WO2021090846A1 - 透過型電子顕微鏡観察試料作成方法及びそのための工具 - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a method of providing a support film for supporting an observation sample, a thin-film observation sample, or the like on a grid used for observation with a transmission electron microscope, and a tool used for the method.
  • a metal grid is used to support the observation sample in the path through which the electron beam passes.
  • a general grid is provided with one or more through holes and is typically made of a mesh-processed metal disk having a diameter of about 3 mm.
  • the observation sample is given on the grid or on a thin support film provided on the grid, is housed in a predetermined position of the observation sample holder, and is set inside the lens barrel.
  • the electron beam from the electron gun passes through the observation sample, and further passes through (permeates) the holes in the grid and the support film, and is guided to various measuring instruments at the bottom.
  • various tools for preparing an observation sample using such a small grid have been proposed.
  • Patent Document 1 discloses a tool with improved so-called adhesive tweezers, which enables stable transportation while holding the grid in the horizontal direction. Adhesiveness is given to the tips of the two parallel protruding needles, which are attached to the peripheral edges of the grid to hold them. On the other hand, when the grid is detached from the tool, the fine-tipped precision tweezers can be gripped by sandwiching the grid between the two needles.
  • the ring-shaped plate is cut in half and has a semi-circular shape so that the needle portion can be arranged along the peripheral edge portion of the grid.
  • Patent Document 2 discloses a tool for giving a thin-film observation sample on a grid or a support film on the grid.
  • the annular body made of the metal plate at the tip of the handle, which is the handle, has the same outer diameter as the grid and the inner diameter is the same as the circular hole in the movable range observed by a transmission electron microscope. Then, an annular body is given along the water surface so that the thin-film observation sample floated on water is contained inside the annular body, and the observation sample is lifted together with the water by surface tension and moved onto the grid to be given. It is supposed to be.
  • JP-A-2015-40712 Japanese Patent No. 5626615
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is a support film or a thin film for supporting an observation sample on a grid used for observation with a transmission electron microscope. It is an object of the present invention to provide a method for preparing a transmission electron microscope observation sample, which is used when giving an observation sample and the like, has excellent operability, and has excellent handling reliability, and a tool for that purpose.
  • the tool for a transmission electron microscope observation sample is a tool for handling a grid used for transmission electron microscope observation, and a defect portion is provided to a part of an annular piece in which the grid can be arranged inside an annular shape. It is characterized in that elastic pieces extending from both ends of the defective portion toward the central portion thereof are extended so as to interpolate the defective portion.
  • a support film or a thin film-shaped observation sample can be scooped up with an annular piece and given so as to block the inside of the annular piece, and a grid is arranged on the support film, thereby simplifying a transmission electron microscope observation sample having a grid. Can be created in. Then, the transmission electron microscope observation sample can be easily held with tweezers through the defect portion and can be reliably taken out.
  • the elastic piece may be characterized by having flexibility that allows the tip of the tweezers sandwiching the inside of the annular shape from above and below to pass between the elastic pieces. According to these characteristics, not only the operability is excellent, but also the handling reliability of the transmission electron microscope observation sample is excellent.
  • the invention described above may be characterized by having a handle portion extending from the annular piece. According to these characteristics, the operability is more excellent, and the handling reliability of the transmission electron microscope observation sample is also excellent.
  • the invention described above may be characterized in that a thin film cutting means is provided on the annular outer peripheral portion of the annular piece. Further, the thin film cutting means may be characterized in that it is composed of a sawtooth portion. According to these features, the size of the support film and the thin-film observation sample can be easily and surely adjusted, and the operability is excellent, and the handling of the transmission electron microscope observation sample is also excellent.
  • the method according to the present invention is a method for handling a grid used for observation with a transmission electron microscope, in which a defective portion is given to a part of an annular piece in which the grid can be arranged inside an annular shape, and the defective portion is provided.
  • a support film is provided so as to close the inside of the annular piece of the annular piece of the tool in which elastic pieces extending from both ends of the defective portion toward the central portion thereof are provided so as to interpolate. It is characterized by including a step of giving the grid on the top.
