JP4027420B2 - 放射線分析を受ける試料用の試料ホルダ - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、検査される材料用のキャリアからなる放射線分析を受ける試料用の試料ホルダに関する。
【０００２】
そのような試料ホルダ用の試料キャリアは、特開平５−３１２６９８号公報によって既知である。
【０００３】
当該の材料の試料は（例えばＸ線である）放射線に照射され、また入射放射線は、試料の中に検査される材料の構成及び構造の特徴である放射線を発生させるような材料の分析の方法は既知である。Ｘ線が使用される場合、この分析方法は、Ｘ線蛍光分光測定法或いはＸＲＦとして既知である。ＸＲＦの特別な形式は、Ｘ線がかすめ角（即ち、いわゆる限界角である、完全なＸ線反射のための角度よりも小さい角度）で試料に投射され、全反射ＸＲＦ或いはＴＸＲＦと称されるもの、或いは試料の中で発生した蛍光放射線は、限界角度よりも小さい角度で発せられるもの（かすめ放射ＸＲＦ或いはＧＥＸＲＦ）である。両方の分析方法は、上部の少しの原子層から放射される蛍光放射線のみを検出するという事実に基づき、それにより実質的に、非全反射のＸ線蛍光の場合よりも良い信号対雑音比が得られる。結果として、ＴＸＲＦ及びＧＥＸＲＦによって元素の非常に低い濃度が検出されうる。
【０００４】
該ＴＸＲＦ及びＧＥＸＲＦ分析技術は、非常に小さい（０．５°あるいはそれよりも小さいオーダの）入射或いは放射角を使用するため、標本の表面の滑らかさに関しては、厳しい要求が課せられる。これは、検査される材料が少量である場合、試料キャリアの表面の滑らかさに関してもまた、厳しい要求が課せられることを意味する。検査される表面の小さな異質物は、結果を逸脱させることになりうる。従って、非常に小さい角度で放射線を使用した分析技術を可能にする、平坦で滑らかな表面を有する試料キャリアが必要とされる。
【０００５】
引用された特開平５−３１２６９８号公報で説明された試料ホルダは、ポリビニルで作られた試料キャリアからなる。この材料は、説明された分析技術のために充分平坦で滑らかである。検査される材料は、しばしば特に水である液体中の溶液として試料キャリアに与えられ；液体は蒸発し、よって溶解された材料を固体の状態で残す。上述の理由により、残された材料は、滑らかで均質な表面を形成することが望ましい。合成材料で作られた試料キャリアは、合成材料の湿潤特性のために、その上に置かれた液体の小滴は、均等には乾燥しないという欠点を有する。結果として、溶剤の乾燥は、しばしば所望の試料材料の均等な分布を生産することを失敗する。残された試料材料の境界画定は再現可能ではないことは、更なる欠点であり、それにより、照射装置に置かれたときに材料の部分が照射されないということが非常によく起こりうる。これは、所与の量の溶剤の中の所与の材料の量に関心がある場合の、定量測定の場合に欠点となる。
【０００６】
本発明は、所与の一定の領域内に試料材料を有する溶液の均等な乾燥を可能にする請求項１の序文部で開示される種類の試料ホルダを提供することを目的とする。このために、本発明による試料ホルダは、検査される材料と接触するキャリアの表面は、キャリアの第２の表面部分の接触角よりも小さい液体接触角を有する第１の表面部分からなることを特徴とする。第１の表面部分の接触角は、溶剤による完全な湿潤が、該領域で起こるように選ばれる。溶剤の蒸発の間、湿潤境界は後退しないため、この領域は、均等に濡れたままである。従って、異質物となる乾燥箇所はなくなる。
【０００７】
本発明による試料ホルダの実施例は、キャリアの表面は１つの材料からなることと、第１の表面部分の液体接触角は、第１の表面部分の材料の構造を変更することにより実現されることとを特徴とする。試料キャリアは、従って表面で働く作用を使用することにより、たやすく製造されうる。
【０００８】
