JP4436935B2 - スキャン型熱顕微鏡法による画像化を用いて化学分析を行う装置 - Google Patents

Description

本出願は、言及することによりその全体を本明細書に援用する1997年４月22日出願の米国特許出願第08/837,547号（米国特許第6095679号）の一部継続出願である。本出願はまた、1996年12月31日出願の米国仮出願第60/033,959号（『仮出願』）の利益を主張するものでもある。
背 景
発明の分野
本発明は、材料の化学的性質の分析法に関する。より詳細には、本発明は、サンプル材料の小体積部分（small dot）を分解、脱離もしくは表面削摩（ablate）すると共に小体積部分を化学分析器に移送することにより、対象となる特定箇所におけるサンプル材料の化学的特性をサブミクロン分析する方法に関する。
発明の背景
重合系の化学的性質を画像化する従来の方法は、２次イオン質量スペクトロスコピー（SIMS）を画像化するものである。SIMSを画像化する上では、サンプルの表面は該表面をスキャンするイオン（通常はアルゴン）のビームにより衝撃せしめられる。これらのイオンにより、サンプルの表面上の材料は放出されてイオン化される。これらの２次イオンは、分析の為に質量分析計内に導かれる。然るに、SIMSは極めて高価な技術であるが、ポリマなどの絶縁体サンプルに適用することは容易でない。これは、絶縁ポリマサンプルの表面上に蓄積する電荷が入射イオンビームを偏向するからである。この問題は、絶縁ポリマサンプルを電子で満たすことにより克服し得る場合もあるが、満足の行く結果を得るには相当の専門的技術が必要である。SIMSに関する更なる制約とは、サンプルを高真空下で分析すべきことである。多くの場合、サンプルは大気圧にてもしくは大気圧以上において、または、例えば水などの物質内に沈めた形で分析する方が好都合であろう。
SIMSに関する別の問題は、それが継続的に破壊を行う画像化技術であることである。上述の如く、イオンビームによる材料への衝撃により表面材料は放出され、それにより表面を破壊するのである。従って、表面を破壊すること無く、材料のトポロジ（topology）および熱的特性を画像化し得る画像化システムを得ることができれば好都合である。また、脱離もしくは熱分解の結果として損傷が生じた後の材料を解析できることも望ましい。従来のSIMS技術を用いた場合には、如何なる解析も実行し得ないのである。
発明の要約
本発明によれば、材料の表面および表面下で化学的解析を行うことが可能となる。サンプル材料のイメージは、従来の任意のサンプル画像化技術を用いて生成される。このイメージを用い、分析を行うサンプルの領域が決定される。対象選択領域には、活性化装置が位置せしめられる。この活性化装置は起動され、サンプルの一部を放出せしめる。放出されたサンプル部分は収集かつ分析され、その化学的特性が決定される。本発明は、大気圧以下で、大気圧にて、大気圧以上で、または、例えば水などの物質内に沈めた形で使用することが可能である。
本発明の好適実施例においては、以下に記述する如く、活性化装置は高度に小型化された抵抗プローブである。また、好適実施例においては、サンプルのイメージはこのプローブを用いて生成される。得られたイメージを用い、プローブは表面上の所望の箇所に位置せしめられる。選択された加熱モードを用い、プローブは加熱されてサンプルの一部を気体状に分解もしくは脱離せしめる。放出された気体はプローブに近接して位置せしめられると共に加熱された毛細管内に導かれる。この加熱された毛細管は、放出気体を分析する化学分析器に接続される。材料が分解もしくは脱離した領域は、表面削摩された体積を評価すべく、更に再スキャンされ得る。而して、選択された別の領域に対してプロセスは反復される。
上記プロセスは、コンピュータの制御下で行われ得る。コンピュータを用いることにより、選択領域はスキャンされ得る。更に、分析用の領域は操作者もしくはコンピュータのいずれによっても選択することができる。
発明の目的
本発明の第１の目的は、大気圧にてもしくは大気圧以上、または真空下などの広範囲な雰囲気圧力に亙ると共に、例えば水などの物質内に沈められた状態でサブミクロン画像化および化学分析を行う方法を提供するにある。