  • a transmission electron microscope observation sample having a grid can be easily prepared.
  • the invention described above may be characterized in that the grid and the support film inside the ring are sandwiched between the tip portions of the tweezers from the vertical direction and passed between the elastic pieces to be taken out. It may also be characterized by including a step of floating the support film on the solution and scooping it with the annular piece. According to such a feature, a transmission electron microscope observation sample can be easily prepared.
  • a sawtooth portion is provided on the annular outer peripheral portion of the annular piece, and the step of pressing the support film against the sawtooth portion to cut the support film along the annular piece is included. May be. According to such a feature, the size of the support film can be easily and surely adjusted, and a transmission electron microscope observation sample can be easily prepared.
  • the tool 1 for handling the grid 10 used for observation with a transmission electron microscope is a metal tool in which an annular piece 7 having a defective portion 5 at the tip of the handle portion 3 is integrally molded. An elastic piece 6 is provided to the defective portion 5 so as to close the tip portion. As will be described later, the tool 1 scoops the support film 30 (see FIG. 2) floating on a liquid such as water with an annular piece 7 and gives the support film 30 so as to close the annular inner portion 8, and a grid is provided on the support film 30. It is a tool which gives 10 and uses it as a transmission electron microscope observation sample.
  • the annular piece 7 is made of a metal plate made of corrosion-resistant stainless steel or the like, and is integrally processed at the tip of the handle 3. As will be described later, the annular piece 7 has an annular internal sutra larger than that of the grid 10, and the grid 10 can be arranged inside the annular interior 8 (see FIG. 2C).
  • the shape is typically an annular shape, but may be a polygonal annular shape depending on the intended use.
  • a part of the ring is removed and a defect 5 is provided on the extension line of the handle 3 of the ring piece 7, that is, at the tip.
  • the defective portion 5 is provided in a size as a gap that allows the tip end portion of the precision tweezers to access the annular inner portion 8 and reciprocate the main surface of the annular piece 7 up and down. Further, the defective portion 5 is not limited to the tip portion, and may be provided at a position corresponding to various uses such as a side portion for accessing the tip portion of the tweezers to the annular inner portion 8.
  • Elastic pieces 6a and 6b extend from both ends of the defective portion 5 toward the central portion between them so as to interpolate the defective portion 5.
  • the elastic piece 6 is a band made of rubber or resin, and one end thereof is attached to the outer peripheral surface of the defective portion 5. Alternatively, it may be attached to the main surface side of the annular piece 7. That is, when the tip of the precision tweezers reciprocates up and down on the main surface of the annular piece 7, it can pass between the flexible elastic pieces 6a and 6b.
  • the shape of the elastic piece 6 is preferably formed by a curved surface so as to interpolate the curved shape of the defective portion 5, but a substantially rectangular plate-shaped thin piece on a plane may be used.
  • the elastic piece 6 is detachable so that it can be removed and renewed when it loses its elasticity or becomes contaminated due to aged deterioration of use as described later. If necessary, a part or the whole of the tool 1 can be formed of a material such as resin.
  • the annular outer peripheral portion of the annular piece 7 is provided with a thin film cutting means for pressing and cutting the support film 30, typically a sawtooth portion 7a having irregularities.
  • the thin film cutting means may be a relatively sharp cutter-like blade.
  • the peripheral end of the grid 10 is grasped by the fine-tipped precision tweezers 21 and gently placed on the support film 30 that covers the annular piece 7 of the tool 1. Since the support film 30 is not scooped up by the grid 10 but only the grid 10 is arranged, the grid 10 is not bent by an unexpected force.
  • the grid 10 and the support film 30 are held by the tip of the precision tweezers 21 so as to be sandwiched from above and below and between the defective portions 5.
  • the support film 30 was provided by taking out the tip of the precision tweezers 21 sandwiching the grid 10 arranged in parallel with the main surface in the annular interior 8 in the thickness direction through between the elastic pieces 6. You can get the grid 10.
