KR20140131324A - 비행 시간형 2차 이온 질량 분석 장치용 시료 고정 부재 - Google Patents

비행 시간형 2차 이온 질량 분석 장치용 시료 고정 부재 Download PDF

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닛토덴코 가부시키가이샤
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Abstract

고체 시료의 오염을 방지할 수 있고, 고체 시료를 안정적으로 고정할 수 있으며, 비행 시간형 2차 이온 질량 분석 장치에 있어서 2차 이온의 정확한 검출을 가능하게 하는, 비행 시간형 2차 이온 질량 분석 장치용 시료 고정 부재를 제공한다. 본 발명의 비행 시간형 2차 이온 질량 분석 장치용 시료 고정 부재는, 길이 200㎛ 이상의 섬유상 기둥 형상물을 복수 구비하는 섬유상 기둥 형상 구조체를 포함한다.

Description

비행 시간형 2차 이온 질량 분석 장치용 시료 고정 부재{SAMPLE FIXING MEMBER FOR TIME-OF-FLIGHT SECONDARY ION MASS SPECTROMETER}
본 발명은 비행 시간형 2차 이온 질량 분석 장치용 시료 고정 부재에 관한 것이다. 상세하게는, 비행 시간형 2차 이온 질량 분석 장치(TOF-SIMS : Time-of-Flight Secondary Ion Mass Spectrometry)에 있어서 측정 대상 시료를 고정하기 위한 부재에 관한 것이다.
비행 시간형 2차 이온 질량 분석 장치(TOF-SIMS)는, 고체 시료의 표면에 어떤 성분(원자, 분자)이 존재하는지를 조사하기 위한 장치이며, ppm 오더의 극미량 성분을 검출할 수 있어, 유기물, 무기물에 적용할 수 있다. 또한, 비행 시간형 2차 이온 질량 분석 장치(TOF-SIMS)에 의하면, 고체 시료의 최표면에 존재하는 성분의 분포를 조사할 수도 있다(예를 들면 특허문헌 1 참조).
비행 시간형 2차 이온 질량 분석 장치에 있어서는, 고진공 중에서, 고속의 이온 빔(1차 이온)을 고체 시료의 표면에 충돌시킴으로써, 스퍼터링 현상에 의해 표면의 구성 성분이 튀어 날아간다. 이때 발생하는 양 또는 음의 전하를 띤 이온(2차 이온)을 전기장에 의해 일방향으로 날려, 일정 거리 떨어진 위치에서 검출한다. 스퍼터 시에는, 고체 시료의 표면의 조성에 따라서 다양한 질량을 가진 2차 이온이 발생하고, 가벼운 이온일수록 빠른 속도로, 무거운 이온일수록 느린 속도로 날아가므로, 2차 이온이 발생하고 나서 검출될 때까지의 시간(비행 시간)을 측정하면, 발생한 2차 이온의 질량을 계산할 수 있다. 이것이, 비행 시간형 2차 이온 질량 분석 장치의 원리이다.
비행 시간형 2차 이온 질량 분석 장치에 있어서는, 측정 대상으로 되는 고체 시료를 점착제나 접착제 등의 고정 부재에 고정시켜 측정을 행한다. 그러나, 종래의 점착제나 접착제 등의 고정 부재를 사용한 경우, 그것으로부터 유래하는 유기 성분이 고체 시료에 부착되어 버려, 고체 시료의 오염이 발생한다. 이와 같은 오염은 고체 시료가 분체 등인 경우에 특히 현저하다. 비행 시간형 2차 이온 질량 분석 장치에 있어서는, 고체 시료의 표면에 있어서의 ppm 오더의 극미량 성분을 검출하므로, 상기 고체 시료의 표면의 약간의 오염이 2차 이온의 발생을 방해하거나 해 버려, 정확한 검출을 할 수 없다는 문제가 있다.
일본 특허 공개 제2008-175654호 공보
본 발명의 과제는, 고체 시료의 오염을 방지할 수 있고, 고체 시료를 안정적으로 고정할 수 있으며, 비행 시간형 2차 이온 질량 분석 장치에 있어서 2차 이온의 정확한 검출을 가능하게 하는, 비행 시간형 2차 이온 질량 분석 장치용 시료 고정 부재를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 비행 시간형 2차 이온 질량 분석 장치용 시료 고정 부재는, 길이 200㎛ 이상의 섬유상 기둥 형상물을 복수 구비하는 섬유상 기둥 형상 구조체를 포함한다.
바람직한 실시 형태에 있어서는, 본 발명의 비행 시간형 2차 이온 질량 분석 장치용 시료 고정 부재는, 실온에 있어서의 유리면에 대한 전단 접착력이 10N/㎠ 이상이다.
바람직한 실시 형태에 있어서는, 상기 섬유상 기둥 형상 구조체가, 복수의 카본 나노 튜브를 구비하는 카본 나노 튜브 집합체이다.
바람직한 실시 형태에 있어서는, 상기 카본 나노 튜브가 복수층을 갖고, 상기 카본 나노 튜브의 층수 분포의 분포폭이 10층 이상이며, 상기 층수 분포의 최빈값의 상대 빈도가 25％ 이하이다.
바람직한 실시 형태에 있어서는, 상기 카본 나노 튜브가 복수층을 갖고, 상기 카본 나노 튜브의 층수 분포의 최빈값이 층수 10층 이하에 존재하고, 상기 최빈값의 상대 빈도가 30％ 이상이다.
바람직한 실시 형태에 있어서는, 본 발명의 비행 시간형 2차 이온 질량 분석 장치용 시료 고정 부재는 기재를 포함한다.
본 발명에 의하면, 고체 시료의 오염을 방지할 수 있고, 고체 시료를 안정적으로 고정할 수 있으며, 비행 시간형 2차 이온 질량 분석 장치에 있어서 2차 이온의 정확한 검출을 가능하게 하는, 비행 시간형 2차 이온 질량 분석 장치용 시료 고정 부재를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 형태에 있어서의 비행 시간형 2차 이온 질량 분석 장치용 시료 고정 부재의 일례의 개략 단면도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 형태에 있어서의 비행 시간형 2차 이온 질량 분석 장치용 시료 고정 부재가 카본 나노 튜브 집합체를 포함하는 경우의 상기 카본 나노 튜브 집합체의 제조 장치의 개략 단면도이다.
≪비행 시간형 2차 이온 질량 분석 장치용 시료 고정 부재≫
본 발명의 비행 시간형 2차 이온 질량 분석 장치용 시료 고정 부재는, 길이 200㎛ 이상의 섬유상 기둥 형상물을 복수 구비하는 섬유상 기둥 형상 구조체를 포함한다. 본 발명의 비행 시간형 2차 이온 질량 분석 장치용 시료 고정 부재가, 길이 200㎛ 이상의 섬유상 기둥 형상물을 복수 구비하는 섬유상 기둥 형상 구조체를 포함함으로써, 고체 시료의 오염을 방지할 수 있고, 고체 시료를 안정적으로 고정할 수 있으며, 비행 시간형 2차 이온 질량 분석 장치에 있어서 2차 이온의 정확한 검출을 가능하게 한다. 본 발명의 비행 시간형 2차 이온 질량 분석 장치용 시료 고정 부재는, 상기 섬유상 기둥 형상 구조체만을 포함하는 부재이어도 되고, 상기 섬유상 기둥 형상 구조체와 비행 시간형 2차 이온 질량 분석 장치용 시료의 고정에 바람직하게 사용할 수 있는 임의의 적절한 재료를 포함하는 부재이어도 된다.