本発明の更なる目的は、熱分解および脱離を用いて情報を得ることに加え、非破壊的な手法によりサンプルのトポロジおよび熱的特性を画像化するにある。
本発明の更なる目的は、ポリマなどの絶縁体の画像化に伴う問題を縮小するにある。
本発明の更なる目的は、化学種分析の解像度を高めるべく正確な温度制御を提供するにある。
本発明の更なる目的は、従来のサブミクロン画像化のコストを減少するにある。
本発明のこれらの目的および他の目的は、発明の詳細な説明、添付図面および請求項に更に詳細に記述される。
図面の説明
図１は、本発明の好適実施例に係るサブミクロン化学分析システムの概略図である。
図２は、本発明の好適実施例に係るサンプル分析用フローチャートである。
発明の詳細な説明
図１には、本発明の好適実施例が概略的に示されている。好適実施例においては、コンピュータ102はスキャン型熱顕微鏡（STM）システム104に作用的に接続される。STM 104はプローブ106を含み、このプローブ106は、STM 104の載物台110上の載置されたサンプル108の箇所107における局部的な熱的特性を分析すべく使用される。好適実施例に依れば、加熱された毛細管112が箇所107の近傍に載置され、本発明に従って加熱箇所107から得られた放出気体114を収集する。好適実施例では、放出気体114はその化学組成に関し、ガスクロマトグラフ（gas chromatograph）115および／または質量分析計（mass spectrometer）116により分析される。
STM 104は好適には、カリフォルニア州サンタクララ市のトポメトリックス・コーポレーション（Topometrix Corporation）により製造された探査スキャンプローブ顕微鏡（Explorer scanning prove mivroscope）（SPM）である。また、プローブ106は好適には、ヒータおよびセンサの両者として機能する熱抵抗素子である。代わりに、プローブ106をレーザにより加熱すると共に、熱電対により温度を検出しても良い。ヒータとして作用するときは、所望の温度に比例した電流がプローブ106に流される。また、センサとして作用するときは、プローブ106の抵抗は温度変化に応じて変化する。STM 104およびプローブ106の更に詳細な説明は、言及したことによりその全体を援用した上記米国特許第6095679号に示されている。
プローブ106は、高度に局在化された熱源および検出器として使用され得るものである。プローブ106の抵抗部分を電流が流れて加熱されたとき、サンプルに対するその接触点は点状の熱源として作用する。故に、レーザなどの他のサンプル加熱手段は必要とされない。プローブ106はスキャン機構に取付けられると共に、（直流画像化を用いて）熱伝導性もしくは（交流画像化を用いて）熱拡散率のいずれかにおける変化に対応する熱的画像造影を得るべく制御される。
好適実施例においてコンピュータ102は、プローブ制御プロセス118を実行することによりプローブ106の位置および温度を制御する。従って、好適実施例におけるスキャン機構はコンピュータ102である。コンピュータ102はまた、プローブ位置決めプロセス120をも実行する。このプローブ位置決めプロセス120は、STM 104にコマンドを送り、プローブ106の位置を制御する。この位置制御は、例えば箇所107などの特定の箇所へプローブ106を移動せしめる単純なコマンドともされ得る。更に、位置制御は、対象となる特定の領域の平行走査（raster）を行う如き複雑なものともされ得る。プローブ位置決めプロセス120に対して本明細書中に記述された機能を達成すべくコンピュータ102をプログラムすることは、当業者であれば熟知していよう。
コンピュータ102はまた加熱プログラムプロセス122も実行するが、これは、プローブ106にプローブ制御コマンドを送り、選択もしくは算出された温度プログラムに従ってそれを加熱せしめるものである。この温度プログラムは、多くの公知の手法から選択することが可能である。例えば、温度プログラムは、温度プログラムを記述する厳密なパラメータを選択することにより選ぶことができる。代わりに、所望の温度プログラムを計算すべくそのときに使用されたパラメータにより温度プログラムを入力することも可能である。本明細書中に記述された加熱制御プロセス122により行われる機能を達成すべくコンピュータ102をプログラムすることは、当業者であれば熟知していよう。