  • the support film 30 is pressed against the sawtooth portion 7a on the outer peripheral portion of the annular piece 7 to make the support film 30 substantially the annular piece 7. It can also be made to exist only on the top.
  • the sample grid can be directly prepared.
  • the support film 30 can be directly and easily provided by passing the support film 30 or the like such as carbon through the grid 10 held by precision tweezers or the like in a vertical motion. According to this, it is possible to individually construct the grid 10 as a single unit, which contributes to the efficiency of examination of experimental conditions and the like.
  • the observation sample can be easily sandwiched from above and below with the support film 30 made of amorphous carbon, and the purpose is to reduce damage caused by electron beam irradiation or to prepare a sample grid for unstained cryo-EM. Can be easily achieved. Furthermore, it is easy to scoop up delicate nanostructures that would break the structure when sucked with a pipette with a small tip diameter and place them on the grid 10 to prepare a sample grid without destroying the sample. It becomes.

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Abstract

透過型電子顕微鏡観察に用いられるグリッド上に観察試料を支持するための支持膜や薄膜状の観察試料などを与えるときに用いられ、操作性に優れ、取り扱いの確実性に優れた透過型電子顕微鏡観察試料作成方法及びそのための工具(1)の提供。 透過型電子顕微鏡観察試料用工具では、グリッドを環状内部に配置され得る環状片(7)の一部に欠損部(5)を与えられており、欠損部(5)を補間するように欠損部(5)の両端部から中央部へ向けた弾性片(6a,6b)をそれぞれ延在させた、環状片(7)を含むことを特徴とする。また、観察試料の作成方法では、環状片(7)の環状内部を閉塞するように支持膜を与え、支持膜の上にグリッドを与える工程を含むことを特徴とする。

Description

透過型電子顕微鏡観察試料作成方法及びそのための工具
 本発明は、透過型電子顕微鏡観察に用いられるグリッド上に観察試料を支持するための支持膜や薄膜状の観察試料などを与える方法及びこれに用いられる工具に関する。
 透過型電子顕微鏡観察において、観察試料を電子線の通過する経路内に支持するために金属製のグリッドが用いられる。一般的なグリッドは、1つ又は複数の貫通孔を設けられ、典型的には、メッシュ状に加工された直径3mm程度の金属製の円板からなる。観察試料はグリッド上又はグリッド上に与えられた薄い支持膜の上に与えられて観察試料ホルダの所定位置に収容され、鏡筒の内部にセットされる。電子銃からの電子線は観察試料を透過して、更に、グリッドの穴や支持膜を通過(透過)して、下部の各種計測器に導かれるのである。ここで、このような小さなグリッドを用いた観察試料の調製のための各種工具が提案されている。
