JP6213722B2

JP6213722B2 - 観察試料固定器具

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Publication number: JP6213722B2
Application number: JP2013176983A
Authority: JP
Inventors: 陽平羽村
Original assignee: Shimadzu Techno Research Inc
Current assignee: Shimadzu Techno Research Inc
Priority date: 2013-08-28
Filing date: 2013-08-28
Publication date: 2017-10-18
Anticipated expiration: 2033-08-28
Also published as: JP2015045745A

Description

本発明は、試料をラマン顕微鏡等の試料観察装置で観察する際に該試料を固定するための観察試料固定器具に関する。

例えば、二次電池の研究開発において正極及び負極等の電池要素の表面における成分分布や成分の構造変化を知るためにラマン顕微鏡による観察が行われる。このとき、観察対象試料である前記電池要素は、例えば特許文献１及び非特許文献１に記載のような観察試料固定器具に収容された上で、ラマン顕微鏡のステージ上にセットされる。

特許文献１及び非特許文献１に記載の観察試料固定器具は、試料観察用の透明な窓を備えた容器である。これらの観察試料固定器具は、例えば上面中央に凹部を有する平板状の本体と、前記凹部と対向する位置に透明な窓を有する平板状の蓋から成り、該蓋の下面には窓を囲むようにＯリングが取り付けられている。この観察試料固定器具を使用する際には、前記凹部にシート状の試料、例えば正極材料片や負極材料片を収容し、本体にＯリングと蓋を載せて固定した上で、該観察試料固定器具をラマン顕微鏡のステージ上に載置して前記窓を介した観察を行う。

特開2012-233707号公報

"不活性雰囲気ラマン測定用密閉容器 LIBcell",[online],ナノフォトン株式会社,[平成25年8月15日検索],インターネット<http://www.nanophoton.jp/products/libcell/index.html>

しかし、上記特許文献１及び非特許文献１に記載のような観察試料固定器具では、シート状の試料が窓と平行に配置されるため、ラマン顕微鏡等による観察及び測定を行えるのは該試料の内、窓と対向している一面のみである。しかしながら、例えばリチウムイオン二次電池の構成部材である正極及び負極はアルミニウムや銅の箔（集電体）の表面に電極材料を塗工又はプレスすることで作成されており、該正極・負極における電気化学的な反応や変化は前記電極材料表面から集電体に至る電極の厚さ方向全体において生じていると考えられる。そのため、上記のような観察試料固定器具を用いた観察では、こうした電極における反応や変化を十分に捉えることができないという問題があった。あるいは、前記構成部材の各々について観察及び測定を行うためには、観察試料固定器具から各構成部材を取り出し、観察及び測定を行おうとする構成部材を収容しなおす必要があった。

本発明は上記の点に鑑みて成されたものであり、その目的とするところはシート状の試料に対しその厚さ方向全体に亘ってラマン顕微鏡等の試料観察装置による観察を行うことを可能とする観察試料固定器具を提供することにある。

上記課題を解決するために成された本発明に係る観察試料固定器具は、シート状の試料を固定して試料観察装置に装着される観察試料固定器具であって、
a)底面、及び該底面と直交し前記シート状の試料の一方の面と対向する試料対向面を備えた第一挟持部材と、
b)底面、及び該底面と直交し前記シート状の試料の他方の面と対向する試料対向面を備えた第二挟持部材と、
を有し、
前記第一挟持部材の前記試料対向面と前記第二挟持部材の前記試料対向面とで前記シート状の試料を挟持することにより該試料を固定し、前記第一挟持部材の前記試料対向面と前記第二挟持部材の前記試料対向面の間から露出する前記シート状の試料の上端面を前記試料観察装置による観察に供することを特徴としている。

このような構成によれば、シート状の試料を前記底面に対して垂直に固定することができるため、該試料の断面をラマン顕微鏡等で観察することが可能となる。また、上記構成から成る観察試料固定器具は、ラマン顕微鏡のほか、電子顕微鏡や電子線マイクロアナライザなど各種の試料観察装置による観察に適用可能である。

