JP5426598B2 - 透過型電子顕微鏡グリッドの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、透過型電子顕微鏡グリッドの製造方法に関して、特にカーボンナノチューブ構造体を利用した透過型電子顕微鏡グリッドの製造方法に関するものである。

透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）は、より微小な試料の観察と分析に対して、非常に重要なツールである。前記透過型電子顕微鏡により、薄い試料の高解像度の画像及び材料の分析を提供することができる。前記透過型電子顕微鏡において、透過型電子顕微鏡グリッドは、試料を載せることができる。前記透過型電子顕微鏡グリッドは、銅又はニッケルなどの金属からなるグリッドと、前記グリッドを被覆した有機多孔膜材料と、前記有機多孔膜材料を被覆したアモルファスカーボン膜と、を含む。しかしながら、ＴＥＭでサイズが非常に微小なナノ粒子を観察する場合に、前記アモルファスカーボン膜から生じるバックグラウンドノイズが高い。

九十年代から、カーボンナノチューブ（非特許文献１を参照）を代表とするナノ材料は、独特な構造及び性質を有するので、広く研究がなされている。カーボンナノチューブを前記透過型電子顕微鏡グリッドに応用する場合、前記アモルファスカーボン膜が前記試料の分析に与える影響を減少することができる。

Ｓ．Ｉｉｊｉｍａ、"Ｈｅｌｉｃａｌ Ｍｉｃｒｏｔｕｂｕｌｅｓ ｏｆ Ｇｒａｐｈｉｔｉｃ Ｃａｒｂｏｎ"、Ｎａｔｕｒｅ、１９９１年、第３５４巻、ｐ．５６ Ｋａｉｌｉ Ｊｉａｎｇ、Ｑｕｎｑｉｎｇ Ｌｉ、Ｓｈｏｕｓｈａｎ Ｆａｎ、"Ｓｐｉｎｎｉｎｇ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｃａｒｂｏｎ ｎａｎｏｔｕｂｅ ｙａｒｎｓ"、Ｎａｔｕｒｅ、２００２年、第４１９巻、ｐ．８０１

しかしながら、前記カーボンナノチューブは、重量が軽いので、前記透過型電子顕微鏡グリッドに応用される場合、移動しやすい。従って、前記カーボンナノチューブは、前記透過型電子顕微鏡の解像度及び試料を分析する正確性に影響を与える。

透過型電子顕微鏡グリッドの製造方法は、少なくとも一つの第一スルーホールを有するキャリヤー、カーボンナノチューブ構造体及び少なくとも一つの第二スルーホールを有する固定体を提供する第一ステップと、前記キャリヤーと前記固定体とを積層して、前記カーボンナノチューブ構造体を前記キャリヤーと前記固定体との間に設置する第二ステップと、前記キャリヤーと前記固定体とを溶接して固定する第三ステップと、を含む。

前記キャリヤーと前記固定体とを積層させる場合、前記キャリヤーと前記固定体とが線と面との接触を形成する。

複数の透過型電子顕微鏡グリッドの製造方法は、それぞれ少なくとも一つの第一スルーホールを有する複数のキャリヤーを提供し、該複数のキャリヤーを、間隔を置いて設置する第一ステップと、カーボンナノチューブ構造体を提供し、該カーボンナノチューブ構造体を複数の前記キャリヤーの第一スルーホールに被覆する第二ステップと、複数の固定体を提供し、各々の前記固定体をそれぞれ前記キャリヤーに設置し、前記カーボンナノチューブ構造体を複数の前記キャリヤーと複数の前記固定体との間に固定する第三ステップと、各々の前記固定体と前記キャリヤーとを溶接して固定する第四ステップと、複数の前記キャリヤーの間の隙間に沿って、カーボンナノチューブ構造体を切断し、複数の透過型電子顕微鏡グリッドを形成する第五ステップと、を含む。

従来の技術と比べて、本発明の透過型電子顕微鏡グリッドの製造方法で製造された透過型電子顕微鏡グリッドは、カーボンナノチューブ構造体が前記キャリヤーと前記固定体との間に設置されるので、該カーボンナノチューブ構造体が固定され、移動しにくい。また、該透過型電子顕微鏡グリッドを挟む工具が前記カーボンナノチューブ構造体に接触することを防止できるので、前記工具による前記カーボンナノチューブ構造体への汚染を減少することができる。従って、前記透過型電子顕微鏡を利用して、試料を分析する正確性及び解像度を高めることができる。また、前記透過型電子顕微鏡グリッドの製造方法は、簡単で便利である。

本発明の実施形態１に係る透過型電子顕微鏡グリッドの構造を示す分解図である。 本発明の実施形態１に係る透過型電子顕微鏡グリッドの構造を示す図である。 本発明の実施形態２に係る透過型電子顕微鏡グリッドの構造を示す分解図である。 本発明の実施形態２に係る透過型電子顕微鏡グリッドの構造を示す図である。 本発明の実施形態３に係る透過型電子顕微鏡グリッドの構造を示す分解図である。 本発明の実施形態３に係る透過型電子顕微鏡グリッドの構造を示す図である。 本発明の実施形態４に係る透過型電子顕微鏡グリッドの構造を示す分解図である。 本発明の実施形態４に係る透過型電子顕微鏡グリッドの構造を示す図である。 本発明の実施形態５に係る透過型電子顕微鏡グリッドの構造を示す分解図である。 本発明の実施形態５に係る透過型電子顕微鏡グリッドの構造を示す図である。 本発明の実施形態５に係る透過型電子顕微鏡グリッドを製造する図である。 本発明の実施形態６に係る透過型電子顕微鏡グリッドのキャリヤー及び固定体の構造を示す図である。 本発明の実施形態６に係る透過型電子顕微鏡グリッドの断面図である。 本発明の実施形態６に係る透過型電子顕微鏡グリッドを製造する図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。

（実施形態１）
図１及び図２を参照すると、本実施形態は、透過型電子顕微鏡グリッド１０を提供する。該透過型電子顕微鏡グリッド１０は、キャリヤー１１０と、カーボンナノチューブ支持体１２０と、固定体１３０と、を含む。前記カーボンナノチューブ支持体１２０は、前記キャリヤー１１０と前記固定体１３０との間に設置される。好ましくは、前記透過型電子顕微鏡グリッド１０は、外径が３ミリメートルであり、厚さが３マイクロメートル〜２０マイクロメートルである円形のシートである。

前記キャリヤー１１０は、少なくとも一つの第一スルーホール１１６を含む。該第一スルーホール１１６の形状は、円形、四角形、六角形、八角形、楕円形のいずれか一種である。

具体的には、前記キャリヤー１１０は、複数の微孔を有する円形のシートである。前記キャリヤー１１０は、第一円形のシート本体１１１を含む。該第一円形のシート本体１１１は、第一リング１１２及び第一網状構造１１４を有する。前記第一リング１１２は、一つのスルーホール（図示せず）を有し、前記第一網状構造１１４は、複数の第一スルーホール１１６を有する。前記第一リング１１２のスルーホールは、前記第一網状構造１１４で被覆されている。前記第一網状構造１１４の第一スルーホール１１６のサイズが制限されず、１０マイクロメートル〜２００マイクロメートルである。ここで、前記第一スルーホール１１６の「サイズ」とは、該第一スルーホール１１６の開口の最大の径である。前記第一スルーホール１１６の形状及びその配置方式は制限されず、隣接する前記第一スルーホール１１６の間の距離もまた制限されない。好ましくは、前記第一スルーホール１１６は、前記キャリヤー１１０の表面に均一的に設置され、隣接した前記第一スルーホール１１６の距離が１マイクロメートル以上である。前記キャリヤー１１０の材料は、銅、ニッケル、モリブデン、セラミックスのいずれか一種である。前記キャリヤー１１０の第一網状構造１１４は、エッチング法によって、形成される。前記第一リング１１２には、二つのスリット１１８が形成されている。該二つのスリット１１８は対称に設置され、前記固定体１３０と固定することに用いられる。

本実施形態において、前記複数の第一スルーホール１１６は、前記キャリヤー１１０の表面に均一に設置され、単一の前記第一スルーホール１１６の形状が四角形である。前記キャリヤー１１０は、銅からなり、その外径が３ミリメートルである。前記隣接する第一スルーホール１１６の間の距離は、同じである。前記第一スルーホール１１６のサイズは、４０マイクロメートル〜１２０マイクロメートルである。前記第一網状構造１１４は、前記第一リング１１２と同じ平面に位置する。

前記カーボンナノチューブ支持体１２０は、前記キャリヤー１１０の表面に設置される。さらに、前記カーボンナノチューブ支持体１２０は、少なくとも一部の前記複数の第一スルーホール１１６を被覆する。好ましくは、前記カーボンナノチューブ支持体１２０は、全ての前記第一スルーホール１１６を被覆する。前記カーボンナノチューブ支持体１２０は、シート状構造体である。好ましくは、前記カーボンナノチューブ支持体１２０は、直径が３ミリメートル以下である円形シート構造体である。より好ましくは、前記カーボンナノチューブ支持体１２０は、直径が２．８ミリメートル以下である円形シート構造体である。