プローブ106に所望の温度プログラムを生成せしめる幾つかの方法は、本発明と共に使用され得る。好適実施例において、コンピュータ102は、インタフェース124を介して公知の手法でSTM 104にプローブ制御コマンドを送る。STM 104はプローブ制御コマンドを受信してプローブ106に電流を流すことにより、要求された温度プログラムを生成せしめる。
本発明の好適実施例に依れば、例えば箇所107などの局在的熱分析を行うべきサンプル108上の特定箇所は、先ずサンプルの熱的および／または形状的イメージを獲得することで選択される。熱的および／または形状的イメージは、上記米国特許第6095679号の中に開示された技術のいずれか、または、任意の他の技術により獲得可能である。熱的および／または形状的イメージを用い、特定箇所が選択される。
好適実施例においては、ポインティング・デバイス126を用いて選択が行われる。ポインティング・デバイス126は、例えば、コンピュータ102上で実行されるマウス制御ソフトウェア128により制御される従来のマウス装置であり得る。また、熱的および／または形状的イメージはディスプレイ装置130上に生成されるのが好適である。図１を参照すると、サンプル108の熱的イメージ132はディスプレイ装置130上に示されている。ディスプレイ装置130は幾多の公知の陰極線管（CRT）装置の内の任意のものとし、コンピュータ102に接続され得るものである。領域が一旦選択されると、コンピュータ102上で実行されているプローブ位置決めプロセス120は選択箇所をプローブ位置制御コマンドに変換する。プローブ位置決めプロセス120はこのプローブ位置制御コマンドをSTM 104に送り、プローブ106を箇所107に位置せしめる。プローブ106は、箇所107においてサンプル108の表面の約１ミクロンだけ上方に位置せしめるのが好適である。
プローブ106が箇所107に一旦位置せしめらると、プローブ位置決めプロセス120はプローブ106をサンプル108の表面上に位置させる。これは、箇所107においてサンプル108の表面にプローブを接触して位置せしめると共に、サンプル108の表面との接触を保つ既知の力をプローブ106に付与することで行われる。サンプル108は次にプローブ106を加熱することで加熱される。好適には、以下に記述する加熱モードの内のひとつをプローブ106に適用することにより、サンプル108を加熱するのが好適である。代わりに、プローブ106をサンプル108の表面の上方の既知の距離に置くことも可能である。次にサンプル108は加熱されるが、これは、以下に記述する加熱モードの内のひとつをプローブ106に適用することで行うのが好適である。
プローブ106が箇所107に正しく位置せしめられたとき、加熱モードが選択され、プローブ106は箇所107にてサンプル108を加熱する。この加熱モードは選択可能とし、または、ひとつのモードを既定モードとして選ぶことにより予選択とすることも可能である。好適実施例においては、幾つかの加熱モードを利用できる。
a）温度傾斜上昇モード（Temperature Ramp Mode）：プローブ106は対象領域上に載置され、その温度が傾斜上昇される。吸着された材料は低温にて放逐される。次に、分解生成物が高温で生成される。
b）熱パルスモード（Heat Pulse Mode）：プローブ106は、サンプル108の通常の分解もしくは脱離温度より高い一定の温度に加熱される。次にプローブ106はサンプル108の表面上に僅かな間だけ載置される。すると脱離および分解生成物が生成される。プローブ106がサンプル108に接触し続ける時間の長さは、分解／脱離が生ずる範囲の大きさを調節する為に使用される。この熱パルスモードは、寸触モード（tapping mode）とも称される。即ち、プローブ106はサンプル108の表面を加熱すべく、それに対して寸触される。