 例えば、特許文献1では、グリッドを水平方向に保持した状態で安定して運搬することを可能とする、いわゆる粘着ピンセットを改良した工具を開示している。2本の平行に突出した針部の先には、粘着性が与えられ、グリッドの周縁端部に貼り付いてこれを保持するとしている。一方、工具からのグリッドの脱離時には、先の細い精密ピンセットを2本の針部の間を介してグリッドを挟み込んで把持できる。ここでは、針部をグリッドの周縁部に沿って配置できるような、リング状の板を半分に切った半円弧形状のものとすることも開示している。
 また、特許文献2では、グリッド上又はグリッド上の支持膜の上に薄膜状の観察試料を与えるための工具を開示している。持ち手となる柄の先の金属板からなる環状体は、外径をグリッドと同径とし、内径を透過型電子顕微鏡で観察可動範囲の円形孔と同じになるようにしている。その上で、水に浮かべた薄膜状の観察試料を環状体の内部に収めるように水面に沿って環状体を与え、表面張力により観察試料を水ごと持ち上げて、グリッドの上に移動させて与えるとしている。
特開2015-40712号公報 特許第5626615号公報
 観察試料を支持するための支持膜や薄膜状の観察試料などをグリッド上に与える場合、簡便には、先の細い精密ピンセットでグリッドの端部を保持し、水に浮かせた支持膜や薄膜状の観察試料をすくい取り、又は、その上に載せてから水から取り出すなどの方法が採用されている。このとき、不意な力がグリッドに加わると、グリッドを曲げてしまい、観察試料ホルダに収まらなくなるなど、電子顕微鏡観察に支障をきたすことがある。そこで、工具でグリッドの広い面積を保持し、支持膜や薄膜状の観察試料などをグリッド上に与えることが考慮できる。
 一方、一旦、工具で保持されたグリッドを観察試料ホルダの所定位置に収容するときなどに、再度、先の細い精密ピンセットでグリッドの端部を保持することになるが、このときも、同様に、不意な力がグリッドに加わることを防止する必要がある。そこで、操作性に優れ、取り扱いの確実性に優れた操作方法及びそのための工具が求められる。
 本発明は、以上のような状況に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、透過型電子顕微鏡観察に用いられるグリッド上に観察試料を支持するための支持膜や薄膜状の観察試料などを与えるときに用いられ、操作性に優れ、取り扱いの確実性に優れた透過型電子顕微鏡観察試料の作成方法及びそのための工具を提供することにある。
 本発明による透過型電子顕微鏡観察試料用工具は、透過型電子顕微鏡観察に用いられるグリッドを取り扱うための工具であって、前記グリッドを環状内部に配置され得る環状片の一部に欠損部を与えられており、前記欠損部を補間するように前記欠損部の両端部からその中央部へ向けた弾性片をそれぞれ延在させていることを特徴とする。
 かかる特徴によれば、支持膜や薄膜状観察試料を環状片ですくい取って環状内部を閉塞するように与え得てこの上にグリッドを配置することでグリッドを有する透過型電子顕微鏡観察試料を簡便に作成できる。そして、この透過型電子顕微鏡観察試料について欠損部を介してピンセットで簡単に保持し、確実に取り出せるのである。
 上記した発明において、前記弾性片は、前記環状内部を上下方向から挟み込んだピンセットの先端部を前記弾性片の間で通過可能とする可撓性を有することを特徴としてもよい。かかる特徴によれば、操作性に優れるとともに、透過型電子顕微鏡観察試料の取り扱いの確実性にも優れるのである。
 上記した発明において、前記環状片から延びる柄部を有することを特徴としてもよい。かかる特徴によれば、より操作性に優れるとともに、透過型電子顕微鏡観察試料の取り扱いの確実性にも優れるのである。
 上記した発明において、前記環状片の環状外周部には薄膜切断手段を設けられていることを特徴としてもよい。また、前記薄膜切断手段は鋸歯部からなることを特徴としてもよい。かかる特徴によれば、支持膜や薄膜状観察試料の大きさを簡単且つ確実に調整できて、操作性に優れるとともに、透過型電子顕微鏡観察試料の取り扱いの確実性にも優れるのである。
