JP5871736B2 - Etching solution processing mechanism and etching solution coating method - Google Patents

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本発明は、エッチング液処理機構及びエッチング液塗布方法に関する。より詳細には、本発明は、3次元材料組織画像を取得するときに使用する逐次エッチング組織画像を再構築する技術において、より複雑なエッチング処理を可能とするためのエッチング液の前処理を可能とするエッチング液処理機構及びエッチング液塗布方法に関する。   The present invention relates to an etching solution processing mechanism and an etching solution application method. More specifically, the present invention enables pretreatment of an etching solution to enable a more complicated etching process in a technique for reconstructing a sequential etching structure image used when acquiring a three-dimensional material structure image. The present invention relates to an etching solution processing mechanism and an etching solution application method.

鉄鋼、アルミニウム及びマグネシウム等の構造用金属材料において、エネルギー損失が小さい素材、及び耐環境性能に優れた素材等が求められている。このような素材の開発のため、ナノテクノロジー技術及び科学技術の進歩とともに、材料組織の3次元データが活用され始めている。多くの金属材料は、複数の結晶から構成される多結晶材料であり、金属材料を構成する結晶粒の大きさのばらつきが、金属材料の強度又は延性等の機械的特性に影響を及ぼすことが多い。また、金属材料の結晶粒は、3次元的に不規則な形状を有しており、2次元の断面組織観察である光学顕微鏡観察から取得される結晶の粒径及び粒径分布は、正確なものとはいい難い。さらに、物理モデルに基づく計算機シミュレーションを使用した材料設計では、結晶粒径の高精度な3次元分布データを入力データと使用する必要があり、材料組織の3次元データの実測値を取得したいという要請がある。   In structural metal materials such as steel, aluminum, and magnesium, materials with low energy loss and materials excellent in environmental resistance are required. For the development of such materials, the three-dimensional data of the material organization has begun to be utilized along with the advancement of nanotechnology and science and technology. Many metal materials are polycrystalline materials composed of a plurality of crystals, and variations in the size of crystal grains constituting the metal material may affect mechanical properties such as strength or ductility of the metal material. Many. In addition, the crystal grains of the metal material have a three-dimensional irregular shape, and the crystal grain size and grain size distribution obtained from observation with an optical microscope, which is two-dimensional cross-sectional structure observation, are accurate. It's hard to be a thing. Furthermore, in material design using computer simulation based on a physical model, it is necessary to use highly accurate three-dimensional distribution data of crystal grain size as input data, and there is a demand for acquiring measured values of three-dimensional data of material structures. There is.

材料組織を3次元的に観察する2つの方法が知られている。第1の方法は、X線を用いた非破壊的な方法である。非破壊的な方法の一例は、材料を透過したX線像を再構築して3次元像を得るトモグラフィ法である。トモグラフィ法では、金属材料に対するX線の透過能が小さいので、強力な放射光を放射するX線源が必要になるという問題がある。さらに、強力な放射光を放射するX線源を使用した場合でも、鉄鋼材料の3次元像を得るためには、試料の板厚を0.5mm程度に薄くする必要がある。このため、トモグラフィ法は、数mm以上の厚さを有する鋼板が使用される構造部材に適用することは容易ではない。   Two methods for three-dimensional observation of the material structure are known. The first method is a non-destructive method using X-rays. An example of a non-destructive method is a tomography method in which an X-ray image transmitted through a material is reconstructed to obtain a three-dimensional image. The tomography method has a problem in that an X-ray source that emits strong radiation is required because the X-ray transmission ability with respect to a metal material is small. Furthermore, even when an X-ray source that emits strong synchrotron radiation is used, in order to obtain a three-dimensional image of the steel material, it is necessary to reduce the thickness of the sample to about 0.5 mm. For this reason, it is not easy to apply the tomography method to a structural member in which a steel plate having a thickness of several mm or more is used.

第2の方法は、シリアルセクショニング法である。シリアルセクショニング法は、機械的な研磨(以下、機械研磨又は単に研磨とも称する)、化学的なエッチング(以下、単にエッチングとも称する)及び顕微鏡観察の工程を逐次実行して取得された顕微鏡画像を再構築して3次元画像を得るものである。シリアルセクショニング法では、材料の表面を機械的に研磨した後に、化学的なエッチングを施して得られた材料組織を顕微鏡で観察する。次いで、さらに一定量を研磨して、エッチング後に顕微鏡観察をするという作業を連続的に繰り返して、観察した顕微鏡画像を再構築して3次元画像を得る。   The second method is a serial sectioning method. In the serial sectioning method, a microscope image obtained by performing mechanical polishing (hereinafter also referred to as mechanical polishing or simply polishing), chemical etching (hereinafter also simply referred to as etching), and microscope observation step by step is reproduced. It is constructed to obtain a three-dimensional image. In the serial sectioning method, the surface of a material is mechanically polished, and then a material structure obtained by chemical etching is observed with a microscope. Next, a predetermined amount is further polished and the operation of microscopic observation after etching is continuously repeated, and the observed microscopic image is reconstructed to obtain a three-dimensional image.

シリアルセクショニング法では、機械研磨により、一定深さ毎に2次元画像を取得することができる。また、化学的なエッチングにより、金属の表面を僅かに腐食させて、微細な凹凸や着色を施して、研磨された試料の表面の材料組織の構造を明確にすることができる。   In the serial sectioning method, a two-dimensional image can be acquired at a certain depth by mechanical polishing. Moreover, the structure of the material structure | tissue of the surface of the grind | polished sample can be clarified by slightly corroding the metal surface by chemical etching and giving fine unevenness and coloring.

シリアルセクショニング法の名称は、連続的に薄層組織像(セクショニング像とも称する)を取得することに由来するものである。シリアルセクショニング法では、取得された薄層組織画像は、コンピュータを使用して積み上げられて立体画像として再構築される。薄層組織の一例は、1回辺り数百nmの研磨で得られた表面組織である。薄層組織は、立体画像として再構築するときに、同一の組織を有するものとして扱うことができる。   The name of the serial sectioning method is derived from obtaining thin layer tissue images (also referred to as sectioning images) continuously. In the serial sectioning method, acquired thin tissue images are stacked using a computer and reconstructed as a stereoscopic image. An example of the thin layer structure is a surface structure obtained by polishing several hundreds of nanometers per time. A thin layer structure can be treated as having the same structure when reconstructed as a stereoscopic image.

シリアルセクショニング方法では、光学顕微鏡観察を使用することにより、数十ミクロンからmmサイズまで最も適したサイズでの材料組織画像が得られるので、変形や破壊、また材料の製造プロセス上で起きる様々な材料組織情報を知ることができる。このような情報は、透過電子顕微鏡像又は走査電子顕微鏡像等が使用されるミクロンサイズ以下の微小領域での3次元再構築画像では得ることができない。   In the serial sectioning method, the material structure image of the most suitable size from several tens of microns to mm size can be obtained by using optical microscope observation, so various materials that occur during deformation, destruction, and material manufacturing process Organization information can be known. Such information cannot be obtained with a three-dimensional reconstructed image in a minute region of micron size or less where a transmission electron microscope image or a scanning electron microscope image is used.

シリアルセクショニング方法は、セクショニング画像を取得するごとに試料を研磨する必要がある。しかしながら、研磨及びエッチング作業は、手作業で行われるために、1つの対象試料から数百枚のセクショニング画像を得るのに1週間程度の時間がかかってしまうという課題があった(非特許文献1参照)。このため、数十ミクロンからmmサイズの3次元組織画像を全自動で取得したいという強いニーズが存在した。   In the serial sectioning method, it is necessary to polish a sample every time a sectioning image is acquired. However, since the polishing and etching operations are performed manually, there is a problem that it takes about one week to obtain several hundred sectioning images from one target sample (Non-patent Document 1). reference). For this reason, there has been a strong need to fully automatically acquire a three-dimensional tissue image of several tens of microns to mm size.

この課題を解決する1つの方法は、米国空軍研究所とカーネギメロン大学とが共同開発した「Robo−Met.3D」と称される装置を使う方法である。この方法は、機械的な研磨、化学的なエッチング及び光学顕微鏡観察のそれぞれ処理工程にロボットアームにより試料を移動させて所定の処置を施す技術であり、米国で事業化が進んでいる。   One way to solve this problem is to use a device called “Robo-Met.3D” jointly developed by the US Air Force Research Institute and Carnegi Mellon University. This method is a technique for performing a predetermined treatment by moving a sample with a robot arm in each of the processing steps of mechanical polishing, chemical etching, and optical microscope observation, and commercialization is progressing in the United States.

ロボットアームを用いたこの技術の課題は、ロボットアームで所定の位置に試料を移動するため、サブミクロンオーダでずれなく試料位置に配置することが容易ではないことである。シリアルセクショニング法では、処理中に位置ずれが生じると、3次元画像を再構築するときに、セクショニング画像の位置を補正する膨大な後処理が必要となる。さらに、μmオーダ又はサブμmオーダの材料組織観察をするときには、十分な分解能を得ることが困難になるおそれがある。このため、試料の観察表面位置に回転や面内位置ずれが生じないことが要求される。   The problem of this technique using a robot arm is that the sample is moved to a predetermined position by the robot arm, so that it is not easy to place the sample at the sample position without deviation on the order of submicrons. In the serial sectioning method, if a displacement occurs during processing, a huge amount of post-processing for correcting the position of the sectioning image is required when reconstructing the three-dimensional image. Furthermore, when observing a material structure in the order of μm or sub-μm, it may be difficult to obtain sufficient resolution. For this reason, it is required that the observation surface position of the sample does not rotate or shift in the surface.

この課題を解決したものが、「Genus_3D」と称される装置である。「Genus_3D」では、試料は、上下位置に配置され垂直方向の直線的な移動となるので、ロボットアーム等により試料を3次元的に移動する必要がない。「Genus_3D」は、本願発明の発明者の一人が開発したものである。   A device called “Genus — 3D” has solved this problem. In “Genus — 3D”, the sample is arranged in a vertical position and is moved in a straight line in the vertical direction, so there is no need to move the sample three-dimensionally by a robot arm or the like. “Genus — 3D” was developed by one of the inventors of the present invention.

「Genus_3D」は、試料位置を上下移動させる垂直駆動機構を有し、試料が上方に配置されたときに光学顕微鏡による撮影がされ、下方に移動したときに研磨盤が水平方向から移動して試料を研磨する。次いで、試料を洗浄した後に、洗浄ノズル又はエッチングノズル等から噴射される単一のエッチング液で、試料の表面がエッチングされる。「Genus_3D」では、これらの一連の処理をコンピュータ制御により自動化したことによりμmオーダ又はサブμmオーダの材料組織においても位置ずれすることなく、セクショニング画像を取得することができる。「Genus_3D」が導入されて、フェライト単相からなる鋼材の結晶粒径の3次元分布画像などが容易に取得されるようになり、フェライト鋼の強度及び延性に大きな影響を及ぼすフェライト鋼の粒径の分布を計測することが可能となった。   “Genus — 3D” has a vertical drive mechanism that moves the sample position up and down. When the sample is placed above, the image is taken with an optical microscope, and when it moves downward, the polishing disk moves from the horizontal direction and the sample is moved. To polish. Next, after cleaning the sample, the surface of the sample is etched with a single etching solution sprayed from a cleaning nozzle or an etching nozzle. In “Genus — 3D”, a series of these processes is automated by computer control, so that a sectioning image can be acquired without misalignment even in a material structure of μm order or sub-μm order. With the introduction of “Genus — 3D”, a three-dimensional distribution image of the crystal grain size of a steel material consisting of a single ferrite phase can be easily obtained, and the grain size of the ferritic steel that has a great influence on the strength and ductility of the ferritic steel It became possible to measure the distribution of.

