JPH06132000A - 電子顕微鏡等の試料支持方法及び支持装置 - Google Patents
電子顕微鏡等の試料支持方法及び支持装置Info
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- JPH06132000A JPH06132000A JP4277178A JP27717892A JPH06132000A JP H06132000 A JPH06132000 A JP H06132000A JP 4277178 A JP4277178 A JP 4277178A JP 27717892 A JP27717892 A JP 27717892A JP H06132000 A JPH06132000 A JP H06132000A
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- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21K—TECHNIQUES FOR HANDLING PARTICLES OR IONISING RADIATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; IRRADIATION DEVICES; GAMMA RAY OR X-RAY MICROSCOPES
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- G21K1/006—Manipulation of neutral particles by using radiation pressure, e.g. optical levitation
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/26—Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 支持膜を使用することなく、微小な試料を通
過した電子線を乱さないで、真空空間中の最適試料位置
に微小試料を支持する。 【構成】 微小試料又は微小試料を表面に付着させた微
小物体４を光ピンセット１の集束光束の焦点近傍に光ト
ラップし、その状態で電子顕微鏡等の空間中の試料位置
に固定する。そのため、電子線を乱して解像力を落とす
支持膜が不要になり、また、電場、磁場等の影響を全く
受けずに対物レンズの最も収差の小さい最適位置に試料
を固定でき、高分解能で試料を観察することができる。
過した電子線を乱さないで、真空空間中の最適試料位置
に微小試料を支持する。 【構成】 微小試料又は微小試料を表面に付着させた微
小物体４を光ピンセット１の集束光束の焦点近傍に光ト
ラップし、その状態で電子顕微鏡等の空間中の試料位置
に固定する。そのため、電子線を乱して解像力を落とす
支持膜が不要になり、また、電場、磁場等の影響を全く
受けずに対物レンズの最も収差の小さい最適位置に試料
を固定でき、高分解能で試料を観察することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電子顕微鏡等の試料支
持方法及び支持装置に関し、特に、光ピンセットを用い
て微小試料を空中に支持し、移動できる試料支持方法及
び支持装置に関する。
持方法及び支持装置に関し、特に、光ピンセットを用い
て微小試料を空中に支持し、移動できる試料支持方法及
び支持装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、電子顕微鏡において特に微小な生
物試料を支持して観測する場合、図７に模式的に示すよ
うに、銅メッシュの上にカーボン支持膜を張り、その上
に試料を載せて電子線を当てることにより拡大観察して
いる。
物試料を支持して観測する場合、図７に模式的に示すよ
うに、銅メッシュの上にカーボン支持膜を張り、その上
に試料を載せて電子線を当てることにより拡大観察して
いる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、最近、電子
顕微鏡の分解能が上がってきて数Å程度以下の試料を観
