WO2023175749A1 - 試料保持具、電子線装置、試料保持具の製造方法 - Google Patents

試料保持具、電子線装置、試料保持具の製造方法 Download PDF

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sample holder
diaphragm
sample
holder according
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昭 菅原
俊明 谷垣
Original Assignee
株式会社日立製作所
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/28—Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q

Definitions

  • the present invention relates to a sample holder equipped with a space for holding a sample.
  • Electron beam holography is a measurement method derived from transmission electron microscopy, and is a technology that measures the phase of an electron beam using the interference effect between a material wave that has passed through a sample and a reference wave that has passed through a vacuum.
  • Non-Patent Document 1 describes a diaphragm-type environmental cell in which two silicon nitride diaphragms face each other with a spacer layer interposed in between in a vacuum chamber of a transmission electron microscope, and a liquid or gas is injected and sealed into the gap. ing.
  • Patent Document 1 describes a technique related to a sample support structure.
  • the document discloses "a novel reinforced thin film structure having integrated support features and a fabrication method for the structure.
  • the structure has support features that subdivide a large membrane into smaller areas.
  • This structure includes a large thin film sample observation area that has the strength of the individual smaller films.” (Paragraph 0003).
  • Patent Document 1 subdivides the area in order to increase the strength of the diaphragm, and it is thought that forming a plurality of spaces sealed with the diaphragm is not necessarily clearly considered.
  • it is necessary to cover the spaces with a sealing layer and then adhesively fix the sealing layer and this document describes a specific method for doing so. This is because it has not been disclosed.
  • Electron beam holography is an example of a technique for observing the behavior of a sample contained in a diaphragm-type environmental cell by irradiating it with an electron beam.
  • electron beam holography it is desirable to use an electron beam propagated in vacuum without passing through a sample as a reference wave. Therefore, it is desirable that a sample holder that holds a sample to be observed using electron beam holography has a vacuum region located near the space that holds the sample.
  • the diaphragm-type environmental cell described in Non-Patent Document 1 only a single sealed space is formed, so there is no vacuum region near the sample (even if it exists, the diaphragm-type environmental cell It is considered that the area is some distance away from the external sample). Therefore, it would be difficult to implement electron beam holography using the diaphragm-type environmental cell described in the same document, and even if it were implemented, the noise level of the reference wave would be high and practical accuracy would not be obtained. .
  • the present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a sample holder that can have a plurality of spaces sealed inside with a diaphragm.
  • the sample holder according to the present invention includes a partition member that partitions the internal space into a first space and a second space, and further includes a sealing material layer disposed above the first space.
  • FIG. 1 is a side cross-sectional view showing a configuration example of a diaphragm cell 100 according to Embodiment 1.
  • FIG. It is a bird's-eye view of the diaphragm type cell 100 obtained as a result of bonding.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the sample support mechanism in the configuration shown in FIG. 1 in which the sample holding pocket is filled with a liquid or gas and a solid observation sample and is sealed.
  • 7 is a top view showing the flow path structure of a diaphragm cell 100 in Embodiment 2.
  • FIG. FIG. 2 is a side sectional view of a diaphragm cell 100 in Embodiment 2.
  • FIG. A method for fixing the diaphragm cell 100 to the sample holder 500 is shown.
  • FIG. 7 is a side sectional view showing a configuration example of a diaphragm cell 100 according to a third embodiment.
  • FIG. FIG. 7 is a configuration diagram of a transmission electron microscope for observing a sample using a diaphragm cell 100 according to a third embodiment.
  • FIG. 1 is a side sectional view showing a configuration example of a diaphragm cell 100 according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the diaphragm cell 100 can be configured as a sample holder that accommodates therein a sample to be observed using, for example, a transmission electron microscope.
  • the lower chip 200 includes a lower silicon frame 202, a lower diaphragm 204, and a spacer layer 210.
  • the heater 230 will be described later.
  • a diaphragm material typically less than 200 nm thick, is vapor grown on a silicon wafer.
  • a typical material forming the membrane material is a low stress silicon nitride thin film formed by chemical vapor deposition. However, other thin film materials that have high mechanical strength and allow electron beams to pass therethrough may also be used.
  • the silicon wafer is selectively back-etched to form a lower diaphragm window 206 in which the lower diaphragm 204 is exposed on both the front and back sides.
  • the unmelted silicon wafer portion serves as a lower silicon frame 202 to ensure mechanical strength.
  • a spacer layer 210 is formed on the surface of the lower diaphragm 204.
  • two or more sample pockets (in FIG. 1, a first sample holding pocket 221 and a second sample holding pocket 222) are formed in the lower diaphragm window 206 portion.
  • the sample pocket is a recess in the surface of the spacer layer 210.
  • the spacer layer 210 is made of silicon or a metal species that has high adhesion to the lower diaphragm 204 and low chemical activity, and is fabricated by a lift-off lithography method or the like.
  • the resist layer forming the first sample holding pocket 221 and the second sample holding pocket 222 may be used as is.
  • the thickness of the spacer layer 210 defines the spacing between the lower diaphragm window 206 and the upper diaphragm window 306, ie, the electron beam transmission thickness of the filled liquid or gas.
  • the width of the pocket spacing in the spacer layer 210 defines the distance between the first sample holding pocket 221 (first space) and the second sample holding pocket 222 (second space).
  • the upper chip 300 has an upper silicon frame 302 and an upper diaphragm 304.
  • An upper diaphragm window 306 is formed in a manner similar to that of the lower chip 200.
  • the size of the lower diaphragm window 206 and the size of the upper diaphragm window 306 do not necessarily have to match exactly.
  • a sealed structure with two sample holding spaces can be created using the following procedure.
  • a photocurable resin layer 310 is thinly applied onto the surface of the upper diaphragm 304 by a technique such as spin coating. After aligning the lower chip 200 and the upper chip 300 so that the positions of the lower diaphragm window 206 and the upper diaphragm window 306 roughly match, the surface of the spacer layer 210 on the lower chip 200 side and the surface of the spacer layer 210 on the upper chip 300 side are aligned.
  • the photocurable resin layer 310 is placed facing the photocurable resin layer 310 and pressed together with a pressure that does not damage the diaphragm, and the photocurable resin layer 310 is solidified by irradiation with light such as ultraviolet light.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a sealed structure in which only gas is contained in the first sample holding pocket 221 and the second sample holding pocket 222, which were manufactured by the above procedure.
  • FIG. 2 is an overhead view of the diaphragm type cell 100 obtained as a result of bonding. Whether the sample holding pocket has a configuration of two or more chambers can be easily confirmed through the upper diaphragm window 306 using a technique such as an optical microscope.