一方、強度が低いフェライト単相からなる炭素鋼に代わり、強度が高い鋼板であるハイテンが使用されてきている。ハイテンは、パーライト、ベイナイト及びマルテンサイトなどのフェライト以外の様々な硬質な材料組織が混合された鋼板組織を有している。光学顕微鏡法で鉄鋼材料組織を検証するとき、鉄鋼材料組織をそれぞれ特徴的なエッチング法により着色させることが知られている。例えば、特許文献1には、カラ−エッチング法によりフェライト相とベイナイト相とを識別する技術が記載されている。また、特許文献2には、複雑な混合エッチング液を活用することで、オーステナイト相をカラーエッチングする技術が記載されている。これらの着色技術を全自動シリアルセクショニング顕微鏡法に適用することにより、光学顕微鏡観察により取得された画像から材料組織計測のための機械的画像処理用データを生成できるので、製造現場において効率的な材料組織計測が可能なる。   On the other hand, instead of carbon steel made of a ferrite single phase having low strength, high strength steel plate having high strength has been used. Hi-Ten has a steel plate structure in which various hard material structures other than ferrite such as pearlite, bainite and martensite are mixed. When verifying a steel material structure by optical microscopy, it is known to color each steel material structure by a characteristic etching method. For example, Patent Document 1 describes a technique for discriminating a ferrite phase from a bainite phase by a color etching method. Patent Document 2 describes a technique for color-etching an austenite phase by utilizing a complicated mixed etching solution. By applying these coloring techniques to fully automatic serial sectioning microscopy, it is possible to generate data for mechanical image processing for material structure measurement from images acquired by optical microscope observation. Tissue measurement is possible.

光学顕微鏡を用いた全自動シリアルセクショニング顕微鏡が使用される範囲が拡大するとともに、より複雑な材料組織に対する3次元材料組織画像の再構築が要望されている。3次元材料組織画像を再構築するために、ナイタール又はクロム酸系等の単一のエッチング液ではなく、複数のエッチング液が混合されたカラーエッチング液を活用するニーズがある。   As the range in which a fully automatic serial sectioning microscope using an optical microscope is used is expanded, it is desired to reconstruct a three-dimensional material structure image for a more complicated material structure. In order to reconstruct a three-dimensional material structure image, there is a need to use a color etching solution in which a plurality of etching solutions are mixed, instead of a single etching solution such as nital or chromic acid.

しかしながら、全自働シリアルセクショニング顕微鏡では、研磨、エッチング、洗浄及び観察のそれぞれの要素を自動化することが優先されており、単一種類のエッチング液を各ノズルから噴射して試料に塗布する構造のみが知られていた。   However, in the fully automatic serial sectioning microscope, priority is given to automating each element of polishing, etching, cleaning and observation, and only a structure in which a single type of etching solution is sprayed from each nozzle and applied to the sample. Was known.

特開昭59−219473号公報JP 59-219473 A 特開平5−163590号公報JP-A-5-163590

榎本正人他,「鉄と鋼」90巻(2004年)183頁Masato Enomoto et al., “Iron and Steel”, Volume 90 (2004), p. 183

これに対して、複数のエッチング液を混合して溜め置されたエッチング液を単一のノズルから噴射して塗布する構造が検討された。しかしながら、金属材料の表面組織エッチングは、エッチング液の混合比率、流量及び濃度等を制御する必要があり、混合して溜め置された複数のエッチング液として使用することは適当ではない。溜め置された複数のエッチング液は、溜め置きされている間にエッチング液が互いに化学反応することにより、エッチング液の混合比率が変化してしまうためである。   On the other hand, the structure which sprayed and apply | coated the etching liquid stored by mixing a some etching liquid from a single nozzle was examined. However, the surface texture etching of a metal material needs to control the mixing ratio, flow rate, concentration, etc. of the etching solution, and is not suitable for use as a plurality of mixed etching solutions. This is because the mixing ratio of the etching solutions changes due to a chemical reaction between the etching solutions of the plurality of stored etching solutions.

本発明は、上記の課題を解決し、複数のエッチング液の混合する技術を確立することを目的とする。   An object of the present invention is to solve the above problems and establish a technique for mixing a plurality of etching solutions.

本願発明者は、上記の目的を達成するために、全自動シリアルセクショニング顕微鏡装置に着脱可能なエッチング液処理機構の形態や構成について鋭意検討した結果、以下のような新しい全自動シリアルセクショニング顕微鏡装置用のエッチング液処理機構とそのエッチング塗布方法の開発に至った。   In order to achieve the above object, the present inventor has intensively studied the form and configuration of an etching solution processing mechanism that can be attached to and detached from the fully automatic serial sectioning microscope apparatus. Has led to the development of the etching solution processing mechanism and the etching coating method.

(1)試料の表面を研磨し、前記研磨された試料の表面をエッチングし、前記エッチングされた試料の表面を撮像する一連の処理を連続的に繰り返して自動操作する全自動シリアルセクショニング顕微鏡装置において、第1エッチング液と、前記第1エッチング液と異なる第2エッチング液とが混合された混合エッチング液を前記研磨された試料の表面に塗布するエッチング液処理機構であって、
前記第1エッチング液を収容する第1エッチング液容器と、
前記第2エッチング液を収容する第2エッチング液容器と、
前記第1及び第2エッチング液を混合して混合エッチング液を生成し収容するエッチング液混合容器と、
試料の表面が研磨されると判定されたときに、前記第1エッチング液容器から前記エッチング液混合容器に所定の量の第1エッチング液を供給する第1エッチング液供給部と、
試料の表面が研磨されると判定されたときに、前記第2エッチング液容器から前記エッチング液混合容器に所定の量の第2エッチング液を供給する第2エッチング液供給部と、
前記混合エッチング液が噴射された後に、前記エッチング液混合容器に洗浄液を供給する洗浄液供給部と、
前記研磨された試料の表面に所定の量の混合エッチング液を前記エッチング液混合容器から噴射して塗布する混合エッチング液噴射部と、を有し、
前記混合エッチング液噴射部から噴射される液体が前記試料に届かない位置に前記試料が移動したことを認証した後に、前記エッチング液混合容器に収容された洗浄液を前記混合エッチング液噴射部から噴射することを特徴とする全自動シリアルセクショニング顕微鏡用のエッチング液処理機構。
(1) In a fully automatic serial sectioning microscope apparatus that polishes the surface of the sample, etches the surface of the polished sample, and automatically repeats a series of processes for imaging the surface of the etched sample. An etching solution processing mechanism for applying a mixed etching solution in which a first etching solution and a second etching solution different from the first etching solution are mixed to the surface of the polished sample;
A first etchant container containing the first etchant;
A second etchant container containing the second etchant;
An etching liquid mixing container for mixing and generating a mixed etching liquid by mixing the first and second etching liquids;
A first etching solution supply unit configured to supply a predetermined amount of the first etching solution from the first etching solution container to the etching solution mixing container when it is determined that the surface of the sample is polished ;
A second etching solution supply unit configured to supply a predetermined amount of the second etching solution from the second etching solution container to the etching solution mixing container when it is determined that the surface of the sample is polished ;
A cleaning liquid supply unit for supplying a cleaning liquid to the etching liquid mixing container after the mixed etching liquid is sprayed;
A mixed etching solution spraying unit that sprays and applies a predetermined amount of mixed etching solution from the etching solution mixing container onto the surface of the polished sample ;
After authenticating that the sample has moved to a position where the liquid ejected from the mixed etching liquid ejecting section does not reach the sample, the cleaning liquid contained in the etching liquid mixing container is ejected from the mixed etching liquid ejecting section. Etching solution processing mechanism for fully automatic serial sectioning microscope.

(2)前記第1及び第2エッチング液と異なる第3エッチング液を収容する第3エッチング液容器と、
前記第1エッチング液及び前記第2エッチング液を混合した混合エッチング液が噴射され且つ前記洗浄液が噴射された後に、前記第3エッチング液容器から前記エッチング液混合容器に所定の量の第3エッチング液を供給する第3エッチング液供給部と、
を更に有し、
前記混合エッチング液噴射部は、前記研磨された試料の表面に前記第3エッチング液を前記エッチング液混合容器から噴射して塗布し、
前記洗浄液供給部は、第3エッチング液が噴射された後に、前記エッチング液混合容器に洗浄液を供給する(1)に記載の全自動シリアルセクショニング顕微鏡用のエッチング液処理機構。
(2) a third etching solution container for containing a third etching solution different from the first and second etching solutions;
After a mixed etching solution obtained by mixing the first etching solution and the second etching solution is injected and the cleaning solution is injected, a predetermined amount of the third etching solution is transferred from the third etching solution container to the etching solution mixing container. A third etching solution supply unit for supplying
Further comprising
The mixed etching solution spraying unit sprays and applies the third etching solution from the etching solution mixing container onto the surface of the polished sample,
The cleaning liquid supply unit according to (1), wherein the cleaning liquid supply unit supplies the cleaning liquid to the etching liquid mixing container after the third etching liquid is sprayed .

(3)前記第1〜第3エッチング液供給部はそれぞれ、定量ポンプを有する(2)に記載の全自動シリアルセクショニング顕微鏡用のエッチング液処理機構。 (3) The etchant processing mechanism for a fully automatic serial sectioning microscope according to (2) , wherein each of the first to third etchant supply units has a metering pump .

(4)エッチング液処理機構は、前記エッチング液混合容器の内部に配置される撹拌子を更に有する(1)〜(3)のいずれかに記載の全自動シリアルセクショニング顕微鏡用のエッチング液処理機構。 (4) The etching solution processing mechanism for a fully automatic serial sectioning microscope according to any one of (1) to (3), wherein the etching solution processing mechanism further includes a stirrer disposed inside the etching solution mixing container .

(5)前記全自動シリアルセクショニング顕微鏡装置に着脱可能に接続される(1)〜(4)のいずれかに記載の全自動シリアルセクショニング顕微鏡用のエッチング液処理機構。 (5) The etching solution processing mechanism for a fully automatic serial sectioning microscope according to any one of (1) to (4), which is detachably connected to the fully automatic serial sectioning microscope apparatus.