c）移送モード（Transfer Mode）：プローブ106は高温に加熱されて清浄化され、次に、冷却される。次にプローブ106はサンプル108の表面上に載置され、上昇せしめられる。サンプル108の表面からの材料はプローブ上に吸着される。吸着された材料は次に瞬間加熱により脱離され得る。このプロセスは必要に応じて反復され、分析用に十分な材料を得ることができる。反復が必要とされ得ることから、このプロセスは自動化すれば好適である。即ち、コンピュータ102は、プローブ106に対する清浄化、冷却、下降、上昇および瞬間加熱の各プロセスを制御する。
移送モードの使用に対する代替的な技術は、表面材料がプローブ106に付着するのを促進する材料によりプローブ106の尖端を被覆することである。例えば、プローブ106は必要な流体内に浸漬することが可能である。任意の付着促進性もしくは反応性流体を使用することが可能である。反応性流体は、サンプル108の表面と化学的に反応して付着生成物を促進するものである。乾燥を助長する為に、プローブ106を温めるのが好適である。次にプローブ106はサンプル108の表面上に載置される。表面材料は、被覆に付着することが可能である。代わりに、プローブ106を温め、付着プロセスを助長することも可能である。プローブ106は次に冷却かつ上昇され得る。次に付着生成物は瞬間加熱により脱離され得る。化学分析の間において、被覆の分解生成物は知られていることから、分析から除かれ得る。代わりに、上昇せしめられたプローブ106は別の箇所に移動され、移送媒体内に浸漬され得る。移送媒体はサンプルを溶解して新たな材料の小体積部分とする。この生成物は次に、従来の高速液体クロマトグラフィーおよび電気泳動を含む任意の分析技術により分析される。水溶性では無い被覆を用いれば、移送モードは水面下のサンプルにも適用され得る。水以外の物質に沈められた材料は、溶媒非溶性被覆、または、材料が沈められた物質により溶解しない任意の被覆を用いて解析される。移送モードにおいて使用される特定の被覆は、特定の生成物を得るべき反応種を含み得る。
d）急熱モード（Ballistic Mode）：プローブ106はコマンドを受けた温度まで極めて急速に加熱される。この加熱は制御されず、従って、プローブの温度がコマンドを受けた温度まで可及的に急速に到達することを意味する。
e）スキャンモード（Scanning Mode）：単一のポイントでは無く、サンプル108の表面の領域を分析用に選択する。而して、プローブ106が加熱される。加熱されたプローブ106は次に、サンプル108の表面の選択領域上を平行走査される。サンプル108から表面削摩された材料はトラップされて分析される。プローブ106の温度および平行走査速度は両者ともに、コンピュータ102およびプローブ制御プロセス118を用いて制御可能である。プローブ106の温度および平行走査の速度は、表面削摩される材料の深度を決定する。例えば、10ミクロン×10ミクロンの領域をスキャンすることにより、100ナノメータの表面削摩が可能である。この結果、10立方ミクロンの材料が表面削摩される。好適には、このスキャンモードはコンピュータ102により自動制御される。また、このスキャンモードは、プローブ106を加熱する加熱モード（a）乃至（d）の任意のものと組合せることが可能である。
本発明は、上述した各加熱モードに限定されるものでない。本発明の利点を得るべく加熱を行う他のモードは、当業者であれば熟知していよう。更に、好適実施例においては、加熱されるのはプローブ106の尖端である。