また、本発明に係る観察試料固定器具は、更に、
c)下向きの凹溝を有し、前記シート状の試料を挟持した状態の前記第一挟持部材と前記第二挟持部材の前記試料対向面に平行な方向の両端部のそれぞれに該凹溝を上方から嵌合させることにより前記第一挟持部材及び前記第二挟持部材を互いに固定する一対の嵌合部材、
を有し、前記両端部において、前記第一挟持部材及び／又は前記第二挟持部材が、前記試料対向面から離れる方向に下降する傾斜面を有すると共に、前記嵌合部材の前記凹溝が前記傾斜面と当接する傾斜面を有しているものとすることが望ましい。

このような構成によれば、嵌合部材から第一挟持部材及び第二挟持部材に加わる力（例えば嵌合部材の自重による力）が前記傾斜面で鉛直方向及び水平方向の成分に分解される。このうち水平方向の成分は第一挟持部材と第二挟持部材とを接近させるように作用するため、これにより試料を第一挟持部材及び第二挟持部材で押圧して確実に固定することができる。

本発明に係る観察試料固定器具は、更に、
d)前記シート状の試料を挟持し、前記嵌合部材により互いに固定された前記第一挟持部材及び前記第二挟持部材を収容可能な凹部を上面に備えた平板状の台座部と、
e)前記凹部に対応する位置に厚さ方向の貫通孔が設けられ、該貫通孔に試料観察用の透明な窓板が気密に取り付けられる平板状の蓋部と、
f)前記台座部と前記蓋部の間に挟持され、前記凹部の周囲を気密に封止する封止手段と、
g)前記台座部と前記蓋部を互いに固定する固定手段と、
を有するものとすることが望ましい。

このような構成によれば、試料周辺を密閉空間とした状態で各種の測定や観察を行うことが可能となる。

なお、上述の第一挟持部材及び第二挟持部材による試料の押圧力の大きさは、前記第一挟持部材及び／又は第二挟持部材の傾斜面と前記嵌合部材の凹溝の傾斜面の角度に依存する。
そこで、本発明に係る観察試料固定器具は、前記第一挟持部材及び／又は前記第二挟持部材、並びに嵌合部材として前記傾斜面の角度が異なるものを複数セット有するものとすることが望ましい。
これにより、試料の厚みや強度に応じて前記複数セットの中から適当なものを選択して使用することで試料の押圧力を適切に設定することができるため、脆弱な試料であっても破損することなく確実に固定することができる。

また、本発明に係る観察試料固定器具は、更に、
h)前記シート状の試料の一方の面及び他方の面をそれぞれ観察試料固定器具の外部に設けられた端子に電気的に接続するための電気的接続手段、
を有するものとすることが望ましい。

このような構成によれば、前記端子を所定の測定装置等に接続することにより観察試料固定器具内に固定された試料に対して電気化学的な測定を行うことが可能となり、更に該測定を行った試料を別の観察用容器に移し替えることなく試料観察装置による観察を行うことができる。また更に、端子を介して試料に通電しながら試料観察装置による観察を行うこともできるため、該通電による試料の電気化学的な反応や変化を高い時間分解能で且つ試料の厚さ方向全体に亘って観察することができる。

以上の通り、本発明に係る観察試料固定器具によれば、シート状の試料をその厚さ方向全体に亘ってラマン顕微鏡等の試料観察装置により観察することが可能となる。

本発明の一実施例による観察試料固定器具の分解斜視図。同実施例における第一挟持部材を示す図であって、(a)は正面図、(b)は右側面図、(c)は下面図、(d)は斜め前方から見た斜視図、(e)は斜め下方から見た斜視図である。同実施例における第二挟持部材を示す図であって、(a)は背面図、(b)は左側面図、(c)は下面図、(d)は斜め後方から見た斜視図、(e)は斜め下方から見た斜視図である。同実施例における嵌合部材を示す図であって、(a)は上面図、(b)は正面図、(c)は側面図、(d)は斜め側方から見た斜視図、(e)は斜め下方から見た斜視図である。同実施例における台座部を示す図であって、(a)は上面図、(b)はA-A矢視断面図、(c)はB-B矢視断面図である。同実施例における蓋部を示す図であって、(a)は上面図、(b)は下面図、(c)はA-A矢視断面図、(d)はB-B矢視断面図である。同実施例における窓枠を示す図であって、(a)は上面図、(b)、正面図、(c)はA-A矢視断面図である。試料の固定方法を説明する模式図。嵌合部材により第一挟持部材及び第二挟持部材に付与される力を示す模式図。第一挟持部材の変形例を示す図であって、(a)は上面図、(b)はA-A矢視断面図、(c)は右側面図、(d)は斜め前方から見た斜視図である。

