JPH05107400A - 位置合わせの簡単なｘ線顕微鏡用の試料ホルダ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 Ｘ線顕微鏡用の試料ホルダにおいて、試料を
収納した試料カプセルの試料ホルダ内における位置合わ
せを容易にする。 【構成】 試料カプセル（Ｂ）を収納するためのカプセ
ル収納室（１２）を有するＸ線顕微鏡用の試料ホルダに
おいて、カプセル収納室（１２）内部に位置合わせ治具
（１６）を配設した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、Ｘ線顕微鏡の観察に使
用される試料ホルダに関する。特に、試料カプセルの位
置合わせが簡単な試料ホルダに関する。

【０００２】

【従来の技術】医学や生物工学の分野では、通常の可視
光（波長λ＝約 400nm〜 800nm) を用いる顕微鏡よりも
解像度が高く、それでいて、生きた試料（以下、生物試
料と言う）例えば、細胞、バクテリア、精子、染色体、
ミトコンドリア、べん毛などが見られる高解像度の顕微
鏡を要求する声が日増しに高まっている。その理由は、
高解像度の電子顕微鏡では、生物試料が見られないから
である。そこで、可視光に代えて波長λ＝２〜５nmの軟
Ｘ線を用いるＸ線顕微鏡が開発されつつある。

【０００３】図３にＸ線顕微鏡の簡単な構造と光学系を
示す。図３において、Ｘ線発生器Ｇから出射したＸ線
は、コンデンサー光学系Ｃで集光されて試料カプセルＢ
を照明する。そして、試料カプセルＢを透過したＸ線
は、結像光学系Ｉにより、試料の像を撮像装置Ｋ上に結
像させる。この像はモニタ装置（テレビ画面）Ｍ上に映
しだされる。Ｘ線発生器Ｇから撮像装置Ｋまでの光路長
は、例えば２ｍ位ある。Ｒは鏡筒用真空容器で、Ｖを容
器Ｒ内を真空に排気するための排気系で、Ｈは、試料カ
プセルＢを保持する試料ホルダである。しかし、Ｘ線顕
微鏡は、まだ、試作品の段階にある。

【０００４】軟Ｘ線は、物質内を透過したとき物質によ
って吸収され、物質内の透過光路長（単位長さ）当たり
の吸収率すなわち線吸収係数は、物質の密度に比例し、
一般には波長が長くなるほど高くなる。図４に、いくら
かの物質の線吸収係数スペクトルを示す。このように物
質に応じて線吸収係数が異なることを利用して生物試料
を観察することができる。

【０００５】ところで、軟Ｘ線は、空気の大部分を占め
る窒素によって吸収されてしまうので、Ｘ線発生器Ｇか
ら生物試料まで、生物試料から撮像装置Ｋまでを真空空
間（例えば、4.8 ×10^-2Pa) にしなければならない。他
方、生物試料は真空空間では死んでしまうので、適当な
液体の媒質（例えば水、培養液、体液、生理食塩水な
ど）に浮遊させ、これを適当な容器に入れて保護する必
要がある。このような容器を一般に試料カプセルと呼
ぶ。初期の試料カプセルは、図５に示すように、リング
状のスペーサとこれを挟む一対のＸ線透過膜（例えば、
厚さが0.05〜0.1μｍ程度の窒化シリコン薄膜）からな
る。スペーサとこれを挟む一対のＸ線透過膜で囲まれた
空間は、試料室と呼ばれ、ここに“媒質とその中に浮遊
する生物試料”が満たされる。試料室は当然に真空空間
から隔離された密閉空間である。

【０００６】スペーサを一対のＸ線透過膜で挟み、その
とき、試料室内に媒質と共に試料を入れ、スペーサとＸ
線透過膜との界面を接着剤又は密封剤で接着すると、形
成された試料カプセルは分解しないので便利である。し
かし、接着せずに、基板方向から一対のＸ線透過膜でス
ペーサを挟むように緊締する機械的な接合手段で、試料
カプセルを一体化してもよい。また、試料室が密閉空間
ではなく、図６に示すように開放空間である開放型試料
カプセルもある。この場合には、横方向に貫通孔の開い
たリング状のスペーサか、図６に示す如き分割型のスペ
ーサ（７）を用いる。