(6)試料の表面を研磨し、前記研磨された試料の表面をエッチングし、前記エッチングされた試料の表面を撮像する一連の処理を連続的に自動操作する全自動シリアルセクショニング処理において、エッチング液処理機構が混合エッチング液を試料に塗布する方法であって、前記エッチング液処理機構が、
試料の表面が研磨されると判定されたときに、少なくとも2つの異なるエッチング液を所定の割合で混合して生成された混合エッチング液をエッチング液混合容器に収容し、
試料がエッチングされるエッチング位置に試料が配置されたことを認証し、
前記試料が前記エッチング位置に移動したことを認証した後に、前記混合エッチング液を前記エッチング液混合容器から混合エッチング液噴射部を介して前記試料に塗布し、
前記エッチング液混合容器に洗浄液を供給し、
前記混合エッチング液噴射部から噴射される液体が前記試料に届かない位置である洗浄退避位置に前記試料が移動したことを認証し、
前記試料が前記洗浄退避位置に移動したことを認証した後に、混合エッチング液噴射部を介して前記洗浄液を噴射する、
ステップを有することを特徴とする方法。
(6) In a fully automatic serial sectioning process in which a series of processes for polishing the surface of the sample, etching the surface of the polished sample, and imaging the surface of the etched sample is continuously automatically performed, A processing mechanism is a method of applying a mixed etching liquid to a sample, and the etching liquid processing mechanism is
When it is determined that the surface of the sample is polished, a mixed etching solution generated by mixing at least two different etching solutions at a predetermined ratio is contained in an etching solution mixing container,
Authenticate that the sample is placed at the etching position where the sample is etched,
After authenticating that the sample has moved to the etching position, the mixed etching solution is applied from the etching solution mixing container to the sample via a mixed etching solution spraying unit,
Supplying a cleaning liquid to the etching liquid mixing container,
Authenticates that the sample has moved to a cleaning retreat position where the liquid ejected from the mixed etching solution ejecting unit does not reach the sample;
After authenticating that the sample has moved to the cleaning retreat position, the cleaning liquid is sprayed through a mixed etching liquid spraying unit.
A method comprising steps.

本発明によれば、複雑な組織を有する金属等の材料組織に対して、混合されたエッチング液を噴射してエッチングすることが可能になり、高強度鋼板等の広範なニーズに応じて開発された複相組織鋼材に対して、3次元材料組織画像を再構築することが可能になる。   According to the present invention, it becomes possible to inject a mixed etching solution into a material structure such as a metal having a complicated structure to perform etching, and developed according to a wide range of needs such as a high-strength steel sheet. It is possible to reconstruct a three-dimensional material structure image for a multiphase steel material.

従来の全自動シリアルセクショニング顕微鏡装置の透視斜視図である。It is a see-through | perspective perspective view of the conventional fully automatic serial sectioning microscope apparatus. 従来の全自動シリアルセクショニング顕微鏡装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the conventional fully automatic serial sectioning microscope apparatus. (a)は図2に示す全自動シリアルセクショニング顕微鏡装置の第1の状態を示し、(b)は図2に示す全自動シリアルセクショニング顕微鏡装置の第2の状態を示し、(c)は図2に示す全自動シリアルセクショニング顕微鏡装置の第3の状態を示し、(d)は図2に示す全自動シリアルセクショニング顕微鏡装置の第4の状態を示す図である。(A) shows the 1st state of the fully automatic serial sectioning microscope apparatus shown in FIG. 2, (b) shows the 2nd state of the fully automatic serial sectioning microscope apparatus shown in FIG. 2, (c) shows FIG. FIG. 4 shows a third state of the fully automatic serial sectioning microscope apparatus shown in FIG. 3, and FIG. 4D is a view showing a fourth state of the fully automatic serial sectioning microscope apparatus shown in FIG. 2. (a)は本発明に係る全自動シリアルセクショニング顕微鏡装置の概略正面図であり、(b)は本発明に係る全自動シリアルセクショニング顕微鏡装置の概略平面図であり、(c)は本発明に係る全自動シリアルセクショニング顕微鏡装置の概略側面図である。(A) is a schematic front view of the fully automatic serial sectioning microscope apparatus which concerns on this invention, (b) is a schematic plan view of the fully automatic serial sectioning microscope apparatus which concerns on this invention, (c) concerns on this invention It is a schematic side view of a fully automatic serial sectioning microscope apparatus. 本発明に係る全自動シリアルセクショニング顕微鏡装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the fully automatic serial sectioning microscope apparatus which concerns on this invention. 本発明に係るエッチング液処理機構の一例の概略構成図である。It is a schematic block diagram of an example of the etching liquid processing mechanism which concerns on this invention. 図6のエッチング液処理機構の処理フローを示す図である。It is a figure which shows the processing flow of the etching liquid processing mechanism of FIG. 本発明に係るエッチング液処理機構の他の例の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the other example of the etching liquid processing mechanism which concerns on this invention. 図8のエッチング液処理機構の処理フローを示す図である。It is a figure which shows the processing flow of the etching liquid processing mechanism of FIG. レペラエッチングされた微細分散したマルテンサイト相の光学顕微鏡写真である。It is an optical micrograph of a finely dispersed martensite phase that has been subjected to repeller etching.

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。   Exemplary embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, in this specification and drawing, about the component which has the substantially same function structure, duplication description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol.

まず、本発明が適用される全自動シリアルセクショニング顕微鏡の基本構成を説明する。   First, the basic configuration of a fully automatic serial sectioning microscope to which the present invention is applied will be described.

図1は、全自動シリアルセクショニング顕微鏡装置100の透視斜視図である。図2は、全自動シリアルセクショニング顕微鏡装置100の概略構成図である。   FIG. 1 is a perspective view of a fully automatic serial sectioning microscope apparatus 100. FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the fully automatic serial sectioning microscope apparatus 100.

「Genus_3D」である全自動シリアルセクショニング顕微鏡装置100は、光学顕微鏡観察機構10と、表面研磨装置機構20と、エッチング液処理機構30と、洗浄処理機構40と、乾燥処理機構50とを有する。全自動シリアルセクショニング顕微鏡装置100は、制御部60と、試料110が配置される試料ステージ70と、液体受け部80とをさらに有する。また、全自動シリアルセクショニング顕微鏡装置100は、洗浄液源140と、エアコンプレッサ150と、汎用コンピュータ160とに接続される。   The fully automatic serial sectioning microscope apparatus 100 that is “Genus — 3D” includes an optical microscope observation mechanism 10, a surface polishing apparatus mechanism 20, an etching solution processing mechanism 30, a cleaning processing mechanism 40, and a drying processing mechanism 50. The fully automatic serial sectioning microscope apparatus 100 further includes a control unit 60, a sample stage 70 on which the sample 110 is disposed, and a liquid receiving unit 80. The fully automatic serial sectioning microscope apparatus 100 is connected to a cleaning liquid source 140, an air compressor 150, and a general-purpose computer 160.

光学顕微鏡観察機構10は、対物レンズ11と、接眼レンズ12と、撮像部13と、鏡筒部14と、照明部15とを有し、試料ステージ70上の試料110のエッチングされた金属表面組織をデジタル画像として撮影する。対物レンズ11は、試料110を撮像するときに試料110に近接して配置されるレンズである。接眼レンズ12は、不図示のオペレータが試料110の金属表面組織を肉眼で観察するときに使用される。撮像部13は、500万画素のカラーカメラである。鏡筒部14は、光学顕微鏡観察機構10の筐体であり、接眼レンズ12及び撮像部13との間の光路を形成する。照明部15は、鏡筒部14により形成される光路に適度な明るさを提供する。   The optical microscope observation mechanism 10 includes an objective lens 11, an eyepiece lens 12, an imaging unit 13, a lens barrel unit 14, and an illumination unit 15, and an etched metal surface structure of the sample 110 on the sample stage 70. Is taken as a digital image. The objective lens 11 is a lens arranged close to the sample 110 when the sample 110 is imaged. The eyepiece 12 is used when an operator (not shown) observes the metal surface structure of the sample 110 with the naked eye. The imaging unit 13 is a color camera with 5 million pixels. The lens barrel part 14 is a housing of the optical microscope observation mechanism 10 and forms an optical path between the eyepiece 12 and the imaging part 13. The illumination unit 15 provides moderate brightness to the optical path formed by the lens barrel unit 14.

表面研磨装置機構20は、研磨盤21と、研磨盤駆動部22と、第1及び第2研磨液容器23及び24と、レーザ研磨量計25とを有する。研磨盤21は、湿式研磨で薄層組織を深さ方向に研磨する円盤式の研磨部である。研磨盤駆動部22は、モータを有し、ベルトを介して接続される研磨盤21を回転する。第1及び第2研磨液容器23及び24はそれぞれ、ポリプロピレンで形成され、互いに異なる種類の研磨液が収容される。レーザ研磨量計25は、研磨盤21により研磨された試料110の深さを測定する。   The surface polishing apparatus mechanism 20 includes a polishing plate 21, a polishing plate driving unit 22, first and second polishing liquid containers 23 and 24, and a laser polishing amount meter 25. The polishing plate 21 is a disc type polishing unit that polishes a thin layer structure in the depth direction by wet polishing. The polishing disk drive unit 22 has a motor and rotates the polishing disk 21 connected via a belt. The first and second polishing liquid containers 23 and 24 are each formed of polypropylene and store different kinds of polishing liquids. The laser polishing meter 25 measures the depth of the sample 110 polished by the polishing board 21.

表面研磨装置機構20は、図2において破線矢印で示される水平駆動機構26により、待機位置と研磨盤21が試料110を研磨する研磨位置との間で水平方向に研磨盤21を移動することができる。水平駆動機構26はステッピングモータを有し、制御部60はステッピングモータから出力されるパルス信号に基づいて、研磨盤21の位置を演算する。表面研磨装置機構20は、研磨処理をするときに、待機位置から研磨位置に移動して研磨盤21を試料110の面上に配置させる。表面研磨装置機構20は、研磨盤21を回転させながら、研磨盤21を研磨位置に移動させた後に、研磨盤21を試料110の表面まで下降させて試料110の表面を機械研磨する。機械研磨が終了した後に、表面研磨装置機構20は、研磨盤21を上昇させて、試料110の表面位置から離す。次いで、表面研磨装置機構20は、研磨盤21を待機位置に戻す。   The surface polishing apparatus mechanism 20 can move the polishing plate 21 in the horizontal direction between a standby position and a polishing position where the polishing plate 21 polishes the sample 110 by a horizontal drive mechanism 26 indicated by a broken line arrow in FIG. it can. The horizontal drive mechanism 26 has a stepping motor, and the control unit 60 calculates the position of the polishing board 21 based on the pulse signal output from the stepping motor. When the polishing process is performed, the surface polishing apparatus mechanism 20 moves from the standby position to the polishing position to place the polishing board 21 on the surface of the sample 110. The surface polishing apparatus mechanism 20 moves the polishing board 21 to the polishing position while rotating the polishing board 21 and then lowers the polishing board 21 to the surface of the sample 110 to mechanically polish the surface of the sample 110. After the mechanical polishing is completed, the surface polishing apparatus mechanism 20 raises the polishing board 21 and separates it from the surface position of the sample 110. Next, the surface polishing apparatus mechanism 20 returns the polishing board 21 to the standby position.

エッチング液処理機構30は、エッチング液容器31と、エッチング液ノズル32と、エッチング液押圧バルブ33とを有し、研磨後に試料110の表面を好適にエッチングする。エッチング液容器31は、ポリプロピレンで形成され、ナイタール等の単一エッチング液が収容される。エッチング液ノズル32は、SUS304で形成される。エッチング液は、エッチング液押圧バルブ33が開になると、エアコンプレッサ150から供給される圧縮空気の圧力により、エッチング液容器31から押し出されてエッチング液ノズル32から噴射される。   The etching solution processing mechanism 30 includes an etching solution container 31, an etching solution nozzle 32, and an etching solution pressing valve 33, and suitably etches the surface of the sample 110 after polishing. The etchant container 31 is made of polypropylene and contains a single etchant such as nital. The etchant nozzle 32 is formed of SUS304. When the etching solution pressing valve 33 is opened, the etching solution is pushed out of the etching solution container 31 and injected from the etching solution nozzle 32 by the pressure of the compressed air supplied from the air compressor 150.

