JPH0587707A - Ｘ線顕微鏡用の試料カプセル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ２枚のメンブレンの窓を一致させて試料カプ
セルを組み立てる際に、その組み立てを容易にする。 【構成】 一対のメンブレン（１）とその間に挟まれる
スペーサ（９）とからなるＸ線顕微鏡用の試料カプセル
において、それぞれのメンブレンに位置合わせ用の切り
欠き（１０）、（１２）を設けた。この切り欠きは、メ
ンブレン中央の窓（８）と同時に形成されるので正確な
位置関係を有する。 【効果】 切り欠きを基準として２枚のメンブレンを単
に重ねれば、両者の窓の位置は自動的に一致する。従っ
て、組み立てが容易になる。

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
用される試料カプセルに関する。

【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
料又は単に試料と言う）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】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。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。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、生物試料から撮像素子までを真空空間
（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。

【０００４】試料カプセルは、図３（底面図）と図４
（断面図）に示すメンブレンの一対のそれらの間に挟ま
れるスペーサ（９）からなる。スペーサとこれを挟む一
対のメンブレンで囲まれた空間は、試料室と呼ばれ、こ
こに試料を入れる。スペーサ（９）の厚さは３〜10μｍ
で、それにより一対のメンブレンの間隔はスペーサの厚
さと同じになる。メンブレンは、一般に厚さ１mm×縦１
cm×横１cmの正方形シリコンウエハを基板（１５）とし
ている。この基板（１５）の表面と裏面の両方に、真空
蒸着、スパッタリング等の真空薄膜形成法により厚さ
０．１〜０．０５μｍの窒化シリコン薄膜（１６）を形
成する。基板（１）はＸ線を透過させないので、試料を
載せる支持体は、表面の窒化シリコン薄膜（１６）だけ
にする必要がある。窒化シリコン薄膜（16）はこの位の
厚さであれば、Ｘ線を透過させる。薄膜（１６）は機械
的に弱いので、余り大きな面積にすることはできない。
そこで、試料を載せる位置に相当する部分の基板（１）
だけを除去する。そのため、まず、裏面の窒化シリコン
薄膜（１６）について、試料を載せる位置に相当する部
分を開窓する。開窓はフォトリソエッチングで行なう。
開窓した後、露出した基板の部分を湿式エッチングする
ことにより、基板（15）にＸ線透過用の孔（１４）を開
ける。エッチングは、窒化シリコン薄膜（１６）のとこ
ろで止まるので、孔（１４）の上部は薄膜（１６）で覆
われて閉じている。孔（１４）とこれを覆う部分の薄膜
（１６）を総称してＸ線透過窓（８）と言う。窓（８）
の大きさは一般に０．２×０．２mmの正方形である。

【０００５】メンブレンは、市販の直径８cmの円板状シ
リコンウエハを共通の基板として同時に複数枚作る。孔
（１４）を作るエッチングの際に異方性を利用して、１
つのメンブレンと外のメンブレンとの間にスクラブライ
ンを同じエッチング工程で孔（１４）と同時に作り、そ
の後、スクラブラインの所で共通基板を割ることによ
り、複数枚のメンブレンを得る。そのため、メンブレン
の周辺は、一見直線に見えるものの、微細には不規則に
蛇行している。従って、メンブレンの周辺から窓（８）
までの距離は個々に異なっている。

【０００６】そのため、試料カプセルを組み立てるとき
には、下のメンブレンの窓（８）と上のメンブレンを窓
（８）が一致するように、顕微鏡で窓（８）を観察しな
がら組み立てなければならない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従って、従来の試料カ
プセルは、組み立てに時間がかかったり、逆に安易に組
み立てると窓の位置がずれるなどの問題点があった。

【０００８】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明は、一対
のメンブレンとその間に挟まれるスペーサとからなるＸ
線顕微鏡用の試料カプセルにおいて、それぞれのメンブ
レンに位置合わせ用の切り欠きを設けた。