加熱モードの各々において、材料は引続く化学分析の為に、分解、脱離もしくは表面削摩される。好適実施例においては、２種類の化学分析が使用される：質量分光およびガスクロマトグラフである。当業者であれば、いずれの方法も熟知していよう。しかし乍ら、質量分析計116および／またはガスクロマトグラフ115であるかに依り、分析器への材料の移動には問題が伴う。好適実施例においては、加熱された毛細管112を用いることによりこの問題を解決している。加熱された毛細管112はプローブ106に近接して位置せしめられることから、脱離、分解もしくは表面削摩された核種は毛細管内に“吸込まれる”が、これは、他の側に維持された低圧の結果である。例えば、毛細管の他端を質量分析計116の真空チャンバ134に接続することにより、低圧を発生することが可能である。放出材料114が質量分析計116に一旦入ると、その化学的特性は従来の手法で分析される。この様にして、本発明によれば材料の化学的特性のサブミクロン解析を行うことができる。上述した加熱のスキャン方法を用いることにより、本発明ではサンプルのサブミクロンの化学的画像化が可能となる。
上述した種々の加熱モードは、表面選択性に対する高度の制御を提供するものである。先ず、移送モードは、多くの場合において頂部単層を含む表面に極めて近接した情報を提供するものである。温度スキャンモードおよび熱パルスモードは、表面下における数十ミクロンから数百ミクロンまでもサンプリングすることが可能である。もし、一側が露出された母材上にあるかもしくはその内部に埋設されているとしても、隔離された（isolated）粒子が目的対象物であれば、高いS/N比による良好な分析を確実にする為に粒子全体を揮発させることが可能である。
上述の如く、スキャンモードは、選択された分析領域に沿ってプローブ106が２次元で平行走査されるときに他のモードの任意のものと組合せることが可能である。例えば、熱パルスモードとスキャンモードとを組合せることにより、プローブ106は２次元で平行走査されるときにサンプル108の表面上に効率的に寸触する。結果として得られる一連の気体は質量分析計116により分析可能であり、斯くして、サンプル108の表面の化学的マップが構築される。即ち、気体の獲得が、生成されつつあるイメージの位置と調和されるのである。
付加的な情報を提供すべく、本発明のサブミクロン化学分析システムには、ガスクロマトグラフ115が付加される。好適実施例において、ガスクロマトグラフ115は、加熱された毛細管112と質量分析計116との間に介設されるが、これは図１に概略的に示されている。この様にして、放出された材料はガスクロマトグラフ115を用いたガスクロマトグラフィにより化学分析され得る。
コンピュータ102を用いて、上述の分析は自動化され得る。好適には、分析の対象領域を予め選択する。これは、熱的イメージ132などの熱的イメージを使用する際に複数の領域を予選択することにより行われ得る。代わりに、コンピュータ102は、例えば乱数発生器を用いることにより対象領域を選択することが可能である。更に、加熱モードが選択される。これは、加熱プログラムを選択することにより行われ得る。代わりに、コンピュータ102が加熱モードを選択することも可能である。例えば、コンピュータ102で実行中の加熱制御プロセス122は、デフォルトの加熱モードを選択することが可能である。選択を行った後、プローブ位置決めプロセス120は自動的にプローブを第１の選択領域に向かわせる。加熱モードプロセス122は、適切なプローブ制御コマンドをSTM 104に送り、選択された加熱モードでプローブ106に選択領域を加熱せしめる。放出気体は毛細管112を介して分析器に移動され、其処でそれらの化学的性質が分析される。分析の後、プローブ位置決めプロセス120は自動的に、プローブ106を第２の予選択領域に移動させ、プロセスを反復する。これは、自動分析において指定された全ての選択領域に対して行われる。操作の自動化モードにおいては、サンプル108に種々の領域に対して種々の加熱プログラムが選択され得る。例えば、第１の選択領域は温度傾斜上昇モードに従って加熱する一方、第２領域はスキャンモードを用いて分析することが可能である。
場合によっては、放出気体114を（不図示の）冷却凝固トラップ（cryo-trap）もしくは吸着剤にトラップすることが望ましい。引続き、材料は瞬間的脱離（flash desorb）されると共にガスクロマトグラフおよび／または質量分析計に送られて分析される。