洗浄処理機構40は、洗浄液を供給する洗浄液源140に接続される洗浄液バルブ41と、洗浄液ノズル42とを有し、エッチング後の試料表面を洗浄する。洗浄液は、洗浄液バルブ41が開になると、一例では水道の蛇口である洗浄液源140に加えられている水圧により洗浄液ノズル42から噴射される。   The cleaning processing mechanism 40 includes a cleaning liquid valve 41 connected to a cleaning liquid source 140 for supplying a cleaning liquid and a cleaning liquid nozzle 42, and cleans the sample surface after etching. When the cleaning liquid valve 41 is opened, the cleaning liquid is sprayed from the cleaning liquid nozzle 42 by the water pressure applied to the cleaning liquid source 140 that is a faucet in one example.

乾燥処理機構50は、圧縮空気を供給するエアコンプレッサ150に接続されるエアレギュレータ51と、圧縮空気バルブ52と、圧縮空気噴射器53とを有し、エッチング後の試料表面を乾燥処理する。   The drying processing mechanism 50 includes an air regulator 51 connected to an air compressor 150 that supplies compressed air, a compressed air valve 52, and a compressed air injector 53, and performs a drying process on the sample surface after etching.

全自動シリアルセクショニング顕微鏡装置100では、洗浄処理機構40及び乾燥処理機構50により試料110が洗浄、乾燥されるため、試料110は、エッチング後に腐食するおそれはない。   In the fully automatic serial sectioning microscope apparatus 100, since the sample 110 is cleaned and dried by the cleaning processing mechanism 40 and the drying processing mechanism 50, the sample 110 is not likely to corrode after etching.

制御部60は演算部61と、メモリ62とを有し、メモリ62に格納されたコンピュータプログラムに従い全自動シリアルセクショニング顕微鏡装置100の動作を制御する。制御部60は、全自動シリアルセクショニング顕微鏡装置100が一連の全自動処理を実行するために光学顕微鏡観察機構10、表面研磨装置機構20、エッチング液処理機構30、洗浄処理機構40及び乾燥処理機構50のそれぞれを制御する演算部61を有する。演算部61は、CPU(Central Processing Unit: 中央処理ユニット)を有する。メモリ62には、一連の全自動処理のためのシーケンスプログラムが格納される。制御部60は、通信回線を介して、専用の制御用ソフトウェアを備える汎用コンピュータ160に接続される。不図示のオペレータは、汎用コンピュータ160を介して、機械研磨の深さ、撮像回数などの処理条件を制御部60のメモリ62に入力する。また、汎用コンピュータ160は、光学顕微鏡観察機構10により撮像された断面組織画像を三次元画像に構築する。   The control unit 60 includes a calculation unit 61 and a memory 62, and controls the operation of the fully automatic serial sectioning microscope apparatus 100 according to a computer program stored in the memory 62. The control unit 60 includes an optical microscope observation mechanism 10, a surface polishing apparatus mechanism 20, an etching solution processing mechanism 30, a cleaning processing mechanism 40, and a drying processing mechanism 50 in order for the fully automatic serial sectioning microscope apparatus 100 to execute a series of fully automatic processes. The calculation unit 61 controls each of the above. The computing unit 61 has a CPU (Central Processing Unit). The memory 62 stores a sequence program for a series of fully automatic processes. The control unit 60 is connected to a general-purpose computer 160 having dedicated control software via a communication line. An operator (not shown) inputs processing conditions such as the depth of mechanical polishing and the number of imaging operations to the memory 62 of the control unit 60 via the general-purpose computer 160. The general-purpose computer 160 constructs a cross-sectional tissue image captured by the optical microscope observation mechanism 10 into a three-dimensional image.

全自動シリアルセクショニング顕微鏡装置100の筐体には、非常停止ボタン63、電源ボタン64及び照明ボタン65が配置される。制御部60は、非常停止ボタン63が押下されると、全自動シリアルセクショニング顕微鏡装置100の動作状態にかかわらず、全自動シリアルセクショニング顕微鏡装置100を非常停止する。制御部60は、電源ボタン64の押下により、全自動シリアルセクショニング顕微鏡装置100の電源をオンオフする。制御部60は、照明ボタン65の押下により、照明部15をオンオフする。   An emergency stop button 63, a power button 64, and an illumination button 65 are disposed on the casing of the fully automatic serial sectioning microscope apparatus 100. When the emergency stop button 63 is pressed, the control unit 60 performs the emergency stop of the fully automatic serial sectioning microscope apparatus 100 regardless of the operation state of the fully automatic serial sectioning microscope apparatus 100. The control unit 60 turns on and off the power supply of the fully automatic serial sectioning microscope apparatus 100 when the power button 64 is pressed. The control unit 60 turns on and off the illumination unit 15 by pressing the illumination button 65.

試料ステージ70は、耐腐食金属で形成され、試料110を水平面上に固定する。試料ステージ70は、破線矢印で示される垂直駆動機構71により、下方に位置するエッチング位置から上方に位置する撮像位置まで垂直方向に移動される。エッチング位置は、試料を研磨、エッチング、洗浄及び乾燥する位置である。撮像位置は、試料を撮像する位置である。垂直駆動機構71はステッピングモータを有し、制御部60はステッピングモータから出力されるパルス信号に基づいて、試料ステージ70の位置を演算する。試料ステージ70は、エッチング位置での試料110の表面研磨及びエッチング処理の後に、垂直駆動機構71により、撮像位置に移動されて、試料ステージ70に配置される試料110の表面が光学顕微鏡観察機構10により撮像される。   The sample stage 70 is made of a corrosion-resistant metal, and fixes the sample 110 on a horizontal plane. The sample stage 70 is moved in the vertical direction from an etching position positioned below to an imaging position positioned above by a vertical drive mechanism 71 indicated by a broken line arrow. The etching position is a position where the sample is polished, etched, washed and dried. The imaging position is a position where the sample is imaged. The vertical drive mechanism 71 has a stepping motor, and the control unit 60 calculates the position of the sample stage 70 based on the pulse signal output from the stepping motor. The sample stage 70 is moved to the imaging position by the vertical drive mechanism 71 after the surface polishing and etching process of the sample 110 at the etching position, and the surface of the sample 110 placed on the sample stage 70 is moved to the optical microscope observation mechanism 10. Is imaged.

液体受け部80は、試料ステージ70の下方に配置され、試料ステージ70からあふれたエッチング液、洗浄液を受けて、排水部81から排水タンク82に排水する。   The liquid receiving unit 80 is disposed below the sample stage 70, receives the etching solution and cleaning solution overflowing from the sample stage 70, and drains the drained unit 81 to the drain tank 82.

試料110は、予備鏡面研磨された表面を有する金属試料である。   Sample 110 is a metal sample having a pre-mirror polished surface.

次に、全自動シリアルセクショニング顕微鏡装置100の動作を説明する。   Next, the operation of the fully automatic serial sectioning microscope apparatus 100 will be described.

図3(a)〜3(d)はそれぞれ、全自動シリアルセクショニング顕微鏡装置100の第1〜第4の状態を示す図である。   FIGS. 3A to 3D are views showing first to fourth states of the fully automatic serial sectioning microscope apparatus 100, respectively.

まず、図3(a)に示すように、全自動シリアルセクショニング顕微鏡装置100は、試料ステージ70上に配置される試料110の表面上に研磨盤21を移動させて、研磨盤21により試料110の表面を研磨する。次いで、図3(b)に示すように、全自動シリアルセクショニング顕微鏡装置100は、研磨後の試料110の表面にエッチング液39を噴射して塗布する。次いで、図3(c)に示すように、全自動シリアルセクショニング顕微鏡装置100は、エッチング後の試料110の表面に洗浄液43を噴射した後に、圧縮空気バルブ52を開いて圧縮空気54により試料110の表面を乾燥する。そして、図3(d)に示すように、全自動シリアルセクショニング顕微鏡装置100は、試料ステージ70を撮像位置に移動して、試料ステージ70に配置される試料110の表面を撮像する。   First, as shown in FIG. 3A, the fully automatic serial sectioning microscope apparatus 100 moves the polishing plate 21 onto the surface of the sample 110 placed on the sample stage 70, and the polishing plate 21 moves the sample 110. Polish the surface. Next, as shown in FIG. 3B, the fully automatic serial sectioning microscope apparatus 100 sprays and applies an etching solution 39 to the surface of the polished sample 110. Next, as shown in FIG. 3 (c), the fully automatic serial sectioning microscope apparatus 100 injects the cleaning liquid 43 onto the surface of the sample 110 after the etching, then opens the compressed air valve 52 and opens the compressed air 54. Dry the surface. As shown in FIG. 3D, the fully automatic serial sectioning microscope apparatus 100 moves the sample stage 70 to the imaging position and images the surface of the sample 110 placed on the sample stage 70.

全自動シリアルセクショニング顕微鏡装置100では、試料ステージ70は、水平方向へは移動せず、垂直方向のみに移動する。このため、全自動シリアルセクショニング顕微鏡装置100では、試料110の表面組織観察画像の観察面は、原理的に位置ずれを生ずるおそれがない。また、全自動シリアルセクショニング顕微鏡装置100では、研磨、エッチング、洗浄乾燥及び撮像の全ての工程が数日の間自動的に連続操作されて、百枚以上の連続した光学顕微鏡組織画像を取得することができる。   In the fully automatic serial sectioning microscope apparatus 100, the sample stage 70 does not move in the horizontal direction but moves only in the vertical direction. For this reason, in the fully automatic serial sectioning microscope apparatus 100, the observation surface of the surface texture observation image of the sample 110 is not likely to be displaced in principle. Further, in the fully automatic serial sectioning microscope apparatus 100, all processes of polishing, etching, cleaning and drying and imaging are automatically continuously performed for several days, and 100 or more continuous optical microscope tissue images are acquired. Can do.

以上、全自動シリアルセクショニング顕微鏡装置100について説明した。   Heretofore, the fully automatic serial sectioning microscope apparatus 100 has been described.

全自動シリアルセクショニング顕微鏡装置100は、人手作業に依存する所が多いエッチング作業を含むシリアルセクショニング顕微鏡法を全自動化したものであるが、複数のエッチング液を混合して使用できないという問題がある。試料の表面を僅かに腐食させて、微細な凹凸や着色を施すエッチングでは、エッチング液の混合比率及びエッチング液の量などの制御は非常に繊細になる。エッチング液の混合比率が変化してしまうため、1つのエッチング液容器に複数のエッチング液溜め置きすることは、好ましくない。また、試料の表面上でエッチング液の比率がばらつくため、複数のエッチング液容器からそれぞれ、エッチング液ノズルから試料にエッチング液を噴射して塗布することは、好ましくない。このように、全自動シリアルセクショニング顕微鏡装置100では、複数のエッチング液を使用することができない。   The fully automatic serial sectioning microscope apparatus 100 is a fully automated serial sectioning microscope method including an etching operation that often depends on manual operations, but has a problem that a plurality of etching solutions cannot be mixed and used. In etching that slightly corrodes the surface of the sample to give fine irregularities and coloring, the control of the mixing ratio of the etching solution and the amount of the etching solution becomes very delicate. Since the mixing ratio of the etching solution changes, it is not preferable to store a plurality of etching solutions in one etching solution container. Moreover, since the ratio of the etching solution varies on the surface of the sample, it is not preferable to apply the etching solution by spraying the etching solution from a plurality of etching solution containers onto the sample. Thus, the fully automatic serial sectioning microscope apparatus 100 cannot use a plurality of etching solutions.