【０００９】

【作用】切り欠きは、孔（１４）を作るエッチングの際
に異方性を利用して同時に形成する。このとき、切り欠
き部分に、上部の窒化シリコン薄膜（１６）が残るもの
の、これは極めて薄いので、軽く何か（後述のピン）に
当てるだけで除去することができる。

【００１０】一般に試料カプセルは機械的強度が弱いこ
とと、このままでは試料室の気密が保てないので、金属
製の試料ホルダ内に入れて保護する（図２）。 試料ホ
ルダは、主ホルダ（３）と押さえホルダ（２）の２つか
らなり、主ホルダ（３）の上で試料カプセルを組み立て
た（試料カプセルの中には当然に試料を入れる）後に押
さえホルダ（２）を載せ、ネジ（６）で両ホルダを接合
する。このときＯリング（４）、（５）を使って、上下
２枚のメンブレン（１）を互いに押し合わせることによ
り試料室の気密を取る。

【００１１】試料カプセルの組み立てを更に容易にする
ため、主ホルダ（２ｂ）側に位置決めピンを形成してお
くことが好ましい。そうすれば、このピンに切り欠きを
当接させることにより、上下２枚のメンブレンを正確な
位置（つまり、窓が一致する位置）で重ね、これにより
試料カプセルを更に容易に組み立てることができる。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、主ホルダ（３）上に下のメンブレ
ン（１）を置いた様子を示す平面図である。メンブレン
（１）の２か所に位置合わせのための切り欠き（１０）
と（１２）が設けてある。メンブレン（１）の中央には
窓（８）があり、この窓と切り欠きとの位置関係は、正
確に作成されている。これは窓用の孔（１４）を開ける
ときに切り欠き（１０）も同時にフォトリソエッチング
で形成するからである。フォトリソエッチングに使用す
るマスクパターンを設計するとき、孔と切り欠きの両方
を設計する。

【００１３】窓（８）の周辺にはスペーサ（９）が配置
されている。スペーサ（９）は予め下のメンブレン
（１）上に接合しておくことが好ましい。主ホルダ
（３）には、位置決めピン（７）を２個設けてあるの
で、この２つのピン（７）の間にメンブレン（１）を落
とし込めば、それだけで両者の窓(8) の位置は一致す
る。メンブレン（１）の両側にあるＯリング（４）と
（５）によって試料室を密封し、ネジ（６）で両ホルダ
（２）、（３）を接合、固定する。

【００１４】

【実施例２】図５は、本実施例にかかるメンブレン
（１）の平面図である。ここでは、切り欠きは、正方形
の孔（１１）と平行四辺形の入江（１３）である。

【００１５】

【発明の効果】本発明によれば、メンブレンに切り欠き
を設けたことで、切り欠きと窓との位置関係を正確に１
対１に対応させることができることから、試料カプセル
の組み立てが容易になる。従って、組み立て時間も短縮
される。

【図面の簡単な説明】

【図１】は、本発明の実施例１にかかるメンブレンを主
ホルダに載せた様子を示す平面図である。

【図２】は、実施例１にかかる試料カプセルを入れた試
料ホルダの概略断面図である。

【図３】は、従来のメンブレンの底面図である。

【図４】は、従来のメンブレンの概略断面図である。

【図５】は、実施例２にかかるメンブレンの平面図であ
る。

【主要部分の符号の説明】

１・・・メンブレン ２・・・押さえホルダ ３・・・主ホルダ ４・・・Ｏリング ５・・・Ｏリング ６・・・ネジ ７・・・位置決めピン ８・・・窓 ９・・・スペーサ １０・・・切り欠き １１・・・切り欠き（貫通孔） １２・・・切り欠き １３・・・切り欠き １４・・・孔 １５・・・基板 １６・・・窒化シリコン（Ｘ線透過性）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一対のメンブレンとその間に挟まれるス
   ペーサとからなるＸ線顕微鏡用の試料カプセルにおい
   て、それぞれのメンブレンに位置合わせ用の切り欠きを
   設けたことを特徴とする試料カプセル。