本発明による試料ホルダの他の実施例は、キャリアが合成材料から作られることを特徴とする。合成材料は、表面で働く作用による接触角の縮小を実現するために非常によく適している。構造の変更は、紫外線放射への照射によってはっきりと実現されうる。合成材料のポリマー性質は、わずかに乱され、所望の構造の変更をもたらす。
【０００９】
本発明の更なる実施例では、紫外線放射の照射は、酸素が存在するときに実行される。紫外線光に照射された合成材料の反応は、それ自身が紫外線放射の照射によってより反応的にされた酸素の存在によって加速される。
【００１０】
本発明の他の実施例は、第２の表面部分の液体接触角は、第１の表面部分の接触角よりも大きい液体接触角を有する材料の層を、第２の表面部分の上に置くことによって実現されることを特徴とする。所与の環境では、所与の溶剤に対して比較的小さな接触角を有する材料を使用することと、続いて濡らされない領域に対して当該の材料に対するより大きな接触角を分け与えることとが魅力的である。このようにして達成された効果は、原則として濡らされる領域に対する接触角を縮小することによって得られたものと同じである。この材料は、摩擦や粉砕によってたやすく使用される材料であることが望ましい。
【００１１】
本発明の上記のそして他の面は、以下に説明される実施例を参照にして、明白となり明らかにされる。
【００１２】
図面において：
図１は、検査される材料が溶解された小滴を乾燥する異なる段階とともに従来の技術の試料キャリアの断面図を示す図であり；
図２は、比較的小さな液体接触角を有する中心領域及び比較的大きな液体接触角を有する外側の領域からなる本発明による試料キャリアの斜視図を示す図であり；
図３は、検査される材料が溶解された小滴を乾燥する異なる段階とともに本発明による試料キャリアの断面図を示す図である。
【００１３】
図１は、例えばポリビニルである合成材料から作られる試料キャリア２を示す。この材料は、ＴＸＥＲ及びＧＥＸＲＦ分析技術とっては、充分平坦であり、滑らかであるが、ほとんどの合成材料の様に、特に水では比較的大きな液体接触角という欠点を有する。試料キャリア上には、検査される材料が溶解された、例えば水である溶剤の小滴４が置かれている。溶剤の蒸発は、検査される材料を残す。ＴＸＥＲ及びＧＥＸＲＦ分析技術とっては、残された材料は滑らかな表面を有さねばならない；しかしながら、比較的大きな液体接触角により、表面の滑らかさと規則性を乱す乾燥箇所が起こる。図は、溶剤の小滴４の蒸発過程の３つの段階を示す。
【００１４】
溶剤の小滴が試料キャリアの表面に与えられたとき、（例えば７０°の）比較的大きな液体接触角α₁を有する液体領域６−１が、処理されていない合成材料上に展開する。小滴が蒸発すると、小滴の境界は段階６−２及び６−３を通って後退し、比較的大きな液体接触角が維持される。α₁、α₂及びα₃の値は等しいままである。
【００１５】
図２は、液体接触角が実質的に残る領域１０の接触角よりも小さいような方法で作られた領域８が形成される表面上の試料キャリア２の斜視図である。しかしながら、以下において図３を参照に説明されるように、領域１０は代わりに、この領域における液体接触角が実質的に残る領域８の接触角よりも大きいような方法で作られうる。
【００１６】
図３は、比較的小さな接触角を有する領域８及び比較的大きな接触角を有する領域１０からなる試料キャリアの断面図である。領域８は、例えば紫外線（ＵＶ）光、酸素と組み合わせたＵＶ光、コロナ放電やプラズマによる活性化或いは化学的といった様々な方法によって実現しうる。これらの処理は、それ自身として既知であり、例えばポリカーボネート（商標名レキサン（Ｌｅｘａｎ））、ポリメタクリル酸メチル（商標名パースペックス（Ｐｅｒｓｐｅｘ））或いはポリプロピレンといった様々な合成材料に与えられる。
【００１７】