  • FIG. 3 is a sectional view of the sample support mechanism with the configuration shown in FIG. 1, in which the sample holding pocket is filled with liquid or gas and a solid observation sample and sealed.
  • the heater 230 has been omitted.
  • the lower chip 200 and the upper chip 300 in the above state are individually supplied as parts.
  • the solid sample 410 and the liquid/gas 400 are filled by the end user.
  • the first sample holding pocket 221 and the second sample holding pocket 222 are filled with a solid sample 410 and a gas or liquid 400.
  • FIG. 3 is a sectional view of the sample support mechanism with the configuration shown in FIG. 1, in which the sample holding pocket is filled with liquid or gas and a solid observation sample and sealed.
  • the heater 230 has been omitted.
  • the lower chip 200 and the upper chip 300 in the above state are individually supplied as parts.
  • the solid sample 410 and the liquid/gas 400 are filled by the end user.
  • the first sample holding pocket 221 and the second sample holding pocket 222 are filled with a solid sample 410
  • a photocurable resin layer 310 is thinly applied on the upper diaphragm 304 by a method such as spin coating, and the lower chip 200 and the upper chip 300 are bonded together by photopolymerization.
  • the solid sample 410 and the gas or liquid 400 can be sealed in the first sample holding pocket 221 and the second sample holding pocket 222.
  • the thickness of the spacer layer 210 defines the distance between the lower diaphragm window 206 and the upper diaphragm window 306, that is, the electron beam transmission thickness of the filled liquid or gas.
  • the width of the pocket spacing wall 224 in the spacer layer 210 defines the distance between the first sample holding pocket 221 and the second sample holding pocket 222.
  • the size of the lower diaphragm window 206 and the size of the upper diaphragm window 306 do not necessarily have to match.
  • the solid sample 410 includes, for example, a metal catalyst, a ceramic support, and the like for hydrogen generation or carbon dioxide reduction.
  • the highly corrosive gas or liquid 400 is strongly alkaline or acidic, or has strong oxidizing or reducing properties, it is desirable to use a noble metal material such as gold or platinum or a ceramic material as the material for the spacer layer 210. .
  • a microheater for sample heating or a bias voltage must be applied on the lower diaphragm 204 below the first sample holding pocket 221 and the second sample holding pocket 222.
  • an insulating protective layer is formed, and the spacer layer 210 is further formed thereon.
  • the heater 230 is an example of a heating member configured in this manner.
  • the configuration of the diaphragm cell 100 in Embodiment 1 confines the liquid or gas 400 and the solid sample 410 by curing the photocurable resin layer 310, so a sealing mechanism such as an O-ring of a specially structured sample holder is required.
  • the sample can be observed using a normal type sample holder without using a holder.
  • the sample holder according to the first embodiment has an airtight space sealed by a diaphragm (the first sample holding pocket 221 and the first sample holding pocket 221 and 2 sample holding pockets 222). Thereby, the sample can be observed by passing an electron beam or the like through the sample. Furthermore, different observations can be performed in each closed space. Thereby, different observation conditions can be tried multiple times faster than preparing and replacing multiple sample holders. This point is useful compared to a structure in which each sample holding pocket is simply covered by a lid member without being sealed. This is because if the sample holding pocket is simply covered with a lid member, there is a possibility that the contents of the sample holding pocket may spill toward another sample holding pocket.
  • Embodiment 1 differs from a general manufacturing process in which substrates are simply bonded together using a photocurable resin in this respect.
  • FIG. 4 is a top view showing the flow path structure of the diaphragm cell 100 in the second embodiment.
  • the first sample holding pocket 221 and the second sample holding pocket 222 also serve as flow paths for the liquid or gas 400.
  • two inlets and two outlets are required.
  • FIG. 5 is a side sectional view of the diaphragm cell 100 in the second embodiment.
  • FIG. 5 shows a cross section taken along the line A-A' in FIG.
  • the solid sample 410 is placed in the first sample holding pocket 221 and the second sample holding pocket 222 in advance, and the lower chip 200 and the upper chip 300 are bonded together by photopolymerization as in the first embodiment.
  • the flow path 260 is formed in the lower silicon frame 202 by chemical etching, plasma etching, or the like. Thereby, the flow path 260 allows the lower surface of the lower silicon frame 202 and the first sample holding pocket 221 to communicate with each other. At this point, the flow path 260 is formed in the lower silicon frame 202, so the diaphragm cell 100 does not have a sealed structure.
  • FIG. 6 shows a method for fixing the diaphragm cell 100 to the sample holder 500.
  • the diaphragm cell 100 is fixed to the sample holder 500 by fixing the cell holding plate 530 to the sample holder frame using the fixing screws 540.
  • four liquid or gas introduction tubes 510 are formed in the sample holder frame 502. By aligning the outlet of the liquid or gas introduction tube 510 with the flow path 260 and fixing the cell holding plate 530 to the sample holder frame 502, vacuum sealing is performed by the vacuum seal packing 520.
  • the flow of liquid or gas 400 supplied from outside the vacuum is supplied to the sealed first sample holding pocket 221 and second sample holding pocket 222 through the liquid or gas introduction pipe 510 and the flow path 260, and further It passes through the return path 260 and the liquid or gas introduction tube 510 and returns to the outside of the vacuum.
  • the sample holder 500 and the diaphragm cell 100 can be regarded as a sample holder in a broad sense.
  • Embodiments 1 and 2 a sample can be held using the sample holder according to the present disclosure, and the sample can be observed using, for example, an electron microscope. Another possible use of the sample holder according to the present disclosure is to observe a sample using electron beam holography.
  • Embodiment 3 of the present disclosure the configuration of a sample holder for this purpose and the configuration of a transmission electron microscope using the same will be described.
  • FIG. 7 is a side sectional view showing a configuration example of the diaphragm cell 100 according to the third embodiment.
  • the first sample holding pocket 221 is filled with a solid sample 410 and a gas or liquid 400, and the second sample holding pocket 222 is used as a hole through which an undisturbed electron beam passes. Therefore, when the diaphragm cell 100 is placed in the sample chamber of a transmission electron microscope, the second sample holding pocket 222 is in a vacuum state, and the electron beam passes through this vacuum area.
  • the first sample holding pocket 221 of the lower chip 200 is filled with the solid sample 410 and the gas or liquid 400.
  • the second sample holding pocket 222 is filled with gas without placing the solid sample 410 therein. Since containment work is normally performed in a clean environment at normal pressure, the second sample holding pocket 222 is naturally filled with gas. At this time, the gas in the second sample holding pocket 222 may be the atmosphere.