【０００７】試料カプセルは、小さいので取扱が不便な
ことから、一般には試料ホルダに保持させ、これをＸ線
顕微鏡にセットする。試料ホルダは、大まかに言うと、
一般に、有底の円筒状を呈する主ホルダ（１ａ）と円板
状を呈する押さえホルダ（１ｂ）との少なくとも２部材
からなり、両部材を接合すると両者の間に試料カプセル
のカプセル収納室（１２）が形成される。カプセル収納
室は、試料カプセルより大きく、そのため、試料カプセ
ルの横方向に空間を生じる。主ホルダと押さえホルダに
は、それぞれほぼ中央にＸ線透過のための開口部があ
る。この開口部を通ってＸ線が試料カプセルに入射し、
出射する。試料ホルダの一例を図２（断面図）に示す。
試料カプセルは基板８とＸ線透過膜８ａとスペーサ７で
構成されるが、接着剤を用いないで試料カプセルを一体
化する場合には、図２に示すように、試料カプセルをホ
ルダで押し付け、このとき、押し付けを確実にするた
め、試料カプセルの基板（８）とホルダ（１ａ、１ｂ）
との間にＯリング（５）を置く。これにより、試料室
（１３）は周囲の真空空間からの隔離が確実になる。図
２の例では、カプセル収納室（１２）も周囲の真空空間
から隔離され、密閉空間となるので、試料カプセルは開
放型でもよい。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】試料ホルダは比較的大
きいので、これのＸ線透過用開口部の中心を光軸（Ｘ線
が通る道の中心）に合わせることは比較的容易である。
しかし、試料カプセルのＸ線透過領域つまり窓孔（６）
の直径は、一般に約０．２ｍｍと小さいことから、試料
カプセルの窓孔（６）の中心と、試料ホルダの開口部の
中心とを一致させること（位置合わせ）は、中々困難で
ある。これが問題点である。

【０００９】本発明の目的は、試料カプセルの位置合わ
せを容易にすることにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明は、カプ
セル収納室の内部に、位置合わせ治具を配設したことを
特徴とする試料ホルダを提供する。

【００１１】

【作用】位置合わせ治具は、一般には、リング状で、そ
の外径は前記カプセル収納室の内径とほぼ等しく、その
内径は前記試料カプセルの外径とほぼ等しい。位置合わ
せ治具は、それ自体２以上の部材に分割されていてもよ
い。以下、実施例により本発明をより具体的に説明する
が、本発明はこれに限られるものではない。

【００１２】

【実施例１】図１は、本実施例にかかる試料ホルダＨを
示す概略断面図である。試料は入っていない。試料カプ
セルＢは、上に説明した従来のカプセル（図５参照）と
同じであり、リング状のスペーサ（７）とこれを挟む一
対のＸ線透過膜（８ａ）からなる。窒化シリコン薄膜か
らなるＸ線透過膜（８ａ）は薄いので、シリコン基板
（８）上に形成される。シリコン基板（８）は比較的厚
く、Ｘ線を透過させないので、中心部にＸ線透過用の窓
孔（６）を有する。一対のＸ線透過膜（８ａ）とスペー
サ（７）が囲む空間が試料室（１３）で、ここに“媒質
とその中に浮遊する生物試料”が入れられる。

【００１３】試料ホルダＨは、大きく分けて、有底の円
筒状を呈する主ホルダ（１ａ）と円板状を呈する押さえ
ホルダ（１ｂ）との２部材からなる。主ホルダと押さえ
ホルダには、それぞれほぼ中央にＸ線透過のための開口
部（４）がある。この開口部（４）を通ってＸ線が試料
カプセルに入射し、出射する。Ｘ線透過膜（８ａ）の基
板とホルダ（１ａ、１ｂ）との間にＯリング（５）を挟
んで、両ホルダを図１の矢印Ｘ、Ｙ方向から締めつける
適当な接合手段により接合すると、カプセル収納室（１
２）は密閉空間となる。本実施例では、試料カプセルも
同時に締めつけられる。

【００１４】ホルダＨを組み立てる順序の一例を説明す
ると、まず、主ホルダ（１ａ）の窪み（カプセル収納室
の一部）にリング状の位置合わせ治具（１６）を組み込
む。その上で、“媒質とその中に浮遊する生物試料”を
入れた試料カプセルＢを治具（１６）の中央の穴に入れ
る。単に入れるだけで試料カプセルＢのＸ線透過窓の中
心（光軸の中心）がホルダのＸ線透過用開口部の中心
（光軸の中心）と一致する。最後に押さえホルダ（１
ｂ）を被せ、矢印Ｘ、Ｙ方向から接合手段で両ホルダを
接合する。これで組立が完了する。