以下、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明を行う。

図１は本発明の一実施例による観察試料固定器具の分解斜視図である。本実施例に係る観察試料固定器具は、台座部１０、第一挟持部材２０、第二挟持部材３０、嵌合部材４０、蓋部６０、及び窓枠７０を含んでおり、シート状の試料を第一挟持部材２０と第二挟持部材３０の間に挟んで保持する構成となっている。なお、本実施例において前記各部材はテフロン（登録商標）等のフッ素樹脂から構成されたものとするが、各部の構成材料はこれに限定されるものではない。なお、同図では簡略化のため、窓枠７０を蓋部６０に固定するためのビス、並びに台座部１０と蓋部６０を互いに固定するためのボルト及びナットを省略している。以下、説明の便宜上、図１中のＸ軸の矢頭方向を前、Ｙ軸の矢頭方向を上、Ｚ軸の矢頭方向を右として、前後、上下、及び左右を定義する。

第一挟持部材２０は、図２に示すように、直方体形状の本体２１と、本体２１から前方に突出した試料載置台２２と、本体２１の右側面及び左側面からそれぞれ側方に突出した二つの延伸部２３とを備えている。本体２１は、底面２１ｃ及び該底面２１ｃに垂直且つ平坦な第一試料対向面２１ｂを有している。試料載置台２２は、少なくとも上下方向及び左右方向の寸法が本体２１よりも小さく、その上面２２ａの位置が本体２１の上面２１ａの位置よりも低くなるように形成されている。延伸部２３は、いずれも上下方向及び前後方向の寸法が本体２１よりも小さく、断面形状が略直角三角形となっている。また、第一挟持部材２０には、同図に示すようにＳＵＳ等から成る金属板８１ａが取り付けられている。金属板８１ａは幅広の両端部と幅狭の中間部を有し、中間部で直角に屈曲した形状となっている。両端部は、その一方が第一試料対向面２１ｂの一部を被覆し、他方が底面２１ｃの一部を被覆するように配置され、それぞれ皿ビス２４によって第一試料対向面２１ｂ及び底面２１ｃに固定されている。

第二挟持部材３０は、図３に示すように、直方体形状の本体３１と、本体３１の下部に設けられた載置台受容部３２と、本体３１の右側面及び左側面からそれぞれ側方に突出した二つの延伸部３３とを備えている。本体３１は、底面３１ｃ及び該底面３１ｃに垂直且つ平坦な第二試料対向面３１ｂを有している。載置台受容部３２は、前記第一挟持部材２０の試料載置台２２と嵌合するものであり、少なくとも上下方向及び左右方向の寸法が本体３１よりも小さく、第二試料対向面３１ｂの前記試料載置台と対向する位置に開口している。延伸部３３は、いずれも上下方向及び前後方向の寸法が本体３１よりも小さく、断面形状が略直角三角形となっている。また、第二挟持部材３０には、同図に示すようにＳＵＳ等から成る金属板８１ｂと金属板８１ｃが取り付けられている。これらの金属板８１ｂ、８１ｃは、第二挟持部材３０の左右に互いに離間して配置されており、いずれも幅広の両端部と幅狭の中間部を有し、中間部で直角に屈曲した形状となっている。また、いずれも両端部の一方が第二試料対向面３１ｂの一部を被覆し、他方が底面３１ｃの一部を被覆するように配置され、それぞれ皿ビス３４によって第二試料対向面３１ｂ及び底面３１ｃに固定されている。

嵌合部材４０は、図４に示すような略コの字型の形状を有しており、第一挟持部材２０及び第二挟持部材３０の左右両端に取り付けられて両者を互いに固定するものである。なお、本実施例による観察試料固定器具は嵌合部材４０を二つ備えているが、両者はいずれも同一形状となっている。嵌合部材４０の下面には、第一挟持部材２０の左右の延伸部２３、及び第二挟持部材３０の左右の延伸部３３と嵌合する断面二等辺三角形の凹溝４１が形成されている。また、嵌合部材４０の上面には、後述するバネの下端を収容するための円形の窪みであるバネ受け部４２が設けられている。