前記カーボンナノチューブ支持体１２０は、自立構造を有するものである。ここで、自立構造とは、支持体材を利用せず、前記カーボンナノチューブ支持体１２０を独立して利用することができるという形態のことである。すなわち、前記カーボンナノチューブ支持体１２０を対向する両側から支持して、前記カーボンナノチューブ支持体１２０の構造を変化させずに、前記カーボンナノチューブ支持体１２０を懸架させることができることを意味する。

前記カーボンナノチューブ支持体１２０は、少なくとも、一つのカーボンナノチューブフィルムを含む。該カーボンナノチューブフィルムは、カーボンナノチューブアレイから引き出して形成され、分子間力で結合された複数のカーボンナノチューブからなり、自立構造を有するものである。前記カーボンナノチューブアレイにおけるカーボンナノチューブの高さ及び密度によって、引き出して形成されたカーボンナノチューブフィルムの厚さは０．５ナノメートル〜１００マイクロメートルである。前記カーボンナノチューブフィルムの幅は、該カーボンナノチューブフィルムが形成されたカーボンナノチューブアレイのサイズと関係があって、前記カーボンナノチューブフィルムの長さは、制限されない。単一の前記カーボンナノチューブフィルムにおいて、前記複数のカーボンナノチューブの大部分は、前記カーボンナノチューブフィルムの表面に平行に、カーボンナノチューブフィルムを引き出す方向に沿って、且つ、同じ方向に沿って配列されている。前記複数のカーボンナノチューブは、分子間力で端と端が接続されている。

微視的には、前記カーボンナノチューブフィルムにおいて、前記同じ方向に沿って配列された複数のカーボンナノチューブ以外に、該同じ方向に沿っておらずランダムな方向を向いたカーボンナノチューブも存在している。ここで、該ランダムな方向を向いたカーボンナノチューブは、前記同じ方向に沿って配列された複数のカーボンナノチューブと比べて、割合は小さい。

具体的には、単一の前記カーボンナノチューブフィルムは、複数のカーボンナノチューブセグメントを含む。前記複数のカーボンナノチューブセグメントは、長さ方向に沿って分子間力で端と端が接続されている。それぞれのカーボンナノチューブセグメントは、相互に平行に、分子間力で結合された複数のカーボンナノチューブを含む。

前記カーボンナノチューブ支持体１２０は、積層された複数のカーボンナノチューブフィルムを含むことができる。前記カーボンナノチューブ支持体１２０が複数のカーボンナノチューブフィルムを含む場合、隣接したカーボンナノチューブフィルムは、分子間力で接続される。隣接したカーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブの配列方向は、同じでもよく、異なってもよい。具体的には、隣接したカーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブは、角度αが形成され、該角度αが０°〜９０°である。より好ましくは、前記角度αが０°ではない。さらに好ましくは、前記角度αが９０°である。

前記複数のカーボンナノチューブフィルムが積層して設置され、隣接するカーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブが所定の角度で交差するので、隣接するカーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブは、網状構造体に形成される。従って、前記カーボンナノチューブ支持体１２０の機械性能を高める同時に、均一かつ規則的に配列した複数の微孔１２２を有するカーボンナノチューブ支持体１２０を形成することができる。前記微孔１２２の直径は、前記カーボンナノチューブフィルムの枚数と関係があって、前記カーボンナノチューブフィルムの枚数が多くなるほど、前記微孔１２２の直径が小さくなる。前記微孔１２２の直径は、１ナノメートル〜１マイクロメートルである。前記カーボンナノチューブ支持体１２０の厚さは、１００マイクロメートル以下であることが好ましい。

前記カーボンナノチューブ支持体１２０は、少なくとも一つのカーボンナノチューブワイヤからなるカーボンナノチューブ網状構造体であることもできる。該カーボンナノチューブ網状構造体は、複数の微孔を含む。該微孔の直径が１ナノメートル〜１マイクロメートルである。前記カーボンナノチューブワイヤは、複数のカーボンナノチューブからなり、非ねじれ状カーボンナノチューブワイヤ又はねじれ状カーボンナノチューブワイヤである。

前記非ねじれ状カーボンナノチューブワイヤは、該カーボンナノチューブワイヤの中心軸に平行に配列された複数のカーボンナノチューブを含む。前記非ねじれ状カーボンナノチューブワイヤは、有機溶剤で前記カーボンナノチューブフィルムを浸漬して、該カーボンナノチューブフィルムを収縮させて形成されたものである。前記非ねじれ状カーボンナノチューブワイヤの長さは、制限されず、直径が０．５ナノメートル〜１ミリメートルである。

具体的には、揮発性有機溶剤で、前記カーボンナノチューブフィルムの表面を浸漬して、前記揮発性有機溶剤の表面張力の作用で前記カーボンナノチューブフィルムにおける隣接するカーボンナノチューブが分子間力で緊密に接続されるので、該カーボンナノチューブフィルムが非ねじれ状カーボンナノチューブワイヤに収縮される。前記揮発性有機溶剤は、アルコール、メチル・アルコール、アセトン、ジクロロエタン又はクロロホルムである。本実施形態において、前記揮発性有機溶剤は、アルコールを採用する。前記揮発性有機溶剤で処理された非ねじれ状カーボンナノチューブワイヤは、前記揮発性有機溶剤で処理されていないカーボンナノチューブフィルムと比べて、比表面積が小さくなり、接着性が小さくなり、大きな密度、優れた機械強度及び優れた強靭性を有する。

前記ねじれ状カーボンナノチューブワイヤは、前記カーボンナノチューブワイヤの中心軸を軸に、螺旋状に配列された複数のカーボンナノチューブを含む。前記カーボンナノチューブフィルムを機械加工（例えば、紡糸工程）して前記ねじれたカーボンナノチューブワイヤを形成する。詳しく説明すれば、まず、前記カーボンナノチューブフィルムを紡糸装置に固定させる。次に、前記紡糸装置を動作させて前記カーボンナノチューブフィルムを回転させ、ねじれたカーボンナノチューブワイヤを形成する。

また、前記ねじれ状のカーボンナノチューブワイヤを揮発性有機溶剤で処理してもよい。前記揮発性有機溶剤の表面張力の作用で前記ねじれ状のカーボンナノチューブワイヤにおける隣接するカーボンナノチューブが分子間力で緊密に接続されるので、該ねじれ状のカーボンナノチューブワイヤは、直径及び比表面積が小さくなり、大きな密度、優れた機械強度及び優れた強靭性を有する。

前記カーボンナノチューブワイヤが、揮発性有機溶剤又は機械外力で前記カーボンナノチューブフィルムを処理し、形成されたものであり、且つ前記カーボンナノチューブフィルムが、自立構造を有するので、該カーボンナノチューブワイヤも自立構造を有する。前記カーボンナノチューブワイヤにおけるカーボンナノチューブの間に、隙間があるので、該カーボンナノチューブワイヤには、複数の微孔がある。

本実施形態において、前記カーボンナノチューブ支持体１２０は、二枚の積層されたカーボンナノチューブフィルムからなり、隣接する前記カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブが垂直して交差している。前記カーボンナノチューブ支持体１２０の直径が２．６ミリメートルである。前記カーボンナノチューブ支持体１２０は、前記透過型電子顕微鏡グリッド１０におけるキャリヤー１１０に被覆され、且つ前記複数の第一スルーホール１１６を完全に覆う。

前記固定体１３０は、前記カーボンナノチューブ支持体１２０の前記キャリヤー１１０から離れる表面に設置されている。前記カーボンナノチューブ支持体１２０は、前記固定体１３０と前記キャリヤー１１０との間に位置している。前記固定体１３０は、少なくとも一つの第二スルーホール１３６を有する。該第二スルーホール１３６の形状は、円形、四角形、六角形、八角形、楕円形のいずれか一種である。具体的には、前記固定体１３０は、複数の微孔を有する円形のシートである。前記固定体１３０は、第二円形のシート本体１３１を含む。該第二円形のシート本体１３１は、第二リング１３２及び第二網状構造１３４を含む。前記第二リング１３２は、一つのスルーホール（図示せず）を有し、前記第二網状構造１３４は、複数の第二スルーホール１３６を有する。前記第二網状構造１３４は、前記第二リング１３２のスルーホールに被覆されている。前記第二網状構造１３４の第二スルーホール１３６のサイズが制限されず、１０マイクロメートル〜２００マイクロメートルである。前記第二スルーホール１３６の形状及びその配置方式が制限されず、隣接する前記第二スルーホール１３６の距離が制限されない。好ましくは、前記第二スルーホール１３６は、前記固定体１３０の表面に均一に設置され、隣接する前記第二スルーホール１３６の距離が１マイクロメートル以上である。

前記固定体１３０は、材料が銅、ニッケル、モリブデン、セラミックスのいずれか一種であり、エッチング法によって形成される。前記第二リング１３２には、二つの凸部１３８が形成されている。該二つの凸部１３８が前記二つのスリット１１８と対応して設置される。前記キャリヤー１１０と前記固定体１３０とは、前記二つの凸部１３８をそれぞれ前記二つのスリット１１８に挿入することによって、固定する。従って、前記カーボンナノチューブ支持体１２０は、前記キャリヤー１１０と前記固定体１３０との間に固定される。