  • the lower chip 200 and the upper chip 300 are bonded together via the photocurable resin layer 310 to create a sealed structure.
  • the spacer layer 210 is made of metal, the position of the second sample holding pocket 222 can be easily estimated from the secondary electron image, so the area to be irradiated with the focused ion beam can be easily determined.
  • the second sample holding pocket 222 loses its function of sealing the liquid or gas 400 and becomes a vacuum hole 420 through which the electron beam propagates in vacuum without being scattered.
  • the electron beam transmitted through the liquid or gas 400 and the solid sample 410 contained in the first sample holding pocket 221 is made into a matter wave 610, and the wavefront propagated through the second sample holding pocket 222 (that is, the vacuum hole 420) is An electron beam 612 with no disturbance is used as a reference wave.
  • an electron beam biprism 608 (described later), these two waves can be superimposed to form interference fringes. That is, the electric potential field formed around the solid sample 410 in the liquid/gas 400 can be determined by electron beam holography.
  • the width of the pocket partition wall 224 between the first sample holding pocket 221 and the vacuum hole 420 is preferably 2 micrometers or less.
  • alignment with an accuracy of 1 micrometer or less is almost impossible under an optical microscope.
  • the advantage of the third embodiment is that the position where the vacuum hole 420 is formed is defined in advance as the position of the second sample holding pocket 222, and the bonding accuracy of the lower chip 200 and the upper chip 300 may be rough.
  • FIG. 8 is a configuration diagram of a transmission electron microscope for observing a sample using the diaphragm cell 100 according to the third embodiment.
  • a sample held using the diaphragm cell 100 is measured by electron beam holography.
  • the lower silicon frame 202, lower diaphragm 204, upper silicon frame 302, upper diaphragm 304, and photocurable resin layer 310 are omitted in FIG.
  • the electron beam generated by the electron source 602 propagates with a certain solid angle, passes through the diaphragm cell 100, the objective lens 606, and the electron beam biprism 608, and reaches the detection surface of the detector 640.
  • the regions through which the electron beam passes during this process are indicated by cones 682, 684 and a truncated cone 686.
  • the diaphragm cell 100 is placed in a cone 682 between the electron source 602 and the objective lens 606 through which the electron beam passes.
  • the material wave passes through the upper diaphragm 304, the photocurable resin layer 310, the solid sample 410 and gas or liquid 400 filled in the first sample holding pocket 221, and the lower diaphragm 204, respectively.
  • the reference wave passes through vacuum hole 420.
  • phase of matter waves changes depending on the internal potential of the materials that make up the matter or the electromagnetic field. There is no phase change in the reference wave.
  • this electron beam passes through the objective lens 606, the electron beam is once converged as shown by a cone 684, and then diverged again.
  • a typical path for the matter wave is shown by dotted line 610 and a typical path for the reference wave is shown by dotted line 612.
  • the electron biprism 608 consists of an electron biprism wire 620 made of a conductive thin wire with a width of 1 micron or less and given a positive potential, and a pair of grounded counter electrodes 622 and 624. Since an electric field is generated between the electron biprism wire 620 and the opposing poles 622 and 624, the electron beam passing through this region is deflected by Coulomb force, and is deflected on the right and left sides of the electron biprism wire 620. The direction will be opposite. That is, the wavefront of the electron beam is divided into two regions with different slopes. The tilted material wave wavefront 630 and the reference wave wavefront 632 overlap with each other as they progress, forming electron beam interference fringes 642 on the detector 640.
  • the electron beam phase can be determined by Fourier analysis of this interference pattern.
  • the arrangement of the electron beam biprism 608 can be such that a plurality of electron beam biprisms are arranged downstream of the objective lens 606, or one biprism is arranged upstream of the sample and a plurality of electron beam biprisms are arranged downstream.
  • a configuration in which prisms are arranged is also possible.
  • Embodiment 3 in order to use the interference effect of the reference wave, it is desirable that the vacuum hole 420 be at a distance of about several hundred nanometers from the solid sample 410, and the distance should be about 2 micrometers at most. is desirable.
  • the sample holder according to the present disclosure makes this possible by including the first sample holding pocket 221 and the second sample holding pocket 222 (vacuum hole 420). Therefore, it is possible to observe the behavior of the solid sample 410 in the gas or liquid 400 by electron beam holography, which is difficult to do with the conventional diaphragm type environmental cell as in Non-Patent Document 1.
  • the first sample holding pocket 221 and the second sample holding pocket 222 are configured symmetrically with respect to the pocket spacing wall 224. .
  • the sample holder according to the third embodiment allows the reference wave to pass through the vacuum hole 420 by forming a hole (vacuum hole 420) that penetrates the second sample holding pocket 222. Thereby, observation by electron beam holography is possible using the sample holder according to the third embodiment. Furthermore, since the first sample holding pocket 221 is sealed by the photocuring resin layer 310, there is no risk of its contents spilling out when forming the vacuum hole 420.
  • the sample holder according to Embodiment 3 is also useful in this respect.
  • Embodiments 1 and 2 have been described with respect to samples for transmission electron microscopy, similar environment-controlled observation can be performed on samples for optical microscopes, laser microscopes, scanning electron microscopes, and X-ray microscopes.
  • the sample holder 500 is shown as a side entry type for a transmission electron microscope, but it may also be a sample stage for a scanning electron microscope or an X-ray microscope.
  • the upper silicon frame 302 and the lower silicon frame 202 are bonded together using the photocurable resin layer 310.
  • a thermosetting epoxy resin as the sealing material layer other than the photocurable resin.
  • photocurable resins require less time for curing than this, and require less stringent temperature control.
  • a sealing material layer other than the photocurable resin layer may be used as long as it exhibits the same effect. It should be noted that even when thermosetting resin or the like is used, a certain degree of effectiveness can be achieved, although the above-mentioned complexity increases in terms of temperature control and the like.
  • the sample holder may include three or more sample holding pockets.
  • each sample holding pocket may contain a different sample, a different liquid or gas, or a combination thereof for individual observation.
  • the heater 230 may be arranged for each sample holding pocket and controlled to have a different temperature. In this case, the same sample/liquid/gas can be stored in each sample holding pocket and differences in behavior depending on temperature can be observed.
  • Embodiment 3 since electron beam holography is a technology derived from transmission electron microscopy, the same device can be used to switch between using electron beam holography and normal transmission electron microscopy.
  • Objects to be observed using a transmission electron microscope include atomic arrangement structure and phase distribution.
  • Observation targets using electron beam holography include electric field distribution and magnetic field distribution. Since the time required to obtain observation data is longer in electron beam holography, applications may be divided from this point of view.