本願発明は、全自動シリアルセクショニング顕微鏡装置100のこのような課題を解決するものである。   The present invention solves such a problem of the fully automatic serial sectioning microscope apparatus 100.

図4(a)は、全自動シリアルセクショニング顕微鏡システム200の正面図であり、図4(b)は、全自動シリアルセクショニング顕微鏡システム200の平面図であり、図4(c)は、全自動シリアルセクショニング顕微鏡システム200の側面図である。   4A is a front view of the fully automatic serial sectioning microscope system 200, FIG. 4B is a plan view of the fully automatic serial sectioning microscope system 200, and FIG. 4C is a fully automatic serial section. 1 is a side view of a sectioning microscope system 200. FIG.

全自動シリアルセクショニング顕微鏡システム200は、第1装置架台121上に搭載される全自動シリアルセクショニング顕微鏡装置101と、第2装置架台122上に搭載される汎用コンピュータ160及び汎用コンピュータ用表示装置161とを有する。   The fully automatic serial sectioning microscope system 200 includes a fully automatic serial sectioning microscope apparatus 101 mounted on a first apparatus base 121, a general-purpose computer 160 and a general-purpose computer display apparatus 161 mounted on a second apparatus base 122. Have.

全自動シリアルセクショニング顕微鏡装置101は、上述の全自動シリアルセクショニング顕微鏡装置100と同様な構造を有する本体部と、エッチング液処理機構1とを有する。エッチング液処理機構1は、本体部に着脱可能に接続される。   The fully automatic serial sectioning microscope apparatus 101 includes a main body having the same structure as the above-described fully automatic serial sectioning microscope apparatus 100 and the etching solution processing mechanism 1. Etching solution processing mechanism 1 is detachably connected to the main body.

図5は、全自動シリアルセクショニング顕微鏡装置101の概略構成図である。   FIG. 5 is a schematic configuration diagram of the fully automatic serial sectioning microscope apparatus 101.

全自動シリアルセクショニング顕微鏡装置101は、エッチング液処理機構30の代わりにエッチング液処理機構1が全自動シリアルセクショニング顕微鏡装置101着脱可能に配置されることが上述の全自動シリアルセクショニング顕微鏡装置100と相違する。   The fully automatic serial sectioning microscope apparatus 101 is different from the above-described fully automatic serial sectioning microscope apparatus 100 in that the etching solution processing mechanism 1 is detachably arranged instead of the etching solution processing mechanism 30. .

図6は、エッチング液処理機構1の概略構成図である。   FIG. 6 is a schematic configuration diagram of the etching solution processing mechanism 1.

エッチング液処理機構1は、エッチング液ノズル32と、エッチング液押圧バルブ33と、エッチング液混合容器34と、第1及び第2エッチング液容器35a及び35bと、第1及び第2エッチング液ポンプ36a及び36bとを有する。さらに、エッチング液処理機構1は、撹拌子37と、混合容器洗浄バルブ38と、汎用コンピュータ160に接続されるエッチング制御部360とを有する。   The etching liquid processing mechanism 1 includes an etching liquid nozzle 32, an etching liquid pressing valve 33, an etching liquid mixing container 34, first and second etching liquid containers 35a and 35b, first and second etching liquid pumps 36a, 36b. Further, the etching solution processing mechanism 1 includes a stirrer 37, a mixing container cleaning valve 38, and an etching control unit 360 connected to the general-purpose computer 160.

エッチング液混合容器34は、PEEK(ポリエーテルエーテルケトン、polyetheretherketone)樹脂で形成される容器であり、底面に撹拌子37が配置される。   The etching liquid mixing container 34 is a container formed of PEEK (polyetheretherketone) resin, and a stirring bar 37 is disposed on the bottom surface.

エッチング液ノズル32から噴射されるエッチング液の噴射量は、エッチング液ノズル32から噴射される単位時間当たりのエッチング液噴射量と、エッチング液押圧バルブ33が開いている時間であるエッチング液押圧バルブ開時間とを乗じて演算される。単位時間当たりのエッチング液噴射量は、エッチング液ノズル32内部に配置されるオリフィスの通過抵抗と、エアレギュレータ51で設定される圧縮空気の圧力とに基づいて決定される。単位時間当たりのエッチング液噴射量と、オリフィスの通過抵抗と、圧縮空気の圧力との関係を示す単位噴射量演算表は、エッチング制御部360内部のエッチング記憶部362に記憶される。エッチング制御部360のエッチング演算部361は、オペレータによりエッチング液の噴射量が入力されると、入力されたエッチング液の噴射量と、単位噴射量演算表とに基づいてエッチング液押圧バルブ開時間を演算する。演算されたエッチング液押圧バルブ開時間は、エッチング制御部360内部のエッチング記憶部362に記憶される。   The amount of etching solution sprayed from the etching solution nozzle 32 is the amount of etching solution sprayed from the etching solution nozzle 32 per unit time and the time when the etching solution pressing valve 33 is open. Calculated by multiplying by time. The etching solution injection amount per unit time is determined based on the passage resistance of the orifice arranged inside the etching solution nozzle 32 and the pressure of the compressed air set by the air regulator 51. A unit injection amount calculation table showing the relationship among the etching solution injection amount per unit time, the passage resistance of the orifice, and the pressure of compressed air is stored in the etching storage unit 362 inside the etching control unit 360. When the operator inputs an injection amount of the etching solution, the etching calculation unit 361 of the etching control unit 360 sets the etching solution pressing valve opening time based on the input injection amount of the etching solution and the unit injection amount calculation table. Calculate. The calculated etching solution pressing valve opening time is stored in the etching storage unit 362 inside the etching control unit 360.

第1及び第2エッチング液容器35a及び35bはそれぞれ、ポリプロピレンで形成され、互いに異なる第1及び第2エッチング液がそれぞれ収容される。   The first and second etching liquid containers 35a and 35b are each formed of polypropylene and store different first and second etching liquids, respectively.

第1及び第2エッチング液ポンプ36a及び36bはそれぞれ、ステッピングモータを備える定量チューブポンプを有する。第1及び第2エッチング液ポンプ36a及び36bはそれぞれ、チューブポンプの回転角度を設定することにより供給量を調整する。第1及び第2エッチング液ポンプ36a及び36bの供給量を決定するチューブポンプの回転角度はそれぞれ、エッチング記憶部362に記憶される。エッチング記憶部362に記憶される回転角度は、汎用コンピュータ160を介してオペレータにより変更可能である。   Each of the first and second etchant pumps 36a and 36b has a metering tube pump having a stepping motor. The first and second etchant pumps 36a and 36b each adjust the supply amount by setting the rotation angle of the tube pump. The rotation angles of the tube pumps that determine the supply amounts of the first and second etchant pumps 36a and 36b are stored in the etching storage unit 362, respectively. The rotation angle stored in the etching storage unit 362 can be changed by the operator via the general-purpose computer 160.

撹拌子37は、フッ素樹脂で形成され、磁石を回転する不図示の撹拌子モータにより駆動されるマグネチックスターラ(Magnetic stirrer)である。撹拌子37の駆動は、エッチング記憶部362に記憶される。エッチング記憶部362に記憶される駆動時間は、汎用コンピュータ160を介してオペレータにより変更可能である。   The stirrer 37 is a magnetic stirrer formed of a fluororesin and driven by a stirrer motor (not shown) that rotates a magnet. The driving of the stirrer 37 is stored in the etching storage unit 362. The driving time stored in the etching storage unit 362 can be changed by the operator via the general-purpose computer 160.

混合容器洗浄バルブ38は、洗浄液源140に接続され、混合容器洗浄バルブ38の開閉は、エッチング制御部360により制御される。混合容器洗浄バルブ38が開いている時間である混合容器洗浄バルブ開時間は、エッチング制御部360内部のエッチング記憶部362に記憶される。エッチング記憶部362に記憶される混合容器洗浄バルブ開時間は、汎用コンピュータ160を介してオペレータにより変更可能である。   The mixing container cleaning valve 38 is connected to the cleaning liquid source 140, and the opening and closing of the mixing container cleaning valve 38 is controlled by the etching control unit 360. The mixing container cleaning valve open time, which is the time during which the mixing container cleaning valve 38 is open, is stored in the etching storage unit 362 inside the etching control unit 360. The mixing container cleaning valve opening time stored in the etching storage unit 362 can be changed by the operator via the general-purpose computer 160.

混合容器洗浄バルブ38を介してエッチング液混合容器34に供給された洗浄液は、エッチング液押圧バルブ33を介してエッチング液混合容器34に供給される圧縮空気によって、エッチング液ノズル32から噴射して排出される。排出された洗浄液が試料ステージ70上に配置される試料110に当たらないようにするために、試料ステージ70がエッチング位置から洗浄退避位置に移動した後に洗浄液が噴射して排出される。洗浄退避位置は、エッチング位置と撮像位置との中間地点である。このため、エッチング液ノズル32から噴射された洗浄液は試料ステージ70上に配置される試料110に届かない。洗浄液を排出するためにエッチング液押圧バルブ33が開いている時間である洗浄液噴射バルブ開時間は、エッチング制御部360内部のエッチング記憶部362に記憶される。   The cleaning liquid supplied to the etching liquid mixing container 34 via the mixing container cleaning valve 38 is ejected from the etching liquid nozzle 32 by compressed air supplied to the etching liquid mixing container 34 via the etching liquid pressing valve 33. Is done. In order to prevent the discharged cleaning liquid from hitting the sample 110 placed on the sample stage 70, the cleaning liquid is jetted and discharged after the sample stage 70 has moved from the etching position to the cleaning retreat position. The cleaning retreat position is an intermediate point between the etching position and the imaging position. For this reason, the cleaning liquid sprayed from the etching liquid nozzle 32 does not reach the sample 110 disposed on the sample stage 70. The cleaning liquid injection valve opening time, which is the time during which the etching liquid pressing valve 33 is opened to discharge the cleaning liquid, is stored in the etching storage unit 362 inside the etching control unit 360.

次に、エッチング液処理機構1の動作について説明する。   Next, the operation of the etching solution processing mechanism 1 will be described.

図7は、エッチング液処理機構1の処理フローを示す図である。   FIG. 7 is a diagram showing a processing flow of the etching solution processing mechanism 1.

まず、ステップS101において、エッチング制御部360は、第1及び第2エッチング液容器35a及び35bからエッチング液混合容器34に、第1及び第2エッチング液ポンプ36a及び36bを介して第1及び第2エッチング液をそれぞれ供給する。供給される第1及び第2エッチング液の供給量はそれぞれ、エッチング記憶部362に記憶される第1及び第2エッチング液ポンプ36a及び36bの回転角度に基づいて決定される。   First, in step S101, the etching controller 360 transfers the first and second etching liquid containers 35a and 35b from the first and second etching liquid pumps 36a and 36b to the etching liquid mixing container 34 via the first and second etching liquid pumps 36a and 36b. Each etchant is supplied. The supply amounts of the first and second etching liquids to be supplied are determined based on the rotation angles of the first and second etching liquid pumps 36a and 36b stored in the etching storage unit 362, respectively.

次いで、ステップS102において、エッチング制御部360は、第1及び第2エッチング液ポンプ36a及び36bの起動を検知した後に、撹拌子モータを駆動して撹拌子37を駆動する。   Next, in step S102, the etching control unit 360 detects the activation of the first and second etching liquid pumps 36a and 36b, and then drives the stirrer motor 37 by driving the stirrer motor.