本実施形態において、前記固定体１３０の構造及びサイズは、前記キャリヤー１１０の構造及びサイズと同じである。即ち、前記固定体１３０の外径は３ミリメートルであり、前記第二スルーホール１３６の形状は四角形であり、そのサイズが前記第一スルーホール１１６のサイズと同じである。前記第二網状構造体１３４と前記第二リング１３２とは、同じ平面に位置される。前記複数の第一スルーホール１１６と前記複数の第二スルーホール１３６とは、位置をずらして設置され、複数の第三スルーホール１５０が形成される。即ち、前記第三スルーホール１５０は、前記第一スルーホール１１６と前記第二スルーホール１３６とが重なり合っている領域である。前記第三スルーホール１５０のサイズは、前記第一スルーホール１１６又は前記第二スルーホール１３６のサイズより小さく、２０マイクロメートル〜６０マイクロメートルである。前記カーボンナノチューブ支持体１２０は、前記第三スルーホール１５０に懸架して設置される。

前記スリット１１８及び前記凸部１３８の数量は、制限されない。前記スリット１１８及び前記凸部１３８により、前記カーボンナノチューブ支持体１２０を前記固定体１３０と前記キャリヤー１１０との間に固定できる。前記固定体１３０と前記キャリヤー１１０とを固定する方式は制限されず、溶接を採用することができる。

前記透過型電子顕微鏡グリッド１０を応用する場合、試料を前記カーボンナノチューブ支持体１２０の表面に設置する。前記試料の粒径が前記カーボンナノチューブ支持体１２０の微孔１２２より大きい場合、該カーボンナノチューブ支持体１２０で前記試料を支持することができるので、透過型電子顕微鏡を通して前記試料を観測することができる。前記試料の粒径が前記カーボンナノチューブ支持体１２０の微孔１２２より小さく、特に前記試料の粒径が５ナノメートル以下である場合、前記試料は、前記カーボンナノチューブ支持体１２０におけるカーボンナノチューブの接着性によって、該カーボンナノチューブの表面に安定的に接着される。これによって、透過型電子顕微鏡を通して前記試料を観測することもできる。

前記透過型電子顕微鏡グリッド１０における前記カーボンナノチューブ支持体１２０は、前記固定体１３０及び前記キャリヤー１１０に固定されるので、ピンセットで前記透過型電子顕微鏡グリッド１０を移動する時、前記カーボンナノチューブ支持体１２０に直接接触せず、該ピンセットで前記固定体１３０及び前記キャリヤー１１０を挟むことができる。これにより、前記ピンセットが前記カーボンナノチューブ支持体１２０に直接接触することを防止でき、また、該カーボンナノチューブ支持体１２０の移動を防止できる。同時に、前記ピンセットが前記カーボンナノチューブ支持体１２０に直接接触しないので、該カーボンナノチューブ支持体１２０への汚染を減少することができる。従って、前記透過型電子顕微鏡グリッド１０を利用して、試料を分析して得る結果の正確性及び解像度を高めることができる。

前記カーボンナノチューブ支持体１２０は、複数の端と端とが接続されたカーボンナノチューブからなり、カーボンナノチューブの軸方向への導電性が優れるので、前記カーボンナノチューブ支持体１２０の導電性が優れる。従って、前記カーボンナノチューブ支持体１２０の表面に蓄積された電子を速く伝導することができるので、試料を観測することに有利である。

また、前記カーボンナノチューブ支持体１２０のカーボンナノチューブフィルムは、分子間力で複数の端と端とが接続されたカーボンナノチューブからなるので、該カーボンナノチューブフィルムが優れた安定性を有する。従って、前記試料を観測する場合、前記カーボンナノチューブ支持体１２０におけるカーボンナノチューブが移動しないので、観測した試料の画像の解像度が優れる。さらに、前記カーボンナノチューブ支持体１２０におけるカーボンナノチューブが配向して配列されるので、前記試料を観測する場合、該試料を探すことに有利である。

（実施形態２）
図３及び図４を参照すると、本実施形態は、透過型電子顕微鏡グリッド２０を提供する。該透過型電子顕微鏡グリッド２０は、キャリヤー２１０と、カーボンナノチューブ支持体２２０と、固定体２３０と、を含む。前記カーボンナノチューブ支持体２２０は、前記キャリヤー２１０と前記固定体２３０との間に設置される。好ましくは、前記透過型電子顕微鏡グリッド２０は、外径が３ミリメートルであり、厚さが３マイクロメートル〜２０マイクロメートルである円形のシートである。

前記キャリヤー２１０は、複数の微孔を有する円形のシートである。前記キャリヤー２１０は、第一円形のシート本体２１１を含む。該第一円形のシート本体２１１は、第一リング２１２及び複数の第一帯状構造２１４を有する。前記第一リング２１２は、一つのスルーホール（図示せず）を有し、前記複数の第一帯状構造２１４は、間隔を置いて前記第一リング２１２のスルーホールに懸架して設置され、複数の第一スルーホール２１６が形成される。前記第一リング２１２には、二つのスリット２１８が形成されている。該二つのスリット２１８は対称に設置されて、前記固定体２３０と固定することに用いられる。

前記固定体２３０は、複数の微孔を有する円形のシートである。前記固定体２３０は、第二円形のシート本体２３１を含む。該第二円形のシート本体２３１は、第二リング２３２及び複数の第二帯状構造２３４を有する。前記第二リング２３２は、一つのスルーホール（図示せず）を有し、前記複数の第二帯状構造２３４は、間隔を置いて前記第二リング２３２のスルーホールに懸架して設置され、複数の第二スルーホール２３６が形成される。前記第二リング２３２には、二つの凸部２３８が形成されている。該二つの凸部２３８はそれぞれ前記二つのスリット２１８と対応して設置される。前記キャリヤー２１０と前記固定体２３０とは、前記二つの凸部２３８をそれぞれ前記二つのスリット２１８に挿入することによって、固定する。従って、前記カーボンナノチューブ支持体２２０は、前記キャリヤー２１０と前記固定体２３０との間に固定される。

前記カーボンナノチューブ支持体２２０の構造は、前記実施形態１におけるカーボンナノチューブ支持体１２０と同じで、前記第一リング２１２と前記第二リング２３２の構造は、前記実施形態１における第一リング１１２と前記第二リング１３２の構造と同じである。前記透過型電子顕微鏡グリッド２０において、前記複数の第一帯状構造２１４が平行して等しい間隔を置いて設置され、複数の平行する第一スルーホール２１６が形成され、前記隣接する第一帯状構造２１４の間の距離が３０マイクロメートル〜１５０マイクロメートルである。前記複数の第二帯状構造２３４が平行して等しい間隔を置いて設置され、複数の平行する第二スルーホール２３６が形成され、前記隣接する第二帯状構造２３４の間の距離が３０マイクロメートル〜１５０マイクロメートルである。前記複数の第一帯状構造２１４は、前記カーボンナノチューブ支持体２２０を介して、前記複数の第二帯状構造２３４と垂直に交差して設置される。従って、前記複数の第一スルーホール２１６と前記複数の第二スルーホール２３６とが、垂直に交差して設置されるので、複数の第三スルーホール２５０が形成される。前記複数の第三スルーホール２５０のサイズが３０マイクロメートル〜１５０マイクロメートルであり、隣接する第三スルーホール２５０の間の距離が１マイクロメートル以上である。前記カーボンナノチューブ支持体２２０は、各々の第三スルーホール２５０に懸架して設置され、試料を支持することに用いられる。

勿論、前記第一帯状構造２１４と前記第二帯状構造２３４とが成す角度は、０度以上で９０度より小さい。前記第一帯状構造２１４及び前記第二帯状構造２３４の配置方式は、本実施例に制限されない。例えば、前記隣接する第一帯状構造２１４の間の距離が等しくなくてもよく、前記複数の第一帯状構造２１４が交差して配置されてもよく、隣接する前記第一帯状構造２１４の間の距離が１０マイクロメートル〜２００マイクロメートルであってもよく、前記第一帯状構造２１４の幅が１マイクロメートルより大きくてもよい。前記隣接する第二帯状構造２３４の間の距離が等しくなくてもよく、前記複数の第二帯状構造２３４が交差して配置されてもよく、隣接する前記第二帯状構造２３４の間の距離が１０マイクロメートル〜２００マイクロメートルであってもよく、前記第二帯状構造２３４の幅が１マイクロメートルより大きくてもよい。前記第二帯状構造２３４の配置方式は、前記第一帯状構造２１４の配置方式と異なってもよい。

勿論、前記キャリヤー２１０における第一帯状構造２１４及び前記固定体２３０における第二帯状構造２３４は、エッチング法によって形成することができる。しかし、これに制限されず、前記第一帯状構造２１４及び前記第二帯状構造２３４は、線引き（ｗｉｒｅ ｄｒａｗｉｎｇ）法によって形成された線状構造体であってもよい。前記線引き法とは、加工前の線材を、該線材の径よりも小さな孔を通して引くことにより、該線材を当該孔の径まで細くする方法である。

（実施形態３）
図５及び図６を参照すると、本実施形態は、透過型電子顕微鏡グリッド３０を提供する。該透過型電子顕微鏡グリッド３０は、キャリヤー３１０と、カーボンナノチューブ支持体３２０と、固定体３３０と、を含む。前記カーボンナノチューブ支持体３２０は、前記キャリヤー３１０と前記固定体３３０との間に設置される。好ましくは、前記透過型電子顕微鏡グリッド３０の外径は、３ミリメートルであり、厚さが３マイクロメートル〜２０マイクロメートルである円形のシートである。