 また、本発明による方法は、透過型電子顕微鏡観察に用いられるグリッドを取り扱う方法であって、前記グリッドを環状内部に配置され得る環状片の一部に欠損部を与えられており、前記欠損部を補間するように前記欠損部の両端部からその中央部へ向けた弾性片をそれぞれ延在させている工具の前記環状片の前記環状内部を閉塞するように支持膜を与え、前記支持膜の上に前記グリッドを与える工程を含むことを特徴とする。
 かかる特徴によれば、グリッドを有する透過型電子顕微鏡観察試料を簡便に作成できる。
 上記した発明において、前記環状内部の前記グリッド及び前記支持膜をピンセットの先端部で上下方向から挟み込み前記弾性片の間を通過させ取り出すことを特徴としてもよい。また、前記支持膜を溶液の上に浮かべ前記環状片ですくいとる工程を含むことを特徴としてもよい。かかる特徴によれば、透過型電子顕微鏡観察試料を簡便に作成できる。
 上記した発明において、前記環状片の環状外周部には鋸歯部が与えられており、前記支持膜を前記鋸歯部に押しつけて前記支持膜を前記環状片に沿って切断する工程を含むことを特徴としてもよい。かかる特徴によれば、支持膜の大きさを簡単且つ確実に調整できて、透過型電子顕微鏡観察試料を簡便に作成できる。
本発明による透過型電子顕微鏡観察試料用工具を示す斜視図である。 本発明による透過型電子顕微鏡観察試料用工具の使用方法を示す斜視図である。
 本発明による透過型電子顕微鏡観察試料用工具について、図1を用いて説明する。
 透過型電子顕微鏡観察に用いられるグリッド10を取り扱うための工具1は、柄部3の先端部に欠損部5を有する環状片7を一体成形された金属製の工具である。欠損部5には、先端部を閉じるように弾性片6が与えられている。後述するように、工具1は、水などの液体の上に浮かべた支持膜30(図2参照)を環状片7ですくい取って、環状内部8を閉塞するように与えて、この上にグリッド10を与えて透過型電子顕微鏡観察試料とする工具である。
 環状片7は、耐食性を有するステンレス鋼などからなる金属製の板材からなり、柄部3の先端部に一体に加工されている。環状片7は、後述するように、グリッド10よりも大なる環状内経を有し、グリッド10をその環状内部8に配置させ得る(図2(c)参照)。なお、形状としては、典型的には、円環状であるが、適宜用途に応じて、多角形の環状としてもよい。
 環状片7における柄部3の延長線上、つまり、先端部には環状の一部を取り去って欠損部5が設けられる。欠損部5は、精密ピンセットの先端部を環状内部8にアクセスさせ、環状片7の主面を上下に往復動できるようにする間隙としての大きさで与えられる。また、欠損部5は、先端部に限定されず、側部など、環状内部8にピンセットの先端部をアクセスさせる各種用途に応じた位置に設けられ得る。
 欠損部5の両端部からその間の中央部へ向けて、欠損部5を補間するように、弾性片6a及び6bがそれぞれ延在している。弾性片6は、ゴムや樹脂製の帯体であって、一端部を欠損部5の外周面に貼り付けられている。若しくは、環状片7の主面側に貼り付けられていても良い。つまり、精密ピンセットの先端部が環状片7の主面を上下に往復動するときに、可撓性を有する弾性片6a及び6bの間を通過可能なのである。弾性片6の形状は、欠損部5の曲線形状を補間するように曲面で構成されていることが好ましいが、平面上の略長方形の板状薄片でもよい。また、弾性片6は、後述するような使用の経年劣化により、弾性を失い、又は、汚染された場合には除去されて、更新され得るよう着脱自在であることが好ましい。なお、必要に応じて、工具1の部分又は全部を樹脂などの材料で形成し得る。
 環状片7の環状外周部には、押し当てて支持膜30を切断するための薄膜切断手段、典型的には、凹凸からなる鋸歯部7aを設けることが好ましい。薄膜切断手段は比較的鋭利なカッター様の刃部であってもよい。
 次に、上記した工具1の使用方法について、図2を用いて説明する。
 図2(a)に示すように、シャーレ20に水を入れ、支持膜30を浮かべる。工具1の環状片7から延びる柄部3を把持し、環状片7を支持膜30の側方から水中に差し込み、支持膜30をそっとすくい取る。このとき、欠損部5には、弾性片6があるため、環状片7の上の支持膜30が下方へ垂れることなく環状内部8を閉塞するように覆うのである。
 図2(b)に示すように、先の細い精密ピンセット21でグリッド10の周縁端部を把持し、工具1の環状片7の上を覆った支持膜30の上にそっと配置する。グリッド10で支持膜30をすくい上げるのではなく、グリッド10を配置するだけであるから、グリッド10に不意な力を掛け曲げてしまうようなこともない。