  • Embodiment 1 A transmission electron microscope can be used to investigate phase changes and structural changes that may cause a decrease in efficiency of a catalyst in a closed closed system, such as a liquid or a gas.
  • Embodiment 2 A transmission electron microscope can be used to examine phase changes and structural changes that may cause a decrease in efficiency of a catalyst in a liquid or gas under a flow of liquid or gas.
  • Embodiment 3 Using a transmission electron microscope, it becomes possible to observe the potential gradient around a catalyst in a liquid or gas. Differences in reactivity due to heating mechanisms and voltage application can also be verified. Controlling the surrounding potential gradient enables research to increase the operating efficiency of catalysts.
  • Diaphragm type cell 200 Lower chip 202 Lower silicon frame 204 Lower diaphragm 206 Lower diaphragm window 210 Spacer layer 221 First sample holding pocket 222 Second sample holding pocket 224 Pocket spacing wall 230 Heater 250 Insulating layer 260 Channel 300 Upper chip 302 Upper part Silicon frame 304 Upper diaphragm 306 Upper diaphragm window 310 Photocurable resin layer 400 Gas or liquid 410 Solid sample 420 Vacuum hole 500 Sample holder 502 Sample holder frame 510 Liquid or gas introduction tube 520 Vacuum seal packing 530 Cell holding plate 540 Fixing screw 602 Electronic Source 606 Objective lens 608 Electron biprism 610 Matter wave 612 Reference wave 620 Electron biprism wire 622 Opposing pole 624 Opposing pole 640 Detector 642 Electron interference fringes

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Abstract

本発明は、隔膜によって密閉された複数の空間を内部に有することができる、試料保持具を提供することを目的とする。本発明に係る試料保持具は、内部空間を第１空間と第２空間に仕切る仕切部材を備え、さらに前記第１空間の上面よりも上方に配置された封止材料層を備える（図１参照）。

Description

試料保持具、電子線装置、試料保持具の製造方法
　本発明は、試料を保持する空間を備えた試料保持具に関する。
　近年、カーボンニュートラル実現に向け、燃料電池、二次電池、水素構造、人工光合成等を実用化する、触媒や電極等の環境対応機能性物質において、液体中又は気体中の環境制御化における反応中の構造や電磁場を原子レベルで解析する技術が求められている。環境制御型透過電子顕微鏡法は、隔膜型環境セルと呼ばれる試料保持具の中に電子線が透過する液膜又は気体膜と、観察対象である試料を封入し、液体中又は気体中での試料の反応を、観察する技術である。電子線ホログラフィは透過電子顕微鏡法から派生した計測法であり、試料を通過した物質波と真空を透過した参照波の干渉効果を用いて電子線の位相を計測する技術である。
　非特許文献１は、透過電子顕微鏡の真空チャンバにおいて、２枚の窒化シリコン隔膜が、スペーサ層を介して向かい合い、その空隙部分に液体あるいは気体が注入され、封入される隔膜型環境セルを記載している。
　特許文献１は、試料支持構造体に関する技術を記載している。同文献には、「集積支持フィーチャを有する新規の補強された薄膜構造体、およびこの構造体のための加工方法を開示する。その構造体は、大きな膜をより小さな領域に細分する支持フィーチャを有する、より大きな領域の膜を備える。この構造体は、個々のより小さな膜の強度を有する、大きな薄膜の試料観察領域を備える。」という記載がある（段落０００３）。
特開２０１３－２２８４０３号公報
F. Wu, N. Yao, Advances in windowed gas cells for in-situ TEM studies, Nano Energy. 13 (2015) 735-756.
　特許文献１は、隔膜の強度を増強するために領域を細分するものであり、隔膜で密閉された複数の空間を形成することは必ずしも明確に考慮されていないと考えられる。隔膜で密閉された複数の空間を試料保持具内に形成するためには、空間を封止層で覆った上で封止層を接着固定する必要があるが、同文献はそのための具体的手法を開示していないからである。
　隔膜型環境セルが収容している試料に対して電子線を照射することによりその挙動を観察する技術の１例として、電子線ホログラフィがある。電子線ホログラフィにおいては、試料を通過することなく真空中を伝搬した電子線を参照波とすることが望ましい。したがって、電子線ホログラフィを用いて観察する試料を保持する試料保持具は、試料を保持する空間の近傍に真空領域を配置することが望ましい。しかし非特許文献１に記載の隔膜型環境セルにおいては、単一の密閉空間のみが形成されているので、試料近傍には真空領域が存在していない（存在しているとしても隔膜型環境セル外部の試料からある程度離れた領域である）と考えられる。そうすると、同文献記載の隔膜型環境セルを用いて電子線ホログラフィを実施することは困難であり、仮に実施したとしても参照波のノイズレベルが高くなって実用的な精度が得られないと考えられる。