台座部１０は、図５に示すように、平面視で長方形の平板であって、その上面中央には前記第一挟持部材２０、第二挟持部材３０、及び嵌合部材４０の下部を収容するための略直方体形状の凹部から成る挟持部材下部収容部１１が設けられている。また、挟持部材下部収容部１１の周囲には、略直方体形状の凹部から成る三つの下部金属板収容部１２ａ、１２ｂ、１２ｃが設けられており、各下部金属板収容部１２ａ、１２ｂ、１２ｃは挟持部材下部収容部１１と連通している。各下部金属板収容部１２ａ、１２ｂ、１２ｃの内底面にはそれぞれＳＵＳ等の金属から成る金属板８２ａ、８２ｂ、８２ｃが収容される（図１参照）。これらの金属板８２ａ、８２ｂ、８２ｃは、それぞれ両端部が幅広となっており、その一方が下部金属板収容部１２ａ、１２ｂ、１２ｃに配置され、他方が挟持部材下部収容部１１内に配置される。なお、台座部１０には、図示しないボルトを挿通するための貫通孔であるボルト孔１３が挟持部材下部収容部１１及び下部金属板収容部１２ａ、１２ｂ、１２ｃを囲むように８箇所設けられている。

蓋部６０は、図６に示すように台座部１０とほぼ同一の外形を有する平面視で長方形の平板であって、その下面中央には前記第一挟持部材２０、第二挟持部材３０、及び嵌合部材４０の上部を収容するための略直方体形状の凹部から成る挟持部材上部収容部６１が設けられている。また、挟持部材上部収容部６１の中央には試料を観察するための円形の貫通孔から成る窓孔６２が設けられており、その左右両側には、後述するバネの上端を収容するための円形の窪みであるバネ受け部６３が設けられている。蓋部６０の上面には前記窓孔６２に向かって段階的に低くなる同心円状の段差が二段設けられている。以下、該同心円状の段差の内、外側の段差（高い方の面）を第一段差面６４と呼び、内側の段差（低い方の面）を第二段差面６５と呼ぶ。なお、第一段差面６４には、後述の窓枠７０を取り付けるためのビスが螺入されるビス孔６６が８箇所設けられている。更に、挟持部材上部収容部６１の周囲には、前記台座部１０の下部金属板収容部１２ａ、１２ｂ、１２ｃに対応する位置に三つの上部金属板収容部６７ａ、６７ｂ、６７ｃが設けられている。上部金属板収容部６７ａ、６７ｂ、６７ｃは、いずれも直方体状の凹部であり、その中央には円形の貫通孔６８ａ、６８ｂ、６８ｃが設けられている。これらの上部金属板収容部６７ａ、６７ｂ、６７ｃにはそれぞれＳＵＳ等の金属から成る金属板８４ａ、８４ｂ、８４ｃが収容される（図１参照）。金属板８４ａ、８４ｂ、８４ｃは、それぞれ上面に金属棒から成る端子８５ａ、８５ｂ、８５ｃが取り付けられており、該端子８５ａ、８５ｂ、８５ｃを前記貫通孔６８ａ、６８ｂ、６８ｃに下方から挿通させることにより、各金属板８４ａ、８４ｂ、８４ｃが上部金属板収容部６７ａ、６７ｂ、６７ｃ内に配置されると共に蓋部６０の上面から各端子８５ａ、８５ｂ、８５ｃが突出した状態となる。なお、蓋部６０にも、上述の台座部１０のボルト孔と対応する位置に８個のボルト孔６９が設けられている。

台座部１０と蓋部６０の間には、フッ素樹脂等の軟質材料から成るパッキン５０が配置される（図１参照）。パッキン５０は、平面視で台座部１０及び蓋部６０とほぼ同一寸法である矩形のシート材であり、その中央部には、挟持部材下部収容部１１、下部金属板収容部１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、挟持部材上部収容部６１、及び上部金属板収容部６７ａ、６７ｂ、６７ｃを避けるように矩形の孔５１が設けられている。なお、該パッキン５０にも、上述の台座部１０のボルト孔と対応する位置に８個のボルト孔５２が設けられている。

窓枠７０は、蓋部６０に窓板７４を取り付けるための円形の部材であり、図７に示すように、該窓枠７０の中央には円形の貫通孔７１が設けられ、その周囲には前記蓋部６０のビス孔６６と対応する位置に貫通孔から成るビス孔７２が設けられている。また、窓枠７０の下面には貫通孔７１を囲むようにして下方に突出した円環状の凸部７３が設けられている。