본 발명의 비행 시간형 2차 이온 질량 분석 장치용 시료 고정 부재는, 비행 시간형 2차 이온 질량 분석 장치에 있어서 측정 시료를 접착 고정시키기 위한 부재이며, 그 크기나 형상은, 사용하는 비행 시간형 2차 이온 질량 분석 장치의 종류에 따라서, 적절히 선택할 수 있다.
상기 섬유상 기둥 형상 구조체는, 복수의 섬유상 기둥 형상물을 구비하는 집합체이다. 상기 섬유상 기둥 형상 구조체는, 바람직하게는 길이 L의 복수의 섬유상 기둥 형상물을 구비하는 집합체이다. 도 1에, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 있어서의 비행 시간형 2차 이온 질량 분석 장치용 시료 고정 부재의 일례의 개략 단면도를 도시한다.
도 1에 있어서, 섬유상 기둥 형상 구조체(10)는 기재(1)와, 복수의 섬유상 기둥 형상물(2)을 구비한다. 섬유상 기둥 형상물(2)의 편단부(2a)는 기재(1)에 고정되어 있다. 섬유상 기둥 형상물(2)은 길이 L의 방향으로 배향되어 있다. 섬유상 기둥 형상물(2)은, 바람직하게는 기재(1)에 대하여 대략 수직 방향으로 배향되어 있다. 여기서, 「대략 수직 방향」이란, 기재(1)의 면에 대한 각도가, 바람직하게는 90°±20°이고, 보다 바람직하게는 90°±15°이며, 더욱 바람직하게는 90°±10°이고, 특히 바람직하게는 90°±5°이다. 또한, 본 도시예와는 달리, 섬유상 기둥 형상 구조체(10)는 복수의 섬유상 기둥 형상물(2)만을 포함하는 집합체이어도 된다. 즉, 섬유상 기둥 형상 구조체(10)는 기재(1)를 구비하고 있지 않아도 된다. 이 경우, 복수의 섬유상 기둥 형상물(2)은, 서로, 예를 들면 반데발스힘에 의해 집합체로서 존재할 수 있다.
상기 길이 L은 200㎛ 이상이고, 바람직하게는 200㎛ 내지 2000㎛이며, 보다 바람직하게는 300㎛ 내지 1500㎛이고, 더욱 바람직하게는 400㎛ 내지 1000㎛이며, 특히 바람직하게는 500㎛ 내지 1000㎛이고, 가장 바람직하게는 600㎛ 내지 1000㎛이다. 상기 길이 L이 상기 범위 내에 들어감으로써, 본 발명의 비행 시간형 2차 이온 질량 분석 장치용 시료 고정 부재는, 고체 시료의 오염을 방지할 수 있고, 고체 시료를 안정적으로 고정할 수 있으며, 비행 시간형 2차 이온 질량 분석 장치에 있어서 2차 이온의 정확한 검출을 가능하게 한다. 또한, 상기 길이 L은 후술하는 방법에 의해 측정된다.
본 발명의 비행 시간형 2차 이온 질량 분석 장치용 시료 고정 부재는, 실온에 있어서의 유리면에 대한 전단 접착력이, 바람직하게는 10N/㎠ 이상이고, 보다 바람직하게는 10N/㎠ 내지 200N/㎠, 더욱 바람직하게는 15N/㎠ 내지 200N/㎠, 특히 바람직하게는 20N/㎠ 내지 200N/㎠, 가장 바람직하게는 25N/㎠ 내지 200N/㎠이다. 상기 전단 접착력이 상기 범위 내에 들어감으로써, 본 발명의 비행 시간형 2차 이온 질량 분석 장치용 시료 고정 부재는, 고체 시료를 보다 안정적으로 고정할 수 있어, 비행 시간형 2차 이온 질량 분석 장치에 있어서 2차 이온의 보다 정확한 검출을 가능하게 한다. 또한, 상기 전단 접착력은 후술하는 방법에 의해 측정된다.
상기 섬유상 기둥 형상물의 재료로서는, 임의의 적절한 재료를 채용할 수 있다. 예를 들면, 알루미늄, 철 등의 금속; 실리콘 등의 무기 재료; 카본 나노파이버, 카본 나노 튜브 등의 카본 재료; 엔지니어링 플라스틱, 슈퍼 엔지니어링 플라스틱 등의 고모듈러스의 수지; 등을 들 수 있다. 수지의 구체예로서는, 폴리스티렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 아세틸셀룰로오스, 폴리카르보네이트, 폴리이미드, 폴리아미드 등을 들 수 있다. 수지의 분자량 등의 제물성은, 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 범위에서, 임의의 적절한 물성을 채용할 수 있다.
상기 기재로서는, 목적에 따라서, 임의의 적절한 기재를 채용할 수 있다. 예를 들면, 석영 유리, 실리콘(실리콘 웨이퍼 등), 엔지니어링 플라스틱, 슈퍼 엔지니어링 플라스틱 등을 들 수 있다. 엔지니어링 플라스틱 및 슈퍼 엔지니어링 플라스틱의 구체예로서는, 폴리이미드, 폴리에틸렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 아세틸셀룰로오스, 폴리카르보네이트, 폴리프로필렌, 폴리아미드 등을 들 수 있다. 이들 기재의 분자량 등의 제물성은, 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 범위에서, 임의의 적절한 물성을 채용할 수 있다.
상기 섬유상 기둥 형상물의 직경은, 바람직하게는 0.3㎚ 내지 2000㎚이고, 보다 바람직하게는 1㎚ 내지 1000㎚이며, 더욱 바람직하게는 2㎚ 내지 500㎚이다. 상기 섬유상 기둥 형상물의 직경이 상기 범위 내에 들어감으로써, 본 발명의 비행 시간형 2차 이온 질량 분석 장치용 시료 고정 부재는, 고체 시료의 오염을 보다 방지할 수 있고, 고체 시료를 보다 안정적으로 고정할 수 있으며, 비행 시간형 2차 이온 질량 분석 장치에 있어서 2차 이온의 보다 정확한 검출을 가능하게 한다.
상기 기재의 두께는, 목적에 따라서, 임의의 적절한 값으로 설정될 수 있다.
상기 기재의 표면은, 인접하는 층과의 밀착성, 유지성 등을 높이기 위해서, 관용의 표면 처리, 예를 들면 크롬산 처리, 오존 폭로, 화염 폭로, 고압 전격 폭로, 이온화 방사선 처리 등의 화학적 또는 물리적 처리, 하도제(예를 들면, 상기 점착성 물질)에 의한 코팅 처리가 실시되어 있어도 된다.
상기 기재는 단층이어도 되고, 다층체이어도 된다.
본 발명에 있어서는, 상기 섬유상 기둥 형상 구조체는, 바람직하게는 복수의 카본 나노 튜브를 구비하는 카본 나노 튜브 집합체이다. 이 경우, 상기 섬유상 기둥 형상물은 바람직하게는 카본 나노 튜브이다.
