(57)【要約】【課題】試料の伸張状態の断面を作製できる試料の断面作製方法を提供する。【解決手段】伸縮性を有する試料と前記試料を伸張状態に保持する治具とを組み合わせて、前記試料を伸張状態に保持した組物を準備する工程と、前記組物を樹脂に埋設した成形体を作製する工程と、前記成形体にイオンビームを照射して、伸張状態の前記試料の断面を作製する工程とを備える、試料の断面作製方法。【選択図】図１Ｄ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
伸縮性を有する試料と前記試料を伸張状態に保持する治具とを組み合わせて、前記試料を伸張状態に保持した組物を準備する工程と、
前記組物を樹脂に埋設した成形体を作製する工程と、
前記成形体にイオンビームを照射して、伸張状態の前記試料の断面を作製する工程とを備える、
試料の断面作製方法。
【請求項２】
前記イオンビームの照射は、前記試料の伸張方向と交差する方向に前記試料を分断しないように行う請求項１に記載の試料の断面作製方法。
【請求項３】
前記試料の形状が環状であり、
前記治具は、
伸張前の前記試料の内寸よりも大きな外寸を有する後端と、伸張前の前記試料の内寸よりも小さな外寸を有する先端とを有し、前記後端から前記先端に向かって先細るテーパー部と、
前記テーパー部の前記後端に一体に形成されて、前記テーパー部の前記後端と一様な外寸を有する太軸部とを有する請求項１又は請求項２に記載の試料の断面作製方法。
【請求項４】
前記試料の材質は、ゴムを主成分とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の試料の断面作製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、試料の断面作製方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、引張状態のゴム切片の表面を観察するゴム切片の観察方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−９６１６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
引張状態の試料の断面を観察や分析することが望まれている。しかし、引張状態の試料の断面を観察や分析するために、試料の引張状態の断面を作製する具体的な手法が確立されていなかった。
【０００５】
そこで、本開示は、試料の伸張状態の断面を作製できる試料の断面作製方法を提供することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示に係る試料の断面作製方法は、
伸縮性を有する試料と前記試料を伸張状態に保持する治具とを組み合わせて、前記試料を伸張状態に保持した組物を準備する工程と、
前記組物を樹脂に埋設した成形体を作製する工程と、
前記成形体にイオンビームを照射して、伸張状態の前記試料の断面を作製する工程とを備える。
【発明の効果】
【０００７】
本開示に係る試料の断面作製方法は、試料の伸張状態の断面を作製できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１Ａ】図１Ａは、実施形態１に係る試料の断面作製方法における試料と治具の概略を示す分解斜視図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、実施形態１に係る試料の断面作製方法における試料と治具との組物の概略を示す斜視図である。
【図１Ｃ】図１Ｃは、実施形態１に係る試料の断面作製方法における成形体の概略を示す斜視図である。
【図１Ｄ】図１Ｄは、実施形態１に係る試料の断面作製方法における断面作製工程の一例を説明する側面図である。
【図１Ｅ】図１Ｅは、実施形態１に係る試料の断面作製方法で作製した試料における伸張状態の断面の一例を示す断面図である。
【図２】図２は、実施形態１に係る試料の断面作製方法における断面作製工程の他の例を説明する側面図である。
【図３Ａ】図３Ａは、実施形態１に係る試料の断面作製方法における断面作製工程の別の例を説明する側面図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、実施形態１に係る試料の断面作製方法で作製した試料における伸張状態の断面の別の例を示す断面図である。
【図４】図４は、実施形態２に係る試料の断面作製方法を説明する説明図である。
【図５】図５は、試料の伸張状態の断面画像である。
【図６】図６は、試料の伸張前の断面画像である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
