JP6798809B2 - イオンミリング方法 - Google Patents
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Description
本発明において、被観察試料は、特に制限されるものではなく、無機物、有機物の何れであってもよい。中でも、本発明の方法によれば、比較的融点が低いものであっても、被観察試料自体を融解させずにイオンミリング法により加工できる。そのため、特に、融点が300℃以下の被観察試料の加工に適している。本発明の方法により適している被測定試料の融点は、100〜280℃であり、さらには、160〜260℃であることが好ましい。
・試料量:3mg。
・昇温速度:10℃/min。
・測定雰囲気:N2ガス。
・N2ガス流量:50cc/min。
本発明において、被観察試料を被覆する被膜は、熱伝導率が0.2W/mK以上でなければならない。該被膜の熱伝導率が、0.2W/mK未満の場合には、加工中に被観察試料が融解するため好ましくない。また、被膜の熱伝導率の上限は、特に制限されるものではなく、高ければ高い方が好ましいが、工業的な被膜の形成を考慮すると、窒化アルミニウム(AlN)フィラー単体の熱伝導率である200W/mKと考えられる。ただし、安定して被膜を形成することができ、かつ被観察試料を融解させず、より安定してイオンミリング法で加工するためには、該被膜の熱伝導率は、0.5〜10W/mKとすることが好ましい。
本発明において、熱伝導率が0.2W/mK以上である被膜は、特に制限されるものではなく、公知の材質から形成することができる。中でも、被観察試料を被覆する工程を容易とするためには、樹脂と無機フィラーとを含有する組成物を硬化して得られる硬化体からなる被膜とすることが好ましい。
本発明において、被観察試料に被膜を形成する方法(被観察体を準備する方法)は、特に制限されるものではなく、例えば、前記組成物をスプレー法、浸漬法等により被観察試料に被覆すればよい。
本発明において、イオンミリング法は、特定の被膜で被観察試料を被覆する以外は、公知の方法の、公知の条件を採用することができる。
本発明において、上記方法により、前記被観察試料のイオンを衝突させる領域の表面を露出させた後、該表面を電子顕微鏡で観察することができる。観察方法には制限がなく、公知の方法の、公知の条件を採用することが出来る。
被膜の熱伝導率は、以下のように実施した。すなわち、被観察試料を被覆するものと同じ組成物を硬化して得られる硬化体(被膜と同じもの)を準備し、その硬化体の熱伝導率を測定した。
(被観察体、及び硬化体の作製)
硬化体作製の概略を図2に示す。まず、液状のエポキシ樹脂2g、エポキシ樹脂を硬化するための液状の硬化剤1g(53型 ベルノックス社製;これらエポキシ樹脂と硬化剤とが樹脂4に相当する)、及び、市販のBN粉末(無機フィラー3;レーザー回折式粒度分布測定装置(HORIBA社製 LA950V2)を用いて湿式法により測定した個数平均粒子径(D50)10μm)1.8gを紙コップに入れ、混合した後に真空脱気した。こうすることにより、前記エポキシ樹脂、前記硬化剤、及び前記BN粉末を含む液状の組成物5(エポキシ樹脂、及び硬化剤の合計質量100質量部に対して、BNを60質量部含む組成物)を準備した。別に、市販の錠剤(カンデサルタンシレキセチル 融点163℃を約10質量%含む市販の錠剤)をカミソリで切断し、2mm角の断片の錠剤(被観察試料1)を作製した。
円柱形の硬化体の熱拡散率と密度を前述の方法で測定したところ、それぞれ0.83×10−6m2/s、1.34g/cm3であった。さらに、硬化体の充填率(38.7質量%)と検量線から、比熱は1.19J/gKと計算された。これらの数値の積から、硬化体、すなわち被膜の熱伝導率は1.32W/mKと算出された。
上記方法で準備した被観察体は、そのままイオンミリング加工で被観察試料の表面を露出することもできるが、先ず、あらかた研磨により、該被観察試料を露出させておくことが好ましい。実施例1においては、最初に、被観察体10の側面(5×4mmの面;この研磨側面がイオンミリングによる加工領域となる)を400番の耐水研磨紙で研磨し、該被観察体10内部の被観察試料1(錠剤断面)を表面に露出させた。次に、錠剤部分が露出した面(イオンミリング加工領域を含む面)を1000番の耐水研磨紙で研磨し、該面を平滑にした。錠剤部分が露出した部分がイオンミリングにより加工する領域となる。このとき、試料ステージ冷却部と接する面における被膜の厚み(最も薄くなる被膜の厚み)は、1mmであった。