測するニーズが出てきた。しかしながら、上記のカーボ
ン支持膜はいくら薄くしても１００Å程度あり、その上
に数Å程度の試料を載せて電子線を当てると、試料を透
過した電子線はカーボン支持膜の不均一性により乱され
るため、このような微小な試料を明瞭に見ることは困難
である。
顕微鏡の分解能が上がってきて数Å程度以下の試料を観
測するニーズが出てきた。しかしながら、上記のカーボ
ン支持膜はいくら薄くしても１００Å程度あり、その上
に数Å程度の試料を載せて電子線を当てると、試料を透
過した電子線はカーボン支持膜の不均一性により乱され
るため、このような微小な試料を明瞭に見ることは困難
である。
【０００４】また、電子顕微鏡において、試料は通常対
物レンズのポールピース（磁極）の間隙に配置される
が、対物レンズの最も収差の小さい最適位置に固定する
のが難しかった。
物レンズのポールピース（磁極）の間隙に配置される
が、対物レンズの最も収差の小さい最適位置に固定する
のが難しかった。
【０００５】本発明はこのような問題点に鑑みてなされ
たものであり、その目的は、支持膜を使用することな
く、微小な試料を通過した電子線を乱さないで、真空空
間中の最適試料位置に微小試料を支持する方法と装置を
提供することである。
たものであり、その目的は、支持膜を使用することな
く、微小な試料を通過した電子線を乱さないで、真空空
間中の最適試料位置に微小試料を支持する方法と装置を
提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の電子顕微鏡等の試料支持方法は、電子線、イオン線
等により微小試料を観察、分析する電子顕微鏡等の試料
支持方法において、微小試料又は微小試料を表面に付着
させた微小物体を集束光束の焦点近傍に光トラップし、
その状態で電子顕微鏡等の空間中の試料位置に固定する
ことを特徴とする方法である。
明の電子顕微鏡等の試料支持方法は、電子線、イオン線
等により微小試料を観察、分析する電子顕微鏡等の試料
支持方法において、微小試料又は微小試料を表面に付着
させた微小物体を集束光束の焦点近傍に光トラップし、
その状態で電子顕微鏡等の空間中の試料位置に固定する
ことを特徴とする方法である。
【０００７】また、本発明の電子顕微鏡等の試料支持装
置は、電子線、イオン線等により微小試料を観察、分析
する電子顕微鏡等の試料支持装置において、電子顕微鏡
等の空間中の試料位置に調節自在に単数又は複数の光ピ
ンセットを設け、該光ピンセットにより微小試料又は微
小試料を表面に付着させた微小物体を試料位置に固定す
るようにしたことを特徴とするものである。
置は、電子線、イオン線等により微小試料を観察、分析
する電子顕微鏡等の試料支持装置において、電子顕微鏡
等の空間中の試料位置に調節自在に単数又は複数の光ピ
ンセットを設け、該光ピンセットにより微小試料又は微
小試料を表面に付着させた微小物体を試料位置に固定す
るようにしたことを特徴とするものである。
【０００８】
【作用】本発明においては、微小試料又は微小試料を表
面に付着させた微小物体を集束光束の焦点近傍に光トラ
ップし、その状態で電子顕微鏡等の空間中の試料位置に
固定するので、電子線を乱して解像力を落とす原因とな
る支持膜が不要になり、また、電場、磁場等の影響を全
く受けずに対物レンズの最も収差の小さい最適位置に試
料を固定でき、それらのために、高分解能で試料を観察
することができる。また、試料の移動調節に従来のよう
な高価なゴニオメータが不要になる。さらに、微小試料
に引っ張り力等の作用を加えることができ、観察の自由
度が広がる。
面に付着させた微小物体を集束光束の焦点近傍に光トラ
ップし、その状態で電子顕微鏡等の空間中の試料位置に
固定するので、電子線を乱して解像力を落とす原因とな
る支持膜が不要になり、また、電場、磁場等の影響を全
く受けずに対物レンズの最も収差の小さい最適位置に試
料を固定でき、それらのために、高分解能で試料を観察
することができる。また、試料の移動調節に従来のよう
な高価なゴニオメータが不要になる。さらに、微小試料
に引っ張り力等の作用を加えることができ、観察の自由