《本開示の実施形態の説明》
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。
【００１０】
（１）本開示の一態様に係る試料の断面作製方法は、
伸縮性を有する試料と前記試料を伸張状態に保持する治具とを組み合わせて、前記試料を伸張状態に保持した組物を準備する工程と、
前記組物を樹脂に埋設した成形体を作製する工程と、
前記成形体にイオンビームを照射して、伸張状態の前記試料の断面を作製する工程とを備える。
【００１１】
上記の構成によれば、試料の伸張状態の断面を作製できる。治具により試料を伸張状態に保持した組物を樹脂に埋設した成形体に対し、イオンビームを照射して成形体の樹脂と試料とを除去することで、試料が伸張前の状態に戻ることなく試料の断面を作製できるからである。
【００１２】
（２）上記試料の断面作製方法の一形態として、
前記イオンビームの照射は、前記試料の伸張方向と交差する方向に前記試料を分断しないように行うことが挙げられる。
【００１３】
上記の構成によれば、試料の伸張状態の断面を確実に作製できる。試料の除去に伴う試料の収縮を防止できるからである。イオンビームの照射により試料の伸張方向と交差する方向に試料が分断されると試料が収縮する虞がある。試料が収縮すると、作製した断面は伸張前の試料の断面となる。
【００１４】
（３）上記試料の断面作製方法の一形態として、
前記試料の形状が環状であり、
前記治具は、
伸張前の前記試料の内寸よりも大きな外寸を有する後端と、伸張前の前記試料の内寸よりも小さな外寸を有する先端とを有し、前記後端から前記先端に向かって先細るテーパー部と、
前記テーパー部の前記後端に一体に形成されて、前記テーパー部の前記後端と一様な外寸を有する太軸部とを有することが挙げられる。
【００１５】
上記の構成によれば、組物を作製し易い。治具がテーパー部を有することで、環状の試料を太軸部に装着させ易いからである。
【００１６】
（４）上記試料の断面作製方法の一形態として、
前記試料の材質は、ゴムを主成分とすることが挙げられる。
【００１７】
上記の構成によれば、治具により伸張させ易い。そのため、伸張状態の断面の表面性状と伸張前の断面の表面性状とが相違し易いため、断面を観察や分析するために伸張状態の断面を作製するのに好適である。
【００１８】
《本開示の実施形態の詳細》
本開示の実施形態の詳細を、以下に図面を参照しつつ説明する。図中の同一符号は同一名称物を示す。
【００１９】
《実施形態１》
〔試料の断面作成方法〕
図１Ａ〜図１Ｅ、図２，図３Ａ,図３Ｂ参照して、実施形態１に係る試料の断面作製方法を説明する。実施形態１に係る試料の断面作製方法は、伸縮性を有する試料１０の伸張状態の断面１１を作製する方法である。実施形態１に係る試料の断面作成方法の特徴の一つは、特定の治具２０を用いて伸張状態に保持した試料１０を樹脂４０に埋設し、樹脂４０と共に試料１０に対して所定の加工を施すことで、伸張状態の試料１０の断面１１を作製する点にある。具体的には、以下の準備工程と成形体作製工程と断面作製工程とを備える。以下、各工程を詳細に説明する。
【００２０】
［準備工程］
準備工程では、試料１０と治具２０とを組み合わせて、治具２０により試料１０を伸張状態に保持した組物３０を準備する（図１Ｂ）。
【００２１】
（試料）
試料１０は、伸張状態の断面１１（図１Ｅ、図３Ｂ）を観察や分析に供するためのものである（図１Ａ）。試料１０には、伸張状態の断面を観察や分析したい部材（以下、評価対象）自体を用いてもよいし、上記評価対象を模したものを用いてもよい。模したものとは、形状や材質が上記評価対象に近似していることをいう。例えば、上記評価対象が電力ケーブルのケーブル絶縁層の外周に装着されるストレスコーンの場合、試料１０には、ストレスコーン自体を用いてもよいし、ストレスコーンを模したものを用いてもよい。上記評価対象を模したものを試料１０に用いれば、上記評価対象を破壊することなく断面を作製して観察などを行える。試料１０は、伸縮性を有する。伸縮性を有するとは、治具２０により伸張される性質を有することをいう。
【００２２】
〈材質〉
試料１０の材質は、伸縮性を有する種々の材質が挙げられる。試料１０の材質は、例えば、ゴムや熱可塑性エラストマー樹脂を主成分とする。特にゴムは治具２０により伸張させ易い。そのため、伸張状態の断面１１の表面性状と伸張前の断面の表面性状とが相違し易いため、断面を観察や分析するために伸張状態の断面１１を作製するのに好適である。主成分とは、試料１０の構成材料において、その成分を最も多く含むことをいう。試料１０は、ゴムや熱可塑性エラストマー樹脂のみで構成されていてもよいし、ゴムや熱可塑性エラストマー樹脂に少量の充填剤が含まれていてもよい。試料１０におけるゴムや熱可塑性エラストマー樹脂の含有量は、試料１０を１００体積％とするとき、５０体積％超が挙げられ、更に６０体積％以上が挙げられ、特に７０体積％以上が挙げられる。ゴムの種類は、例えば、エチレンプロピレンゴムやシリコーンゴムなどが挙げられる。熱可塑性エラストマー樹脂の種類は、例えば、スチレン系熱可塑性エラストマーやウレタン系熱可塑性エラストマーが挙げられる。スチレン系エラストマーとしては、例えば、スチレン−エチレン−ブタジエン−スチレン共重合体などが挙げられる。