본 발명의 비행 시간형 2차 이온 질량 분석 장치용 시료 고정 부재는, 상기 카본 나노 튜브 집합체만을 포함하고 있어도 되고, 상기 카본 나노 튜브 집합체와 임의의 적절한 부재를 포함하고 있어도 된다.
본 발명의 비행 시간형 2차 이온 질량 분석 장치용 시료 고정 부재가, 복수의 카본 나노 튜브를 구비하는 카본 나노 튜브 집합체를 포함하고, 상기 기재도 포함하는 경우는, 상기 카본 나노 튜브의 편단부가 상기 기재에 고정되어 있어도 된다.
본 발명의 비행 시간형 2차 이온 질량 분석 장치용 시료 고정 부재가 복수의 카본 나노 튜브를 구비하는 카본 나노 튜브 집합체를 포함하는 경우이며, 기재를 포함하는 경우, 상기 카본 나노 튜브를 기재에 고정하는 방법으로서는, 임의의 적절한 방법을 채용할 수 있다. 예를 들면, 카본 나노 튜브 집합체의 제조에 사용한 기판을 기재로서 그대로 사용해도 된다. 또한, 기재에 접착층을 형성하여 카본 나노 튜브에 고정해도 된다. 또한, 기재가 열경화성 수지인 경우에는, 반응 전의 상태에서 박막을 제작하고, 카본 나노 튜브의 일단부를 박막층에 압착시킨 후, 경화 처리를 행하여 고정하면 된다. 또한, 기재가 열가소성 수지나 금속 등인 경우에는, 용융한 상태에서 섬유상 기둥 형상 구조체의 일단부를 압착시킨 후, 실온까지 냉각하여 고정하면 된다.
≪카본 나노 튜브 집합체≫
본 발명의 비행 시간형 2차 이온 질량 분석 장치용 시료 고정 부재가 섬유상 기둥 형상 구조체를 포함하는 경우, 상기 섬유상 기둥 형상 구조체는 바람직하게는 카본 나노 튜브 집합체이다. 본 발명의 비행 시간형 2차 이온 질량 분석 장치용 시료 고정 부재가 카본 나노 튜브 집합체를 포함하는 경우, 본 발명의 비행 시간형 2차 이온 질량 분석 장치용 시료 고정 부재는, 고체 시료의 오염을 효과적으로 방지할 수 있고, 고체 시료를 보다 한층 더 안정적으로 고정할 수 있으며, 비행 시간형 2차 이온 질량 분석 장치에 있어서 2차 이온의 보다 한층 더 정확한 검출을 가능하게 한다.
<제1 바람직한 실시 형태>
본 발명의 비행 시간형 2차 이온 질량 분석 장치용 시료 고정 부재가 포함할 수 있는 카본 나노 튜브 집합체의 바람직한 실시 형태의 하나(이하, 제1 바람직한 실시 형태라 칭하는 경우가 있음)는, 복수의 카본 나노 튜브를 구비하고, 상기 카본 나노 튜브가 복수층을 갖고, 상기 카본 나노 튜브의 층수 분포의 분포폭이 10층 이상이며, 상기 층수 분포의 최빈값의 상대 빈도가 25％ 이하이다.
상기 카본 나노 튜브의 층수 분포의 분포폭은 10층 이상이며, 바람직하게는 10층 내지 30층이고, 보다 바람직하게는 10층 내지 25층이며, 더욱 바람직하게는 10층 내지 20층이다.
상기 카본 나노 튜브의 층수 분포의 「분포폭」이란, 카본 나노 튜브의 층수의 최대 층수와 최소 층수의 차를 말한다. 카본 나노 튜브의 층수 분포의 분포폭이 상기 범위 내에 있음으로써, 상기 카본 나노 튜브는 우수한 기계적 특성 및 높은 비표면적을 겸비할 수 있고, 나아가, 상기 카본 나노 튜브는 우수한 점착 특성을 나타내는 카본 나노 튜브 집합체로 될 수 있다. 따라서, 이와 같은 카본 나노 튜브 집합체를 사용한 비행 시간형 2차 이온 질량 분석 장치용 시료 고정 부재는, 고체 시료의 오염을 보다 효과적으로 방지할 수 있고, 고체 시료를 매우 안정적으로 고정할 수 있으며, 비행 시간형 2차 이온 질량 분석 장치에 있어서 2차 이온의 매우 정확한 검출을 가능하게 한다.
상기 카본 나노 튜브의 층수, 층수 분포는, 임의의 적절한 장치에 의해 측정하면 된다. 바람직하게는, 주사형 전자 현미경(SEM)이나 투과 전자 현미경(TEM)에 의해 측정된다. 예를 들면, 카본 나노 튜브 집합체로부터 적어도 10개, 바람직하게는 20개 이상의 카본 나노 튜브를 취출하여 SEM 혹은 TEM에 의해 측정하고, 층수 및 층수 분포를 평가하면 된다.
상기 카본 나노 튜브의 층수의 최대 층수는, 바람직하게는 5층 내지 30층이고, 보다 바람직하게는 10층 내지 30층이며, 더욱 바람직하게는 15층 내지 30층이고, 특히 바람직하게는 15층 내지 25층이다.
상기 카본 나노 튜브의 층수의 최소 층수는, 바람직하게는 1층 내지 10층이고, 보다 바람직하게는 1층 내지 5층이다.
상기 카본 나노 튜브의 층수의 최대 층수와 최소 층수가 상기 범위 내에 있음으로써, 상기 카본 나노 튜브는 한층 더 우수한 기계적 특성 및 높은 비표면적을 겸비할 수 있고, 나아가, 상기 카본 나노 튜브는 한층 더 우수한 점착 특성을 나타내는 카본 나노 튜브 집합체로 될 수 있다. 따라서, 이와 같은 카본 나노 튜브 집합체를 사용한 비행 시간형 2차 이온 질량 분석 장치용 시료 고정 부재는, 고체 시료의 오염을 보다 효과적으로 방지할 수 있고, 고체 시료를 매우 안정적으로 고정할 수 있으며, 비행 시간형 2차 이온 질량 분석 장치에 있어서 2차 이온의 매우 정확한 검출을 가능하게 한다.
상기 층수 분포의 최빈값의 상대 빈도는 25％ 이하이고, 바람직하게는 1％ 내지 25％이며, 보다 바람직하게는 5％ 내지 25％이고, 더욱 바람직하게는 10％ 내지 25％이며, 특히 바람직하게는 15％ 내지 25％이다. 상기 층수 분포의 최빈값의 상대 빈도가 상기 범위 내에 있음으로써, 상기 카본 나노 튜브는 우수한 기계적 특성 및 높은 비표면적을 겸비할 수 있고, 나아가, 상기 카본 나노 튜브는 우수한 점착 특성을 나타내는 카본 나노 튜브 집합체로 될 수 있다. 따라서, 이와 같은 카본 나노 튜브 집합체를 사용한 비행 시간형 2차 이온 질량 분석 장치용 시료 고정 부재는, 고체 시료의 오염을 보다 효과적으로 방지할 수 있고, 고체 시료를 매우 안정적으로 고정할 수 있으며, 비행 시간형 2차 이온 질량 분석 장치에 있어서 2차 이온의 매우 정확한 검출을 가능하게 한다.