次いで、ステップS103において、制御部60は、第1及び第2エッチング液ポンプ36a及び36bの停止を検知した後に、試料ステージ70をエッチング位置に移動する。次いで、制御部60は、試料ステージ70がエッチング位置に移動したことを示すステージエッチング位置信号をエッチング制御部360に送信する。次いで、エッチング制御部360は、ステージエッチング位置信号を受信して、試料ステージ70がエッチング位置に移動したことを認証する。   Next, in step S103, the control unit 60 moves the sample stage 70 to the etching position after detecting the stop of the first and second etchant pumps 36a and 36b. Next, the control unit 60 transmits a stage etching position signal indicating that the sample stage 70 has moved to the etching position to the etching control unit 360. Next, the etching control unit 360 receives the stage etching position signal and authenticates that the sample stage 70 has moved to the etching position.

次いで、ステップS104において、エッチング制御部360は、エッチング液押圧バルブ33を開いてエッチング液をエッチング液ノズル32から噴射して試料110に塗布する。エッチング液押圧バルブ開時間は、エッチング記憶部362に記憶されている。   Next, in step S <b> 104, the etching control unit 360 opens the etching solution pressing valve 33, sprays the etching solution from the etching solution nozzle 32, and applies it to the sample 110. The etching solution pressing valve opening time is stored in the etching storage unit 362.

次いで、ステップS105において、制御部60は、エッチング液押圧バルブ33の閉を検知した後に、試料ステージ70を洗浄退避位置に移動する。次いで、制御部60は、試料ステージ70が洗浄退避位置に移動したことを示すステージ洗浄退避位置信号をエッチング制御部360に送信する。次いで、エッチング制御部360は、ステージ洗浄退避位置信号を受信して、試料ステージ70が洗浄退避位置に移動したことを認証する。   Next, in step S105, the control unit 60 moves the sample stage 70 to the cleaning retreat position after detecting the closing of the etching solution pressing valve 33. Next, the control unit 60 transmits a stage cleaning retreat position signal indicating that the sample stage 70 has moved to the cleaning retreat position to the etching control unit 360. Next, the etching control unit 360 receives the stage cleaning retract position signal and authenticates that the sample stage 70 has moved to the cleaning retract position.

次いで、ステップS106において、エッチング制御部360は、混合容器洗浄バルブ38を開いて洗浄液をエッチング液混合容器34に供給するとともに、撹拌子37を駆動して、エッチング液混合容器34を洗浄する。エッチング液混合容器34を洗浄するときに、撹拌子37を駆動することにより、より高速な洗浄が可能になる。混合容器洗浄バルブ開時間は、エッチング記憶部362に記憶されている。   Next, in step S <b> 106, the etching control unit 360 opens the mixing container cleaning valve 38 to supply the cleaning liquid to the etching liquid mixing container 34 and drives the stirrer 37 to clean the etching liquid mixing container 34. When the etching liquid mixing container 34 is cleaned, the stirrer 37 is driven to enable faster cleaning. The mixing container cleaning valve opening time is stored in the etching storage unit 362.

次いで、ステップS107において、エッチング制御部360は、エッチング液押圧バルブ33を開いてエッチング液混合容器34内部の洗浄液をエッチング液ノズル32から噴射して排出する。洗浄液噴射バルブ開時間は、エッチング記憶部362に記憶されている。   Next, in step S107, the etching control unit 360 opens the etching solution pressing valve 33, and ejects the cleaning solution in the etching solution mixing container 34 from the etching solution nozzle 32 to be discharged. The cleaning liquid injection valve opening time is stored in the etching storage unit 362.

そして、ステップS108において、エッチング制御部360は、試料110が再度研磨されるか否かを判定する。試料110が再度研磨されると判定された場合、処理はステップS101に戻る。試料110を研磨する処理はないと判定された場合、処理は終了する。   In step S108, the etching control unit 360 determines whether the sample 110 is polished again. If it is determined that the sample 110 is polished again, the process returns to step S101. If it is determined that there is no processing for polishing the sample 110, the processing ends.

以上、エッチング液処理機構1について説明した。   The etching solution processing mechanism 1 has been described above.

次に、図8及び9を参照してエッチング液処理機構の第2実施形態を説明する。   Next, a second embodiment of the etching solution processing mechanism will be described with reference to FIGS.

図8は、エッチング液処理機構2の概略構成図である。   FIG. 8 is a schematic configuration diagram of the etching solution processing mechanism 2.

エッチング液処理機構2は、第3エッチング液が収容される第3エッチング液容器35cと、第3エッチング液ポンプ36cとをさらに有することがエッチング液処理機構1と相違する。   The etching solution processing mechanism 2 is different from the etching solution processing mechanism 1 in that it further includes a third etching solution container 35c in which a third etching solution is accommodated and a third etching solution pump 36c.

第3エッチング液容器35cは、第1及び第2エッチング液容器35a及び35bと同様にポリプロピレンで形成される。   The third etching solution container 35c is formed of polypropylene in the same manner as the first and second etching solution containers 35a and 35b.

第3エッチング液ポンプ36cは、第1及び第2エッチング液ポンプ36a及び36bと同様にステッピングモータを備える定量チューブポンプを有し、チューブポンプの回転角度を設定することにより供給量が調整される。   The third etchant pump 36c has a metering tube pump including a stepping motor, like the first and second etchant pumps 36a and 36b, and the supply amount is adjusted by setting the rotation angle of the tube pump.

エッチング液処理機構2は、第1及び第2エッチング液を混合したエッチング液を試料110に塗布した後に、第1及び第3エッチング液を混合したエッチング液を試料110に塗布する。単一のエッチング液混合容器34で、成分が異なる2つのエッチング液を混合するため、エッチング液処理機構2は、エッチング液を混合するごとにエッチング液混合容器34を洗浄する。   The etching solution processing mechanism 2 applies an etching solution obtained by mixing the first and second etching solutions to the sample 110 and then applies an etching solution obtained by mixing the first and third etching solutions to the sample 110. Since two etching liquids having different components are mixed in a single etching liquid mixing container 34, the etching liquid processing mechanism 2 cleans the etching liquid mixing container 34 every time the etching liquid is mixed.

次に、エッチング液処理機構2の動作について説明する。   Next, the operation of the etching solution processing mechanism 2 will be described.

図9は、エッチング液処理機構2の処理フローを示す図である。   FIG. 9 is a diagram showing a processing flow of the etching solution processing mechanism 2.

ステップS201〜S207は、第1及び第2エッチング液を混合したエッチング液を試料110に塗布してエッチング液混合容器34を洗浄する処理工程である。ステップS208〜S214は、第1及び第3エッチング液を混合したエッチング液を試料110に塗布してエッチング液混合容器34を洗浄する処理工程である。   Steps S201 to S207 are processing steps in which the etchant mixed container 34 is washed by applying an etchant obtained by mixing the first and second etchants to the sample 110. Steps S <b> 208 to S <b> 214 are processing steps in which the etching liquid mixed with the first and third etching liquids is applied to the sample 110 to clean the etching liquid mixing container 34.

ステップS206及びS213において、制御部60は、洗浄液をエッチング液混合容器34に供給してエッチング液混合容器34を洗浄する。このため、第1及び第2エッチング液を混合したエッチング液と第1及び第3エッチング液とがエッチング液混合容器34内部で反応してエッチング液の成分が変化するおそれはない。   In steps S206 and S213, the controller 60 supplies the cleaning liquid to the etching liquid mixing container 34 to clean the etching liquid mixing container 34. For this reason, there is no possibility that the etching liquid obtained by mixing the first and second etching liquids and the first and third etching liquids react in the etching liquid mixing container 34 to change the components of the etching liquid.

以上、エッチング液処理機構2について説明した。   The etching solution processing mechanism 2 has been described above.

次に他の実施形態について説明する。   Next, another embodiment will be described.

エッチング液処理機構1は2つのエッチング液を混合して1つの混合エッチング液を生成し、エッチング液処理機構2は3つのエッチング液を混合して2つの混合エッチング液を生成している。しかしながら、本発明に係るエッチング液処理機構は4種類以上のエッチング液を混合して単数又は複数の混合エッチング液を生成してもよい。   The etching solution processing mechanism 1 mixes two etching solutions to generate one mixed etching solution, and the etching solution processing mechanism 2 mixes three etching solutions to generate two mixed etching solutions. However, the etching solution processing mechanism according to the present invention may generate one or a plurality of mixed etching solutions by mixing four or more kinds of etching solutions.

また、エッチング液処理機構1及び2では、単一のエッチング液混合容器34を有するが、複数のエッチング液混合容器を有してもよい。また、単一のエッチング液を塗布するシステムと組み合わせて使用してもよい。   In addition, although the etching solution processing mechanisms 1 and 2 have the single etching solution mixing container 34, they may have a plurality of etching solution mixing containers. Moreover, you may use in combination with the system which apply | coats a single etching liquid.

また、エッチング液処理機構1及び2では、圧縮空気によってエッチング液混合容器34に圧力が加えられているが、高圧アルゴンガス等の高圧不活性ガスを使用してエッチング液混合容器34に圧力が加えてもよい。   In the etching solution processing mechanisms 1 and 2, pressure is applied to the etching solution mixing container 34 by compressed air, but pressure is applied to the etching solution mixing vessel 34 using a high-pressure inert gas such as high-pressure argon gas. May be.

また、エッチング液処理機構1及び2では、第1及び第2エッチング液ポンプ36a及び36bはそれぞれ、定量チューブポンプを有するが、エッチング液混合容器に所定の量を供給する第2エッチング液供給部として機能すれば他のポンプとしてもよい。   In the etching solution processing mechanisms 1 and 2, the first and second etching solution pumps 36 a and 36 b each have a metering tube pump, but as a second etching solution supply unit that supplies a predetermined amount to the etching solution mixing container. Other pumps may be used as long as they function.

エッチング液ノズル32は、オリフィスを有するノズルであるが、試料110の表面に所定の量の混合エッチング液を塗布する混合エッチング液噴射部として機能すれば、定量ポンプなど他の構造を採用してよい。   The etchant nozzle 32 is a nozzle having an orifice. However, other structures such as a metering pump may be adopted as long as the etchant nozzle 32 functions as a mixed etchant injection unit that applies a predetermined amount of the mixed etchant to the surface of the sample 110. .

また、エッチング液処理機構1及び2では、洗浄退避位置は、エッチング位置と撮像位置との中間地点であるが、エッチング液ノズル32から噴射される液体が試料110に届かない位置であればよい。例えば、洗浄退避位置は、撮像位置と同一の位置にしてもよい。また、エッチング液処理機構1及び2では、エッチング位置において、研磨、エッチング、洗浄及び乾燥の処理が実施されたが、それぞれの処理は鉛直方向に試料ステージ70を移動させて実施されてもよい。   In the etching solution processing mechanisms 1 and 2, the cleaning retreat position is an intermediate point between the etching position and the imaging position, but may be a position where the liquid ejected from the etching liquid nozzle 32 does not reach the sample 110. For example, the cleaning retract position may be the same position as the imaging position. In the etching solution processing mechanisms 1 and 2, the polishing, etching, cleaning, and drying processes are performed at the etching position, but each process may be performed by moving the sample stage 70 in the vertical direction.