度が広がる。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の電子顕微鏡等の試料支持方法
及び支持装置の実施例について説明するが、その前に、
本発明において使用する光ピンセットについて説明す
る。光ピンセットは、強力な光を１点に集光するとき、
物体がその焦点に向かって引き寄せられる現象を利用し
て、物体をその焦点近傍にトラップするものである。図
６はこの現象を簡単説明するための図であり、球形で屈
折率が周囲の媒体より大きい物体Ａを集束光Ｂの焦点Ｆ
近傍に置くと、同図（ａ）のように、球Ａが丁度焦点Ｆ
にあるときには、光は直進して力が作用しないが、同図
（ｂ）のように、球Ａが焦点Ｆより上にあると、光は相
対的に上の方に屈折され、光線は上向きの運動量を得る
ことになるので、その反作用として物体Ａは二重矢印で
示したように下向きの運動量を得て焦点Ｆへ向かって移
動する。これに対して、同図（ｃ）のように、球Ａが焦
点Ｆより下にあると、光は相対的に下の方に屈折され、
光線は下向きの運動量を得ることになるので、その反作
用として物体Ａは二重矢印で示したように上向きの運動
量を得て焦点Ｆへ向かって移動する。また、同図（ｄ）
のように、球Ａが焦点Ｆより右にあると、光は相対的に
右の方に屈折され、光線は右向きの運動量を得るので、
物体Ａは二重矢印で示したように左向きの運動量を得て
焦点Ｆへ向かって移動する。結局、何れの場合も、物体
Ａは焦点Ｆへ引き寄せられ、そこで安定する。集束光Ｂ
が移動しその焦点Ｆが移動すると、物体Ａもそれに伴っ
て移動する。これが光ピンセットの原理である。
及び支持装置の実施例について説明するが、その前に、
本発明において使用する光ピンセットについて説明す
る。光ピンセットは、強力な光を１点に集光するとき、
物体がその焦点に向かって引き寄せられる現象を利用し
て、物体をその焦点近傍にトラップするものである。図
６はこの現象を簡単説明するための図であり、球形で屈
折率が周囲の媒体より大きい物体Ａを集束光Ｂの焦点Ｆ
近傍に置くと、同図（ａ）のように、球Ａが丁度焦点Ｆ
にあるときには、光は直進して力が作用しないが、同図
（ｂ）のように、球Ａが焦点Ｆより上にあると、光は相
対的に上の方に屈折され、光線は上向きの運動量を得る
ことになるので、その反作用として物体Ａは二重矢印で
示したように下向きの運動量を得て焦点Ｆへ向かって移
動する。これに対して、同図（ｃ）のように、球Ａが焦
点Ｆより下にあると、光は相対的に下の方に屈折され、
光線は下向きの運動量を得ることになるので、その反作
用として物体Ａは二重矢印で示したように上向きの運動
量を得て焦点Ｆへ向かって移動する。また、同図（ｄ）
のように、球Ａが焦点Ｆより右にあると、光は相対的に
右の方に屈折され、光線は右向きの運動量を得るので、
物体Ａは二重矢印で示したように左向きの運動量を得て
焦点Ｆへ向かって移動する。結局、何れの場合も、物体
Ａは焦点Ｆへ引き寄せられ、そこで安定する。集束光Ｂ
が移動しその焦点Ｆが移動すると、物体Ａもそれに伴っ
て移動する。これが光ピンセットの原理である。
【００１０】本発明は、この光ピンセットを用いて、電
子線、イオン線等により微小試料を観察、分析する電子
顕微鏡等における試料支持を行うことにする。図１はそ
の１実施例の要部断面図であり、図２は高分子ビーズ部
の拡大図である。この場合は、対物レンズを構成する上
磁極２と下磁極３の間の最も収差の小さい真空空間位置
に、光ピンセット１のレーザー光Ｌにより高分子ビーズ
４をトラップして固定支持する。そして、その高分子ビ
ーズ４の表面にタンパク粒子等の試料Ｓを付着させてお
き、電子顕微鏡の電子線をその試料Ｓにのみ当てて拡大
観察することにより、電子線が従来の支持膜等の解像力
を落とす物体を通過しないようにできるので、試料Ｓを
高分解能で見ることができる。なお、高分子ビーズ４と
しては、直径数μｍのラテックス等の高分子からなるビ
ーズを用いるとよい。この場合、電場、磁場等の影響を
全く受けずに任意の位置に自由に試料を移動固定できる
ので、対物レンズの最も収差の小さい最適位置に試料を
移動して観察でき、その面からもより高分解能で試料を