【００２３】
〈形状〉
試料１０の形状は、上記評価対象の形状に応じた形状が挙げられる。例えば、上記評価対象の形状が筒状の場合、試料１０の形状は環状が挙げられる。環状の試料１０の軸方向から見た投影形状は、上記評価対象の同投影形状と同じとすることが挙げられる。例えば、上記評価対象の上記投影形状が円環状の場合、試料１０の上記投影形状は円環状が挙げられる。その他、試料１０の上記投影形状は、多角環状が挙げられる。多角環には、三角環、四角環、六角環、八角環などが挙げられる。この点は、以降も同様である。
【００２４】
試料１０の形状は、シート状（図４）や棒状（図示略）などでもよい。シート状の試料１０の平面形状は、例えば、矩形状が挙げられる。棒状の試料の横断面形状は、上記評価対象の横断面形状と同じとすることが挙げられる。例えば、上記評価対象の横断面形状が円形状の場合、試料の横断面形状は、円形状が挙げられる。その他、棒状の試料の横断面形状は、多角形状が挙げられる。
【００２５】
「円環状」、「多角環状」、「矩形状」、「円形状」、及び「多角形状」とは、幾何学上の円環、多角環、矩形、円形、及び多角形だけでなく、実質的に円環、多角環、矩形、円形、及び多角形と見なされる範囲を含む。例えば、「多角環状」、「矩形」、及び「多角形」には、周方向の角部に丸みを有する形状を含む。本例では、試料１０の形状は円環状である。
【００２６】
〈サイズ〉
試料１０の伸張前のサイズは、上記評価対象のサイズに応じたサイズとすることが挙げられる。例えば、上記評価対象が円筒状の場合、円環状の試料１０の少なくとも内径及び外径の比率を上記評価対象の内径及び外径の比率に合わせることが挙げられる。試料１０の上記比率と上記評価対象の上記比率とを合わせることで、大型の評価対象であっても小型の試料１０で伸張状態の断面１１の評価を行える。特に、円環状の試料１０の少なくとも内径及び外径のサイズを上記評価対象の内径及び外径に合わせることが好ましい。上記評価対象がシート状の場合、シート状の試料１０の少なくとも厚さを上記評価対象の厚さに合わせることが挙げられる。上記評価対象が丸棒状の試料の場合、丸棒状の試料の少なくとも外径の大きさを上記評価対象の外径に合わせることが挙げられる。
【００２７】
（治具）
治具２０は、試料１０を伸張状態に保持する（図１Ａ、図１Ｂ）。治具２０は、試料１０の形状に応じて、単一の部材で構成されていてもよいし、複数の部材で構成されていてもよい。例えば、本例のような環状の試料１０の場合、治具２０は単一の部材で構成することが挙げられる。シート状や棒状の試料の場合、治具２０は複数の部材で構成することが挙げられる。本例では、治具２０はテーパー部２１と太軸部２２とが一体に形成された単一の部材で構成している。
【００２８】
〈テーパー部〉
テーパー部２１は、試料１０を太軸部２２に装着させ易くする。テーパー部２１は、後端２１１側から先端２１２側に向かって先細る。テーパー部２１の後端２１１とは太軸部２２側をいい、先端２１２とは太軸部２２とは反対側をいう。テーパー部２１は、中実体や中空体（筒体）で構成できる。
【００２９】
・形状
テーパー部２１の横断面形状は、試料１０の軸方向から見た投影形状と相似形状であることが好ましい。試料１０が円環状の場合、テーパー部２１の横断面形状は円形状や円環状が好ましく、試料１０が多角環状の場合、テーパー部２１の横断面形状は多角形状や多角環状が好ましい。即ち、試料１０が円環状の場合、テーパー部２１の形状は、円錐状や円錐台状が好ましく、試料１０が多角環状の場合、テーパー部２１の形状は多角錐状や角錐台状が好ましい。「円錐状」、「円錐台状」、「多角錐状」、及び「多角錐台状」とは、幾何学上の円錐、円錐台、多角錐、及び多角錐台だけでなく、実質的に円錐、円錐台、多角錐、及び多角錐台と見なされる範囲を含む。例えば、「円錐状」には、その先端に丸みを有する形状を含み、「多角錐状」及び「多角錐台状」には、周方向の角部に丸みを有する形状を含む。本例では、テーパー部２１の形状は円錐状の中実体である。
【００３０】
・サイズ