 図2(c)に示すように、精密ピンセット21の先でグリッド10及び支持膜30を上下から挟み込むように且つ欠損部5の間を介して保持する。環状内部8に主面を平行に合わせて配置されたグリッド10を厚さ方向に挟み込んだ精密ピンセット21の先端部を弾性片6の間を通過させて取り出すことで、支持膜30を与えられたグリッド10を得ることができる。
 なお、図2(d)に示すように、精密ピンセット21での保持に先立って、環状片7の外周部の鋸歯部7aに支持膜30を押し当てて、支持膜30をほぼ環状片7の上だけに存在するようにしておくこともできる。
 ここで、支持膜30が薄膜状試料であれば、グリッド10に観察試料を直接与えることとなるし、支持膜30の上に、薄片上の観察試料を与えておいて、上記操作を行うことで、試料グリッドを直接作製することもできる。
 上記したように、精密ピンセット等で保持したグリッド10に対して、カーボンなどの支持膜30等を上下運動で通過させることにより、直接、支持膜30を確実且つ簡便に与えることができる。これによれば、単体のグリッド10に個別に施工が可能であって、実験条件等の検討の効率化に寄与する。
 また、例えば、アモルファスカーボンからなる支持膜30で観察試料を上下からサンドイッチするように与えることも容易に出来て、電子線照射によるダメージの軽減や、無染色クライオ電顕用試料グリッド作製などの目的を簡便に達成し得る。更に、先端径の細いピペット等で吸引した場合、構造が壊れてしまうようなデリケートなナノ構造体を溶液中からすくい上げてグリッド10の上に載せ、試料グリッドを試料の破壊なく作製することも容易となる。
 以上、本発明による代表的な実施例及びこれに伴う変形例について述べたが、本発明は必ずしもこれに限定されるものではなく、適宜、当業者によって変更され得る。すなわち、当業者であれば、添付した特許請求の範囲を逸脱することなく、種々の代替実施例及び改変例を見出すことができるであろう。
3    柄部
5    欠損部
6    弾性片
7    環状片
8    環状内部
10   グリッド
20   シャーレ

 

Claims (9)

  1.  透過型電子顕微鏡観察に用いられるグリッドを取り扱うための工具であって、
     前記グリッドを環状内部に配置され得る環状片の一部に欠損部を与えられており、前記欠損部を補間するように前記欠損部の両端部からその中央部へ向けた弾性片をそれぞれ延在させていることを特徴とする透過型電子顕微鏡観察試料用工具。
  2.  前記弾性片は、前記環状内部を上下方向から挟み込んだピンセットの先端部を前記弾性片の間で通過可能とする可撓性を有することを特徴とする請求項1記載の透過型電子顕微鏡観察試料用工具。
  3.  前記環状片から延びる柄部を有することを特徴とする請求項1記載の透過型電子顕微鏡観察試料用工具。
  4.  前記環状片の環状外周部には薄膜切断手段を設けられていることを特徴とする請求項1記載の透過型電子顕微鏡観察試料用工具。
  5.  前記薄膜切断手段は鋸歯部からなることを特徴とする請求項4記載の透過型電子顕微鏡観察試料用工具。
  6.  透過型電子顕微鏡観察に用いられるグリッドを取り扱う方法であって、
     前記グリッドを環状内部に配置され得る環状片の一部に欠損部を与えられており、前記欠損部を補間するように前記欠損部の両端部からその中央部へ向けた弾性片をそれぞれ延在させている工具の前記環状片の前記環状内部を閉塞するように支持膜を与え、前記支持膜の上に前記グリッドを与える工程を含むことを特徴とする透過型電子顕微鏡観察試料作成方法。
  7.  前記環状内部の前記グリッド及び前記支持膜をピンセットの先端部で上下方向から挟み込み前記弾性片の間を通過させ取り出すことを特徴とする請求項6記載の透過型電子顕微鏡観察試料作成方法。
  8.  前記支持膜を溶液の上に浮かべ前記環状片ですくいとる工程を含むことを特徴とする請求項6記載の透過型電子顕微鏡観察試料作成方法。
  9.  前記環状片の環状外周部には鋸歯部が与えられており、前記支持膜を前記鋸歯部に押しつけて前記支持膜を前記環状片に沿って切断する工程を含むことを特徴とする請求項6記載の透過型電子顕微鏡観察試料作成方法。

     
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