　本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであり、隔膜によって密閉された複数の空間を内部に有することができる、試料保持具を提供することを目的とする。
　本発明に係る試料保持具は、内部空間を第１空間と第２空間に仕切る仕切部材を備え、さらに前記第１空間の上方に配置された封止材料層を備える。
　本発明に係る試料保持具によれば、隔膜によって密閉された複数の空間を内部に有することができる。本発明のその他の構成、課題、利点などについては、以下の実施形態の説明によって明らかとなる。
実施形態１に係る隔膜型セル１００の構成例を示す側断面図である。 貼り合わせた結果得られる隔膜型セル１００の俯瞰図である。 図１の構成で、試料保持ポケットに液体または気体と、固体観察試料を充填した状態で密閉された試料支持機構の断面図である。 実施形態２における隔膜型セル１００の流路構造を示す上面図である。 実施形態２における隔膜型セル１００の側断面図である。 隔膜型セル１００を試料ホルダ５００へ固定する方法を示す。 実施形態３に係る隔膜型セル１００の構成例を示す側断面図である。 実施形態３に係る隔膜型セル１００を用いて試料を観察する透過型電子顕微鏡の構成図である。
＜実施の形態１＞
　図１は、本発明の実施形態１に係る隔膜型セル１００の構成例を示す側断面図である。隔膜型セル１００は、例えば透過型電子顕微鏡を用いて観察する試料を内部に収容する試料保持具として構成することができる。
　下部チップ２００は、下部シリコンフレーム２０２、下部隔膜２０４、スペーサ層２１０を備える。ヒータ２３０については後述する。シリコンウエハ上に、典型的には厚さが２００ｎｍ以下の隔膜物質を気相成長させる。隔膜物質を形成する典型的な物質は、化学気相成長法で形成した低応力の窒化シリコン薄膜である。ただし、機械的強度が高く、電子線を透過させる他の薄膜物質であってもかまわない。シリコンウエハの裏面にマスクを形成後、、シリコンウエハを選択的にバックエッチングすることにより、下部隔膜２０４が表裏とも露出した下部隔膜ウインドウ２０６が形成される。溶解されなかったシリコンウエハ部分は下部シリコンフレーム２０２として機械的な強度を担保する。スペーサ層２１０を下部隔膜２０４の表面上に形成する。スペーサ層２１０の面内構造として、下部隔膜ウインドウ２０６部分に２つ以上の試料ポケット（図１では、第１試料保持ポケット２２１と第２試料保持ポケット２２２）を形成する。試料ポケットは、スペーサ層２１０の表面に対して凹部である。スペーサ層２１０は、下部隔膜２０４に対して密着性が高く、かつ化学的活性が低いシリコンや金属種を選んでリフトオフリソグラフィー法などによって作製する。あるいは、充填する液体・気体に対する化学的・熱的な耐性が十分な場合には、第１試料保持ポケット２２１と第２試料保持ポケット２２２を形成したレジスト層そのままでも構わない。スペーサ層２１０の厚みは、下部隔膜ウインドウ２０６と上部隔膜ウインドウ３０６との間の間隔、すなわち充填される液体または気体の電子線透過厚さを規定する。スペーサ層２１０内のポケット間隔壁の幅は、第１試料保持ポケット２２１（第１空間）と第２試料保持ポケット２２２（第２空間）との間の距離を規定する。
　上部チップ３００は、上部シリコンフレーム３０２と上部隔膜３０４を有する。下部チップ２００と同様の方法により、上部隔膜ウインドウ３０６が形成されている。下部隔膜ウインドウ２０６のサイズと上部隔膜ウインドウ３０６のサイズは必ずしも厳密に一致する必要はない。
　２つの試料保持空間を有する密閉構造は、以下の手順で作製できる。上部隔膜３０４の表面上に光硬化樹脂層３１０をスピンコートなどの手法によって薄く塗布する。下部隔膜ウインドウ２０６の位置と上部隔膜ウインドウ３０６の位置がおおよそ一致するように下部チップ２００と上部チップ３００を位置合わせしたうえで、下部チップ２００側のスペーサ層２１０の表面と、上部チップ３００側の光硬化樹脂層３１０とを向かい合わせて隔膜が破損しない圧力で圧着し、紫外光などの光を照射することにより光硬化樹脂層３１０を固化させる。図１は、以上の手順によって作製した、第１試料保持ポケット２２１と第２試料保持ポケット２２２には気体のみが含まれる密閉構造の断面図である。
　図２は、貼り合わせた結果得られる隔膜型セル１００の俯瞰図である。試料保持ポケットが２室以上の構成になっているかどうかは、上部隔膜ウインドウ３０６を通して、光学顕微鏡などの手法により容易に確認することができる。
　図３は、図１の構成で、試料保持ポケットに液体または気体と、固体観察試料を充填した状態で密閉された試料支持機構の断面図である。記載の都合上、ヒータ２３０は省略した。環境制御型透過電子顕微鏡観察においては、上記状態の下部チップ２００と上部チップ３００が個別に部品として供給される。固体試料４１０と液体・気体４００はエンドユーザが充填することが原則である。第１試料保持ポケット２２１と第２試料保持ポケット２２２に固体試料４１０と気体または液体４００を充填する。図１で示した構造の場合と同様に、上部隔膜３０４上に、光硬化樹脂層３１０をスピンコートなどの手法によって薄く塗布し、下部チップ２００と上部チップ３００を光重合によって貼り合わせる。これにより、第１試料保持ポケット２２１と第２試料保持ポケット２２２に固体試料４１０と気体または液体４００を封入できたことになる。
　スペーサ層２１０の厚みは、下部隔膜ウインドウ２０６と上部隔膜ウインドウ３０６との間の間隔、すなわち充填される液体または気体の電子線透過厚さを規定する。スペーサ層２１０内のポケット間隔壁２２４の幅は、第１試料保持ポケット２２１と第２試料保持ポケット２２２との間の距離を規定する。下部隔膜ウインドウ２０６のサイズと上部隔膜ウインドウ３０６のサイズは必ずしも一致する必要はない。固体試料４１０は、たとえば水素生成や二酸化炭素の還元のための、金属触媒、セラミクス担持体などを含む。腐食性の強い気体または液体４００が、強いアルカリ性・酸性であったり、強い酸化性・還元性を有する場合は、スペーサ層２１０の材料として金や白金などの貴金属材料やセラミクス材料を使うのが望ましい。
　加熱や通電した条件下での材料挙動を研究対象とするためには、第１試料保持ポケット２２１と第２試料保持ポケット２２２の下方の下部隔膜２０４上に、試料加熱用マイクロヒーターやバイアス電圧印加用電極をあらかじめ金属で形成した上で、絶縁保護層を形成し、さらにその上にスペーサ層２１０を形成すればよい。ヒータ２３０はこのようにして構成した加熱部材の例である。
　実施形態１における隔膜型セル１００の構成は、液体または気体４００と固体試料４１０を、光硬化樹脂層３１０の硬化によって封じこめているので、特殊な構造の試料ホルダのＯリングなどの封止機構を用いることなく、通常タイプの試料ホルダにより試料を観察することができる。