前記キャリヤー３１０は、複数の微孔を有する円形のシートである。前記キャリヤー３１０は、第一円形のシート本体３１１を含む。該第一円形のシート本体３１１は、第一リング３１２及び第一網状構造３１４を有する。前記第一リング３１２は、一つのスルーホール（図示せず）を有し、前記第一網状構造３１４は、前記第一リング３１２のスルーホールを被覆して、複数の第一スルーホール３１６が形成される。前記第一リング３１２には、二つのスリット３１８が形成されている。該二つのスリット３１８は対称に設置され、前記固定体３３０と固定することに用いられる。

前記固定体３３０は、第二リング３３２であり、該第二リング３３２が一つの第二スルーホール３３６を有する。前記第二リング３３２には、二つの凸部３３８が設置される。前記キャリヤー３１０と前記固定体３３０とは、前記二つの凸部３３８をそれぞれ前記二つのスリット３１８に挿入することによって、固定する。従って、前記カーボンナノチューブ支持体３２０は、前記キャリヤー３１０と前記固定体３３０との間に固定される。

前記透過型電子顕微鏡グリッド３０の構造は、前記実施形態１における透過型電子顕微鏡グリッド１０の構造と基本的に同じである。具体的には、前記キャリヤー３１０の材料及び構造は、それぞれ、前記透過型電子顕微鏡グリッド１０の前記キャリヤー１１０の材料及び構造と同じである。前記カーボンナノチューブ支持体３２０の材料及び構造は、それぞれ、前記透過型電子顕微鏡グリッド１０の前記カーボンナノチューブ支持体１２０の材料及び構造と同じである。異なる点は、前記固定体３３０が第二リング３３２であり、一つの第二スルーホール３３６を有することである。前記固定体３３０の直径は、前記キャリヤー３１０の直径と同じである。好ましくは、前記第二リング３３２の内径は、前記第一リング３１２の内径と同じである。前記カーボンナノチューブ支持体３２０は、前記第一リング３１２と前記第二リング３３２との間に固定され、前記カーボンナノチューブ支持体３２０の直径は、前記第二リング３３２の内径より大きい。前記カーボンナノチューブ支持体３２０は、第一網状構造３１４に被覆され、前記複数の第一スルーホール３１６に懸架して設置される。

（実施形態４）
図７と図８を参照すると、本実施形態は、透過型電子顕微鏡グリッド４０を提供する。該透過型電子顕微鏡グリッド４０は、キャリヤー４１０と、カーボンナノチューブ支持体４２０と、固定体４３０と、を含む。前記カーボンナノチューブ支持体４２０は、前記キャリヤー４１０と前記固定体４３０との間に設置される。好ましくは、前記透過型電子顕微鏡グリッド４０の外径が３ミリメートルであり、厚さが３マイクロメートル〜２０マイクロメートルである円形のシートである。

前記キャリヤー４１０は、第一リング４１２である。該第一リング４１２は、一つの第一スルーホール４１６を有する。該第一リング４１２には、二つのスリット４１８が設置されている。前記固定体４３０は、第二リング４３２である。該第二リング４３２は、一つの第二スルーホール４３６を有する。該第二リング４３２には、凸部４３８が設置されている。前記キャリヤー４１０と前記固定体４３０とは、前記二つの凸部４３８をそれぞれ前記二つのスリット４１８に挿入することによって、固定する。従って、前記カーボンナノチューブ支持体４２０は、前記キャリヤー４１０と前記固定体４３０との間に固定される。

前記カーボンナノチューブ支持体４２０は、前記キャリヤー４１０と前記固定体４３０との間に設置され、前記第一スルーホール４１６及び前記第二スルーホール４３６に懸架して設置される。前記カーボンナノチューブ支持体４２０の直径は、前記第一リング４１２及び前記第二リング４３２の内径より大きい。前記カーボンナノチューブ支持体４２０の構造は、前記実施形態１に記載した透過型電子顕微鏡グリッド１０におけるカーボンナノチューブ支持体１２０の構造と基本的に同じである。好ましくは、前記カーボンナノチューブ支持体４２０が複数の積層されたカーボンナノチューブフィルムからなり、隣接したカーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブが交差して設置されることである。本実施形態において、前記カーボンナノチューブ支持体４２０は、四枚の積層されたカーボンナノチューブフィルムからなり、隣接したカーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブが垂直に設置される。前記カーボンナノチューブ支持体４２０は、均一的かつ規則的に配列された微孔を有して、該微孔の直径は１ナノメートル〜０．５マイクロメートルである。

（実施形態５）
図９と図１０を参照すると、本実施形態は、透過型電子顕微鏡グリッド５０を提供する。該透過型電子顕微鏡グリッド５０は、キャリヤー５１０と、カーボンナノチューブ支持体５２０と、固定体５３０と、を含む。前記カーボンナノチューブ支持体５２０は、前記キャリヤー５１０と前記固定体５３０との間に設置される。好ましくは、前記透過型電子顕微鏡グリッド５０の外径が３ミリメートルであり、厚さが３マイクロメートル〜２０マイクロメートルである円形のシートである。

前記キャリヤー５１０と前記固定体５３０との間に接続部を有して、該接続部に折り畳み部５５０が形成される。前記キャリヤー５１０及び前記固定体５３０が前記折り畳み部５５０を介して移動可能に接続され、前記キャリヤー５１０及び前記固定体５３０を、開ける状態又は閉じる状態にする。前記折り畳み部５５０は、前記キャリヤー５１０及び前記固定体５３０を一体成型加工することによって形成されるものであり、回転軸であってもよい。前記キャリヤー５１０は、複数の微孔を有する円形のシートである。前記キャリヤー５１０は、第一円形のシート本体５１１を含む。該第一円形のシート本体５１１は、第一リング５１２及び第一網状構造５１４を含む。前記第一リング５１２は、一つのスルーホールを有し、前記第一網状構造５１４は、前記第一リング５１２のスルーホールを被覆し、複数の第一スルーホール５１６が形成される。前記第一リング５１２は、一つのスリット５１８が形成され、前記固定体５３０と固定することに用いられる。

前記固定体５３０は、複数の微孔を有する円形のシートである。前記固定体５３０は、第二円形のシート本体５３１を含む。該第二円形のシート本体５３１は、第二リング５３２及び第二網状構造５３４を含む。前記第二リング５３２は、一つのスルーホールを有し、前記第二網状構造５３４は、前記第二リング５３２のスルーホールを被覆し、複数の第二スルーホール５３６が形成される。前記第二リング５３２は、一つの凸部５３８が形成され、該凸部５３８が前記スリット５１８と対応して設置される。

具体的には、前記折り畳み部５５０は、前記第一円形のシート本体５１１と前記第二円形のシート本体５３１との間に設置され、即ち、前記第一円形のシート本体５１１と前記第二円形のシート本体５３１との接続部である。前記キャリヤー５１０及び前記固定体５３０は、前記折り畳み部５５０により、折り畳んだ後で、前記第一リング５１２の内側と前記第二リング５３２の内側とが対向して設置される。好ましくは、前記キャリヤー５１０及び前記固定体５３０は、折り畳んだ後、完全に重なり合う。前記キャリヤー５１０及び前記固定体５３０が折り畳まれると、前記凸部５３８は、前記スリット５１８に挿入され、前記第一リング５１２に固定されるので、前記キャリヤー５１０及び前記固定体５３０は、固定される。従って、前記カーボンナノチューブ支持体５２０は、前記キャリヤー５１０と前記固定体５３０との間に挟持される。

本実施形態において、前記キャリヤー５１０及び前記固定体５３０は、一体成型加工により形成されたものである。前記キャリヤー５１０の構造と前記固定体５３０の構造とが同じである。前記第一スルーホール５１６及び前記第二スルーホール５３６の構造は、それぞれ、前記実施形態１に記載した透過型電子顕微鏡グリッド１０における前記第一スルーホール１１６及び前記第二スルーホール１３６の構造と同じである。前記第一スルーホール５１６の形状及びサイズは、前記第二スルーホール５３６の形状及びサイズと同じである。前記キャリヤー５１０及び前記固定体５３０が折り畳まれた後、前記第一スルーホール５１６及び前記第二スルーホール５３６がそれぞれ対応して重なり合う。前記カーボンナノチューブ支持体５２０は、前記第一スルーホール５１６及び前記第二スルーホール５３６に懸架して設置される。

前記カーボンナノチューブ支持体５２０は、少なくとも一枚のカーボンナノチューブフィルム又は少なくとも一つのカーボンナノチューブワイヤからなるカーボンナノチューブ網状構造体である。本実施形態において、前記カーボンナノチューブ支持体５２０は、二枚の積層されたカーボンナノチューブフィルムであり、隣接するカーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブが垂直に設置され、均一的かつ規則的に配列された微孔が形成され、該微孔の直径が１ナノメートル〜１マイクロメートルである。

前記キャリヤー５１０及び前記固定体５３０を固定することが可能であれば、前記スリット５１８及び前記凸部５３８の数量と構造は、制限されず、勿論、前記スリット５１８及び前記凸部５３８を設置しないで、他の方式を利用してもよい。