テーパー部２１の後端２１１の外寸は、伸張前の試料１０の内寸よりも大きい。後端２１１の外寸は、太軸部２２の外寸と同じである。テーパー部２１の先端２１２の外寸は、伸張前の試料１０の内寸よりも小さい。テーパー部２１の先端２１２の外寸が伸張前の試料１０の内寸よりも小さいことで、試料１０にテーパー部２１を挿通させられる。
【００３１】
本例のようにテーパー部２１の形状が円錐状（円錐台状）で、試料１０の形状が円環状の場合、テーパー部２１の後端２１１の外寸とはテーパー部２１の最大外径をいい、先端２１２の外寸とはテーパー部２１の最小外径をいい、試料１０の内寸とは試料１０の内径をいう。なお、テーパー部２１の形状が角錐状（角錐台状）で、試料１０の形状が角環状の場合、テーパー部２１の外寸とはテーパー部２１の外周形状を包絡する包絡円の直径をいい、試料１０の内寸とは試料１０の内周形状を包絡する包絡円の直径をいう。
【００３２】
テーパー部２１の軸方向に沿った長さは、試料１０の軸方向に沿った長さよりも長いことが好ましい。テーパー部２１の上記長さが試料１０の上記長さよりも長ければ、テーパー部２１に試料１０を嵌めた状態を保持し易い。そのため、テーパー部２１から試料１０が脱落し難い。よって、テーパー部２１から太軸部２２に試料１０をスライド移動させ易い。
【００３３】
〈太軸部〉
太軸部２２は、試料１０を伸張状態に保持する。太軸部２２は、テーパー部２１の後端２１１に一体に形成されている。太軸部２２は、テーパー部２１と同様、中実体や中空体（筒体）で構成できる。
【００３４】
・形状
太軸部２２の横断面形状は、試料１０の軸方向から見た投影形状と相似形状であることが好ましい。試料１０が円環状の場合、太軸部２２の横断面形状は円形状や円環状が好ましく、試料１０が多角環状の場合、太軸部２２の横断面形状は多角形状や多角環状が好ましい。即ち、試料１０が円環状の場合、太軸部２２の形状は円柱状や円筒状が好ましく、試料１０が多角環状の場合、太軸部２２の形状は多角柱状や多角筒状が好ましい。「円柱状」、「円筒状」、「多角柱状」、及び「多角筒状」とは、幾何学上の円柱、円筒、多角柱、及び多角筒だけでなく、実質的に円柱、円筒、多角柱、及び多角筒と見なされる範囲を含む。例えば、「多角柱状」及び「多角筒状」には、周方向の角部に丸みを有する形状を含む。本例では、太軸部２２の形状は円柱状である。
【００３５】
・サイズ
太軸部２２の外寸は、治具２０の軸方向に沿って一様である。太軸部２２の外寸とは、上述したテーパー部２１の外寸を太軸部２２の外寸と読み替えればよい。即ち、本例のように太軸部２２の形状が円柱状（円筒状）の場合、太軸部２２の外寸とは太軸部２２の外径をいう。太軸部２２の形状が角柱状（角筒状）の場合、太軸部２２の外寸とは太軸部２２の外周形状を包絡する包絡円の直径をいう。この太軸部２２の外寸は、上述したように、テーパー部２１の後端２１１の外寸と同じ大きさである。太軸部２２の外寸の大きさを調整することで、試料１０の拡径率を変えられる。拡径率とは、「｛（伸張状態の試料１０の内寸）−（伸張前の試料１０の内寸）／（伸張前の試料１０の内寸）｝×１００」をいう。太軸部２２の外寸（拡径率）は、上記評価対象の伸張程度に応じて適宜選択できる。本例のように太軸部２２の形状が円柱状の場合、太軸部２２の外寸とは太軸部２２の外径をいう。
【００３６】
〈材質〉
治具２０の材質は、試料１０を伸張した状態に保持できる程度の強度を有する材質であれば特に限定されず、樹脂でもよいし金属でもよい。
【００３７】
（組物の作製手順）
組物３０の作製は、次の手順を経ることで行える。試料１０を治具２０のテーパー部２１の先端２１２から嵌めて、試料１０がテーパー部２１に引っかかるまで試料１０をテーパー部２１の後端２１１側に移動させる。試料１０をテーパー部２１の外周面上を滑らせながら太軸部２２側に向かってずらして太軸部２２の外周面上に配置する。試料１０をずらすことで、試料１０が拡径（伸張）される。試料１０が太軸部２２の外周に配置されることで、試料１０が所定の伸張状態に保持される。
【００３８】
［成形体作製工程］
成形体作製工程では、図１Ｃに示すように、組物３０を樹脂４０に埋設した成形体５０を作製する。成形体５０の作製は、組物３０を所定の内部空間を有する成形用金型内に配置し、樹脂４０を成形用金型内に充填して硬化することで行える。即ち、試料１０だけでなく治具２０も樹脂４０に埋設する。
【００３９】
治具２０はその全体に亘って樹脂４０に埋設させてもよい。また、治具２０の大きさ（軸方向に沿った長さ）が過度に大きすぎる（長すぎる）場合、治具２０の一部のみを樹脂４０に埋設させて、治具２０の残部を樹脂４０から露出させてもよい。治具２０の樹脂４０からの露出箇所は、必要に応じて切削加工などで除去するとよい。成形体５０の作成後に治具２０の露出箇所を除去してもよいし、成形体５０の作製前に治具２０の露出予定箇所を予め除去しておいてもよい。成形体５０の作製前に治具２０の一部を除去する場合、治具２０の一部が除去された組物３０の残りの部分を樹脂４０に埋設する。