상기 층수 분포의 최빈값은, 바람직하게는 층수 2층 내지 층수 10층에 존재하고, 더욱 바람직하게는 층수 3층 내지 층수 10층에 존재한다. 상기 층수 분포의 최빈값이 상기 범위 내에 있음으로써, 상기 카본 나노 튜브는 우수한 기계적 특성 및 높은 비표면적을 겸비할 수 있고, 나아가, 상기 카본 나노 튜브는 우수한 점착 특성을 나타내는 카본 나노 튜브 집합체로 될 수 있다. 따라서, 이와 같은 카본 나노 튜브 집합체를 사용한 비행 시간형 2차 이온 질량 분석 장치용 시료 고정 부재는, 고체 시료의 오염을 보다 효과적으로 방지할 수 있고, 고체 시료를 매우 안정적으로 고정할 수 있으며, 비행 시간형 2차 이온 질량 분석 장치에 있어서 2차 이온의 매우 정확한 검출을 가능하게 한다.
상기 카본 나노 튜브의 형상으로서는, 그 횡단면이 임의의 적절한 형상을 갖고 있으면 된다. 예를 들면, 그 횡단면이 대략 원형, 타원형, n각형(n은 3 이상의 정수) 등을 들 수 있다.
상기 카본 나노 튜브의 길이는, 바람직하게는 200㎛ 이상이고, 보다 바람직하게는 200㎛ 내지 2000㎛이며, 더욱 바람직하게는 300㎛ 내지 1500㎛이고, 더욱 바람직하게는 400㎛ 내지 1000㎛이며, 특히 바람직하게는 500㎛ 내지 1000㎛이고, 가장 바람직하게는 600㎛ 내지 1000㎛이다. 상기 카본 나노 튜브의 길이가 상기 범위 내에 들어감으로써, 고체 시료의 오염을 보다 효과적으로 방지할 수 있고, 고체 시료를 매우 안정적으로 고정할 수 있으며, 비행 시간형 2차 이온 질량 분석 장치에 있어서 2차 이온의 매우 정확한 검출을 가능하게 한다.
상기 카본 나노 튜브의 직경은, 바람직하게는 0.3㎚ 내지 2000㎚이고, 보다 바람직하게는 1㎚ 내지 1000㎚이며, 더욱 바람직하게는 2㎚ 내지 500㎚이다. 상기 카본 나노 튜브의 직경이 상기 범위 내에 들어감으로써, 본 발명의 비행 시간형 2차 이온 질량 분석 장치용 시료 고정 부재는, 고체 시료의 오염을 보다 효과적으로 방지할 수 있고, 고체 시료를 매우 안정적으로 고정할 수 있으며, 비행 시간형 2차 이온 질량 분석 장치에 있어서 2차 이온의 매우 정확한 검출을 가능하게 한다.
상기 카본 나노 튜브의 비표면적, 밀도는, 임의의 적절한 값으로 설정될 수 있다.
<제2 바람직한 실시 형태>
본 발명의 비행 시간형 2차 이온 질량 분석 장치용 고정 부재가 포함할 수 있는 카본 나노 튜브 집합체의 바람직한 실시 형태의 다른 하나(이하, 제2 바람직한 실시 형태라 칭하는 경우가 있음)는, 복수의 카본 나노 튜브를 구비하고, 상기 카본 나노 튜브가 복수층을 갖고, 상기 카본 나노 튜브의 층수 분포의 최빈값이 층수 10층 이하에 존재하고, 상기 최빈값의 상대 빈도가 30％ 이상이다.
상기 카본 나노 튜브의 층수 분포의 분포폭은, 바람직하게는 9층 이하이고, 보다 바람직하게는 1층 내지 9층이며, 더욱 바람직하게는 2층 내지 8층이고, 특히 바람직하게는 3층 내지 8층이다.
상기 카본 나노 튜브의 층수 분포의 「분포폭」이란, 카본 나노 튜브의 층수의 최대 층수와 최소 층수의 차를 말한다. 카본 나노 튜브의 층수 분포의 분포폭이 상기 범위 내에 있음으로써, 상기 카본 나노 튜브는 우수한 기계적 특성 및 높은 비표면적을 겸비할 수 있고, 나아가, 상기 카본 나노 튜브는 우수한 점착 특성을 나타내는 카본 나노 튜브 집합체로 될 수 있다. 따라서, 이와 같은 카본 나노 튜브 집합체를 사용한 비행 시간형 2차 이온 질량 분석 장치용 시료 고정 부재는, 고체 시료의 오염을 보다 효과적으로 방지할 수 있고, 고체 시료를 매우 안정적으로 고정할 수 있으며, 비행 시간형 2차 이온 질량 분석 장치에 있어서 2차 이온의 매우 정확한 검출을 가능하게 한다.
상기 카본 나노 튜브의 층수, 층수 분포는, 임의의 적절한 장치에 의해 측정하면 된다. 바람직하게는, 주사형 전자 현미경(SEM)이나 투과 전자 현미경(TEM)에 의해 측정된다. 예를 들면, 카본 나노 튜브 집합체로부터 적어도 10개, 바람직하게는 20개 이상의 카본 나노 튜브를 취출하여 SEM 혹은 TEM에 의해 측정하고, 층수 및 층수 분포를 평가하면 된다.
상기 카본 나노 튜브의 층수의 최대 층수는, 바람직하게는 1층 내지 20층이고, 보다 바람직하게는 2층 내지 15층이며, 더욱 바람직하게는 3층 내지 10층이다.
상기 카본 나노 튜브의 층수의 최소 층수는, 바람직하게는 1층 내지 10층이며, 보다 바람직하게는 1층 내지 5층이다.
상기 카본 나노 튜브의 층수의 최대 층수와 최소 층수가 상기 범위 내에 있음으로써, 상기 카본 나노 튜브는 한층 더 우수한 기계적 특성 및 높은 비표면적을 겸비할 수 있고, 나아가, 상기 카본 나노 튜브는 한층 더 우수한 점착 특성을 나타내는 카본 나노 튜브 집합체로 될 수 있다. 따라서, 이와 같은 카본 나노 튜브 집합체를 사용한 비행 시간형 2차 이온 질량 분석 장치용 시료 고정 부재는, 고체 시료의 오염을 보다 효과적으로 방지할 수 있고, 고체 시료를 매우 안정적으로 고정할 수 있으며, 비행 시간형 2차 이온 질량 분석 장치에 있어서 2차 이온의 매우 정확한 검출을 가능하게 한다.
상기 층수 분포의 최빈값의 상대 빈도는 30％ 이상이고, 바람직하게는 30％ 내지 100％이며, 보다 바람직하게는 30％ 내지 90％이고, 더욱 바람직하게는 30％ 내지 80％이며, 특히 바람직하게는 30％ 내지 70％이다. 상기 층수 분포의 최빈값의 상대 빈도가 상기 범위 내에 있음으로써, 상기 카본 나노 튜브는 우수한 기계적 특성 및 높은 비표면적을 겸비할 수 있고, 나아가, 상기 카본 나노 튜브는 우수한 점착 특성을 나타내는 카본 나노 튜브 집합체로 될 수 있다. 따라서, 이와 같은 카본 나노 튜브 집합체를 사용한 비행 시간형 2차 이온 질량 분석 장치용 시료 고정 부재는, 고체 시료의 오염을 보다 효과적으로 방지할 수 있고, 고체 시료를 매우 안정적으로 고정할 수 있으며, 비행 시간형 2차 이온 질량 분석 장치에 있어서 2차 이온의 매우 정확한 검출을 가능하게 한다.