観察することができる。また、試料の移動調節に従来の
ような高価なゴニオメータが不要になるメリットもあ
る。なお、以上において、高分子ビーズ４を用いない
で、試料Ｓを直接光ピンセット１でトラップして固定支
持するようにしてもよい。
子線、イオン線等により微小試料を観察、分析する電子
顕微鏡等における試料支持を行うことにする。図１はそ
の１実施例の要部断面図であり、図２は高分子ビーズ部
の拡大図である。この場合は、対物レンズを構成する上
磁極２と下磁極３の間の最も収差の小さい真空空間位置
に、光ピンセット１のレーザー光Ｌにより高分子ビーズ
４をトラップして固定支持する。そして、その高分子ビ
ーズ４の表面にタンパク粒子等の試料Ｓを付着させてお
き、電子顕微鏡の電子線をその試料Ｓにのみ当てて拡大
観察することにより、電子線が従来の支持膜等の解像力
を落とす物体を通過しないようにできるので、試料Ｓを
高分解能で見ることができる。なお、高分子ビーズ４と
しては、直径数μｍのラテックス等の高分子からなるビ
ーズを用いるとよい。この場合、電場、磁場等の影響を
全く受けずに任意の位置に自由に試料を移動固定できる
ので、対物レンズの最も収差の小さい最適位置に試料を
移動して観察でき、その面からもより高分解能で試料を
観察することができる。また、試料の移動調節に従来の
ような高価なゴニオメータが不要になるメリットもあ
る。なお、以上において、高分子ビーズ４を用いない
で、試料Ｓを直接光ピンセット１でトラップして固定支
持するようにしてもよい。
【００１１】ところで、図３に示すように、２つの光ピ
ンセット１、１′と２つの高分子ビーズ４、４′を用
い、長い分子のような試料Ｓを高分子ビーズ４、４′間
に架橋させ、光ピンセット１、１′でこの高分子ビーズ
４、４′間の間隔を矢印のように広げることにより架橋
した試料Ｓを引き伸ばして固定し、この状態で引き伸ば
した試料Ｓを観察することができる。
ンセット１、１′と２つの高分子ビーズ４、４′を用
い、長い分子のような試料Ｓを高分子ビーズ４、４′間
に架橋させ、光ピンセット１、１′でこの高分子ビーズ
４、４′間の間隔を矢印のように広げることにより架橋
した試料Ｓを引き伸ばして固定し、この状態で引き伸ば
した試料Ｓを観察することができる。
【００１２】さて、次に、電子顕微鏡等の空間中の試料
位置へ浮いた状態で高分子ビーズ４又は試料Ｓを持って
行って固定する方法について、図４（ａ）の断面図、及
び、同図（ｂ）のメカニズムを模式的に示す図を参照に
して説明する。微小試料を付着した高分子ビーズ４又は
微小試料それ自体を操作棒６の先端に取り付けたプレー
ト５の上に載せ、電子顕微鏡の光路中にプレート５を挿
入し、その状態で所望の高分子ビーズ４等を光ピンセト
１でトラップしてプレート５から分離して空間に浮か
し、残りの高分子ビーズ４等とプレート５は操作棒６を
操作して光路外に退避させ、この状態で空中に固定して
観察する。
位置へ浮いた状態で高分子ビーズ４又は試料Ｓを持って
行って固定する方法について、図４（ａ）の断面図、及
び、同図（ｂ）のメカニズムを模式的に示す図を参照に
して説明する。微小試料を付着した高分子ビーズ４又は
微小試料それ自体を操作棒６の先端に取り付けたプレー
ト５の上に載せ、電子顕微鏡の光路中にプレート５を挿
入し、その状態で所望の高分子ビーズ４等を光ピンセト
１でトラップしてプレート５から分離して空間に浮か
し、残りの高分子ビーズ４等とプレート５は操作棒６を
操作して光路外に退避させ、この状態で空中に固定して
観察する。
【００１３】さらに、図５の場合は、ヒーター７を内蔵
したプレート５上に蒸発可能な微細試料Ｓを載せ、ヒー
ター７を加熱してプレート５から蒸発した試料Ｓを複数
の光ピンセト１1 〜１4 で補足して空間中に固定して支
持する例である。
したプレート５上に蒸発可能な微細試料Ｓを載せ、ヒー
ター７を加熱してプレート５から蒸発した試料Ｓを複数
の光ピンセト１1 〜１4 で補足して空間中に固定して支
持する例である。
【００１４】以上、本発明の電子顕微鏡等の試料支持方
法及び支持装置をいくつかの実施例に基づいて説明して
きたが、本発明はこれら実施例に限定されず種々の変形
が可能である。なお、以上において、光ピンセト１の詳