＜実施の形態１：まとめ＞
　実施形態１に係る試料保持具は、光硬化樹脂層３１０を用いて上部シリコンフレーム３０２と下部シリコンフレーム２０２を貼り合わせることにより、隔膜によって封止された密閉空間（第１試料保持ポケット２２１と第２試料保持ポケット２２２）を複数備える。これにより、電子線などが試料を通過することによって試料を観察することができる。さらに密閉空間ごとにそれぞれ異なる観察を実施することができる。これにより、複数の試料保持具を準備して交換するよりも速く、複数回の異なる観察条件を試行することができる。この点は、各試料保持ポケットを封止せず単に蓋部材によって覆うような構造と比較して、有用である。単に蓋部材によって覆うのみであれば、試料保持ポケットの内容物が別の試料保持ポケットに向かって零れるなどの可能性があるからである。
　実施形態１において、光硬化樹脂層３１０を用いて、上部シリコンフレーム３０２と下部シリコンフレーム２０２を貼り合わせることを説明した。これは、上部隔膜ウインドウ３０６と下部隔膜ウインドウ２０６をそれぞれ形成することによって薄膜部分が露出した上下フレームを貼り合わせることにより、電子線などが透過することができる試料保持具を形成する意義がある。実施形態１はこの点において、単に光硬化樹脂を用いて基板を貼り合わせる一般的な製造工程とは異なることを付言しておく。
＜実施の形態２＞
　本発明の実施形態２では、隔膜型セル１００において、第１試料保持ポケット２２１と第２試料保持ポケット２２２を下部隔膜２０４と上部隔膜３０４により封止して単純な閉鎖空間を作るのではなく、液体あるいは気体を試料保持ポケットに対して供給しあるいは試料保持ポケットから排出することができる構造について説明する。
　図４は、実施形態２における隔膜型セル１００の流路構造を示す上面図である。実施形態２においては、第１試料保持ポケット２２１と第２試料保持ポケット２２２が、液体または気体４００の流路を兼ねている。この２室構造の例では、２つの流入口と２つの流出口が必要になる。
　図５は、実施形態２における隔膜型セル１００の側断面図である。図５は図４のＡ－Ａ’断面を示す。あらかじめ、第１試料保持ポケット２２１と第２試料保持ポケット２２２へ固体試料４１０を設置したうえ、実施形態１と同様に下部チップ２００と上部チップ３００を光重合により貼り合わせておく。流路２６０は、下部シリコンフレーム２０２内に、化学エッチングやプラズマエッチングなどによって形成されている。これにより、流路２６０は下部シリコンフレーム２０２の下面と第１試料保持ポケット２２１を連通させることになる。この時点では、下部シリコンフレーム２０２内に流路２６０が形成されているので、隔膜型セル１００は密閉構造になっていない。
　図６は、隔膜型セル１００を試料ホルダ５００へ固定する方法を示す。固定ネジ５４０を用いてセル抑え板５３０を試料ホルダフレームに対して固定することにより、隔膜型セル１００を試料ホルダ５００に対して固定する。試料ホルダフレーム５０２には、この場合であれば４本の液体または気体導入管５１０を形成しておく。液体または気体導入管５１０の出口と流路２６０の位置を一致させて、セル抑え板５３０を試料ホルダフレーム５０２に対して固定することにより、真空シールパッキング５２０による真空封止がなされる。これにより、真空外から供給された液体または気体４００のフローが、液体または気体導入管５１０と流路２６０を通じて、密閉された第１試料保持ポケット２２１と第２試料保持ポケット２２２に供給され、さらに復路の流路２６０、液体または気体導入管５１０を通って真空外に戻っていく。試料ホルダ５００と隔膜型セル１００を併せて、広義の試料保持具とみなすことができる。
＜実施の形態３＞
　実施形態１～２においては、本開示に係る試料保持具を用いて試料を保持し、例えば電子顕微鏡によって試料を観察することができる。本開示に係る試料保持具のその他用途として、電子線ホログラフィにより試料を観察することが考えられる。本開示の実施形態３ではそのための試料保持具の構成およびこれを用いた透過型電子顕微鏡の構成について説明する。
　図７は、本実施形態３に係る隔膜型セル１００の構成例を示す側断面図である。従来の隔膜型セルを用いる場合、電子線ホログラフィによる電子線の位相計測に基づき、液体または気体中にある固体試料周辺の電位場を決定することが難しかった。実施形態３では、第１試料保持ポケット２２１に固体試料４１０と気体または液体４００を充填し、第２試料保持ポケット２２２の部分を、乱れがない電子線を通過させるための孔として用いる。したがって、透過型電子顕微鏡の試料室内に隔膜型セル１００を配置したとき、第２試料保持ポケット２２２の部分は真空状態となり、この真空部分を電子線が通過することになる。
　まず、下部チップ２００の第１試料保持ポケット２２１に固体試料４１０と気体または液体４００を充填する。第２試料保持ポケット２２２には固体試料４１０を配置せずに、気体を充填する。通常、封じ込め作業は常圧のクリーン環境下で実施されるので、第２試料保持ポケット２２２にはおのずと気体が充填されることになる。この際、第２試料保持ポケット２２２の気体は大気であってもよい。
　実施形態１と同様に、下部チップ２００と上部チップ３００を、光硬化樹脂層３１０を介して貼り合わせて密封構造を作製する。この一体構造を集束イオンビーム加工（ＦＩＢ）装置あるいは集束イオンビーム＝走査型電子顕微鏡（ＦＩＢ＝ＳＥＭ）複合装置に導入し、第２試料保持ポケット２２２の上下に配置された上下隔膜のみを集束ビームイオンエッチングにより除去する。特にスペーサ層２１０が金属によって形成されている場合は、第２試料保持ポケット２２２の位置を２次電子像から容易に推定できるので、集束イオンビームを照射すべき領域は容易に決定できる。上下隔膜の除去により、第２試料保持ポケット２２２は液体または気体４００を封止する機能を失い、電子線が散乱されることなく真空中を伝搬する真空孔４２０になる。
　この特性を生かし、第１試料保持ポケット２２１が収容する液体あるいは気体４００と固体試料４１０を透過した電子線を物質波６１０とし、第２試料保持ポケット２２２（すなわち真空孔４２０）を伝搬した、波面に乱れがない電子線６１２を参照波として用いる。電子線バイプリズム６０８（後述）を使ってこの両波を重畳させて干渉縞を形成させることができる。すなわち、電子線ホログラフィ法によって、液体・気体４００中にある固体試料４１０周辺に形成される電位場を決定することができる。
　このとき、電子線の過干渉領域は最大でもミクロンオーダーであるから、第１試料保持ポケット２２１と真空孔４２０（隔膜除去前の第２試料保持ポケット２２２）との間のポケット間隔壁２２４の幅は２マイクロメートル以下であることが望ましい。下部隔膜ウインドウ２０６と上部隔膜ウインドウ３０６にそれぞれ孔を開けた状態で、両者を精密に位置合わしたうえで貼り合わせることによっても、図７と同様の構造を作ることは原理的に可能である。しかし、光学顕微鏡下では１マイクロメートル以下の精度での位置合わせはほぼ不可能である。実施形態３の長所は、真空孔４２０の形成位置があらかじめ第２試料保持ポケット２２２の位置として規定されており、下部チップ２００と上部チップ３００の貼り合わせ精度は粗くても構わない点にある。