蓋部６０に窓板７４を取り付ける際には、図１に示すように、まずＯリング７５を蓋部６０の第二段差面６５に載せ、その上に石英等から成る透明な円形の窓板７４を載置する。なお、Ｏリング７５としては、内径が窓孔６２の径よりも大きく、外径が第二段差面６５の外径よりも小さいものを使用する。また、窓板７４は直径がＯリング７５の内径よりも大きく、第二段差面６５の外径よりも小さいものを使用する。その後、窓板７４の上に窓枠７０を載せ、図示しないビスにより該窓枠７０を蓋部６０に固定する。これにより、蓋部６０の窓孔６２に窓板７４が取り付けられ、且つ該窓孔６２の周縁部と窓板７４の間がＯリング７５により封止された状態となる。

続いて、本発明に係る観察試料固定器具によって試料を固定する際の手順について説明する。ここでは、電池を構成する負極板、セパレータ、及び正極板をこの順に重ねたものを試料Ｓとした二極式での使用例とするが、参照極を置いた三極式として使用することもできる。

まず、グローブボックス内に上記観察試料固定器具を構成する各部材及び試料Ｓを収容し、該グローブボックス内を不活性雰囲気とする。なお、蓋部６０には、グローブボックスに収容する前に予め上記手順によってＯリング７５、窓板７４、及び窓枠７０を取り付けておく。

次に、試料Ｓを第一挟持部材２０、第二挟持部材３０及び嵌合部材４０にセットする。その際には、まず図８(a)に示すように試料Ｓを第一挟持部材２０の試料載置台２２に載置する。このとき、試料Ｓが第一試料対向面２１ｂと略平行となるようにする。続いて、第二試料対向面３１ｂを試料Ｓに向けた状態で第二挟持部材３０を第一挟持部材２０に接近させ、試料載置台２２を載置台受容部３２に嵌挿することにより、第一挟持部材２０と第二挟持部材３０を結合させる。これにより、試料Ｓが第一挟持部材２０の第一試料対向面２１ｂと第二挟持部材３０の第二試料対向面３１ｂとの間に挟持された状態となる。また、第一挟持部材と第二挟持部材の断面直角三角形の延伸部２３、３３同士が近接することにより、両者を併せた断面形状が略二等辺三角形となる。更にこのとき、シート状の試料Ｓの一方の面（例えば正極側の面）は第一試料対向面２１ｂに設けられた金属板８１ａと接触し、他方の面（例えば負極側の面）は第二試料対向面３１ｂに設けられた金属板８１ｂ、８１ｃと接触した状態となる。次に、図８(b)に示すように、第一挟持部材２０及び第二挟持部材３０の左右両端に嵌合部材４０を上方から取り付ける。なお、上述のように、嵌合部材４０の下部に設けられた凹溝４１の断面形状は、第一挟持部材２０と第二挟持部材３０の延伸部２３、３３同士を組み合わせて成る略二等辺三角形の断面形状に対応しているため、第一挟持部材２０及び第二挟持部材３０に嵌合部材４０を取り付けることにより、嵌合部材４０の凹溝４１の下向きの傾斜面と延伸部２３、３３の上向きの傾斜面とが接触することとなる。

次に、試料Ｓをセットした第一挟持部材２０、第二挟持部材３０、及び嵌合部材４０（以下、「挟持部材等」と総称することがある）を台座部１０及び蓋部６０によって封止する。その際には、まず図１に示すように、台座部１０の下部金属板収容部１２ａ、１２ｂ、１２ｃに金属板８２ａ、８２ｂ、８２ｃを収容した上で、前記挟持部材等を挟持部材下部収容部１１に収容する。これにより、第一挟持部材２０の金属板８１ａと前記の金属板８２ａ、第二挟持部材３０の金属板８１ｂ、８１ｃと前記の金属板８２ｂ、８２ｃがそれぞれ接触した状態となる。その後、前記挟持部材等にセットした試料Ｓに電解液を滴下することにより、該試料Ｓを構成する正極板、セパレータ、及び負極板の間に前記電解液を介在させる。