상기 층수 분포의 최빈값은, 층수 10층 이하에 존재하고, 바람직하게는 층수 1층 내지 층수 10층에 존재하며, 보다 바람직하게는 층수 2층 내지 층수 8층에 존재하고, 더욱 바람직하게는 층수 2층 내지 층수 6층에 존재한다. 본 발명에 있어서, 상기 층수 분포의 최빈값이 상기 범위 내에 있음으로써, 상기 카본 나노 튜브는 우수한 기계적 특성 및 높은 비표면적을 겸비할 수 있고, 나아가, 상기 카본 나노 튜브는 우수한 점착 특성을 나타내는 카본 나노 튜브 집합체로 될 수 있다. 따라서, 이와 같은 카본 나노 튜브 집합체를 사용한 비행 시간형 2차 이온 질량 분석 장치용 시료 고정 부재는, 고체 시료의 오염을 보다 효과적으로 방지할 수 있고, 고체 시료를 매우 안정적으로 고정할 수 있으며, 비행 시간형 2차 이온 질량 분석 장치에 있어서 2차 이온의 매우 정확한 검출을 가능하게 한다.
상기 카본 나노 튜브의 형상으로서는, 그 횡단면이 임의의 적절한 형상을 갖고 있으면 된다. 예를 들면, 그 횡단면이 대략 원형, 타원형, n각형(n은 3 이상의 정수) 등을 들 수 있다.
상기 카본 나노 튜브의 길이는, 바람직하게는 200㎛ 이상이고, 보다 바람직하게는 200㎛ 내지 2000㎛이며, 더욱 바람직하게는 300㎛ 내지 1500㎛이고, 더욱 바람직하게는 400㎛ 내지 1000㎛이며, 특히 바람직하게는 500㎛ 내지 1000㎛이고, 가장 바람직하게는 600㎛ 내지 1000㎛이다. 상기 카본 나노 튜브의 길이가 상기 범위 내에 들어감으로써, 본 발명의 비행 시간형 2차 이온 질량 분석 장치용 시료 고정 부재는, 고체 시료의 오염을 보다 효과적으로 방지할 수 있고, 고체 시료를 매우 안정적으로 고정할 수 있으며, 비행 시간형 2차 이온 질량 분석 장치에 있어서 2차 이온의 매우 정확한 검출을 가능하게 한다.
상기 카본 나노 튜브의 직경은, 바람직하게는 0.3㎚ 내지 2000㎚이고, 보다 바람직하게는 1㎚ 내지 1000㎚이며, 더욱 바람직하게는 2㎚ 내지 500㎚이다. 상기 카본 나노 튜브의 직경이 상기 범위 내에 들어감으로써, 본 발명의 비행 시간형 2차 이온 질량 분석 장치용 시료 고정 부재는, 고체 시료의 오염을 보다 효과적으로 방지할 수 있고, 고체 시료를 매우 안정적으로 고정할 수 있으며, 비행 시간형 2차 이온 질량 분석 장치에 있어서 2차 이온의 매우 정확한 검출을 가능하게 한다.
상기 카본 나노 튜브의 비표면적, 밀도는, 임의의 적절한 값으로 설정될 수 있다.
≪카본 나노 튜브 집합체의 제조 방법≫
본 발명의 비행 시간형 2차 이온 질량 분석 장치용 시료 고정 부재가 포함할 수 있는 카본 나노 튜브 집합체의 제조 방법으로서는, 임의의 적절한 방법을 채용할 수 있다.
본 발명의 비행 시간형 2차 이온 질량 분석 장치용 시료 고정 부재가 포함할 수 있는 카본 나노 튜브 집합체의 제조 방법으로서는, 예를 들면, 평활한 기판 상에 촉매층을 구성하고, 열, 플라즈마 등에 의해 촉매를 활성화시킨 상태에서 탄소원을 충전하여, 카본 나노 튜브를 성장시키는, 화학 기상 성장법(Chemical Vapor Deposition : CVD법)에 의해, 기판으로부터 거의 수직으로 배향된 카본 나노 튜브 집합체를 제조하는 방법을 들 수 있다. 이 경우, 예를 들면 기판을 제거하면, 길이 방향으로 배향되어 있는 카본 나노 튜브 집합체가 얻어진다.
상기 기판으로서는 임의의 적절한 기판을 채용할 수 있다. 예를 들면, 평활성을 갖고, 카본 나노 튜브의 제조에 견딜 수 있는 고온 내열성을 갖는 재료를 들 수 있다. 이와 같은 재료로서는, 예를 들면 석영 유리, 실리콘(실리콘 웨이퍼 등), 알루미늄 등의 금속판 등을 들 수 있다. 상기 기판은, 그대로, 본 발명의 비행 시간형 2차 이온 질량 분석 장치용 시료 고정 부재가 포함할 수 있는 카본 나노 튜브 집합체가 구비할 수 있는 기재로서 사용할 수 있다.
본 발명의 비행 시간형 2차 이온 질량 분석 장치용 시료 고정 부재가 포함할 수 있는 카본 나노 튜브 집합체를 제조하기 위한 장치로서는, 임의의 적절한 장치를 채용할 수 있다. 예를 들면, 열CVD 장치로서는, 도 2에 도시한 바와 같은, 통형 반응 용기를 저항 가열식의 전기 관상로로 둘러싸서 구성된 핫월형 등을 들 수 있다. 그 경우, 반응 용기로서는, 예를 들면 내열성의 석영관 등이 바람직하게 사용된다.
본 발명의 비행 시간형 2차 이온 질량 분석 장치용 시료 고정 부재가 포함할 수 있는 카본 나노 튜브 집합체의 제조에 사용할 수 있는 촉매(촉매층의 재료)로서는, 임의의 적절한 촉매를 사용할 수 있다. 예를 들면 철, 코발트, 니켈, 금, 백금, 은, 구리 등의 금속 촉매를 들 수 있다.
본 발명의 비행 시간형 2차 이온 질량 분석 장치용 시료 고정 부재가 포함할 수 있는 카본 나노 튜브 집합체를 제조할 때, 필요에 따라서, 기판과 촉매층의 중간에 알루미나/친수성막을 형성해도 된다.
알루미나/친수성막의 제작 방법으로서는, 임의의 적절한 방법을 채용할 수 있다. 예를 들면, 기판 상에 SiO2막을 제작하고, Al을 증착한 후, 450℃까지 승온하여 산화시킴으로써 얻어진다. 이와 같은 제작 방법에 의하면, Al2O3가 친수성의 SiO2막과 상호 작용하여, Al2O3를 직접 증착한 것보다도 입자 직경이 상이한 Al2O3면이 형성된다. 기판 상에, 친수성막을 제작하는 것을 행하지 않고, Al을 증착한 후에 450℃까지 승온하여 산화시켜도, 입자 직경이 상이한 Al2O3면이 형성되기 어려울 우려가 있다. 또한, 기판 상에, 친수성막을 제작하고, Al2O3를 직접 증착해도, 입자 직경이 상이한 Al2O3면이 형성되기 어려울 우려가 있다.