加工条件
・加速電圧:3.5kV。
・放電電圧:1.5kV。
・Arガス流量:0.08cm3/min。
・加工時間:3時間。
・熱伝導部の温度:−140℃以下。(被観察体(被膜を形成した被観察試料)の外周の温度)
(被観察体におけるイオンミリング加工領域(観察面)の観察)
加工後の被観察体の加工領域(観察面)を電子顕微鏡にて観察した。被観察体中の被観察試料(錠剤の断片)は溶解しておらず、内部構造が確認された(図3参照)。この錠剤の内部に含まれる物質の内、最も融点が低いものはカンデサルタンシレキセチルであり、その融点は163℃である。錠剤の内部に含まれる物質の内、カンデサルタンシレキセチル以外の成分は、これよりも融点が高い。中でも最も融点が高いものはデンプンであり、その融点は256℃である。したがって、本発明により、低融点物質(300℃以下の融点の有機化合物)の断面加工が可能であることが証明できた。
(硬化体の作製)
市販のエポキシ樹脂2gと硬化剤1g(53型 ベルノックス社製)、及び市販のAlN粉末(レーザー回折式粒度分布測定装置(日機装社製 MICROTRAC−HRA)を用いて湿式法により測定した個数平均粒子径(D50)1μm)2.7gを使用して組成物とした以外は、被観察試料等は実施例1と同じにして、同様の操作を行い、被観察体、および硬化体を作製した。
硬化体の熱拡散率は、0.46×10−6m2/s、密度は、1.59g/cm3であった。さらに、硬化体の充填率(47.6wt%)と検量線から、比熱は1.10J/gKと計算された。これらの数値の積から、硬化体の熱伝導率は0.80W/mKと算出された。
実施例1と同様の条件、操作を行い、イオンミリング加工を行った。
加工後の硬化体断面を電子顕微鏡にて観察した。実施例1と同様に、硬化体中の製剤は溶解しておらず、製剤の内部構造が確認された。
(本発明に該当しない被観察体、及び硬化体の作製)
エポキシ樹脂2gと硬化剤1g(53型 べルノックス社製)を紙コップに入れ、混合した後に真空脱気して混合液を準備した。次に、実施例1で用いた同じ試験片を混合液と共に実施例1と同じ型に入れ、72時間放置して硬化させ、被観察体、及び硬化体を作製した。
硬化体の熱拡散率は、0.10×10−6m2/s、密度は、1.16g/cm3であった。さらに、硬化体の充填率(0.0wt%)と検量線から、比熱は1.43J/gKと計算された。これらの数値の積から、硬化体の熱伝導率は0.17W/mKと算出された。
実施例1と同様の条件で加工を行ったところ、加工中に被観察体中の錠剤(被観察試料)が融解し始めた。この錠剤に含まれる物質の内、最も融点が高いものはデンプンであり、その融点は256℃である。つまり、被覆の熱伝導率が0.17W/mK以下であった場合、融点が256℃以下の試料が融解してしまうことが分かった。
2 被膜
W 被膜の厚み
3 無機フィラー
4 樹脂
5 組成物
10 被観察体
Claims (3)
- 被観察試料にイオンを衝突させて、該被観察試料を削り取るイオンミリング方法において、
該被観察試料のイオンを衝突させる領域の少なくとも周囲に、熱伝導率が0.2W/mK以上となる被膜を形成した後、該領域にイオンを衝突させることを特徴とするイオンミリング方法であって、
前記被観察資料の融点が、300℃以下であり、
前記被膜が、樹脂、並びに、窒化アルミニウム、及び窒化ホウ素から選ばれる無機フィラーを含み、
前記被膜の最も薄い部分の厚さが、0.1〜4.0mmであり、
前記被膜は、
前記樹脂を形成する硬化前の樹脂成分および硬化剤と、前記無機フィラーとを混合して組成物とし、該被観察試料の全面を該組成物が被覆するように、該被観察試料と該組成物とを配置した後、該組成物を硬化することにより形成されたものである、
イオンミリング方法。 - イオンを衝突させる際に、被膜を形成した該被観察試料の周囲の温度を−170〜−50℃に冷却する請求項1に記載のイオンミリング方法。
- 請求項1又は2に記載の方法により、前記被観察試料のイオンを衝突させた領域の表面を露出させた後、該表面を電子顕微鏡で観察することを特徴とする被観察試料の観察方法。
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