前記透過型電子顕微鏡グリッド５０を利用する場合、ピンセットなどの工具で前記キャリヤー５１０及び前記固定体５３０を挟むことができる。従って、ピンセットなどの工具が前記カーボンナノチューブ支持体５２０に直接に接触しないので、該カーボンナノチューブ支持体５２０が移動すること及び前記カーボンナノチューブ支持体５２０を汚染することを防止でき、前記透過型電子顕微鏡グリッド５０の解像度及び正確度を高めることができる。勿論、前記キャリヤー５１０及び前記固定体５３０が前記手段を利用して固定される場合、前記カーボンナノチューブ支持体５２０を更に固定することができるので、前記透過型電子顕微鏡グリッド５０を利用する場合、更に前記カーボンナノチューブ支持体５２０が移動することを防止できる。

勿論、前記実施形態１、実施形態２、実施形態３、実施形態４におけるキャリヤー及び固定体も一体成型加工することによって形成されたものであってもよい。

本発明は、透過型電子顕微鏡グリッドの製造方法を提供する。該方法は、少なくとも一つの第一スルーホールを有するキャリヤー、及び少なくとも一つの第二スルーホールを有する固定体を提供するステップと、カーボンナノチューブ支持体を提供し、該カーボンナノチューブ支持体を前記第一スルーホールに被覆させるステップと、前記固定体及び前記キャリヤーを積層して、前記カーボンナノチューブ支持体を前記キャリヤーと前記固定体との間に固定させるステップと、を含む。

前記キャリヤー及び前記固定体は、分離した構造体又は一体成型構造体である。

前記カーボンナノチューブ支持体は、少なくとも一枚のカーボンナノチューブフィルム、少なくとも一つのカーボンナノチューブワイヤ、又は、一つのカーボンナノチューブ網状構造体である。前記カーボンナノチューブフィルム又はカーボンナノチューブワイヤは、カーボンナノチューブアレイから引き出して形成したものである。前記カーボンナノチューブ網状構造体は、複数の前記カーボンナノチューブワイヤを編み、又は交差させて形成したものである。

図９〜図１１を参照して、透過型電子顕微鏡グリッド５０の製造方法を説明する。該製造方法は、下記のステップを含む。（Ｓ１０）複数の第一スルーホール５１６を有するキャリヤー５１０、及び複数の第二スルーホール５３６を有する固定体５３０を提供する。（Ｓ２０）前記カーボンナノチューブ支持体５２０を提供し、該カーボンナノチューブ支持体５２０を前記第一スルーホール５１６に被覆させる。（Ｓ３０）前記固定体５３０及び前記キャリヤー５１０を積層して、前記カーボンナノチューブ支持体５２０を前記キャリヤー５１０と前記固定体５３０との間に固定させる。

前記ステップ（Ｓ１０）において、前記キャリヤー５１０及び前記固定体５３０が一体成型構造体である。前記キャリヤー５１０と前記固定体５３０との間に接続部を有して、該接続部に折り畳み部５５０が形成される。前記キャリヤー５１０及び前記固定体５３０が前記折り畳み部５５０を介して移動可能に接続され、あらゆる角度で開閉することができる。本実施形態において、前記キャリヤー５１０及び前記固定体５３０は、前記折り畳み部５５０に対して対称に設置される。前記キャリヤー５１０及び前記固定体５３０を開け、該キャリヤー５１０と該固定体５３０との成す角度を、９０°とすることができる。

前記ステップ（Ｓ２０）において、下記のサブステップを含む。（Ｓ２１）カーボンナノチューブ構造体５２２を提供し、該カーボンナノチューブ構造体５２２で、前記キャリヤー５１０の第一網状構造体５１４を被覆する。（Ｓ２２）有機溶剤で前記キャリヤー５１０の第一網状構造体５１４を被覆したカーボンナノチューブ構造体５２２を処理する。（Ｓ２３）余分な前記カーボンナノチューブ構造体５２２を除去し、カーボンナノチューブ支持体５２０を形成する。

本実施形態において、前記カーボンナノチューブ構造体５２２は、二枚の積層されたカーボンナノチューブフィルムからなり、該二枚の積層されたカーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブが垂直に設置され、前記キャリヤー５１０の第一網状構造体５１４が被覆される。

各々の前記カーボンナノチューブフィルムの製造方法は、下記のステップを含む。

第一ステップでは、カーボンナノチューブアレイを提供する。該カーボンナノチューブアレイは、超配列カーボンナノチューブアレイ（Ｓｕｐｅｒａｌｉｇｎｅｄ ａｒｒａｙ ｏｆ ｃａｒｂｏｎ ｎａｎｏｔｕｂｅｓ，非特許文献２を参照）である。

本実施形態において、前記超配列カーボンナノチューブアレイの製造方法は、化学気相堆積法を採用する。該製造方法は、次のステップを含む。ステップ（ａ）では、平らな基材を提供し、該基材はＰ型のシリコン基材、Ｎ型のシリコン基材及び酸化層が形成されたシリコン基材のいずれか一種である。本実施例において、４インチのシリコン基材を選択することが好ましい。ステップ（ｂ）では、前記基材の表面に、均一的に触媒層を形成する。該触媒層の材料は鉄、コバルト、ニッケル及びその２種以上の合金のいずれか一種である。ステップ（ｃ）では、前記触媒層が形成された基材を７００℃〜９００℃の空気で３０分〜９０分間アニーリングする。ステップ（ｄ）では、アニーリングされた基材を反応炉に置き、保護ガスで５００℃〜７４０℃の温度で加熱した後で、カーボンを含むガスを導入して、５分〜３０分間反応を行って、超配列カーボンナノチューブアレイを成長させることができる。該カーボンナノチューブアレイの高さは１００マイクロメートル以上である。該カーボンナノチューブアレイは、互いに平行し、基材に垂直に生長する複数のカーボンナノチューブからなる。該カーボンナノチューブは、長さが長いため、部分的にカーボンナノチューブが互いに絡み合っている。生長の条件を制御することによって、前記カーボンナノチューブアレイは、例えば、アモルファスカーボン及び残存する触媒である金属粒子などの不純物を含まなくなる。

本実施形態において、前記カーボンを含むガスとしては、例えば、アセチレン、エチレン、メタンなどの活性な炭化水素が選択され、エチレンを選択することが好ましい。保護ガスは窒素ガスまたは不活性ガスであり、アルゴンガスが好ましい。

本実施形態により提供されたカーボンナノチューブアレイは、前記の製造方法により製造されることに制限されず、アーク放電法またはレーザー蒸発法で製造してもよい。

第二ステップでは、前記カーボンナノチューブアレイから、少なくとも、一枚のカーボンナノチューブフィルムを引き伸ばす。まず、ピンセットなどの工具を利用して複数のカーボンナノチューブの端部を持つ。例えば、一定の幅を有するテープを利用して複数のカーボンナノチューブの端部を持つ。次に、所定の速度で前記複数のカーボンナノチューブを引き出し、複数のカーボンナノチューブ束からなる連続のカーボンナノチューブフィルムを形成する。

前記複数のカーボンナノチューブを引き出す工程において、前記複数のカーボンナノチューブがそれぞれ前記基材から脱離すると、分子間力で前記カーボンナノチューブ束が端と端で接合され、連続的なカーボンナノチューブフィルムが形成される。前記カーボンナノチューブフィルムは、配向して配列された複数のカーボンナノチューブ束が端と端とが接続され、所定の幅を有するカーボンナノチューブフィルムである。

前記カーボンナノチューブフィルムは、その幅が前記カーボンナノチューブアレイが成長された基材のサイズと関係があり、その長さが制限されず、実際の応用に応じて選択することができる。本実施形態において、４寸のシリコン基材を採用して、超配列カーボンナノチューブアレイが生長し、該カーボンナノチューブフィルムの幅が１センチメートル〜１０センチメートルである。

前記カーボンナノチューブ構造体５２２の製造方法は、次のステップを含む。

まず、基材を提供する。該基材は、平らな表面を有し、材料が制限されない。本実施形態において、前記基材は、セラミックスからなる。

次に、二枚のカーボンナノチューブフィルムを前記基材の表面に積層し、該隣接したカーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブを垂直に設置させる。

前記カーボンナノチューブが大きな比表面積を有するので、前記カーボンナノチューブアレイから引き出されたカーボンナノチューブフィルムは、優れた接着性を有する。従って、前記カーボンナノチューブフィルムは、直接に前記基材の表面又は他のカーボンナノチューブフィルムの表面に接着することができる。前記二枚のカーボンナノチューブフィルムは、分子間力で接続される。

前記カーボンナノチューブ構造体５２２は、一枚のカーボンナノチューブフィルムであってもよく、二枚以上の積層されたカーボンナノチューブフィルムであってもよい。勿論、前記カーボンナノチューブ構造体５２２は、少なくとも一つのカーボンナノチューブワイヤ又は少なくとも一つのカーボンナノチューブ網状構造体であってもよい。

ステップ（Ｓ２２）において、試験管又は滴瓶などの容器５６０を利用して、有機溶剤５６２を前記カーボンナノチューブフィルム構造体５２２の一つの表面に滴下し、前記有機溶剤５６２を前記カーボンナノチューブフィルム構造体５２２に浸漬させる。前記有機溶剤５６２は、例えば、アルコール、メチル・アルコール、アセトン、ジクロロエタン、クロロホルムなどの揮発性有機溶剤である。本実施形態において、前記有機溶剤５６２は、アルコールである。前記カーボンナノチューブフィルム構造体５２２が前記有機溶剤５６２で処理された後、該有機溶剤５６２の表面張力の作用で各々のカーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブセグメントが複数のカーボンナノチューブ束に集まる。前記カーボンナノチューブフィルムにおける複数のカーボンナノチューブ束が間隔を置いて設置され、隣接したカーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブ束が交差して配列されるので、複数の微孔が形成される。

