(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシングと、該ケーシング内に設けられた支持手段とを備え、前記支持手段により着脱自在に支持された光透過性を有する試料を観察する装置であって、
前記支持手段は一対の内部反射鏡を備えており、前記試料が支持された状態で、前記ケーシングの一端側から入射した光が一方の前記内部反射鏡で反射して前記試料を透過し、他方の前記内部反射鏡で反射した後に前記ケーシングの一端側又は他端側から出射するように構成され、
前記支持手段は、前記ケーシングの両端部を通過する軸線に沿って移動可能に構成されており、前記試料を前記ケーシング内の任意の位置に支持することができる試料観察装置。
【請求項２】
ケーシングと、該ケーシング内に設けられた支持手段とを備え、前記支持手段により着脱自在に支持された光反射性を有する試料を観察する装置であって、
前記支持手段は一対の内部反射鏡を備えており、前記試料が支持された状態で、前記ケーシングの一端側から入射した光が一方の前記内部反射鏡で反射した後、前記試料で反射され、他方の前記内部反射鏡で反射した後に前記ケーシングの一端側又は他端側から出射するように構成され、
前記支持手段は、前記ケーシングの両端部を通過する軸線に沿って移動可能に構成されており、前記試料を前記ケーシング内の任意の位置に支持することができる試料観察装置。
【請求項３】
前記支持手段は複数設けられ、複数の前記試料を前記軸線に沿って異なる位置に支持することができる請求項１又は２に記載の試料観察装置。
【請求項４】
前記ケーシングは円筒状に形成され、起立可能に構成されており、
前記ケーシング内に磁気力場を発生させるコイルが、前記ケーシングの外周面の少なくとも一部を覆うように巻回されている請求項１から３のいずれかに記載の試料観察装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ケーシング内に収容された試料を外部から観察することができる試料観察装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
容器内に収容された試料を観察できる装置として、例えば、特開２００２−１０７３１７号公報に開示された高温観察装置が知られており、この構成を図３に示す。
【０００３】
同図に示すように、この観察装置は、高温チャンバを形成するケーシング５０の前面に扉５１が設けられ、上面及び側面にそれぞれ観察窓５２，５３が設けられており、これら観察窓５２，５３を介して、高温チャンバ内の試料台（図示せず）に載置された試料をＣＣＤカメラ（図示せず）により撮像することができる。高温チャンバ内は、光ファイバなどの照明手段（図示せず）を照明用窓５４，５５に装着することにより、照明することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述した従来の観察装置は、ケーシングの壁面に形成された観察窓を介して試料を観察するようにしているため、試料に対して設定される環境条件によっては所望の観察を行うことができないという問題があった。
【０００５】
例えば、反磁性または常磁性の試料に対して上向き又は下向きの磁気力を作用させることにより低重力又は過重力環境における試料の状態や挙動などを調べるために、試料を収容したケーシングの周囲に、磁気力場を発生させるための超伝導コイルが巻回されることがある。この場合、コイルの外部からＣＣＤカメラにより撮像しようとすると、観察窓がコイルにより遮られる一方、コイルと観察窓との間にＣＣＤカメラを配置すると、ＣＣＤカメラがコイルによる磁場の影響を受けて誤作動を生じるおそれがあるため、試料の観察が困難となっていた。
【０００６】
このような問題の発生は、試料に対して磁気力を作用させる場合に限定されるものではなく、例えば、ケーシング内を所望の温度に維持するためにケーシングの周囲に熱媒体流路を形成した場合や、所望の圧力を印加するためのオートクレーブに試料を収容した場合などにおいても、ケーシングの側面に観察窓を形成することができないので、やはり同様の問題が生じる。
【０００７】
上記問題を解消するためには、例えば、観察窓を回避するように超伝導コイルを巻回したり熱媒体の流路を形成することが考えられるが、このような構成では観察装置内において磁気力や温度が局所的に変化してしまい、環境条件を精度良く設定することができないという問題があった。
【０００８】