細は触れなかったが、例えば、試料Ｓ又は高分子ビーズ
４に影響を及ぼさない波長のレーザーからの光を光ファ
イバー、反射鏡、レンズ列等の光学手段を用いて所定位
置へガイドし、その光をレンズ又はミラーを用いてトラ
ップ位置に集光させればよく、その集光位置（焦点）の
移動は、光源を含む全体の装置を移動させて行ってもよ
く、又は、光源と集光光学系を切り離し、両者を相互に
移動可能にする光ファイバー等で両者を光学的に結ぶよ
うにしてもよい。
法及び支持装置をいくつかの実施例に基づいて説明して
きたが、本発明はこれら実施例に限定されず種々の変形
が可能である。なお、以上において、光ピンセト１の詳
細は触れなかったが、例えば、試料Ｓ又は高分子ビーズ
４に影響を及ぼさない波長のレーザーからの光を光ファ
イバー、反射鏡、レンズ列等の光学手段を用いて所定位
置へガイドし、その光をレンズ又はミラーを用いてトラ
ップ位置に集光させればよく、その集光位置（焦点）の
移動は、光源を含む全体の装置を移動させて行ってもよ
く、又は、光源と集光光学系を切り離し、両者を相互に
移動可能にする光ファイバー等で両者を光学的に結ぶよ
うにしてもよい。
【００１５】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の電子顕微鏡等の試料支持方法及び支持装置によると、
微小試料又は微小試料を表面に付着させた微小物体を集
束光束の焦点近傍に光トラップし、その状態で電子顕微
鏡等の空間中の試料位置に固定するので、電子線を乱し
て解像力を落とす原因となる支持膜が不要になり、ま
た、電場、磁場等の影響を全く受けずに対物レンズの最
も収差の小さい最適位置に試料を固定でき、それらのた
めに、高分解能で試料を観察することができる。また、
試料の移動調節に従来のような高価なゴニオメータが不
要になる。さらに、微小試料に引っ張り力等の作用を加
えることができ、観察の自由度が広がる。
の電子顕微鏡等の試料支持方法及び支持装置によると、
微小試料又は微小試料を表面に付着させた微小物体を集
束光束の焦点近傍に光トラップし、その状態で電子顕微
鏡等の空間中の試料位置に固定するので、電子線を乱し
て解像力を落とす原因となる支持膜が不要になり、ま
た、電場、磁場等の影響を全く受けずに対物レンズの最
も収差の小さい最適位置に試料を固定でき、それらのた
めに、高分解能で試料を観察することができる。また、
試料の移動調節に従来のような高価なゴニオメータが不
要になる。さらに、微小試料に引っ張り力等の作用を加
えることができ、観察の自由度が広がる。
【図１】本発明による電子顕微鏡等の試料支持装置の１
実施例の要部断面図である。
実施例の要部断面図である。
【図２】図１の高分子ビーズ部の拡大図である。
【図３】別の実施例の支持方法を説明するための図であ
る。
る。
【図４】試料位置へ試料等を持って行って固定する方法
を説明するための図である。
を説明するための図である。
【図５】試料等を持って行って固定する別の方法を説明
するための図である。
するための図である。
【図６】光ピンセットの原理を説明するための図であ
る。
る。
【図７】従来の微小試料の支持方法を説明するための図
である。
である。
Ａ…球形物体 Ｂ…集束光 Ｆ…焦点 Ｓ…試料 Ｌ…レーザー光 １、１′、１1 〜１4 …光ピンセット ２…上磁極 ３…下磁極 ４、４′…高分子ビーズ ５…プレート ６…操作棒 ７…ヒーター
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 奥富昭次 東京都昭島市武蔵野３丁目１番２号日本電 子エンジニアリング株式会社内
Claims (2)
- 【請求項１】 電子線、イオン線等により微小試料を観
察、分析する電子顕微鏡等の試料支持方法において、微
小試料又は微小試料を表面に付着させた微小物体を集束
光束の焦点近傍に光トラップし、その状態で電子顕微鏡
等の空間中の試料位置に固定することを特徴とする電子
顕微鏡等の試料支持方法。 - 【請求項２】 電子線、イオン線等により微小試料を観
察、分析する電子顕微鏡等の試料支持装置において、電
子顕微鏡等の空間中の試料位置に調節自在に単数又は複
