる。
As described above, contamination deposition when a resin-embedded sample is irradiated with an electron beam by using a depolymerizable resin having a chemical structure derived from a vinyl group in the main chain as a resin for embedding an object to be measured The formation of objects can be suppressed, and high resolution can be obtained.

Claims (10)

被測定物が樹脂硬化物に包埋された樹脂包埋試料であって、
前記樹脂硬化物は、ビニル基含有モノマーに由来する構造単位を含み、加熱により主鎖が切断して解重合する解重合性樹脂を含む樹脂組成物から形成される、樹脂包埋試料。
A resin-embedded sample in which an object to be measured is embedded in a cured resin,
The resin cured sample is formed from a resin composition containing a depolymerizable resin which contains a structural unit derived from a vinyl group-containing monomer and which is depolymerized by cutting the main chain by heating.
前記解重合性樹脂が熱硬化性樹脂および光硬化性樹脂の少なくとも1つである、
請求項1に記載の樹脂包埋試料。
The said depolymerizable resin is at least one of a thermosetting resin and a photocurable resin,
The resin-embedded sample according to claim 1.
前記解重合性樹脂が(メタ)アクリル樹脂、(メタ)アクリル変性エポキシ樹脂、フッ素樹脂およびそれらの変性体の少なくとも1つである、
請求項1又は2に記載の樹脂包埋試料。
The said depolymerizable resin is at least one of a (meth) acrylic resin, a (meth) acrylic-modified epoxy resin, a fluorine resin, and their modified products,
The resin-embedded sample of Claim 1 or 2.
前記解重合性樹脂が常温で液状である、
請求項1〜3のいずれか1項に記載の樹脂包埋試料。
The depolymerizable resin is liquid at normal temperature,
The resin-embedded sample of any one of Claims 1-3.
前記樹脂硬化物は、室温から200℃まで昇温速度20℃/分で昇温させたときに測定される加熱減量分が1%以下である、
請求項1〜4のいずれか1項に記載の樹脂包埋試料。
The cured resin has a heating loss of 1% or less as measured when the temperature is raised from room temperature to 200 ° C. at a heating rate of 20 ° C./min.
The resin-embedded sample of any one of Claims 1-4.
前記樹脂硬化物は、室温から200℃まで昇温速度20℃/分で昇温させたときに、質量分析計で検出される質量電荷数比m/z=41または42のガス成分の強度が当該樹脂硬化物1mg当たりで5×10−11以下である、
請求項1〜5のいずれか1項に記載の樹脂包埋試料。
When the temperature of the cured resin is raised from room temperature to 200 ° C. at a heating rate of 20 ° C./min , the strength of the gas component of the mass-to-charge number ratio m / z = 41 or 42 detected by the mass spectrometer is 5 × 10 −11 or less per 1 mg of the cured resin .
The resin-embedded sample of any one of Claims 1-5.
前記樹脂硬化物は、室温から200℃まで昇温速度20℃/分で昇温させたときに測定されるガラス転移温度が80℃以上200℃以下である、
請求項1〜6のいずれか1項に記載の樹脂包埋試料。
The cured resin has a glass transition temperature of 80 ° C. or more and 200 ° C. or less, which is measured when the temperature is raised from room temperature to 200 ° C. at a temperature rising rate of 20 ° C./min.
The resin-embedded sample of any one of Claims 1-6.
前記樹脂硬化物は、鉛筆硬度がHB以上である、
請求項1〜7のいずれか1項に記載の樹脂包埋試料。
The cured resin has a pencil hardness of HB or more.
The resin-embedded sample of any one of Claims 1-7.
前記被測定物が粉末状である、
請求項1〜8のいずれか1項に記載の樹脂包埋試料。
The object to be measured is in powder form,
The resin-embedded sample of any one of Claims 1-8.
透過型電子顕微鏡用である、
請求項1〜9のいずれか1項に記載の樹脂包埋試料。
For transmission electron microscopy,
The resin-embedded sample of any one of Claims 1-9.
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