본 발명의 비행 시간형 2차 이온 질량 분석 장치용 시료 고정 부재가 포함할 수 있는 카본 나노 튜브 집합체의 제조에 사용할 수 있는 촉매층의 두께는, 미립자를 형성시키기 위해서, 바람직하게는 0.01㎚ 내지 20㎚이고, 보다 바람직하게는 0.1㎚ 내지 10㎚이다. 본 발명의 비행 시간형 2차 이온 질량 분석 장치용 시료 고정 부재가 포함할 수 있는 카본 나노 튜브 집합체의 제조에 사용할 수 있는 촉매층의 두께가 상기 범위 내에 있음으로써, 상기 카본 나노 튜브 집합체는 우수한 기계적 특성 및 높은 비표면적을 겸비할 수 있고, 나아가, 상기 카본 나노 튜브 집합체는 우수한 점착 특성을 나타낼 수 있다. 따라서, 이와 같은 카본 나노 튜브 집합체를 사용한 비행 시간형 2차 이온 질량 분석 장치용 시료 고정 부재는, 고체 시료의 오염을 보다 효과적으로 방지할 수 있고, 고체 시료를 매우 안정적으로 고정할 수 있으며, 비행 시간형 2차 이온 질량 분석 장치에 있어서 2차 이온의 매우 정확한 검출을 가능하게 한다.
촉매층의 형성 방법은 임의의 적절한 방법을 채용할 수 있다. 예를 들면, 금속 촉매를 EB(전자 빔), 스퍼터 등에 의해 증착하는 방법, 금속 촉매 미립자의 현탁액을 기판 상에 도포하는 방법 등을 들 수 있다.
본 발명의 비행 시간형 2차 이온 질량 분석 장치용 시료 고정 부재가 포함할 수 있는 카본 나노 튜브 집합체의 제조에 사용할 수 있는 탄소원으로서는, 임의의 적절한 탄소원을 사용할 수 있다. 예를 들면, 메탄, 에틸렌, 아세틸렌, 벤젠 등의 탄화수소; 메탄올, 에탄올 등의 알코올; 등을 들 수 있다.
본 발명의 비행 시간형 2차 이온 질량 분석 장치용 시료 고정 부재가 포함할 수 있는 카본 나노 튜브 집합체의 제조에 있어서의 제조 온도로서는, 임의의 적절한 온도를 채용할 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 효과를 충분히 발현할 수 있는 촉매 입자를 형성시키기 위해서, 바람직하게는 400℃ 내지 1000℃이고, 보다 바람직하게는 500℃ 내지 900℃이며, 더욱 바람직하게는 600℃ 내지 800℃이다.
실시예
이하, 본 발명을 실시예에 기초하여 설명하지만, 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니다. 또한, 각종 평가나 측정은 이하의 방법에 의해 행하였다.
<섬유상 기둥 형상물의 길이 L의 측정>
섬유상 기둥 형상물의 길이 L은 주사형 전자 현미경(SEM)에 의해 측정하였다.
<비행 시간형 2차 이온 질량 분석 장치용 시료 고정 부재의 전단 접착력의 측정>
유리(MATSUNAMI 슬라이드 글래스 27㎜×56㎜)에, 1㎠ 단위 면적으로 잘라낸 비행 시간형 2차 이온 질량 분석 장치용 시료 고정 부재의 선단(비행 시간형 2차 이온 질량 분석 장치용 시료 고정 부재가 카본 나노 튜브 집합체를 포함하는 경우는, 카본 나노 튜브의 선단)이 접촉하도록 적재하고, 5㎏의 롤러를 1왕복시켜 비행 시간형 2차 이온 질량 분석 장치용 시료 고정 부재의 선단을 유리에 압착하였다. 그 후, 30분간 방치하였다. 인장 시험기(Instron Tensile Tester)에 의해 인장 속도 50㎜/min으로, 실온(25℃)에서 전단 시험을 행하고, 얻어진 피크를 전단 접착력이라 하였다.
<카본 나노 튜브 집합체에 있어서의 카본 나노 튜브의 층수ㆍ층수 분포의 평가>
카본 나노 튜브 집합체에 있어서의 카본 나노 튜브의 층수 및 층수 분포는, 주사형 전자 현미경(SEM) 및/또는 투과 전자 현미경(TEM)에 의해 측정하였다. 얻어진 카본 나노 튜브 집합체 중으로부터 적어도 10개 이상, 바람직하게는 20개 이상의 카본 나노 튜브를 SEM 및/또는 TEM에 의해 관찰하고, 각 카본 나노 튜브의 층수를 조사하여, 층수 분포를 작성하였다.
<비행 시간형 2차 이온 질량 분석 장치에 의한 측정 및 평가>
비행 시간형 2차 이온 질량 분석 장치에 의한 측정은 하기와 같이 행하였다.
비행 시간형 2차 이온 질량 분석 장치용 시료 고정 부재 상에, 입자상 FeOx(직경 : 10㎛ 내지 140)㎛)를 올려놓고, 과잉의 입자를 블로어로 제거한 후, 전용의 시료대에 고정하여, 비행 시간형 2차 이온 질량 분석 장치(ION-TOF제, 「TOF-SIMS5」)에 의해 측정하였다.
측정 조건은 하기와 같이 하였다.
조사한 1차 이온 : Bi3 +
1차 이온 가속 전압 : 25㎸
측정 면적 : 한 변이 150㎛인 사각형
비행 시간형 2차 이온 질량 분석 장치에 의한 측정에 있어서의, 시료의 오염의 정도의 평가는 다음의 기준에서 행하였다.
○ : 양이온/HFeO+가 50 미만, 또한, 음이온/FeO2 -가 30 미만.
× : 양이온/HFeO+가 50 이상, 또는, 음이온/FeO2 -가 30 이상.
또한, 비행 시간형 2차 이온 질량 분석 장치에 의한 측정을 행할 때, 접착력 부족에 의해 시료 고정이 불가능한 경우를, 「박리」라 평가하였다.
[실시예 1]
실리콘 기판(KST제, 열산화막 부착 웨이퍼, 두께 1000㎛) 상에, 진공 증착 장치(JEOL제, JEE-4X Vacuum Evaporator)에 의해, Al 박막(두께 10㎚)을 형성한 후, 450℃에서 1시간 산화 처리를 실시하였다. 이와 같이 하여, 실리콘 기판 상에Al2O3막을 형성하였다. 이 Al2O3막 상에, 스퍼터 장치(ULVAC제, RFS-200)에 의해 Fe 박막(두께 2㎚)을 더 증착시켜 촉매층을 형성하였다.
다음에, 얻어진 촉매층 부착 실리콘 기판을 커트하여, 30㎜φ의 석영관 내에 적재하고, 수분 350ppm으로 유지한 헬륨/수소(120/80sccm) 혼합 가스를 석영관 내에 30분간 흘려, 관 내를 치환하였다. 그 후, 전기 관상로를 사용하여 관 내를 765℃까지 35분간 단계적으로 승온시키고, 765℃에서 안정시켰다. 765℃에서 온도를 유지한 채로, 헬륨/수소/에틸렌(105/80/15sccm, 수분율 350ppm) 혼합 가스를 관 내에 충전시키고, 10분간 방치하여 카본 나노 튜브를 기판 상에 성장시켜, 카본 나노 튜브가 길이 방향으로 배향되어 있는 카본 나노 튜브 집합체 (1)을 얻었다.