【００４０】
治具２０の露出箇所は、太軸部２２の試料１０が配置されている部分近傍を除く箇所が挙げられる。治具２０の露出箇所は、例えば、テーパー部２１の先端２１２側の部分、テーパー部２１の全部、及び太軸部２２の一部の少なくとも１つが挙げられる。太軸部２２の一部とは、以下の（１）又は（２）の部分が挙げられる。（１）テーパー部２１を露出させない場合、又はテーパー部２１の先端２１２側の部分を露出させる場合、太軸部２２におけるテーパー部２１とは反対側の部分。（２）テーパー部２１の全部を露出させる場合、太軸部２２におけるテーパー部２１とは反対側の部分と、太軸部２２におけるテーパー部２１側の部分との少なくとも一方の部分。本例では、治具２０のテーパー部２１の先端２１２側の部分を露出させ、その露出箇所を除いた組物３０の残りの部分を樹脂４０に埋設している。治具２０の露出箇所は、除去している。
【００４１】
樹脂４０の種類は、後述する断面作製工程でイオンビーム６１（図１Ｄ、図２，図３Ａ）を照射して試料１０の断面１１（図１Ｅ、図３Ｂ）を作製（樹脂４０から露出）しても、試料１０の伸張状態を保持し続けられる程度の硬さを有する樹脂が挙げられる。樹脂４０の種類は、例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂などが挙げられる。
【００４２】
成形体５０の形状は、成形体５０の表面が平面を有する形状とすることが好ましい。成形体５０の表面が平面を有することで、後述する断面作製工程で遮蔽板７０（図１Ｄ）を成形体５０に配置し易い。成形体５０の形状は、例えば、直方体状、立方体状、円柱体状などが挙げられる。「直方体状」、「立方体状」、及び「円柱体状」とは、幾何学上の直方体、立方体、及び円柱体だけでなく、実質的に直方体、立方体、円柱体と見なされる範囲を含む。例えば、「直方体状」、「立方体状」には、角部に丸みを有する形状を含む。本例では、成形体５０の形状は直方体状である。成形体５０の形状は、成形用金型の内部空間の形状を調整することで変えられる。或いは、切削加工などを別途施すことで、成形体５０を所定の形状とすることもできる。
【００４３】
［断面作製工程］
断面作製工程では、伸張状態の試料１０の断面１１を作製する（図１Ｅ、図３Ｂ）。具体的には、図１Ｄ（図２，図３Ａ）の実線で示すように、成形体５０にイオンビーム６１を照射する。このイオンビーム６１の照射により、同図の二点鎖線で示すように、成形体５０の樹脂４０の一部及び試料１０の一部を除去する。この除去により、図１Ｅ（図３Ｂ）に示すように、成形体５０の樹脂４０から露出した伸張状態の試料１０の断面１１を作製する。
【００４４】
イオンビーム６１の照射は、試料１０の伸張方向と交差する方向に試料１０を分断しないように行うことが好ましい。伸張状態の試料１０の断面１１を確実に作製できるからである。試料１０の伸張方向と交差する方向に試料１０を分断してしまうと、伸張状態の試料１０が収縮する虞がある。試料１０が収縮すると、作製した断面１１は、伸張前（無負荷状態）の試料の断面となる。環状の試料１０の場合、試料１０の伸張方向とは試料１０の周方向をいい、試料１０の伸張方向と交差する方向とは試料１０の径方向及び軸方向をいう。即ち、環状の試料１０の場合、試料１０の径方向の一部、又は試料１０の軸方向の一部を除去するようにイオンビーム６１を照射する。
【００４５】
作製する試料１０の断面１１は、本例のように試料１０の径方向に交差する断面であってもよいし（図１Ｅ）、試料１０の軸方向の交差（直交）する断面であってもよい（図３Ｂ）。試料１０の断面１１は、イオンビーム６１の照射方向沿いに形成される。そのため、作製する試料１０の断面１１が径方向に交差する断面か軸方向に交差する断面かは、イオンビーム６１に対する試料１０（成形体５０）の向きと位置とを調整することで変えられる。
【００４６】
本例のような試料１０の径方向に交差する断面１１（図１Ｅ）は、図１Ｄに示すように、試料１０の軸方向に配置される照射源から試料１０の径方向の外周側に向かってイオンビームを照射することで作製できる。このイオンビーム６１の照射により、図１Ｄの二点鎖線で示す試料１０の外周側の弦と弧で形成される領域が除去される。この除去により、図１Ｅに示すように伸張状態における試料１０の矩形状の断面１１が形成される。或いは、試料１０の径方向に交差する断面１１（図１Ｅ）は、図２に示すように、試料１０の外周面の接線方向に配置される照射源６０から試料１０の径方向の外周側に向かってイオンビーム６１を照射することでも作製できる。このイオンビーム６１の照射により、図２の二点鎖線で示す試料１０の外周側の弦と弧で形成される領域が除去される。この除去により、図１Ｅと同様の伸張状態における試料１０の矩形状の断面１１が形成される。