また、エッチング液処理機構1及び2では、撹拌子37としてマグネチックスターラを採用しているが、撹拌子として誘導磁気撹拌子を採用してもよい。   In the etching solution processing mechanisms 1 and 2, a magnetic stirrer is employed as the stirrer 37, but an induction magnetic stirrer may be employed as the stirrer.

また、エッチング液処理機構1及び2では、試料110として金属が使用されているが、セラミックス又は半導体材料を試料としてもよい。   Further, in the etching solution processing mechanisms 1 and 2, a metal is used as the sample 110, but ceramics or a semiconductor material may be used as the sample.

これまで説明してきたように、エッチング液処理機構1は、第1及び第2エッチング液を混合するエッチング液混合容器34を有するので、所望の比率で混合されたエッチング液を生成することができる。   As described so far, the etching solution processing mechanism 1 has the etching solution mixing container 34 for mixing the first and second etching solutions, so that the etching solution mixed at a desired ratio can be generated.

また、エッチング液処理機構1は、洗浄液をエッチング液混合容器34に供給する混合容器洗浄バルブ38を有するので、エッチング処理後にエッチング液混合容器34を洗浄できる。このため、先のエッチング処理時に生成したエッチング液がエッチング液混合容器34に残留するおそれがなく、第1及び第2エッチング液容器から供給された第1及び第2エッチング液の比率で混合されたエッチング液を生成することができる。   In addition, since the etching solution processing mechanism 1 includes the mixing container cleaning valve 38 that supplies the cleaning solution to the etching solution mixing container 34, the etching solution mixing container 34 can be cleaned after the etching process. For this reason, there is no possibility that the etching solution generated during the previous etching process will remain in the etching solution mixing vessel 34, and the mixture is mixed at a ratio of the first and second etching solutions supplied from the first and second etching solution containers. An etchant can be generated.

また、エッチング液処理機構1は、エッチング液混合容器34を洗浄した洗浄液は、エッチング液ノズルから噴射して排出されるので、洗浄液を排出するための排出機構を別途設置する必要がない。エッチング液混合容器34を洗浄した洗浄液がエッチング液ノズルから排出されるとき、試料は洗浄退避位置に退避しているため、エッチング液混合容器34を洗浄した洗浄液が試料に噴射されるおそれはない。   Further, since the cleaning liquid that has cleaned the etching liquid mixing container 34 is ejected and discharged from the etching liquid nozzle, the etching liquid processing mechanism 1 does not need to have a separate discharge mechanism for discharging the cleaning liquid. When the cleaning liquid that has cleaned the etching liquid mixing container 34 is discharged from the etching liquid nozzle, the cleaning liquid that has cleaned the etching liquid mixing container 34 is not likely to be sprayed onto the sample because the sample is retracted to the cleaning retreat position.

また、エッチング液処理機構1は、エッチング液混合容器34内部に撹拌子37の有するので、第1及び第2エッチング液に何れかが水分と疎水性の液体とを含む場合でも第1及び第2エッチング液を混合できる。   In addition, since the etching solution processing mechanism 1 has the stirrer 37 inside the etching solution mixing vessel 34, even when any of the first and second etching solutions contains moisture and a hydrophobic liquid, the first and second etching solutions are used. Etching solution can be mixed.

また、エッチング液処理機構1は、第1及び第2エッチング液ポンプ36a及び36bが定量ポンプを有するので、所定の量のエッチング液を供給することができる。   In addition, since the first and second etchant pumps 36a and 36b have a metering pump, the etchant processing mechanism 1 can supply a predetermined amount of etchant.

以下、本発明のエッチング液処理機構の実施例を説明する。
(実施例1)
本実施例では、エッチング液処理機構1を使用して、マルテンサイト相等のカラーエッチング液として代表的なレペラー試薬に対応するエッチング液を混合した。試料は、微細に分散したマルテンサイト相を含む炭素鋼板とした。使用した試料の表面は、一般的な機械研磨により予め鏡面化されていた。
Examples of the etching solution processing mechanism of the present invention will be described below.
Example 1
In this example, the etching solution processing mechanism 1 was used to mix an etching solution corresponding to a typical repeller reagent as a color etching solution for a martensite phase or the like. The sample was a carbon steel plate containing a finely dispersed martensite phase. The surface of the sample used was mirror-finished by general mechanical polishing.

本実施例では、第1エッチング液として、「ピクリン酸4g+エタノール100ml」を使用し、第2エッチング液として「ピロ亜硫酸ナトリウム1g+水100ml」を使用した。   In this example, “4 g picric acid + 100 ml ethanol” was used as the first etching liquid, and “1 g sodium pyrosulfite + 100 ml water” was used as the second etching liquid.

第1及び第2エッチング液の供給量、及び混合エッチング液の噴射量はそれぞれ、試料ごとに変化させた。第1及び第2エッチング液は、エタノール系と水系の混合エッチング液であるため混合操作が重要であるので、撹拌子37は常時回転させた。   The supply amount of the first and second etching solutions and the injection amount of the mixed etching solution were changed for each sample. Since the first and second etching solutions are ethanol-based and water-based mixed etching solutions, the mixing operation is important. Therefore, the stirrer 37 was always rotated.

試料の表面は、研磨盤21でアルミナ研磨とバフ研磨とにより研磨して鏡面化した。   The surface of the sample was polished by alumina polishing and buffing with a polishing plate 21 to make a mirror surface.

試料への混合エッチング液の噴射時には、Arガスによりエッチング液混合容器34に圧力が加えられた。   When jetting the mixed etching liquid onto the sample, pressure was applied to the etching liquid mixing container 34 by Ar gas.

エッチングされた試料は、洗浄水により洗浄され、乾燥空気により乾燥された。   The etched sample was washed with washing water and dried with dry air.

試料表面の撮像は、自動焦点補正装置付きの光学顕微鏡にて、デジタル画像として撮影された。   The sample surface was imaged as a digital image with an optical microscope equipped with an automatic focus correction device.

表1は、第1及び第2エッチング液の混合比率の割合、エッチング液の噴射時間の変化に伴うマルテンサイト相の写真の良否を判定したものである。   Table 1 shows the quality of the martensitic phase photograph that accompanies changes in the mixing ratio of the first and second etching solutions and the jetting time of the etching solution.

第2エッチング液に対して第1エッチング液が過剰に塗布された条件で比較的良いエッチング材料組織が得られている(試料番号2、4、5、6参照)。しかしながら、第1エッチング液が過剰に塗布された条件においても、噴射時間が短い場合にはコントラストが弱い(試料番号1参照)。一方、第1エッチング液が過剰に塗布された条件において、噴射時間が長い場合、過剰エッチングされた(試料番号3、7参照)。第1及び第2エッチング液が等量の場合でも噴射時間の長い場合は、過剰エッチングであった(試料番号11参照)。   A relatively good etching material structure is obtained under the condition that the first etching solution is excessively applied to the second etching solution (see sample numbers 2, 4, 5, and 6). However, even under conditions where the first etching solution is applied excessively, the contrast is weak when the spray time is short (see sample number 1). On the other hand, when the spray time was long under the condition that the first etching solution was applied excessively, the etching was excessive (see Sample Nos. 3 and 7). Even when the amount of the first and second etching liquids was equal, if the injection time was long, it was excessive etching (see sample number 11).

第1エッチング液に対して第2エッチング液が過剰に塗布された条件では、十分なエッチング処理とならず不可であった(試料番号12〜17参照)。   Under the condition that the second etching solution was applied excessively with respect to the first etching solution, the etching process could not be performed sufficiently (see sample numbers 12 to 17).

また、第1及び第2エッチング液を混合せずに単独で試料に塗布した場合、全くエッチングが出来なかった(試料番号18、19参照)。第1エッチング液を単独で試料に塗布した場合、粒界はある程度エッチングされるもののマルテンサイト相のエッチングはできず、材料組織画像用のエッチング液として不十分であった。第2エッチング液を単独で試料に塗布した場合、全体的にエッチングムラが発生し、こちらも材料組織画像用のエッチング液としては不十分であった。   In addition, when the first and second etching solutions were applied to the sample alone without mixing, the etching could not be performed at all (see sample numbers 18 and 19). When the first etching solution was applied to the sample alone, the grain boundaries were etched to some extent, but the martensite phase could not be etched, which was insufficient as an etching solution for material structure images. When the second etching solution was applied to the sample alone, etching unevenness was generated as a whole, which was insufficient as an etching solution for material structure images.

全自動シリアルセクショニング顕微鏡装置100において、エッチング液容器31とエッチング液ノズル32をそれぞれ2つ使用して、第1及び第2エッチング液を試料に同時照射したが、エッチング作用ほとんどは見られなかった(試料番号20参照)。   In the fully automatic serial sectioning microscope apparatus 100, two etching solution containers 31 and two etching solution nozzles 32 were used to irradiate the sample with the first and second etching solutions at the same time, but almost no etching effect was observed ( Sample number 20).

図10は、良好なエッチング処理ができた一例の光学顕微鏡写真である。図10において、写真上で白い部分が分散したマルテンサイト相であり、周囲はフェライト相である。   FIG. 10 is an optical micrograph of an example in which a good etching process was performed. In FIG. 10, the white portion on the photograph is a martensite phase dispersed, and the periphery is a ferrite phase.

本実施例において、第1エッチング液を第2エッチング液よりも過剰に混合するか又は同等量で混合し、混合エッチング液を噴射する噴射時間を適当な時間とすることにより、全自動シリアルセクショニングに使用可能な3次元材料組織画像を得ることができた。   In this embodiment, the first etching solution is mixed excessively or in the same amount as the second etching solution, and the injection time for injecting the mixed etching solution is set to an appropriate time, so that the automatic serial sectioning can be performed. Usable 3D material texture images could be obtained.

(実施例2)
本実施例では、フェライトとベイナイト系とを有する炭素鋼に対して、混合したエッチング液を塗布した。フェライトとベイナイト系とを有する炭素鋼は、従来から使用されるナイタールエッチングでは数百枚に及ぶ連続写真を再構築するために必要な画像を撮像することが難しかった。
(Example 2)
In this example, a mixed etching solution was applied to carbon steel having ferrite and bainite. Carbon steel having a ferrite and a bainite system has been difficult to capture images necessary for reconstructing several hundreds of continuous photographs by the conventionally used nital etching.

本実施例では、第1エッチング液として「ピクリン酸3g+エタノール100ml」を使用し、第2エッチング液として「チオ硫酸ナトリウム5g+クエン酸3g+水100ml」を使用した。さらに、本実施例では、第3エッチング液として、硝酸2mml+エタノール100ml(2%ナイタール)を使用し、第4エッチング液として硝酸5mml+エタノール100ml(5%ナイタール)を使用した。   In this example, “picric acid 3 g + ethanol 100 ml” was used as the first etching liquid, and “sodium thiosulfate 5 g + citric acid 3 g + water 100 ml” was used as the second etching liquid. Furthermore, in this example, nitric acid 2 ml + ethanol 100 ml (2% nital) was used as the third etching solution, and nitric acid 5 ml + ethanol 100 ml (5% nital) was used as the fourth etching solution.