続いて、台座部１０の上面にパッキン５０を載せると共に、台座部１０の下部金属板収容部１２ａ、１２ｂ、１２ｃにそれぞれ圧縮コイルバネ（以下単にバネと呼ぶ）８３ａ、８３ｂ、８３ｃを載せ、更に嵌合部材４０のバネ受け部４２にバネ８６を載せてその上から蓋部６０を載置する。このとき、蓋部６０の上部金属板収容部６７ａ、６７ｂ、６７ｃには予め上述の金属板８４ａ、８４ｂ、８４ｃを収容しておく。これにより、上記のように蓋部６０を載置した際に、金属板８２ａ、８２ｂ、８２ｃとバネ８３ａ、８３ｂ、８３ｃの下端、及びバネ８３ａ、８３ｂ、８３ｃの上端と金属板８４ａ、８４ｂ、８４ｃが接触した状態となる。最後に、台座部１０の下部からボルト孔１３、５２、６９にボルト（図示略）を挿通し、蓋部６０の上方で該ボルトに蝶ナット（図示略）を取り付けて締結することで蓋部６０と台座部１０を互いに固定する。

以上により、シート状の試料Ｓが窓板７４に対して垂直に固定されると共に、パッキン５０及びＯリング７５により該試料Ｓの周囲が気密に封止される。また、試料Ｓと端子８５ａ、８５ｂ、８５ｃが、金属板８１ａ、８１ｂ、８１ｃ、金属板８２ａ、８２ｂ、８２ｃ、バネ８３ａ、８３ｂ、８３ｃ、及び金属板８４ａ、８４ｂ、８４ｃを介して電気的に接続された状態となる。

更に、バネ８６により嵌合部材４０が下方に付勢され、その付勢力により嵌合部材の下向きの傾斜面が第一挟持部材２０及び第二挟持部材３０の延伸部２３、３３の上向きの傾斜面を押圧する。このときの押圧力Ｆは、図９に示すように、前記傾斜面で水平方向の成分Ｆ_Ｈ及び鉛直方向の成分Ｆ_Ｖに分解される。その結果、前記水平方向の成分Ｆ_Ｈにより試料Ｓと金属板８１ａ、８１ｂ、８１ｃとが圧着され、前記鉛直方向の成分Ｆ_Ｖにより金属板８１ａ、８１ｂ、８１ｃと金属板８２ａ、８２ｂ、８２ｃとが圧着される。そのため、これらの接触部に隙間が生じることがなく、上記のような電気的接続を確実に達成することができる。

なお、これらの圧着力の強さは、前記バネ８６のバネレート、並びに第一挟持部材及び第二挟持部材の延伸部２３、３３の前記傾斜面及び凹溝４１の前記傾斜面の角度に依存する。そこで、前記バネ８６としてバネレートの異なるものを複数種類用意したり、前記第一挟持部材２０、第二挟持部材３０、及び嵌合部材４０として前記傾斜面の角度が異なるものを複数セット用意したりして、試料Ｓの厚さや強度に応じて適当なものを選択できるようにすることが望ましい。

以上により試料Ｓの固定が完了したら、観察試料固定器具をグローブボックスから取り出し、例えばラマン顕微鏡等の試料観察装置のステージに載置して、窓板７４を介した観察を行う。また、観察試料固定器具内には試料Ｓである正極板、セパレータ、及び負極板、並びに電解液により二次電池が構築された状態であるため、前記端子８５ａ、８５ｂ、８５ｃを充電装置や測定装置に接続することにより、該二次電池の充放電試験等の電気化学的な測定を行うこともできる。

以上のように、本実施例に係る観察試料固定器具によれば、シート状の試料Ｓを窓板７４に対して垂直に配置することができるため、該シート状の試料Ｓの断面をラマン顕微鏡等の試料観察装置で観察することが可能となる。また、観察試料固定器具内で外気と遮断された状態の試料Ｓに対して電気化学的な測定を行うことができると共に、該測定を行った試料Ｓを別の観察用容器に移し替えることなく試料観察装置で観察することも可能となる。また更に、端子８５ａ、８５ｂ、８５ｃを介して試料Ｓの充放電を行いながら試料観察装置による観察を行うこともできるため、該充放電の過程における正極・負極での電気化学的な反応や変化を高い時間分解能で且つ前記電極材料表面から集電体に至る電極の厚さ方向全体に亘って観察することができる。