数の光ピンセットを設け、該光ピンセットにより微小試
料又は微小試料を表面に付着させた微小物体を試料位置
に固定するようにしたことを特徴とする電子顕微鏡等の
試料支持装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27717892A JP3160093B2 (ja) | 1992-10-15 | 1992-10-15 | 電子顕微鏡等の試料支持方法及び支持装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27717892A JP3160093B2 (ja) | 1992-10-15 | 1992-10-15 | 電子顕微鏡等の試料支持方法及び支持装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06132000A true JPH06132000A (ja) | 1994-05-13 |
| JP3160093B2 JP3160093B2 (ja) | 2001-04-23 |
Family
ID=17579901
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27717892A Expired - Fee Related JP3160093B2 (ja) | 1992-10-15 | 1992-10-15 | 電子顕微鏡等の試料支持方法及び支持装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3160093B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008509821A (ja) * | 2004-07-23 | 2008-04-03 | ザ サイエンス アンド テクノロジー ファシリティーズ カウンシル | 光制御可能なデバイス |
| CN104698533A (zh) * | 2015-03-09 | 2015-06-10 | 哈尔滨工程大学 | 一种基于光纤的微小粒子移动装置 |
| JP2017078832A (ja) * | 2015-10-22 | 2017-04-27 | 株式会社ジェイテクト | 微粒子捕捉方法及び光ピンセット装置 |
| CN116417173A (zh) * | 2023-06-12 | 2023-07-11 | 之江实验室 | 一种用于悬浮纳米微粒的真空光镊系统 |
-
1992
- 1992-10-15 JP JP27717892A patent/JP3160093B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008509821A (ja) * | 2004-07-23 | 2008-04-03 | ザ サイエンス アンド テクノロジー ファシリティーズ カウンシル | 光制御可能なデバイス |
| CN104698533A (zh) * | 2015-03-09 | 2015-06-10 | 哈尔滨工程大学 | 一种基于光纤的微小粒子移动装置 |
| CN104698533B (zh) * | 2015-03-09 | 2018-05-18 | 哈尔滨工程大学 | 一种基于光纤的微小粒子移动装置 |
| JP2017078832A (ja) * | 2015-10-22 | 2017-04-27 | 株式会社ジェイテクト | 微粒子捕捉方法及び光ピンセット装置 |
| CN116417173A (zh) * | 2023-06-12 | 2023-07-11 | 之江实验室 | 一种用于悬浮纳米微粒的真空光镊系统 |
| CN116417173B (zh) * | 2023-06-12 | 2023-08-22 | 之江实验室 | 一种用于悬浮纳米微粒的真空光镊系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3160093B2 (ja) | 2001-04-23 |
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