　図８は、実施形態３に係る隔膜型セル１００を用いて試料を観察する透過型電子顕微鏡の構成図である。この例においては、隔膜型セル１００を用いて保持している試料を電子線ホログラフィにより計測する。記載を単純にするため、図８においては、下部シリコンフレーム２０２、下部隔膜２０４、上部シリコンフレーム３０２、上部隔膜３０４、光硬化樹脂層３１０を省略している。
　電子源６０２で発生した電子線は、ある立体角を持って伝搬し、隔膜型セル１００、対物レンズ６０６、電子線バイプリズム６０８を通過し、検出器６４０の検出面に到達する。この過程において電子線が通過する領域を円錐６８２、６８４、円錐台６８６で示す。電子源６０２と対物レンズ６０６との間の電子線が通過する円錐６８２中に隔膜型セル１００を配置する。物質波は、上部隔膜３０４、光硬化樹脂層３１０、第１試料保持ポケット２２１に充填された固体試料４１０と気体または液体４００、下部隔膜２０４、をそれぞれ通過する。参照波は真空孔４２０を通過する。物質波は、物質を構成する物質の内部ポテンシャル、あるいは電磁場によって位相が変化する。参照波には位相変化がない。この電子線が対物レンズ６０６を通過すると、円錐６８４に示すように電子線は一度集束した後、再度発散する。物質波の典型的な経路を点線６１０で示し、参照波の典型的な経路を点線６１２で示す。
　次に電子線は、電子線バイプリズム６０８を通過する。電子線バイプリズム６０８は、正の電位を与えられた幅１ミクロン以下の導電性細線から作られる電子線バイプリズムワイヤ６２０と、接地された対向極６２２、６２４の組からなる。電子線バイプリズムワイヤ６２０と対向極６２２、６２４の間には電界が生じるから、この領域を通過する電子線はクーロン力によって偏向を受け、電子線バイプリズムワイヤ６２０の右側と左側で偏向される方向は逆向きになる。すなわち電子線の波面は、異なる傾きを持った２つの領域に分割される。傾いた物質波波面６３０と参照波波面６３２は進行とともにオーバーラップしていき、検出器６４０上において電子線干渉縞６４２を形成する。この干渉縞をフーリエ解析することにより電子線位相を決定することができる。
　電子線バイプリズム６０８の配置は、対物レンズ６０６より下流に複数の電子線バイプリズムを配置する構成も可能であるし、試料より上流に１つのバイプリズムを配置するとともに下流に複数の電子線バイプリズムを配置する構成も可能である。
　実施形態３において、参照波の干渉効果を用いるためには、真空孔４２０が固体試料４１０に対して数百ナノメートル程度の距離にあることが望ましく、最大でも２マイクロメートル程度の距離にあることが望ましい。本開示に係る試料保持具は、第１試料保持ポケット２２１と第２試料保持ポケット２２２（真空孔４２０）を備えることにより、これを可能とした。したがって、非特許文献１のような従来の隔膜型環境セルは困難であった、電子線ホログラフィによる気体または液体４００での固体試料４１０の挙動観察を、可能とすることができる。
　実施形態３において、電子線を対称形状に照射するためには、第１試料保持ポケット２２１と第２試料保持ポケット２２２がポケット間隔壁２２４を中心として対称形状に構成されていることが好適である。
＜実施の形態３：まとめ＞
　実施形態３に係る試料保持具は、第２試料保持ポケット２２２を貫通する孔（真空孔４２０）を形成することにより、参照波が真空孔４２０を通過することを可能とした。これにより実施形態３に係る試料保持具を用いて、電子線ホログラフィによる観察が可能である。また第１試料保持ポケット２２１は光硬化樹脂層３１０によって封止されているので、真空孔４２０を形成する際にその内容物が零れるおそれはない。この点においても実施形態３に係る試料保持具は有用である。
＜本発明の変形例について＞
　実施形態１～２は透過電子顕微鏡用の試料について記述したが、光学顕微鏡、レーザー顕微鏡、走査電子顕微鏡やＸ線顕微鏡用の試料であっても、同様の環境制御型観察をすることができる。
　実施形態２において、試料ホルダ５００は、透過電子顕微鏡用のサイドエントリー型の例を取って示しているが、走査電子顕微鏡用やX線顕微鏡用の試料ステージであっても構わない。
　以上の実施形態において、光硬化樹脂層３１０を用いて、上部シリコンフレーム３０２と下部シリコンフレーム２０２を貼り合わせることを説明した。光硬化樹脂以外の封止材料層として、例えば熱硬化型のエポキシ樹脂などを用いることも考えられる。しかしこの場合、数十分～数時間にわたって粘度管理や温度管理をすることが必要になる。他方で光硬化樹脂は、硬化のために要する時間がこれよりも短く、温度管理について求められる厳密性も緩和される。本発明に係る試料保持具は、この点において光硬化樹脂層３１０を用いることが有用である。ただし同様の効果を発揮するのであれば、光硬化樹脂層以外の封止材料層を用いてもよい。また熱硬化樹脂などを用いる場合であっても、温度管理などの点において上記のように煩雑性が増すものの、一定程度の効果を発揮できることを付言しておく。
　以上の実施形態において、試料保持具は３つ以上の試料保持ポケットを備えてもよい。例えば各試料保持ポケットに対してそれぞれ異なる試料、それぞれ異なる液体または気体、またはこれらの組み合わせを収容して個別に観察してもよい。あるいは各試料保持ポケットに対してヒータ２３０を配置し、それぞれ異なる温度となるように制御してもよい。この場合は各試料保持ポケットに同じ試料／液体／気体を収容し、温度に依存した挙動の違いを観察することができる。
　実施形態３において、電子線ホログラフィは透過型電子顕微鏡から派生した技術であるので、同じ装置を用いて、電子線ホログラフィを用いるかそれとも通常の透過型電子顕微鏡観察を用いるかを切り替えることができる。透過型電子顕微鏡による観察対象としては、原子配列構造や相分布が挙げられる。電子線ホログラフィによる観察対象としては、電場分布や磁場分布が挙げられる。観察データを得るために必要な時間は電子線ホログラフィのほうが長いので、この観点において用途を切り分けてもよい。
　以上の実施形態において、以下のような具体的用途が考えられる。（ａ）実施形態１：透過型電子顕微鏡を用いて、密閉された閉鎖系である液体あるいは気体中にある触媒の効率低下の原因になりうる相変化や構造変化を調べることができる。（ｂ）実施形態２：透過型電子顕微鏡を用いて、液体あるいは気体のフロー下における、液体あるいは気体中にある触媒の効率低下の原因になりうる相変化や構造変化を調べることができる。（ｃ）実施形態３：透過型電子顕微鏡を用いて、液体あるいは気体中にある触媒周辺の電位勾配の観測が可能になる。加熱機構や電圧印加による反応性の違いも検証できる。周辺の電位勾配の制御により、触媒の動作効率の上昇を図る研究が可能になる。