以上、本発明を実施するための形態について実施例を挙げて説明を行ったが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲で適宜変更が許容される。

例えば、上記実施例では、第一挟持部材２０、第二挟持部材３０、嵌合部材４０、台座部１０、蓋部６０、及び窓枠７０をフッ素樹脂から成るものとしたが、これに限らず各種の材料を採用することができる。なお、前記材料として樹脂を用いる場合には、上述のようなボルト及びナットによる締結により観察試料固定器具に歪みが生じるのを防ぐため、台座部１０の底面に金属等から成る補強板を配置することが望ましい。該補強板は平面視で台座部１０と略同一の寸法及び形状とし、例えば、ビスやボルト等によって台座部１０に固定する。

また、図１０に示すように、第一挟持部材２０の試料載置台２２の上面に、頂点を上に向けた三角柱状の二つの突起２５を互いに平行且つ前後方向に延伸するように設けた構成としてもよい。これにより、試料Ｓの下辺を二点で支持することができるため、試料の上辺を窓板７４に対し確実に平行な状態とすることができる。

また、嵌合部材４０の上にバネ８６を配置せず、嵌合部材４０自身の重みによって第一挟持部材２０及び第二挟持部材３０と台座部１０との圧着、及び第一挟持部材２０及び第二挟持部材３０と試料Ｓとの圧着を達成する構成としてもよい。この場合、嵌合部材４０は比重の大きい金属等の材料で構成することが望ましい。

１０…台座部
２０…第一挟持部材
２１ｂ…第一試料対向面
２１ｃ…底面
２２…試料載置台
２３…延伸部
３０…第二挟持部材
３１ｂ…第二試料対向面
３１ｃ…底面
３２…載置台受容部
３３…延伸部
４０…嵌合部材
４１…凹溝
５０…パッキン
６０…蓋部
６２…窓孔
７０…窓枠
７４…窓板
７５…Ｏリング
８１ａ〜ｃ、８２ａ〜ｃ、８４ａ〜ｃ…金属板
８３ａ〜ｃ、８６…バネ
８５ａ〜ｃ…端子

Claims

シート状の試料を固定して試料観察装置に装着される観察試料固定器具であって、
a)底面、及び該底面と直交し前記シート状の試料の一方の面と対向する試料対向面を備えた第一挟持部材と、
b)底面、及び該底面と直交し前記シート状の試料の他方の面と対向する試料対向面を備えた第二挟持部材と、
c)下向きの凹溝を有し、前記シート状の試料を挟持した状態の前記第一挟持部材と前記第二挟持部材の前記試料対向面に平行な方向の両端部のそれぞれに該凹溝を上方から嵌合させることにより前記第一挟持部材及び前記第二挟持部材を互いに固定する一対の嵌合部材、
を有し、前記両端部において前記第一挟持部材及び／又は前記第二挟持部材が、前記試料対向面から離れる方向に下降する傾斜面を有すると共に、前記嵌合部材の前記凹溝が前記傾斜面と当接する傾斜面を有するものであって、
前記第一挟持部材の前記試料対向面と前記第二挟持部材の前記試料対向面とで前記シート状の試料を挟持することにより該試料を固定し、前記第一挟持部材の前記試料対向面と前記第二挟持部材の前記試料対向面の間から露出する前記シート状の試料の上端面を前記試料観察装置による観察に供することを特徴とする観察試料固定器具。
更に、
d)前記シート状の試料を挟持し、前記嵌合部材により互いに固定された前記第一挟持部材及び前記第二挟持部材を収容可能な凹部を上面に備えた平板状の台座部と、
e)前記凹部に対応する位置に厚さ方向の貫通孔が設けられ、該貫通孔に試料観察用の透明な窓板が気密に取り付けられる平板状の蓋部と、
f)前記台座部と前記蓋部の間に挟持され、前記凹部の周囲を気密に封止する封止手段と、
g)前記台座部と前記蓋部を互いに固定する固定手段と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の観察試料固定器具。
前記第一挟持部材及び／又は前記第二挟持部材、並びに嵌合部材として、前記傾斜面の角度が異なるものを複数セット有することを特徴とする請求項２に記載の観察試料固定器具。
更に、
h)前記シート状の試料の一方の面及び他方の面をそれぞれ観察試料固定器具の外部に配置された端子に電気的に接続するための電気的接続手段、
を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の観察試料固定器具。