第1〜第4エッチング液の供給量、及び混合エッチング液の噴射量はそれぞれ、試料ごとに変化させた。第1〜第3エッチング液は、エッチング液混合容器34で混合して試料に噴射した。その後、洗浄液によりエッチング液混合容器34を洗浄し、洗浄後のエッチング液混合容器34に第4エッチング液を供給し、供給された第4エッチング液を試料に噴射した。   The supply amount of the first to fourth etching solutions and the injection amount of the mixed etching solution were changed for each sample. The first to third etching solutions were mixed in the etching solution mixing vessel 34 and sprayed onto the sample. Thereafter, the etching solution mixing vessel 34 was washed with the washing solution, the fourth etching solution was supplied to the cleaned etching solution mixing vessel 34, and the supplied fourth etching solution was sprayed onto the sample.

試料への混合エッチング液の噴射時には、不活性ガスによりエッチング液混合容器34に圧力が加えられた。   When spraying the mixed etching liquid onto the sample, pressure was applied to the etching liquid mixing container 34 by an inert gas.

試料の表面は、研磨盤21によりアルミナ研磨とバフ研磨とにより研磨して鏡面化された。   The surface of the sample was polished by alumina polishing and buffing with a polishing board 21 to be mirror-finished.

試料への混合エッチング液の噴射は、Arガスによりエッチング液混合容器34に圧力が加えられた。   In spraying the mixed etching liquid onto the sample, pressure was applied to the etching liquid mixing container 34 by Ar gas.

エッチングされた試料は、メチルアルコールにより洗浄され、乾燥空気により乾燥された。   The etched sample was washed with methyl alcohol and dried with dry air.

試料表面の材料組織画像は、自動焦点補正装置付きの光学顕微鏡により、デジタル画像として撮影された。   The material structure image of the sample surface was taken as a digital image by an optical microscope equipped with an automatic focus correction device.

表1は、第1〜第4エッチング液の混合比率の割合、エッチング液の噴射時間の変化に伴う画像の良否を判定したものである。   Table 1 determines the quality of the image according to the change in the mixing ratio of the first to fourth etching solutions and the change in the jetting time of the etching solution.

第1エッチング液が多い場合、着色が進み、均質なコントラストが得られなかった(試料番号2、3参照)。   When there was much 1st etching liquid, coloring progressed and the uniform contrast was not acquired (refer sample number 2 and 3).

第2エッチング液が多い場合、エッチングが十分に進まず、十分なコントラストが得られなかった(試料番号13〜15参照)。   When there was much 2nd etching liquid, etching did not fully advance and sufficient contrast was not acquired (refer sample numbers 13-15).

エッチング液混合容器34を洗浄しない場合、エッチング液混合容器34内でエッチング液が混合し、エッチング作用に支障をきたした。   When the etching solution mixing vessel 34 was not washed, the etching solution was mixed in the etching solution mixing vessel 34, which hindered the etching action.

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。   As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described referring an accompanying drawing, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to the example which concerns. It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the scope of the claims, and these are naturally within the technical scope of the present invention. Understood.

1、2 エッチング液処理機構
10 光学顕微鏡観察機構
20 表面研磨装置機構
30 エッチング液処理機構
31 エッチング液容器
32 エッチング液ノズル
33 エッチング液押圧バルブ
34 エッチング液混合容器
35a 第1エッチング液容器
35b 第2エッチング液容器
35c 第3エッチング液容器
36a 第1エッチング液ポンプ
36b 第2エッチング液ポンプ
36c 第3エッチング液ポンプ
37 撹拌子
38 混合容器洗浄バルブ
40 洗浄処理機構
50 乾燥処理機構
60 制御部
70 試料ステージ
80 液体受け部
110 試料
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 2 Etching liquid processing mechanism 10 Optical microscope observation mechanism 20 Surface polishing apparatus mechanism 30 Etching liquid processing mechanism 31 Etching liquid container 32 Etching liquid nozzle 33 Etching liquid pressing valve 34 Etching liquid mixing container 35a First etching liquid container 35b Second etching Liquid container 35c Third etching liquid container 36a First etching liquid pump 36b Second etching liquid pump 36c Third etching liquid pump 37 Stirrer 38 Mixing container cleaning valve 40 Cleaning processing mechanism 50 Drying processing mechanism 60 Control unit 70 Sample stage 80 Liquid Receiving part 110 Sample

Claims (6)

試料の表面を研磨し、前記研磨された試料の表面をエッチングし、前記エッチングされた試料の表面を撮像する一連の処理を連続的に繰り返して自動操作する全自動シリアルセクショニング顕微鏡装置において、第1エッチング液と、前記第1エッチング液と異なる第2エッチング液とが混合された混合エッチング液を前記研磨された試料の表面に塗布するエッチング液処理機構であって、
前記第1エッチング液を収容する第1エッチング液容器と、
前記第2エッチング液を収容する第2エッチング液容器と、
前記第1及び第2エッチング液を混合して混合エッチング液を生成し収容するエッチング液混合容器と、
試料の表面が研磨されると判定されたときに、前記第1エッチング液容器から前記エッチング液混合容器に所定の量の第1エッチング液を供給する第1エッチング液供給部と、
試料の表面が研磨されると判定されたときに、前記第2エッチング液容器から前記エッチング液混合容器に所定の量の第2エッチング液を供給する第2エッチング液供給部と、
前記混合エッチング液が噴射された後に、前記エッチング液混合容器に洗浄液を供給する洗浄液供給部と、
前記研磨された試料の表面に所定の量の混合エッチング液を前記エッチング液混合容器から噴射して塗布する混合エッチング液噴射部と、を有し、
前記混合エッチング液噴射部から噴射される液体が前記試料に届かない位置に前記試料が移動したことを認証した後に、前記エッチング液混合容器に収容された洗浄液を前記混合エッチング液噴射部から噴射することを特徴とする全自動シリアルセクショニング顕微鏡用のエッチング液処理機構。
In a fully automatic serial sectioning microscope apparatus for automatically operating a series of processes of polishing a sample surface, etching the polished sample surface, and imaging the etched sample surface continuously, An etching solution processing mechanism for applying a mixed etching solution in which an etching solution and a second etching solution different from the first etching solution are mixed to the surface of the polished sample;
A first etchant container containing the first etchant;
A second etchant container containing the second etchant;
An etching liquid mixing container for mixing and generating a mixed etching liquid by mixing the first and second etching liquids;
A first etching solution supply unit configured to supply a predetermined amount of the first etching solution from the first etching solution container to the etching solution mixing container when it is determined that the surface of the sample is polished ;
A second etching solution supply unit configured to supply a predetermined amount of the second etching solution from the second etching solution container to the etching solution mixing container when it is determined that the surface of the sample is polished ;
A cleaning liquid supply unit for supplying a cleaning liquid to the etching liquid mixing container after the mixed etching liquid is sprayed;
A mixed etching solution spraying unit that sprays and applies a predetermined amount of mixed etching solution from the etching solution mixing container onto the surface of the polished sample ;
After authenticating that the sample has moved to a position where the liquid ejected from the mixed etching liquid ejecting section does not reach the sample, the cleaning liquid contained in the etching liquid mixing container is ejected from the mixed etching liquid ejecting section. Etching solution processing mechanism for fully automatic serial sectioning microscope.
前記第1及び第2エッチング液と異なる第3エッチング液を収容する第3エッチング液容器と、
前記第1エッチング液及び前記第2エッチング液を混合した混合エッチング液が噴射され且つ前記洗浄液が噴射された後に、前記第3エッチング液容器から前記エッチング液混合容器に所定の量の第3エッチング液を供給する第3エッチング液供給部と、
を更に有し、
前記混合エッチング液噴射部は、前記研磨された試料の表面に前記第3エッチング液を前記エッチング液混合容器から噴射して塗布し、
前記洗浄液供給部は、第3エッチング液が噴射された後に、前記エッチング液混合容器に洗浄液を供給する請求項に記載の全自動シリアルセクショニング顕微鏡用のエッチング液処理機構。
A third etchant container containing a third etchant different from the first and second etchants;
After a mixed etching solution obtained by mixing the first etching solution and the second etching solution is injected and the cleaning solution is injected , a predetermined amount of the third etching solution is transferred from the third etching solution container to the etching solution mixing container. A third etching solution supply unit for supplying
Further comprising
The mixed etching solution spraying unit sprays and applies the third etching solution from the etching solution mixing container onto the surface of the polished sample,
The etching liquid processing mechanism for a fully automatic serial sectioning microscope according to claim 1 , wherein the cleaning liquid supply unit supplies the cleaning liquid to the etching liquid mixing container after the third etching liquid is sprayed .
前記第1〜第3エッチング液供給部はそれぞれ、定量ポンプを有する請求項に記載の全自動シリアルセクショニング顕微鏡用のエッチング液処理機構。 The etching liquid processing mechanism for a fully automatic serial sectioning microscope according to claim 2 , wherein each of the first to third etching liquid supply units has a metering pump. エッチング液処理機構は、前記エッチング液混合容器の内部に配置される撹拌子を更に有する請求項1〜のいずれか1項に記載の全自動シリアルセクショニング顕微鏡用のエッチング液処理機構。 The etching solution processing mechanism for a fully automatic serial sectioning microscope according to any one of claims 1 to 3 , wherein the etching solution processing mechanism further includes a stirrer disposed inside the etching solution mixing container. 前記全自動シリアルセクショニング顕微鏡装置に着脱可能に接続される請求項1〜のいずれか1項に記載の全自動シリアルセクショニング顕微鏡用のエッチング液処理機構。 The etching solution processing mechanism for a fully automatic serial sectioning microscope according to any one of claims 1 to 4 , which is detachably connected to the fully automatic serial sectioning microscope apparatus. 試料の表面を研磨し、前記研磨された試料の表面をエッチングし、前記エッチングされた試料の表面を撮像する一連の処理を連続的に自動操作する全自動シリアルセクショニング処理において、エッチング液処理機構が混合エッチング液を試料に塗布する方法であって、前記エッチング液処理機構が、
試料の表面が研磨されると判定されたときに、少なくとも2つの異なるエッチング液を所定の割合で混合して生成された混合エッチング液をエッチング液混合容器に収容し、
試料がエッチングされるエッチング位置に試料が配置されたことを認証し、
前記試料が前記エッチング位置に移動したことを認証した後に、前記混合エッチング液を前記エッチング液混合容器から混合エッチング液噴射部を介して前記試料に塗布し、
前記エッチング液混合容器に洗浄液を供給し、
前記混合エッチング液噴射部から噴射される液体が前記試料に届かない位置である洗浄退避位置に前記試料が移動したことを認証し、
前記試料が前記洗浄退避位置に移動したことを認証した後に、混合エッチング液噴射部を介して前記洗浄液を噴射する、
ステップを有することを特徴とする方法。
In a fully automatic serial sectioning process that continuously and automatically operates a series of processes for polishing the surface of the sample, etching the surface of the polished sample, and imaging the surface of the etched sample, an etching solution processing mechanism includes: A method of applying a mixed etching solution to a sample, wherein the etching solution processing mechanism comprises:
When it is determined that the surface of the sample is polished, a mixed etching solution generated by mixing at least two different etching solutions at a predetermined ratio is contained in an etching solution mixing container,
Authenticate that the sample is placed at the etching position where the sample is etched,
After authenticating that the sample has moved to the etching position, the mixed etching solution is applied from the etching solution mixing container to the sample via a mixed etching solution spraying unit,
Supplying a cleaning liquid to the etching liquid mixing container,
Authenticates that the sample has moved to a cleaning retreat position where the liquid ejected from the mixed etching solution ejecting unit does not reach the sample;
After authenticating that the sample has moved to the cleaning retreat position, the cleaning liquid is sprayed through a mixed etching liquid spraying unit.
A method comprising steps.
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