【００４７】
一方、試料１０の軸方向に交差する断面１１（図３Ｂ）は、図３Ａに示すように、試料１０を輪切りするようにイオンビーム６１を照射することで作製できる。即ち、試料１０の径方向に配置される照射源から試料１０の軸方向の一端側に向かってイオンビームを照射することで作製できる。このイオンビームの照射により、図３Ａの二点鎖線で示す試料１０の軸方向の一端側における円環状の領域が除去される。この除去により、図３Ｂに示すように伸張状態における試料１０の円環状の断面が形成される。治具２０がイオンビーム６１により除去される材質で構成されている場合には、円環状の断面を形成し易い。
【００４８】
試料１０の断面１１の作製は、市販のイオンミリング装置を利用できる。イオンミリング装置としては、例えば、クロスセクションポリッシャー（ＣＰ）装置や集束イオンビーム（ＦＩＢ）装置が挙げられる。ＣＰ装置やＦＩＢ装置を用いれば、試料１０の作製された断面１１の表面状態が変化し難い。
【００４９】
（遮蔽板）
遮蔽板７０は、試料１０の一部を覆う。試料１０の遮蔽板７０から露出する領域にイオンビーム６１が照射される。即ち、遮蔽板７０は、イオンビーム６１の照射領域を規定する。この遮蔽板７０により、イオンビーム６１の照射を試料１０の伸張方向と交差する方向に試料１０を分断しないように容易に行える。
【００５０】
遮蔽板７０は、成形体５０における照射源６０側の表面の一部を覆って、残部を露出させる。成形体５０における照射源６０側の表面とは、例えば、図１Ｄに示すように試料１０の軸方向に照射源６０が位置する場合には、試料１０の軸と交差する成形体５０の表面のうち照射源６０と対向する表面をいう。また、図２に示すように試料１０の外周面の接線方向に照射源６０が位置する場合や、図３Ａに示すように試料１０の径方向に照射源６０が位置している場合には、試料１０の軸（図２の紙面垂直方向、図３の紙面左右方向）の周方向に位置する成形体５０の表面のうち照射源６０と対向する表面をいう。
【００５１】
図１Ｄに示すように、試料１０の軸方向に照射源６０が位置していて、試料１０の径方向に交差する断面を作製する場合、遮蔽板７０の配置は、遮蔽板７０からの試料１０の露出長さＬが試料１０の厚さよりも短い長さとなるように行う。試料１０の露出長さＬとは、遮蔽板７０における照射源６０側の端面７１から試料１０の径方向に沿って試料１０が突出する長さ（図１Ｄの紙面左右方向の長さ）をいう。試料１０の厚さとは、試料１０の内周面と外周面との間の長さをいう。また、図２に示すように、試料１０の外周面の接線方向に照射源６０が位置していて、試料１０の径方向に交差する断面１１を作製する場合であっても同様である。このように遮蔽板７０を配置することで、試料１０の厚さの全長に亘って遮蔽板７０から露出することなく、試料１０の厚さの外周側（一部）のみを遮蔽板７０から露出させられる。そのため、イオンビーム６１によって試料１０の伸張方向と交差する方向に試料１０が分断されないようにすることができる。
【００５２】
一方、図３Ａに示すように、試料１０の径方向に照射源６０が位置していて、試料１０の軸方向に交差する断面１１を作製する場合、遮蔽板７０の配置は、遮蔽板７０からの試料１０の露出長さが試料１０の高さよりも短い長さとなるように行う。試料１０の露出長さとは、遮蔽板７０における照射源６０側の端面から試料１０の軸方向に沿って試料１０が突出する長さをいう。試料１０の高さとは、試料１０の軸方向に沿った長さをいう。このように遮蔽板７０を配置することで、試料１０の高さの全長に亘って遮蔽板７０から露出することなく、試料１０の高さの一端側（一部）のみを遮蔽板７０から露出させられる。そのため、イオンビーム６１によって試料１０の伸張方向と交差する方向に試料１０が分断されないようにすることができる。
【００５３】
遮蔽板７０は、イオンビーム６１により除去され難い材質で構成することが挙げられる。遮蔽板７０は、例えば、鉄にＮｉメッキを施した被覆板などが利用できる。
【００５４】
［用途］
実施形態１に係る試料の断面作製方法は、伸縮性を有する試料の伸張状態の断面を観察や分析するためなどに試料の伸張状態の断面を作製するのに好適に利用できる。例えば、伸張状態で使用される部材における伸張状態の断面や、相手部材への装着時に一旦伸張される部材における伸張状態の断面を観察や分析するためなどに好適に利用できる。特に、電力ケーブルのケーブル絶縁層の外周に装着されたストレスコーンの断面や、装着時に伸張（拡径）された状態のストレスコーンの断面を観察や分析するためなどに試料の断面を作製するのに好適に利用できる。