１００　隔膜型セル
２００　下部チップ
２０２　下部シリコンフレーム
２０４　下部隔膜
２０６　下部隔膜ウインドウ
２１０　スペーサ層
２２１　第１試料保持ポケット
２２２　第２試料保持ポケット
２２４　ポケット間隔壁
２３０　ヒータ
２５０　絶縁層
２６０　流路
３００　上部チップ
３０２　上部シリコンフレーム
３０４　上部隔膜
３０６　上部隔膜ウインドウ
３１０　光硬化樹脂層
４００　気体または液体
４１０　固体試料
４２０　真空孔
５００　試料ホルダ
５０２　試料ホルダフレーム
５１０　液体または気体導入管
５２０　真空シールパッキング
５３０　セル抑え板
５４０　固定ネジ
６０２　電子源
６０６　対物レンズ
６０８　電子線バイプリズム
６１０　物質波
６１２　参照波
６２０　電子線バイプリズムワイヤ
６２２　対向極
６２４　対向極
６４０　検出器
６４２　電子線干渉縞

Claims (17)

  1. 　試料を保持する試料保持具であって、
    　前記試料保持具の内部空間を第１空間と第２空間に仕切る仕切部材、
    　荷電粒子線またはＸ線のうち少なくともいずれかが前記第１空間へ向かって通過可能な部材、
    　前記第１空間の上面よりも上方に配置された封止材料層、
    　を備える
    　ことを特徴とする試料保持具。
  2. 　前記第１空間は、液体または気体を収容するとともに、前記試料を収容する
    　ことを特徴とする請求項１記載の試料保持具。
  3. 　前記部材は、
    　　前記第１空間の上方領域のうち少なくとも一部を覆う上部隔膜、
    　　前記第１空間の底面のうち少なくとも一部を形成する下部隔膜、
    　によって構成されている
    　ことを特徴とする請求項２記載の試料保持具。
  4. 　前記封止材料層は、前記上部隔膜と前記第１空間の上面との間に配置されており、
    　前記封止材料層は、前記第１空間の上面を覆うとともに、前記仕切部材の上面と接している
    　ことを特徴とする請求項３記載の試料保持具。
  5. 　前記封止材料層は前記第２空間の上面を覆い、前記上部隔膜は前記第２空間の上面のさらに上方を覆っている
    　ことを特徴とする請求項４記載の試料保持具。
  6. 　前記下部隔膜は、前記第１空間の底面と接する位置に配置され、通電されることによって前記第１空間を加熱する、加熱部材を備える
    　ことを特徴とする請求項３記載の試料保持具。
  7. 　前記試料保持具はさらに、前記下部隔膜の下方に配置された下部フレームを備え、
    　前記下部フレームは、前記第１空間と連通することにより前記第１空間に対して流体を導入しまたは前記第１空間から流体を排出することができる流路を備える
    　ことを特徴とする請求項３記載の試料保持具。
  8. 　前記試料保持具はさらに、
    　前記下部フレームを支持する試料ホルダフレーム、
    　前記下部フレームと前記試料ホルダフレームとの間の位置を固定する部材、
    　を備え、
    　前記試料ホルダフレームは、前記流路と連通した導入管を有する
    　ことを特徴とする請求項７記載の試料保持具。
  9. 　前記封止材料層と前記上部隔膜は、前記第２空間と連通する開口を備え、
    　前記下部隔膜は、前記第２空間と連通する開口を備える
    　ことを特徴とする請求項４記載の試料保持具。
  10. 　前記第１空間と前記第２空間は、前記仕切部材を中心として互いに対称な形状を有する
    　ことを特徴とする請求項９記載の試料保持具。
  11. 　前記試料保持具はさらに、前記上部隔膜の下方に配置された上部フレームを備え、
    　前記試料保持具はさらに、前記下部隔膜の下方に配置された下部フレームを備え、
    　前記上部フレームは、前記上部隔膜の前記第１空間とは反対側の面を露出させる上部隔膜ウインドウを備え、
    　前記下部フレームは、前記下部隔膜の前記第１空間とは反対側の面を露出させる下部隔膜ウインドウを備える
    　ことを特徴とする請求項３記載の試料保持具。
  12. 　前記封止材料層は光硬化樹脂層であることを特徴とする請求項１記載の試料保持具。
  13. 　請求項１記載の試料保持具を備えた電子線装置であって、
    　前記第１空間は、液体または気体を収容するとともに、前記試料を収容しており、
    　前記部材は、
    　　前記第１空間の上方領域のうち少なくとも一部を覆う上部隔膜、
    　　前記第１空間の底面のうち少なくとも一部を形成する下部隔膜、
    　によって構成されており、
    　前記封止材料層と前記上部隔膜は、前記第２空間と連通する開口を備え、
    　前記下部隔膜は、前記第２空間と連通する開口を備え、
    　前記電子線装置は、
    　　前記第１空間と前記第２空間それぞれに対して電子線を照射する電子源、
    　　前記第１空間を通過した前記電子線と各前記開口を通過した前記電子線を干渉させる電子線バイプリズム、
    　を備える
    　ことを特徴とする電子線装置。
  14. 　請求項１記載の試料保持具を製造する方法であって、
    　前記第１空間に液体または気体を収容するとともに、前記第１空間に前記試料を収容するステップ、
    　上部隔膜の表面上に前記封止材料層を備える上部フレームを前記第１空間と前記第２空間それぞれの上方に配置するステップ、
    　前記封止材料層を硬化させることにより前記第１空間と前記第２空間それぞれの上面において前記上部フレームを貼り合わせるステップ、
    　を有する試料保持具の製造方法。
  15. 　前記方法はさらに、
    　下部フレームの表面上に下部隔膜を形成するステップ、
    　前記下部隔膜の表面上にスペーサ層を形成するステップ、
    　前記スペーサ層の面内に前記第１空間と前記第２空間を形成するステップ、
    　前記第１空間と連通することにより前記第１空間に対して流体を導入しまたは前記第１空間から流体を排出することができる流路を、前記下部フレームの内部に形成するステップ、
    　を有する
    　ことを特徴とする請求項１４記載の試料保持具の製造方法。
  16. 　前記方法はさらに、
    　下部フレームの表面上に下部隔膜を形成するステップ、
    　前記下部隔膜の表面上にスペーサ層を形成するステップ、
    　前記スペーサ層の面内に前記第１空間と前記第２空間を形成するステップ、
    　前記封止材料層と前記上部隔膜において、前記第２空間と連通する開口を形成するステップ、
    　前記下部隔膜において、前記第２空間と連通する開口を形成するステップ、
    　を有する
    　ことを特徴とする請求項１４記載の試料保持具の製造方法。
  17. 　前記封止材料層は光硬化樹脂層であることを特徴とする請求項１４記載の試料保持具の製造方法。
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