【００１５】

【実施例２】図７は、本実施例にかかる試料ホルダＨを
示す概略断面図である。ここでは、ホルダの開口部
（４）を閉鎖するＸ線透過膜（１４ａ）は、主ホルダ
（１ａ）及び押さえホルダ（１ｂ）とは別体に形成され
ている。つまり、Ｘ線透過膜（１４ａ）は、シリコン基
板（１４）上に形成してあり、シリコン基板（１４）の
中央にはＸ線を通すための窓孔（６）が開けられてい
る。主ホルダ（１ａ）と押さえホルダ（１ｂ）を重ねた
後、止め金具（１７）を主ホルダ（１ａ）の外周に切っ
たネジ（不図示）に螺合することによって、ホルダ（１
ａ）と（１ｂ）は、接合される。これにより、試料カプ
セルのＸ線透過膜（８ａ）とＸ線透過膜（１４）との間
に、与圧室（１５）が形成される。与圧室（１５）は、
試料カプセルのＸ線透過膜（８ａ）が直接に真空空間に
触れ、試料室内との圧力差によって透過膜（８ａ）が破
損するのを防止するためにある。

【００１６】本実施例では、リング状の位置合わせ治具
（１６）は、２段重ねになっている。次に、試料ホルダ
Ｈを組み立てる順序の一例を説明する。先ず、主ホルダ
（１ａ）の底にＯリング（５）を介してＸ線透過膜（１
４ａ）を置く。次いで、位置合わせ治具（１６）の下段
をカプセル収納室（１２）内に入れ、治具（１６）の中
にＸ線透過膜（８ａ）を置く。そして、位置合わせ治具
（１６）の上段を下段の上に重ねる。その後、Ｘ線透過
膜（８ａ）の上にスペーサ（７）を置く。スペーサ
（７）が下に位置するＸ線透過膜（８ａ）上に一体に形
成されているものを用いてもよい。次に、スペーサ
（７）の内部である試料室を、試料（１０）を含む媒質
（９）で満たす。その上に第２のＸ線透過膜（８ａ）を
重ねることにより、試料カプセルＢを組み立てる。更に
第２のＸ線透過膜（１４ａ）を置き、その上でＯリング
（５）を介して押さえホルダ（１ｂ）を乗せる。最後に
止め金具（１７）を主ホルダ（１ａ）の外周に螺合する
ことによって、試料ホルダＨの組み立てが完了する。

【００１７】なお、基板（１４）上に一体に形成された
Ｘ線透過膜（１４ａ）は、図６とは上下を逆に置いても
良い。

【００１８】

【発明の効果】本発明によれば、位置合わせ治具を新た
に設けたことで、試料カプセルＢを単に治具に合わせる
だけで試料カプセルの位置合わせができる。つまり、試
料カプセルのＸ線透過窓の中心（光軸の中心）がホルダ
のＸ線透過用開口部の中心（光軸の中心）と一致する。

【図面の簡単な説明】

【図１】は、本発明の実施例１にかかる試料ホルダを示
す概略断面図である。説明の都合上、試料カプセルＢも
合わせて示した。

【図２】は、従来の試料ホルダを示す概略断面図であ
る。

【図３】は、Ｘ線顕微鏡の簡単な構造を示す概念図であ
る。

【図４】は、Ｘ線吸収係数のスペクトルを示すグラフで
ある。

【図５】は、試料カプセル（非開放型）の分解斜視図
（概略）である。

【図６】は、試料カプセル（開放型）の分解斜視図（概
略）である。

【図７】は、実施例２の試料ホルダを示す概略断面図で
ある。

【主要部分の符号の説明】

１ａ 主ホルダ １ｂ 押さえホルダ ２ 欠番 ３ 欠番 ４ Ｘ線透過のための開口部 ５ Ｏリング ６ Ｘ線透過のための窓孔 ７ スペーサ ８ 基板 ８ａ Ｘ線透過膜 ９ 媒質 １０ 生物試料 １１ 欠番 １２ カプセル収納室 １３ 試料室 １４ 基板 １４ａ Ｘ線透過膜 １５ 与圧室 １６ 位置合わせ治具 １７ 止め金具 Ｂ 試料カプセル（７＋８＋8a) Ｈ 試料ホルダ（１ａ＋１ｂ） Ｃ コンデンサー光学系 Ｉ 結像光学系 Ｋ 結像装置 Ｒ 鏡筒用真空容器 Ｍ モニタ装置 Ｖ 真空排気系 Ｇ Ｘ線発生器 以上

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 主ホルダと押さえホルダの少なくとも２
   部材からなり、いずれか一方又は両方に窪みがあり、そ
   のため、両部材を接合すると両者の間に試料カプセルの
   カプセル収納室が形成され、かつ、両ホルダのほぼ中央
   にはＸ線透過のための開口部があるＸ線顕微鏡用の試料
   ホルダにおいて、 前記カプセル収納室の内部に、位置合わせ治具を配設し
   たことを特徴とする試料ホルダ。
2. 【請求項２】 前記位置合わせ治具が、外径が前記カプ
   セル収納室の内径とほぼ等しく、内径が前記試料カプセ
   ルの外径とほぼ等しいリングであることを特徴とする請
   求項１記載の試料ホルダ。