【００５５】
〔作用効果〕
実施形態１に係る試料の断面作製方法は、環状の試料１０における伸張状態の断面１１を作製できる。治具２０で試料１０を伸張状態に保持した組物３０を樹脂４０に埋設することで、伸張状態が維持された試料１０を樹脂４０で固めた成形体５０を作製できる。この成形体５０に対してイオンビーム６１を照射して成形体５０の樹脂４０と試料１０の一部とを除去すれば、試料１０が収縮して伸張前に戻ることなく試料１０の伸張状態の断面１１を作製できる。
【００５６】
《実施形態２》
〔試料の断面作成方法〕
図４を参照して、実施形態２に係る試料の断面作製方法を説明する。実施形態２に係る試料の断面作製方法は、試料１０の形状がシート状である点と、シート状の試料１０を伸張状態に保持する治具２０の構成が、実施形態１に係る試料の断面作製方法と相違する。以下、相違点を中心に説明し、同様の構成については説明を省略する。
【００５７】
［準備工程］
（治具）
治具２０は、シート状の試料１０を伸張状態に保持可能な治具であれば特に限定されない。本例の治具２０は、一対のボルト２５と、一対の支持部２６と、台座部２７とを備える複数の部材で構成している。
【００５８】
〈ボルト〉
各ボルト２５は、各支持部２６に締め付けることで、ボルト２５の頭部でシート状の試料１０の各端部を各支持部２６に押さえつける。試料１０の各端部には、予めボルト２５の挿通孔（図示略）を形成しておく。
【００５９】
〈支持部〉
各支持部２６は、シート状の試料１０の各端部の下面を支持する。各支持部２６の中心には、ボルト穴が形成されていて、各ボルト２５が締め付けられる。各ボルト２５の各支持部２６への締め付けにより、各ボルト２５と各支持部２６との間に挟んだシート状の試料１０を把持する。
【００６０】
〈台座部〉
台座部２７は、一対の支持部２６をスライド自在に支持する。即ち、一対の支持部２６の互いの間隔を広げたり狭めたりする。一対の支持部２６の互いの間隔を広げることで、シート状の試料１０を伸張させる。
【００６１】
台座部２７の上面には溝２７１が形成されており、この溝２７１内には各支持部２６を固定するストッパ部（図示略）が設けられている。ストッパ部は、一対の支持部２６同士の間隔を任意の間隔に固定できる。一対の支持部２６同士の間隔を調整することで、シート状の試料１０の引張率を調整できる。引張率とは、「｛（伸張状態の試料１０の長さ）−（伸張前の試料１０の長さ）／（伸張前の試料１０の長さ）｝×１００」をいう。試料１０の長さとは、試料１０の伸張方向に沿った長さをいい、一対の支持部２６同士の対向方向に沿った長さをいう。
【００６２】
［断面作製工程］
断面作製工程では、実施形態１と同様、試料１０の伸張方向と交差する方向に試料１０を分断しないように行うことが好ましい。本例では、試料１０の伸張方向とは試料１０の長手方向（一対の支持部２６同士の対向方向）をいい、試料１０の伸張方向と交差する方向とは試料１０の幅方向及び厚さ方向をいう。即ち、シート状の試料１０の場合、試料１０の幅方向の一部を除去するようにイオンビームを照射することが挙げられる。作製する試料１０の断面は、試料１０の幅方向に交差する断面が挙げられる。本例では、シート状の試料１０の厚さ方向に配置される照射源（図示略）から試料１０の幅方向の一端側に向かってイオンビーム（図示略）を照射する。このときの遮蔽板（図示略）の配置は、遮蔽板からの試料１０の露出長さは、試料１０の幅よりも短い長さとなるように行う。
【００６３】
〔作用効果〕
実施形態２に係る試料の断面作製方法は、シート状の試料における伸張状態の断面を作製し易い。
【００６４】
《試験例》
試料の伸張状態の断面と試料の伸張前の断面とを作製し、それぞれの断面を観察した。
【００６５】
〔試験対象Ａ〕
試験対象Ａでは、上述した実施形態１に係る試料の断面作製方法と同様にして試料の伸張状態の断面を作製した。即ち、図１Ａ〜図１Ｅを参照して説明した準備工程と成形体作製工程と断面作製工程とを経た。
【００６６】
［準備工程］
試料１０と治具２０とを組み合わせて治具２０により試料１０を伸張状態に保持した組物３０を準備した（図１Ｂ）。
【００６７】
（試料）
試料１０の材質は、エチレンプロピレンゴムを主成分とし充填剤を含むものを用いた（図１Ａ）。試料１０の形状は、円環状とした。試料１０の伸張前の内径は２ｍｍであり、外径は３ｍｍであり、高さは２ｍｍである。
【００６８】
（治具）
治具２０は、テーパー部２１と太軸部２２とで構成される単一の部材を用いた（図１Ａ）。治具２０の材質は、アクリル樹脂とした。
【００６９】
〈テーパー部〉
テーパー部２１の形状は、円錐状の中実体とした。テーパー部２１の後端２１１の外径は３ｍｍである。テーパー部２１の軸方向に沿った長さは、１０ｍｍである。