ステップ（Ｓ２３）において、前記有機溶剤５６２が揮発された後、前記キャリヤー５１０の第一リング５１２の内側に沿って、余分なカーボンナノチューブ構造体５２２を除去し、該カーボンナノチューブ構造体５２２の直径を前記第一リング５１２の外径より小さくして、カーボンナノチューブ支持体５２０を形成する。レーザー切断法を利用して、余分なカーボンナノチューブ構造体５２２を除去し、カーボンナノチューブ支持体５２０を形成することができる。本実施形態において、余分なカーボンナノチューブ構造体５２２を除去するために、アルゴンイオンレーザー又は炭酸ガスレーザーを採用することができる。前記レーザーのパワーが５〜３０ワットであり、好ましくは、１８ワットである。前記カーボンナノチューブ支持体５２０の直径が２．６ミリメートルであり、前記第一リング５１２の内径と等しい。勿論、前記ステップ（Ｓ２０）におけるカーボンナノチューブ構造体５２２の直径が前記第一リング５１２の外径より小さく、特に前記第一リング５１２の内径より小さい場合、前記ステップ（Ｓ２３）は必要なくなる。

前記ステップ（Ｓ２１）、（Ｓ２２）、（Ｓ２３）の順序は、実際の応用に応じて、調整することができる。例えば、前記ステップ（Ｓ２１）と前記ステップ（Ｓ２２）の順序が交換することができる。即ち、まず、前記有機溶剤５６２でカーボンナノチューブ構造体５２２を処理する。次に、前記カーボンナノチューブ構造体５２２を前記キャリヤー５１０の表面に設置する。

ステップ（３０）において、前記キャリヤー５１０と前記固定体５３０を積層して、前記第一スルーホール５１６と前記第二スルーホール５３６との少なくとも一部を重ね合わせ、前記カーボンナノチューブ支持体５２０を前記キャリヤー５１０と前記固定体５３０との間に固定する。具体的には、前記折り畳み部５５０によって、前記キャリヤー５１０と前記固定体５３０を閉じて、前記キャリヤー５１０と前記固定体５３０とが成す角度を０°にする。この場合、前記キャリヤー５１０と前記固定体５３０とが対向して設置され、該キャリヤー５１０の第一スルーホール５１６と前記固定体５３０の第二スルーホール５３６とが対応して設置され、前記カーボンナノチューブ支持体５２０を前記第一スルーホール５１６及び第二スルーホール５３６に懸架して設置させる。前記ステップ（Ｓ３０）において、前記折り畳み部５５０によって、前記キャリヤー５１０及び前記固定体５３０を折り畳むので、該キャリヤー５１０と該固定体５３０との位置決めが正確になる。特に、前記第一スルーホール５１６と第二スルーホール５３６との位置決めが正確になる。

また、前記ステップ（Ｓ３０）は、前記カーボンナノチューブ支持体５２０を前記キャリヤー５１０と該固定体５３０との間に安定に挟持するために、更に機械方式で前記キャリヤー５１０と前記固定体５３０を固定するステップを含む。

本実施形態において、前記カーボンナノチューブ支持体５２０を前記キャリヤー５１０と該固定体５３０との間に挟持するために、前記第二リング５３２の凸部５３８を前記第一リング５１２のスリット５１８に挿入し、前記キャリヤー５１０と前記固定体５３０を固定する。

前記透過型電子顕微鏡グリッド５０の製造方法は、前記ステップに制限されず、前記ステップ（Ｓ３０）を前記ステップ（Ｓ２１）と前記ステップ（Ｓ２２）との間に実施することも可能である。即ち、まず、前記カーボンナノチューブ構造体５２２を前記キャリヤー５１０と前記固定体５３０との間に設置する。次に、前記カーボンナノチューブ構造体５２２を前記キャリヤー５１０と前記固定体５３０との間に挟持するために、前記キャリヤー５１０と前記固定体５３０を閉じる。その後、前記カーボンナノチューブ構造体５２２と、前記キャリヤー５１０と前記固定体５３０とを有機溶剤の中に浸漬し、該有機溶剤で前記カーボンナノチューブ構造体５２２を処理する。最後に、前記第一リング５１２又は前記第二リング５３２の外側に沿って、余分なカーボンナノチューブ構造体５２２を除去し、カーボンナノチューブ支持体５２０を形成し、該カーボンナノチューブ支持体５２０が前記キャリヤー５１０と前記固定体５３０との間に設置される。

前記カーボンナノチューブ構造体５２２が複数のカーボンナノチューブフィルム、複数のカーボンナノチューブワイヤ又は複数のカーボンナノチューブ網状構造体を含む場合、前記透過型電子顕微鏡グリッド５０の製造方法は、下記のステップを含んでもよい。まず、前記カーボンナノチューブ構造体５２２の一部のカーボンナノチューブ構造体を前記キャリヤー５１０の第一スルーホール５１６に設置し、前記カーボンナノチューブ構造体５２２の他の一部のカーボンナノチューブ構造体を前記固定体５３０の第二スルーホール５３６に設置する。次に、前記キャリヤー５１０と前記固定体５３０を閉じ、一部のカーボンナノチューブ構造体と他の一部のカーボンナノチューブ構造体とを接着させ、カーボンナノチューブ支持体５２０を形成し、該カーボンナノチューブ支持体５２０が前記第一スルーホール５１６と前記第二スルーホール５３６との間に設置される。

また、本発明は、同時に複数の透過型電子顕微鏡グリッド５０を製造する方法を提供する。該製造方法は、下記のステップを含む。（Ｓ１１０）それぞれ少なくとも一つの第一スルーホール５１６を有する複数のキャリヤー５１０を提供し、該複数のキャリヤー５１０を、間隔を置いて基板の表面に設置する。（Ｓ１２０）カーボンナノチューブ構造体５２２を提供し、該カーボンナノチューブ構造体５２２を複数の前記キャリヤー５１０の第一スルーホール５１６に被覆する。（Ｓ１３０）複数の固定体５３０を提供し、各々の固定体５３０がそれぞれ少なくとも一つの第二スルーホール５３６を有し、各々の固定体５３０をそれぞれ前記キャリヤー５１０に設置し、前記カーボンナノチューブ構造体５２２を複数の前記キャリヤー５１０と複数の前記固定体５３０との間に固定させる。（Ｓ１４０）隣接した前記キャリヤー５１０の間の隙間の前記カーボンナノチューブ構造体５２２を切断し、複数の透過型電子顕微鏡グリッド５０を形成する。

前記ステップ（Ｓ１１０）において、前記基板は、その表面が平面であり、その材料が例えば、セラミックス、ガラスなどであり、制限されない。隣接した前記キャリヤー５１０の間の距離が大き過ぎると、前記透過型電子顕微鏡グリッド５０の生産効率を高めることに不利になる。隣接した前記キャリヤー５１０の間の距離が小さ過ぎると、前記カーボンナノチューブ構造体５２２を加工することが難しくなるので、生産コストを減少することに不利になる。レーザーで前記カーボンナノチューブ構造体５２２を照射する場合、隣接した前記キャリヤー５１０の間の距離は、前記レーザーが前記カーボンナノチューブ構造体５２２を照射して形成されたスポットの直径より大きく設定しなければならない。前記隣接した前記キャリヤー５１０の間の距離は、５０マイクロメートル〜２００マイクロメートルであることが好ましい。前記キャリヤー５１０及び前記固定体５３０の構造は、それぞれ前記実施形態１〜４におけるキャリヤー及び固定体の構造と同じである。

前記ステップ（Ｓ１２０）は、前記ステップ（Ｓ２０）の具体的な実施方式と同じであり、前記ステップ（Ｓ１３０）は、前記ステップ（Ｓ３０）の具体的な実施方式と同じである。前記固定体５３０の数量は、前記キャリヤー５１０の数量と同じで、各々の前記固定体５３０は、一つの前記キャリヤー５１０と対応する。

前記ステップ（Ｓ１４０）において、隣接した前記キャリヤー５１０の間の前記カーボンナノチューブ構造体５２２を切断するために、レーザーで隣接した前記キャリヤー５１０の間の前記カーボンナノチューブ構造体５２２を照射する。具体的には、下記の三つの方法を採用することができる。

方法一：前記カーボンナノチューブ構造体５２２を切断するために、レーザーで各々のキャリヤー５１０の外側に沿って、前記カーボンナノチューブ構造体５２２を照射して焼き切って、前記キャリヤー５１０を被覆した前記カーボンナノチューブ構造体５２２の直径が前記キャリヤー５１０の外径を超えないようにする。従って、複数の前記キャリヤー５１０を被覆した前記カーボンナノチューブ構造体５２２と前記キャリヤー５１０以外のカーボンナノチューブ構造体５２２とを、分離させる。

方法二：レーザー束を移動し、全部の前記キャリヤー５１０の間の隙間のカーボンナノチューブ構造体５２２を照射して焼き切って、全部の前記キャリヤー５１０の間の隙間のカーボンナノチューブ構造体５２２を除去する。