카본 나노 튜브 집합체 (1)이 구비하는 카본 나노 튜브의 길이는 200㎛이었다.
카본 나노 튜브 집합체 (1)이 구비하는 카본 나노 튜브의 층수 분포에 있어서, 층수 분포의 분포폭은 17층(4층 내지 20층)이고, 최빈값은 4층과 8층에 존재하며, 상대 빈도는 각각 20％와 20％이었다.
얻어진 카본 나노 튜브 집합체 (1)을 비행 시간형 2차 이온 질량 분석 장치용 시료 고정 부재 (1)로 하여, 각종 평가를 행하고, 결과를 표 1에 정리하였다.
[실시예 2]
기판으로서의 실리콘 웨이퍼(실리콘 테크놀로지제) 상에, 스퍼터 장치(ULVAC제, RFS-200)에 의해, Al 박막(두께 10㎚)을 형성하였다. 이 Al 박막 상에, 스퍼터 장치(ULVAC제, RFS-200)에 의해 Fe 박막(두께 1㎚)을 더 증착하였다.
그 후, 이 기판을 30㎜φ의 석영관 내에 적재하고, 수분 600ppm으로 유지한 헬륨/수소(90/50sccm) 혼합 가스를 석영관 내에 30분간 흘려, 관 내를 치환하였다. 그 후, 전기 관상로를 사용하여 관 내를 765℃까지 승온시키고, 765℃에서 안정시켰다. 765℃에서 온도를 유지한 채로, 헬륨/수소/에틸렌(85/50/5sccm, 수분율 600ppm) 혼합 가스를 관 내에 충전시키고, 10분간 방치하여 카본 나노 튜브를 기판 상에 성장시켜, 카본 나노 튜브가 길이 방향으로 배향되어 있는 카본 나노 튜브 집합체 (2)를 얻었다.
카본 나노 튜브 집합체 (2)가 구비하는 카본 나노 튜브의 길이는 200㎛이었다.
카본 나노 튜브 집합체 (2)가 구비하는 카본 나노 튜브의 층수 분포에 있어서, 최빈값은 2층에 존재하고, 상대 빈도는 75％이었다.
얻어진 카본 나노 튜브 집합체 (2)를 비행 시간형 2차 이온 질량 분석 장치용 시료 고정 부재 (2)로 하여, 각종 평가를 행하고, 결과를 표 1에 정리하였다.
[실시예 3]
실리콘 기판(KST제, 열산화막 부착 웨이퍼, 두께 1000㎛) 상에, 진공 증착 장치(JEOL제, JEE-4X Vacuum Evaporator)에 의해, Al 박막(두께 10㎚)을 형성한 후, 450℃에서 1시간 산화 처리를 실시하였다. 이와 같이 하여, 실리콘 기판 상에Al2O3막을 형성하였다. 이 Al2O3막 상에, 스퍼터 장치(ULVAC제, RFS-200)에 의해 Fe 박막(두께 2㎚)을 더 증착시켜 촉매층을 형성하였다.
다음에, 얻어진 촉매층 부착 실리콘 기판을 커트하여, 30㎜φ의 석영관 내에 적재하고, 수분 350ppm으로 유지한 헬륨/수소(120/80sccm) 혼합 가스를 석영관 내에 30분간 흘려, 관 내를 치환하였다. 그 후, 전기 관상로를 사용하여 관 내를 765℃까지 35분간 단계적으로 승온시키고, 765℃에서 안정시켰다. 765℃에서 온도를 유지한 채로, 헬륨/수소/에틸렌(105/80/15sccm, 수분율 350ppm) 혼합 가스를 관 내에 충전시키고, 15분간 방치하여 카본 나노 튜브를 기판 상에 성장시켜, 카본 나노 튜브가 길이 방향으로 배향되어 있는 카본 나노 튜브 집합체 (3)을 얻었다.
카본 나노 튜브 집합체 (3)이 구비하는 카본 나노 튜브의 길이는 300㎛이었다.
카본 나노 튜브 집합체 (3)이 구비하는 카본 나노 튜브의 층수 분포에 있어서, 층수 분포의 분포폭은 17층(4층 내지 20층)이고, 최빈값은 4층과 8층에 존재하며, 상대 빈도는 각각 20％와 20％이었다.
얻어진 카본 나노 튜브 집합체 (3)을 비행 시간형 2차 이온 질량 분석 장치용 시료 고정 부재 (3)으로 하여, 각종 평가를 행하고, 결과를 표 1에 정리하였다.
[실시예 4]
기판으로서의 실리콘 웨이퍼(실리콘 테크놀로지제) 상에, 스퍼터 장치(ULVAC제, RFS-200)에 의해, Al 박막(두께 10㎚)을 형성하였다. 이 Al 박막 상에, 스퍼터 장치(ULVAC제, RFS-200)에 의해 Fe 박막(두께 1㎚)을 더 증착하였다.
그 후, 이 기판을 30㎜φ의 석영관 내에 적재하고, 수분 600ppm으로 유지한 헬륨/수소(90/50sccm) 혼합 가스를 석영관 내에 30분간 흘려, 관 내를 치환하였다. 그 후, 전기 관상로를 사용하여 관 내를 765℃까지 승온시키고, 765℃에서 안정시켰다. 765℃에서 온도를 유지한 채로, 헬륨/수소/에틸렌(85/50/5sccm, 수분율 600ppm) 혼합 가스를 관 내에 충전시키고, 30분간 방치하여 카본 나노 튜브를 기판 상에 성장시켜, 카본 나노 튜브가 길이 방향으로 배향되어 있는 카본 나노 튜브 집합체 (4)를 얻었다.
카본 나노 튜브 집합체 (4)가 구비하는 카본 나노 튜브의 길이는 600㎛이었다.
카본 나노 튜브 집합체 (4)가 구비하는 카본 나노 튜브의 층수 분포에 있어서, 최빈값은 2층에 존재하고, 상대 빈도는 75％이었다.
얻어진 카본 나노 튜브 집합체 (4)를 비행 시간형 2차 이온 질량 분석 장치용 시료 고정 부재 (4)로 하여, 각종 평가를 행하고, 결과를 표 1에 정리하였다.
[실시예 5]
실리콘 기판(KST제, 열산화막 부착 웨이퍼, 두께 1000㎛) 상에, 진공 증착 장치(JEOL제, JEE-4X Vacuum Evaporator)에 의해, Al 박막(두께 10㎚)을 형성한 후, 450℃에서 1시간 산화 처리를 실시하였다. 이와 같이 하여, 실리콘 기판 상에Al2O3막을 형성하였다. 이 Al2O3막 상에, 스퍼터 장치(ULVAC제, RFS-200)에 의해 Fe 박막(두께 2㎚)을 더 증착시켜 촉매층을 형성하였다.
다음에, 얻어진 촉매층 부착 실리콘 기판을 커트하여, 30㎜φ의 석영관 내에 적재하고, 수분 350ppm으로 유지한 헬륨/수소(120/80sccm) 혼합 가스를 석영관 내에 30분간 흘려, 관 내를 치환하였다. 그 후, 전기 관상로를 사용하여 관 내를 765℃까지 35분간 단계적으로 승온시키고, 765℃에서 안정시켰다. 765℃에서 온도를 유지한 채로, 헬륨/수소/에틸렌(105/80/15sccm, 수분율 350ppm) 혼합 가스를 관 내에 충전시키고, 30분간 방치하여 카본 나노 튜브를 기판 상에 성장시켜, 카본 나노 튜브가 길이 방향으로 배향되어 있는 카본 나노 튜브 집합체 (5)를 얻었다.