本発明の実施例では、ポリカーボネートの試料キャリアは、酸素（Ｏ₂）及びＵＶ光の組合せによって処理される。第１の空間において酸素は１８５ｎｍの波長のＵＶ光にさらされ、これによりオゾン（Ｏ₃）を形成する。ポリカーボネートの試料キャリアは、処理を受けない領域１０がマスクによってマスクされる第２の空間へと導かれる。第２の空間では更に、第１の気体空間の中で処理された気体混合物が収容され、その後そこで２５４ｎｍの波長のＵＶ光の照射が実行される。この照射の間、ポリマー分子或いはポリカーボネートと反応する自由な酸素原子が形成される。結果として、この材料の構造は、液体接触角が実質的に小さくなり、約０°であるほど小さいような方法で変更される。
【００１８】
本発明の他の実施例は、ほぼ大気圧の空気の中でのコロナ放電を使用する。合成材料のキャリアは、次にコロナ放電へと導かれ、処理されない部分は再びマスクされる。
【００１９】
プラズマ処理もまた使用されうる。無線周波数の波或いはマイクロ波周波数の波は、気体のプラズマを生じさせるために使用される。気体については、例えば０のオーダの−１ミリバールの気圧での窒素（Ｎ₂）、酸素、（Ｏ₂）二酸化炭素（ＣＯ₂）或いはアンモニアガス（ＮＨ₃）が使用されうる。合成材料の試料キャリアはプラズマの中へと導入され、処理されない部分は再びマスクされる。
【００２０】
化学的な処理もまた適用されうる。合成材料の試料キャリアは、酸化クロム（Ｃｒ₂Ｏ₃）が溶解されている、水で希釈された硫酸（Ｈ₂ＳＯ₄）の中へと導入される。処理されない部分は再びマスクされる。
【００２１】
全ての場合において、処理時間は実験的に決定されるべきである；これは、処理の有効性に関する基準は充分に小さい液体接触角の発生であるため、たやすく実行されうる。
【００２２】
本発明の他の実施例は、比較的小さな液体接触角を有する試料キャリアを使用する。この目的上、上記の方法のうちのいずれか１つによって処理された合成材料或いは本質的に小さな液体接触角が選択されうる。この試料キャリアの表面領域１０は、みつろう或いはシリコンワックスといった比較的大きな液体接触角を有する材料を摩擦あるいは粉砕する事により形成される。そのような層は、例えば数ナノメートルの非常に小さい厚さのみを必要とし、そのためこの材料の非常に小さな量のみが要求される。
【００２３】
検査される材料の溶剤としては、水のみが述べられたが、従来の技術に熟練した者には、例えばアルコール（エタノール）といった他の溶剤もまた使用されうることが明らかであろう。その場合は、大きな液体接触角を有する領域を形成するため、例えばポリテトラフルオロエチレン（商標名テフロン（Ｔｅｆｌｏｎ））或いはシリコンポリマーといった異なる合成材料が選択される必要がある。

Claims (3)

1. 検査される材料を含む試料用の試料ホルダであって、前記試料は放射線分析を受ける試料であり、前記検査される材料用のキャリアを有し、
   前記検査される材料を含んだ溶液と接触する前記キャリアの表面は、第１の表面部分と、前記第１の表面部分と接し且つ前記第１の表面部分を囲む第２の表面部分とを有し、前記第１の表面部分は前記第２の表面部分の接触角よりも小さい液体接触角を有する、試料ホルダであり、
   前記キャリアの前記表面は１つの材料を有し、前記第１の表面部分の前記液体接触角は前記第１の表面部分の前記材料の構造の変更により実現され、前記キャリアは合成材料から作られ、前記構造の前記変更は、紫外線放射への露出、酸素の存在下での紫外線放射への露出、コロナ放電への露出又はプラズマへの露出により実現されることを特徴とする、試料ホルダ。
2. 第２の表面部分の液体接触角は、第１の表面部分の接触角よりも大きい液体接触角を有する材料の層を、第２の表面部分上に付着させることによって実現されることを特徴とする請求項１に記載の試料ホルダ。
3. 第１の表面部分の接触角よりも大きい液体接触角を有する材料は、ワックス状の材料であることを特徴とする請求項２に記載の試料ホルダ。

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