毛細管112は、適切な箇所を“突き合せる（eyeballing）”ことによりサンプルに近接して位置せしめられる。但し、他の技術により毛細管112を更に正確に位置決めすることも可能である。好適実施例においては、捜線探索型（hunt-seek type）の近接決定法を用い、加熱された毛細管112をプローブ106の尖端に隣接して位置せしめている。例えば、従来の光学顕微鏡で使用されている如き捜線探索方法は、自動化されたマイクロ位置決め器（micro-positioner）を使用するものである。この方法においては、プローブ106および加熱された毛細管112は、コンデンサの２個の半体を形成すべく構成される。而して、加熱された毛細管112は最初に視認により配置される。次に、２個の半体により生成された静電容量信号が、毛細管112を近付き過ぎないようにしてプローブ106に近づける。
毛細管112がプローブ106に近付き過ぎるのを回避すべく、静電容量信号に対するスレッショルド値を使用することが可能である。もし静電容量信号がスレッショルド値を超えていれば、毛細管112はプローブ106に近付き過ぎている。また、第２のスレッショルド値を用い、毛細管112がプローブ106に十分に近接しているか否かを決定し得る。即ち、もし静電容量信号が第２スレッショルド値以下であれば、毛細管112はプローブ106に対して更に近接されねばならない。従って、実際には、静電容量信号に対して一定の範囲が定められる。静電容量信号がこの範囲内であれば、毛細管112はプローブ106に対して適切に位置せしめられている。
プローブ106に対して毛細管112を適切に位置決めする代替的な捜線探索方法は、毛細管112内に温度センサ136を埋設することである。而して、上記と同様にしてスレッショルド値範囲が定められる。この場合、スレッショルド値は温度に対応するものである。もし温度センサ136により検出された温度が高過ぎるのであれば、毛細管112はプローブ106に近付き過ぎている。温度センサ136により検出された温度が低過ぎるのであれば、毛細管112はプローブ106から離れ過ぎている。
プローブ106に対して毛細管112を適切に位置決めする更なる代替的方法は、STM 104のマイクロ・マニピュレータとプローブ106とを、ｘ、ｙおよびｚ平面内で較正することである。その様にすることで、何らかの近接決定形態に基づくフィードバック・ループを必要とせずに、プローブ106を正確に位置決めすることが可能となる。また、この様にしてマイクロ・マニピュレータおよびプローブ106を較正することにより、プローブ106は正確に位置決めされ得る。結果として、プローブ106の既知の位置に対して毛細管112は正確に位置決めされ得る。
上述すると共に図１に示された装置を用いて本発明に係るプロセスを実施する好適な方法は、図２のフローチャートにより示されている。ステップ202においては、サンプルのイメージが獲得される。上述の如く、このイメージは、熱的画像化技術および光熱的画像化技術を含む任意の画像化技術を用いて獲得し得る。ステップ204においては、イメージの領域が分析用に選択される。この選択は、ユーザにより行われ、または、例えばコンピュータ102などにより自動的に実行される。ステップ206においては、プローブ106は選択領域上に位置せしめられる。好適実施例においては、これはプローブ位置決めプロセス120により行われると共に、上述した近接度決定を行う捜線探索方法または較正方法を使用し得る。次に、ステップ208においては加熱モードが選択される。ここでも、この選択はユーザによりまたは例えば既定値を用いてコンピュータ102により自動的に行われ得る。ステップ210においては、加熱された毛細管112はプローブ106に近接して位置せしめられ、加熱時にプローブ制御プロセス118から放出される材料が収集される。加熱モードはステップ212にて開始される。好適実施例においては、コンピュータ102で実行されつつある加熱制御プロセス122により加熱モードが制御される。また、ステップ214にては、放出された材料が収集される。収集された材料は、ステップ216において化学分析器により分析される。好適実施例においては、化学分析はガスクロマトグラフ115および／または質量分析計116により実施される。ステップ218においては、任意の所望の後処理が実行される。例えば、材料が放出されるサンプル108を分析し、表面削摩された体積を評価し、または、最終的な表面凹み（crater）を画像化することも可能である。所望であれば、別の箇所でステップ202乃至218を反復し得る。