카본 나노 튜브 집합체 (5)가 구비하는 카본 나노 튜브의 길이는 600㎛이었다.
카본 나노 튜브 집합체 (5)가 구비하는 카본 나노 튜브의 층수 분포에 있어서, 층수 분포의 분포폭은 17층(4층 내지 20층)이고, 최빈값은 4층과 8층에 존재하며, 상대 빈도는 각각 20％와 20％이었다.
얻어진 카본 나노 튜브 집합체 (5)를 비행 시간형 2차 이온 질량 분석 장치용 시료 고정 부재 (5)로 하여, 각종 평가를 행하고, 결과를 표 1에 정리하였다.
[비교예 1]
실리콘 기판(KST제, 열산화막 부착 웨이퍼, 두께 1000㎛) 상에, 진공 증착 장치(JEOL제, JEE-4X Vacuum Evaporator)에 의해, Al 박막(두께 10㎚)을 형성한 후, 450℃에서 1시간 산화 처리를 실시하였다. 이와 같이 하여, 실리콘 기판 상에Al2O3막을 형성하였다. 이 Al2O3막 상에, 스퍼터 장치(ULVAC제, RFS-200)에 의해 Fe 박막(두께 2㎚)을 더 증착시켜 촉매층을 형성하였다.
다음에, 얻어진 촉매층 부착 실리콘 기판을 커트하여, 30㎜φ의 석영관 내에 적재하고, 수분 350ppm으로 유지한 헬륨/수소(120/80sccm) 혼합 가스를 석영관 내에 30분간 흘려, 관 내를 치환하였다. 그 후, 전기 관상로를 사용하여 관 내를 765℃까지 35분간 단계적으로 승온시키고, 765℃에서 안정시켰다. 765℃에서 온도를 유지한 채로, 헬륨/수소/에틸렌(105/80/15sccm, 수분율 350ppm) 혼합 가스를 관 내에 충전시키고, 5분간 방치하여 카본 나노 튜브를 기판 상에 성장시켜, 카본 나노 튜브가 길이 방향으로 배향되어 있는 카본 나노 튜브 집합체 (C1)을 얻었다.
카본 나노 튜브 집합체 (C1)이 구비하는 카본 나노 튜브의 길이는 90㎛이었다.
카본 나노 튜브 집합체 (C1)이 구비하는 카본 나노 튜브의 층수 분포에 있어서, 층수 분포의 분포폭은 17층(4층 내지 20층)이고, 최빈값은 4층과 8층에 존재하며, 상대 빈도는 각각 20％와 20％이었다.
얻어진 카본 나노 튜브 집합체 (C1)을 비행 시간형 2차 이온 질량 분석 장치용 시료 고정 부재 (C1)로 하여, 각종 평가를 행하고, 결과를 표 1에 정리하였다.
[비교예 2]
기판으로서의 실리콘 웨이퍼(실리콘 테크놀로지제) 상에, 스퍼터 장치(ULVAC제, RFS-200)에 의해, Al 박막(두께 10㎚)을 형성하였다. 이 Al 박막 상에, 스퍼터 장치(ULVAC제, RFS-200)에 의해 Fe 박막(두께 1㎚)을 더 증착하였다.
그 후, 이 기판을 30㎜φ의 석영관 내에 적재하고, 수분 600ppm으로 유지한 헬륨/수소(90/50sccm) 혼합 가스를 석영관 내에 30분간 흘려, 관 내를 치환하였다. 그 후, 전기 관상로를 사용하여 관 내를 765℃까지 승온시키고, 765℃에서 안정시켰다. 765℃에서 온도를 유지한 채로, 헬륨/수소/에틸렌(85/50/5sccm, 수분율 600ppm) 혼합 가스를 관 내에 충전시키고, 6분간 방치하여 카본 나노 튜브를 기판 상에 성장시켜, 카본 나노 튜브가 길이 방향으로 배향되어 있는 카본 나노 튜브 집합체 (C2)를 얻었다.
카본 나노 튜브 집합체 (C2)가 구비하는 카본 나노 튜브의 길이는 120㎛이었다.
카본 나노 튜브 집합체 (C2)가 구비하는 카본 나노 튜브의 층수 분포에 있어서, 최빈값은 2층에 존재하고, 상대 빈도는 75％이었다.
얻어진 카본 나노 튜브 집합체 (C2)를 비행 시간형 2차 이온 질량 분석 장치용 시료 고정 부재 (C2)로 하여, 각종 평가를 행하고, 결과를 표 1에 정리하였다.
[비교예 3]
비행 시간형 2차 이온 질량 분석 장치용 시료 고정 부재로서 도전성 카본 양면 테이프(731 : 닛신 EM(주)제)를 사용하여, 각종 평가를 행하고, 결과를 표 1에 정리하였다.
[비교예 4]
비행 시간형 2차 이온 질량 분석 장치용 시료 고정 부재로서 폴리에스테르 점착 테이프(No.31 : 닛토덴코(주)제)를 사용하여, 각종 평가를 행하고, 결과를 표 1에 정리하였다.
Figure pct00001
본 발명의 비행 시간형 2차 이온 질량 분석 장치용 시료 고정 부재는, 비행 시간형 2차 이온 질량 분석 장치에 있어서 측정 대상 시료를 고정하기 위한 부재에 적절하게 사용할 수 있다.
10: 섬유상 기둥 형상 구조체
1: 기재
2: 섬유상 기둥 형상물
2a: 섬유상 기둥 형상물의 편단부

Claims (6)

  1. 길이 200㎛ 이상의 섬유상 기둥 형상물을 복수 구비하는 섬유상 기둥 형상 구조체를 포함하는, 비행 시간형 2차 이온 질량 분석 장치용 시료 고정 부재.
  2. 제1항에 있어서,
    실온에서의 유리면에 대한 전단 접착력이 10N/㎠ 이상인, 비행 시간형 2차 이온 질량 분석 장치용 시료 고정 부재.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 섬유상 기둥 형상 구조체가 복수의 카본 나노 튜브를 구비하는 카본 나노 튜브 집합체인, 비행 시간형 2차 이온 질량 분석 장치용 시료 고정 부재.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 카본 나노 튜브가 복수층을 갖고, 상기 카본 나노 튜브의 층수 분포의 분포폭이 10층 이상이며, 상기 층수 분포의 최빈값의 상대 빈도가 25％ 이하인, 비행 시간형 2차 이온 질량 분석 장치용 시료 고정 부재.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 카본 나노 튜브가 복수층을 갖고, 상기 카본 나노 튜브의 층수 분포의 최빈값이 층수 10층 이하에 존재하고, 상기 최빈값의 상대 빈도가 30％ 이상인, 비행 시간형 2차 이온 질량 분석 장치용 시료 고정 부재.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    기재를 포함하는, 비행 시간형 2차 이온 질량 분석 장치용 시료 고정 부재.
KR20147021448A 2012-02-03 2013-01-29 비행 시간형 2차 이온 질량 분석 장치용 시료 고정 부재 KR20140131324A (ko)

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