方法三：複数のキャリヤー５１０がアレイで前記基板の表面に設置される場合、レーザー束を移動し、直線に沿って、複数の前記キャリヤー５１０の間の隙間のカーボンナノチューブ構造体５２２を照射して焼き切る。

レーザーで複数の前記キャリヤー５１０の間の隙間の前記カーボンナノチューブ構造体５２２を焼き切る場合、前記レーザー束が移動及び照射するコースは、計算機によって制御される。

（実施形態６）
図１２及び図１３を参照すると、本実施形態は、透過型電子顕微鏡グリッド６０を提供する。該透過型電子顕微鏡グリッド６０は、キャリヤー６１０と、カーボンナノチューブ支持体６２０と、固定体６３０と、を含む。前記カーボンナノチューブ支持体６２０は、前記キャリヤー６１０と前記固定体６３０との間に設置される。好ましくは、前記透過型電子顕微鏡グリッド６０の外径が３ミリメートルであり、厚さが３マイクロメートル〜２０マイクロメートルである円形のシートである。

前記キャリヤー６１０は、複数の微孔を有する円形のシートである。前記円形のシートは、第一円形のシート本体６１１を含む。該第一円形のシート本体６１１は、第一リング６１２及び第一網状構造６１４を有する。前記第一リング６１２は、一つのスルーホール（図示せず）を有して、前記第一網状構造６１４は、複数の第一スルーホール６１６を有する。前記第一網状構造６１４は、前記第一リング６１２のスルーホールに被覆されている。

前記固定体６３０は、複数の微孔を有する円形のシートである。前記固定体は、第二円形のシート本体６３１を含む。該第二円形のシート本体６３１は、第二リング６３２及び第二網状構造６３４を含む。前記第二リング６３２は、一つのスルーホールを有して、前記第二網状構造６３４は、複数の第二スルーホール６３６を有する。前記第二網状構造６３４は、前記第二リング６３２のスルーホールを覆う。前記キャリヤー６１０及び前記固定体６３０は、溶接部品６４０によって接続され、固定される。

前記キャリヤー６１０及び前記固定体６３０の構造は、それぞれ、実施形態１に記載された透過型電子顕微鏡グリッド１０におけるキャリヤー１１０及び固定体１３０の構造と基本的に同じであるが、異なる点は、前記第一円形のシート本体６１１の縁と前記第二円形のシート本体６３１の縁とで面と線との接触が形成されることである。具体的には、前記第一リング６１２が第一表面６１８を有し、該第一表面６１８が平面である。前記第一リング６１２の断面が長方形、半円形、三角形又は台形などの形状である。前記第二リング６３２が第二表面６３８を有し、該第二表面６３８の形状が曲面又はリッジである。従って、前記第一リング６１２の第一表面６１８と前記第二リング６３２の第二表面６３８とが接触する場合、面と線との接触であり、即ち、線接触である。前記固定体６３０及び前記キャリヤー６１０は、該固定体６３０の縁と該キャリヤー６１０の縁とが線接触が形成することが可能であれば、いずれの形状でもよい。本実施形態において、前記第一リング６１２の断面が長方形であり、前記第二リング６３２の断面が円形であるので、該第一リング６１２の第一表面６１８と前記第二リング６３２の第二表面６３８とが線接触である。

前記カーボンナノチューブ支持体６２０は、前記実施形態１におけるカーボンナノチューブ支持体１２０と同じである。該カーボンナノチューブ支持体６２０は、少なくとも一枚のカーボンナノチューブフィルム又は少なくとも一つのカーボンナノチューブワイヤからなるカーボンナノチューブ網状構造体を含む。本実施形態において、前記カーボンナノチューブ支持体６２０は、二枚の積層されたカーボンナノチューブフィルムからなって、該二枚の積層されたカーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブが垂直に設置され、均一的かつ規則的に配列された微孔が形成され、該微孔の直径が１ナノメートル〜１マイクロメートルである。

前記溶接部品６４０は、前記キャリヤー６１０及び前記固定体６３０を溶接して形成されたものであり、前記第一リング６１２と前記第二リング６３２との接続部に位置する。具体的には、前記溶接部品６４０は、前記第一リング６１２の第一表面６１８と前記第二リング６３２の第二表面６３８との線接触の所に位置する。前記キャリヤー６１０と前記固定体６３０とを固定するために、前記線接触の所にスポット溶接、ろう付け法などの方式で前記第一リング６１２と前記第二リング６３２とを溶接する。従って、前記カーボンナノチューブ支持体６２０は、前記キャリヤー６１０と前記固定体６３０との間に固定される。本実施形態において、前記溶接部品６４０は、複数のはんだ接合である。

本発明は、溶接法で透過型電子顕微鏡グリッドを製造する方法を提供する。該方法は、下記のステップを含む。まず、キャリヤー、カーボンナノチューブ構造体及び固定体を提供し、前記キャリヤーが少なくとも一つの第一スルーホールを有し、前記固定体が少なくとも一つの第二スルーホールを有する。次に、前記キャリヤーと前記固定体とを積層させて、前記カーボンナノチューブ構造体を前記キャリヤーと前記固定体との間に設置する。最後に、前記キャリヤーと前記固定体とを溶接して、固定する。

前記キャリヤーは、少なくとも一つの第一スルーホールを有する。前記固定体は少なくとも一つの第二スルーホールを有する。前記キャリヤーは、第一表面を有し、前記固定体は、第二表面を有し、前記第一表面と前記第二表面とが対向して設置される。

前記カーボンナノチューブ構造体は、少なくとも一枚のカーボンナノチューブフィルム、少なくとも一つのカーボンナノチューブワイヤ、又は、一つのカーボンナノチューブ網状構造体である。前記カーボンナノチューブフィルム又はカーボンナノチューブワイヤは、カーボンナノチューブアレイから引き出して形成されたものである。前記カーボンナノチューブ網状構造体は、少なくとも一つのカーボンナノチューブワイヤが編まれて、又は交差して形成されたものである。

前記キャリヤーと前記固定体とを閉じる場合、該キャリヤーの縁と前記固定体の縁とで面と線との接触が形成され、前記キャリヤーと前記固定体との位置決めを正確にならせて、特に前記第一スルーホールと前記第二スルーホールとの位置決めを正確にする。

図１４を参照すると、本実施形態は、前記透過型電子顕微鏡グリッド６０の製造方法を提供する。該製造方法は、下記のステップを含む。（Ｗ１０）複数の第一スルーホール６１６を有するキャリヤー６１０、カーボンナノチューブ構造体６２２及び複数の第二スルーホール６３６を有する固定体６３０を提供する。（Ｗ２０）前記キャリヤー６１０と前記固定体６３０とを積層させて、前記カーボンナノチューブ構造体６２２を前記キャリヤー６１０と前記固定体６３０との間に設置する。（Ｗ３０）前記キャリヤー６１０と前記固定体６３０とを溶接して、固定する。

前記ステップ（Ｗ１０）におけるカーボンナノチューブ構造体６２２の構造及び製造方法は、それぞれ、前記実施形態５に記載した透過型電子顕微鏡グリッド５０の製造方法におけるカーボンナノチューブ構造体５２２の構造及び製造方法と同じである。前記キャリヤー６１０は、第一リング６１２及び第一網状構造６１４を有する。前記第一網状構造６１４は、複数の第一スルーホール６１６を有する。前記第一リング６１２は、第一表面を有し、該第一表面が平面である。前記固定体６３０は、第二リング６３２及び第二網状構造６３４を含む。前記第二網状構造６３４は、複数の第二スルーホール６３６を有する。前記第二リング６３２は、第二表面を有し、該第二表面が曲面又はリッジなどである。前記第一表面と前記第二表面とで線と面との接触が形成される。

前記カーボンナノチューブ構造体６２２は、少なくとも一つのカーボンナノチューブ網状構造体又は少なくとも一つのカーボンナノチューブワイヤであってもよい。

前記ステップ（Ｗ２０）は、下記のサブステップを含む。（Ｗ２１）前記カーボンナノチューブ構造体６２２を前記第一リング６１２の第一表面に設置する。（Ｗ２２）容器６６０における有機溶剤６６２で前記カーボンナノチューブ構造体６２２を処理する。（Ｗ２３）余分なカーボンナノチューブ構造体６２２を除去し、カーボンナノチューブ支持体６２０を形成する。（Ｗ２４）前記固定体６３０を前記カーボンナノチューブ支持体６２０に設置し、前記第二スルーホール６３６と前記第一スルーホール６１６との少なくとも一部を重ね合わせる。具体的には、前記第二リング６３２の第二表面と前記第一リング６１２の第一表面を対向して設置させ、各々の前記第二スルーホール６３６と各々の前記第一スルーホール６１６とをそれぞれ重ね合わせて設置する。前記ステップ（Ｗ２１）〜ステップ（Ｗ２３）における具体的な方法は、前記ステップ（Ｓ２１）〜ステップ（Ｓ２３）における具体的な方法と同じである。また、実際の応用に応じて、前記ステップの順序を調整することができる。例えば、まず、有機溶剤で前記カーボンナノチューブ構造体６２２を処理する。その後、該カーボンナノチューブ構造体６２２を前記キャリヤー６１０の表面に設置する。