上記した本発明の各例および実施例は、図示および説明の目的で呈示されたものである。従って、全ての可能性を余すところなく開示したものではなく、且つ、本発明を、開示された詳細な形態に限定することを意図するものでもない。また、当業者であれば、上記の開示内容に鑑み、本明細書中に記述された実施例の変更および改変は自明であろう。故に、本発明の範囲は、本明細書に添付の請求の範囲およびそれらの均等物によってのみ定義される。

Claims (12)

1. （a）コンピュータおよび熱的プローブを備えると共に、サンプルのイメージを獲得して表示する手段を備えたスキャン型熱顕微鏡と、
   （b）熱的プローブの尖端が、サンプルのイメージ上の特定点に対応するサンプルの位置に接触して載置されるように、サンプルに対する熱的プローブの位置を制御する手段と、
   （c）熱的プローブの尖端の下にあるサンプルの表面の温度が、サンプルの表面からの気体の放出を引き起こす温度まで上昇せしめられるように、熱的プローブの尖端の温度を制御する手段と、
   （d）サンプルの表面から放出される気体を捕捉すべく位置決めされた毛細管と、
   （e）サンプルの表面から放出されて毛細管により捕捉された気体を特定すべく毛細管と流体接続された化学分析器と、
   （f）毛細管に埋設された温度センサを備える、熱的プローブに対して毛細管を正確に位置決めする手段であって、熱的プローブに対する毛細管の相対的位置が、前記埋設された温度センサによって測定された温度に基づいて評価される、熱的プローブに対して毛細管を正確に位置決めする手段と、
   を具備するサンプルを分析するための分析装置。
2. 熱的プローブを高温に加熱することによって該熱的プローブを清浄化する手段をさらに具備する、請求項１に記載の分析装置。
3. 熱的プローブがサンプルの約１ミクロン上方に位置決めされる、請求項１に記載の分析装置。
4. 熱的プローブがサンプルの表面から既知の距離上方に位置決めされる、請求項１に記載の分析装置。
5. 熱的プローブがサンプルの表面を熱パルスモードにより加熱する、請求項１に記載の分析装置。
6. 熱的プローブがサンプルの表面上に寸触される、請求項５に記載の分析装置。
7. 化学分析器がガスクロマトグラフである、請求項１に記載の分析装置。
8. 気体は、ガスクロマトグラフで分析された後に質量分析計で分析される、請求項７に記載の分析装置。
9. 化学分析器が質量分析計である、請求項１に記載の分析装置。
10. 熱的プローブに対して毛細管を正確に位置決めする前記手段が、熱的プローブに対する毛細管の位置を表す静電容量信号を生成する手段をさらに備える、請求項１に記載の分析装置。
11. （a）サンプルのイメージを獲得して表示するコンピュータおよびプローブと、
    （b）プローブの尖端が、サンプルのイメージ上の特定点に対応するサンプルの表面の位置に接触して載置されるように、サンプルに対するプローブの位置を制御する手段と、
    （c）プローブの尖端に接触するサンプルの表面の温度が、サンプルの表面からの気体の放出を引き起こす温度まで上昇せしめられるように、プローブの尖端の温度を制御する手段と、
    （d）サンプルの表面から放出される気体を捕捉すべく位置決めされた毛細管と、
    （e）サンプルの表面から放出されて毛細管により捕捉された気体を特定すべく毛細管と流体接続された化学分析装置と、
    （f）毛細管に埋設された温度センサを備える、プローブに対して毛細管を正確に位置決めする手段であって、プローブに対する毛細管の相対的位置が、前記埋設された温度センサによって測定された温度に基づいて評価される、プローブに対して毛細管を正確に位置決めする手段と、
    を具備する分析装置。
12. プローブを高温に加熱することにより該プローブを清浄化する手段をさらに具備する、請求項１１に記載の分析装置。

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