【００７０】
〈太軸部〉
太軸部２２の形状は、円柱状体とした。太軸部２２の外径は、太軸部２２の軸方向に一様であり、テーパー部２１の後端２１１の外径と同じである。即ち、試料１０の拡径率は、５０％である。太軸部２２の軸方向に沿った長さは、５ｍｍである。
【００７１】
試料１０を治具２０のテーパー部２１の先端２１２から嵌めて、試料１０がテーパー部２１に引っかかるまで試料１０をテーパー部２１の後端２１１側に移動させた。そして、試料１０をテーパー部２１の外周面上を滑らせながら太軸部２２側に向かってずらすことで太軸部２２の外周面上に配置した。
【００７２】
［成形体作製工程］
組物３０を樹脂４０に埋設した成形体５０を作製した（図１Ｃ）。治具２０のテーパー部２１における先端２１２側の部分を切削加工により除去した。治具２０の一部が除去された組物３０の残りの部分を成形用金型内に配置して、成形用金型内に樹脂を充填して硬化させた。樹脂４０にはエポキシ樹脂を用いた。成形体５０の形状は、直方体状とした。
【００７３】
［断面作製工程］
ＣＰ装置（日本電子社製ＩＢ−０９０２０ＣＰ）を用いて照射源６０からイオンビーム６１を成形体５０に照射し（図１Ｄ）、伸張状態の試料１０の断面１１を作製した（図１Ｅ）。図１Ｄに示すように、試料１０の軸方向に照射源６０が位置するように、成形体５０を配置した。遮蔽板７０を成形体５０の照射源６０側の表面に配置した。遮蔽板７０の配置は、遮蔽板７０からの試料１０の露出長さＬが試料１０の厚さよりも短い長さとなるように行った。そして、照射源６０から試料１０の軸方向に向かってイオンビーム６１を照射した。イオンビーム６１の照射により、図１Ｅに示すように、成形体５０の樹脂４０から露出し、伸張状態の試料１０の径方向に交差する断面１１を作製した。
【００７４】
〔試験対象Ｂ〕
試験対象Ｂでは、治具２０を用いない点を除き試験対象Ａと同様にした。即ち、伸張前（無負荷状態）の試料１０を樹脂４０に埋設した成形体を作製し、成形体にイオンビーム６１を照射して伸張前の試料１０の断面を作製した。
【００７５】
〔断面観察〕
試験対象Ａの試料１０の断面１１と試験対象Ｂの試料１０の断面とを走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察した。試験対象Ａの試料１０における伸張状態の断面１１のＳＥＭ画像を図５に示す。図５の紙面左右方向が試料１０の伸張方向（周方向）である。試験対象Ｂの試料１０における伸張前の断面のＳＥＭ画像を図６に示す。図５、図６における海状に広がる黒色の部分が試料１０の主成分１２であるゴムであり、島状に点在する薄灰色の部分が試料１０の充填剤１３である。図５における薄灰色の縁で囲まれた黒色の部分が空孔１４である。
【００７６】
図５に示すように、試料１０の伸長状態の断面１１では、空孔１４が見られることがわかった。これに対して、図６に示すように、試料１０の伸張前の断面では、空孔１４が見られないことがわかった。
【００７７】
このように、伸張状態の試料１０の断面１１と伸張前の試料１０の断面とでは表面性状に違いがあることがわかる。そのため、伸張状態の試料１０の断面１１を観察や分析するためなどに伸張状態の試料１０の断面１１を作製することは非常に有意義である。例えば、本例の試料の断面作製方法は、伸張状態において空孔の生じ難い評価対象を開発することに利用できる。
【００７８】
本発明は、これらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００７９】
１０  試料
１１  断面
１２  主成分
１３  充填剤
１４  空孔
２０  治具
２１  テーパー部
２１１  後端
２１２  先端
２２  太軸部
２５  ボルト
２６  支持部
２７  台座部
２７１  溝
３０  組物
４０  樹脂
５０  成形体
６０  照射源
６１  イオンビーム
７０  遮蔽板
７１  端面
【図１Ａ】
2020112397.tif 000003
【図１Ｂ】
2020112397.tif 000004
【図１Ｃ】
2020112397.tif 000005
【図１Ｄ】
2020112397.tif 000006
【図１Ｅ】
2020112397.tif 000007
【図２】
2020112397.tif 000008
【図３Ａ】
2020112397.tif 000009
【図３Ｂ】
2020112397.tif 000010
【図４】
2020112397.tif 000011
【図５】
2020112397.tif 000012
【図６】
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