前記ステップ（Ｗ３０）は、下記のサブステップを含む。まず、溶接装置を採用して、前記第一リング６１２及び第二リング６３２に圧力を印加し、該第一リング６１２の第一表面と該第二リング６３２の第二表面とで線接触を形成させる。次に、前記第一リング６１２の第一表面と前記第二リング６３２の第二表面との線接触の所に溶接を行う。前記溶接を行う過程において、前記線接触の所に多くの熱を発生し、該熱が前記第一リング６１２及び前記第二リング６３２の材料を溶融状態に加熱し、圧力を印加し続け、前記第一リング６１２及び前記第二リング６３２が冷却された後、該第一リング６１２及び該第二リング６３２が溶接され、該溶接された所に前記溶接部品６４０が形成される。前記ステップ（Ｗ３０）において、線と平面との接触により、前記キャリヤー６１０と前記固定体６３０とを溶接させるので、前記キャリヤー６１０と前記固定体６３０との位置決めが正確になる。

前記ステップ（Ｗ１０）から提供されたカーボンナノチューブ構造体６２２が複数のカーボンナノチューブフィルム、複数のカーボンナノチューブワイヤ又は複数のカーボンナノチューブ網状構造体を含む場合、前記透過型電子顕微鏡グリッド６０の製造方法は、下記のステップを含んでもよい。（Ｗ１０）キャリヤー６１０、カーボンナノチューブ構造体６２２及び固定体６３０を提供する。（Ｗ２０）前記カーボンナノチューブ構造体６２２の一部のカーボンナノチューブ構造体を前記キャリヤー６１０の第一スルーホール６１６に設置し、前記カーボンナノチューブ構造体６２２の他の一部のカーボンナノチューブ構造体を前記固定体６３０の第二スルーホール６３６に設置する。次に、前記キャリヤー６１０と前記固定体６３０を閉じ、一部のカーボンナノチューブ構造体と他の一部のカーボンナノチューブ構造体とを接着させ、カーボンナノチューブ支持体６２０を形成し、該カーボンナノチューブ支持体６２０が前記キャリヤー６１０と前記固定体６３０との間に設置される。

また、本発明は、同時に複数の透過型電子顕微鏡グリッド６０を製造する方法を、提供する。該製造方法は、下記のステップを含む。（Ｗ１１０）複数のキャリヤー６１０を提供し、該複数のキャリヤー６１０を、間隔を置いて設置し、各々の前記キャリヤー６１０がそれぞれ少なくとも一つの第一スルーホール６１６を有する。（Ｗ１２０）カーボンナノチューブ構造体６２２を提供し、該カーボンナノチューブ構造体６２２を複数の前記キャリヤー６１０の第一スルーホール６１６に被覆する。（Ｗ１３０）複数の固定体６３０を提供し、各々の固定体６３０をそれぞれ前記キャリヤー６１０に設置し、前記カーボンナノチューブ構造体６２２を複数の前記キャリヤー６１０と複数の前記固定体６３０との間に固定させる。（Ｗ１４０）各々の前記固定体６３０と前記キャリヤー６１０とを溶接して固定する。（Ｗ１５０）複数の前記キャリヤー６１０との間の隙間に沿って、カーボンナノチューブ構造体６２２を切断し、複数の透過型電子顕微鏡グリッド６０を形成する。

前記ステップ（Ｗ１１０）、ステップ（Ｗ１２０）及びステップ（Ｗ１５０）は、それぞれ、前記ステップ（Ｓ１１０）、ステップ（Ｓ１２０）、及びステップ（Ｓ１４０）の具体的な方法と同じである。前記キャリヤー６１０及び前記固定体６３０は、分離する構造体であってもよく、一体成型加工により形成された構造体であってもよい。

前記ステップ（Ｗ１３０）の具体的な方法は、前記ステップ（Ｓ１３０）の具体的な方法と同じである。前記固定体６３０の数量が前記キャリヤー６１０の数量と同じであり、各々のキャリヤー６１０と一つの固定体６３０とが固定する。

前記ステップ（Ｗ１４０）の具体的な方法は、前記ステップ（Ｗ３０）の具体的な方法と同じであり、各々のキャリヤー６１０と一つの固定体６３０とが溶接により、固定する。

勿論、前記実施形態２、実施形態３、実施形態４及び実施形態５は、溶接法を採用して、前記キャリヤーと前記固定体とを固定することにより、透過型電子顕微鏡グリッドを製造することもできる。前記実施形態におけるキャリヤー及び固定体が交換できる。

本実施形態に係わる透過型電子顕微鏡グリッド及び該透過型電子顕微鏡グリッドの製造方法は、次の優れた点がある。

第一に、前記透過型電子顕微鏡グリッドを使用する場合、該透過型電子顕微鏡グリッドを挟む工具が前記カーボンナノチューブ支持体と接触することを防止できるので、前記工具による前記カーボンナノチューブ支持体への汚染を減少することができる。従って、前記透過型電子顕微鏡を利用して、試料の画像の解像度を高めることができる。

第二に、前記カーボンナノチューブ支持体が前記キャリヤーと前記固定体との間に設置されるので、該カーボンナノチューブ支持体が固定され、移動しにくい。更に、前記キャリヤー及び前記固定体は、凸部をスリットに挿入する方式又は溶接する方式により固定されるので、前記カーボンナノチューブ支持体が前記キャリヤーと前記固定体との間に安定に固定され、該カーボンナノチューブ支持体が移動しない。従って、前記透過型電子顕微鏡を利用して、試料を分析する正確性及び解像度を高めることができる。

第三に、本実施形態に係わる透過型電子顕微鏡グリッドの製造方法は、簡単で便利である。また、前記カーボンナノチューブ支持体を透過型電子顕微鏡グリッドの中に容易に固定させることができる。また、前記キャリヤーと前記固定体との位置決めを正確にすることができる。特に、前記第一スルーホールと第二スルーホールとの位置決めを正確にすることができる。

１０、２０、３０、４０、５０、６０ 透過型電子顕微鏡グリッド
１１０、２１０、３１０、４１０、５１０、６１０ キャリヤー
１１１、２１１、５１１、６１１ 第一円形のシート本体
１１２、２１２、３１２、４１２、５１２、６１２ 第一リング
１１４、３１４、５１４、６１４ 第一網状構造
１１６、２１６、３１６、４１６、５１６、６１６ 第一スルーホール
１１８、２１８、３１８、４１８、５１８ スリット
１２０、２２０、３２０、４２０、５２０、６２０ カーボンナノチューブ支持体
１３０、２３０、３３０、４３０、５３０、６３０ 固定体
１３１、２３１、５３１、６３１ 第二円形のシート本体
１３２、２３２、３３２、４３２、５３２、６３２ 第二リング
１３４、５３４、６３４ 第二網状構造
１３６、２３６、３３６、４３６、５３６、６３６ 第二スルーホール
１３８、２３８、３３８、４３８、５３８ 凸部
１５０、２５０ 第三スルーホール
２１４ 第一帯状構造
２３４ 第二帯状構造
５２２、６２２ カーボンナノチューブ構造体
５５０ 折り畳み部
５６０、６６０ 容器
５６２、６６２ 有機溶剤
６１８ 第一表面
６３８ 第二表面
６４０ 溶接部品

Claims (2)

1. 少なくとも一つの第一スルーホールを有するキャリヤー、カーボンナノチューブ構造体及び少なくとも一つの第二スルーホールを有する固定体を提供する第一ステップと、
   前記キャリヤーと前記固定体とを積層して、前記カーボンナノチューブ構造体を前記キャリヤーと前記固定体との間に挟んで固定する第二ステップと、
   前記キャリヤーと前記固定体とを溶接して固定する第三ステップと、
   を含み、
   第二ステップにおいて、前記キャリヤーの前記固定体に対向する表面が平面であり、前記固定体の前記キャリヤーに対向する表面の形状が曲面又はリッジであり、前記キャリヤーと前記固定体との互いに対向する表面が接触する場合、線と面との接触を形成し、
   前記第三ステップにおいて、前記キャリヤーと前記固定体との線と面との接触部分を溶接して、前記キャリヤーと前記固定体とを結合することを特徴とする透過型電子顕微鏡グリッドの製造方法。
2. それぞれ少なくとも一つの第一スルーホールを有する複数のキャリヤーを提供し、該複数のキャリヤーを、間隔を置いて設置する第一ステップと、
   カーボンナノチューブ構造体を提供し、該カーボンナノチューブ構造体を複数の前記キャリヤーの第一スルーホールに被覆する第二ステップと、
   複数の固定体を提供し、各々の前記固定体をそれぞれ前記キャリヤーに設置し、前記カーボンナノチューブ構造体を複数の前記キャリヤーと複数の前記固定体との間に挟んで固定する第三ステップと、
   各々の前記固定体と前記キャリヤーとを溶接して固定する第四ステップと、
   複数の前記キャリヤーの間の隙間に沿って、カーボンナノチューブ構造体を切断し、複数の透過型電子顕微鏡グリッドを形成する第五ステップと、
   を含み、
   前記第三ステップにおいて、各々の前記キャリヤーの前記固定体に対向する表面が平面であり、各々の前記固定体の前記キャリヤーに対向する表面の形状が曲面又はリッジであり、各々の前記キャリヤーと前記固定体との互いに対向する表面が接触する場合、線と面との接触を形成し、
   前記第四ステップにおいて、各々の前記キャリヤーと前記固定体との線と面との接触部分を溶接して、各々の前記キャリヤーと前記固定体とを結合することを特徴とする複数の透過型電子顕微鏡グリッドの製造方法。

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