本発明は、このような問題を解決すべくなされたものであって、所望の環境条件下で試料の観察を容易に且つ精度良く行うことができる試料観察装置の提供を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の前記目的は、ケーシングと、該ケーシング内に設けられた支持手段とを備え、前記支持手段により着脱自在に支持された光透過性を有する試料を観察する装置であって、前記支持手段は一対の内部反射鏡を備えており、前記試料が支持された状態で、前記ケーシングの一端側から入射した光が一方の前記内部反射鏡で反射して前記試料を透過し、他方の前記内部反射鏡で反射した後に前記ケーシングの一端側又は他端側から出射するように構成され、前記支持手段は、前記ケーシングの両端部を通過する軸線に沿って移動可能に構成されており、前記試料を前記ケーシング内の任意の位置に支持することができる試料観察装置により達成される。
【００１０】
或いは、本発明の前記目的は、ケーシングと、該ケーシング内に設けられた支持手段とを備え、前記支持手段により着脱自在に支持された光反射性を有する試料を観察する装置であって、前記支持手段は一対の内部反射鏡を備えており、前記試料が支持された状態で、前記ケーシングの一端側から入射した光が一方の前記内部反射鏡で反射した後、前記試料で反射され、他方の前記内部反射鏡で反射した後に前記ケーシングの一端側又は他端側から出射するように構成され、前記支持手段は、前記ケーシングの両端部を通過する軸線に沿って移動可能に構成されており、前記試料を前記ケーシング内の任意の位置に支持することができる試料観察装置によっても達成される。
【００１１】
これらの試料観察装置において、前記支持手段は複数設けられ、複数の前記試料を前記軸線に沿って異なる位置に支持することができるように構成することが好ましい。
【００１２】
また、前記ケーシングは円筒状に形成され、起立可能に構成されていても良く、この場合には、前記ケーシング内に磁気力場を発生させるコイルが、前記ケーシングの外周面の少なくとも一部を覆うように巻回されている構成にすることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る試料観察装置の側面図であり、図２は、図１におけるＡ−Ａ断面図である。
【００１４】
図１及び図２に示すように、試料観察装置１は、基台２と、基台２に固定されたケーシング４と、ケーシング４の内部に設けられた支持手段２０とを備えており、アクリルなどにより形成されている。
【００１５】
ケーシング４は、円筒状に形成されており、起立した状態で下端部が基台２の上面に取り付けられている。ケーシング４の上端開口は、蓋板６により覆われて密封される。蓋板６は、ケーシング４の軸線方向に沿って平行に延びる複数の銅製のボルト軸８が貫通され、固定ナット７の締め付けによりボルト軸８に固定される。ボルト軸８の上端には天板１０が固定される一方、ボルト軸８の下端には底板１２が固定される。
【００１６】
支持手段２０は、ケーシング４の軸線方向に沿って蓋板６と底板１２との間で移動可能となるように各ボルト軸８が貫通しており、試料が封入された透明な試料ビンＳを支持する支持部２２と、この試料ビンＳを挟持する挟持部２６とを備えている。
【００１７】
支持部２２は、試料ビンＳが載置される支持板２３と、この支持板２３の上面に取り付けられた一対の内部反射鏡２４，２４とを備えている。支持板２３は、各ボルト軸８に螺合された固定ナット２５の締め付けにより、上面が水平な状態で任意の位置に固定することができる。一対の内部反射鏡２４，２４は、互いに対向する位置で、反射面が支持板２３の上面に対して４５度をなすように設けられており、これら一対の内部反射鏡２４，２４の間に試料ビンＳが載置される。また、挟持部２６は、試料ビンＳを挟持する一対の挟持板２７，２７を備えており、複数のボルト軸８のいずれかに固定ネジ２８により固定される。
【００１８】
本実施形態においては、上述した支持手段２０が、ケーシング４の軸線方向に沿って上下に２つ設けられている。一方の支持手段２０における一対の内部反射鏡２４，２４と、他方の支持手段２０における一対の内部反射鏡２４，２４とは、図２に示すように、平面視において対向方向が互いに略直交するように配置されている。
【００１９】
天板１０は、下面が水平となるようにボルト軸８に固定されており、この下面側に４つの外部反射鏡１１が設けられている。各外部反射鏡１１は、平面視において４つの内部反射鏡２４とそれぞれ重なり合うように配置されており、反射面が天板１０の下面に対して４５度をなすように設けられている。
【００２０】
また、ケーシング４の外周面には、ＮｂＴｉなどの超伝導線材からなる超伝導コイル４０が巻回されている。超伝導コイル４０は、通電により鉛直方向に磁気力を発生させることができ、この磁気力と重力との重ね合わせにより、ケーシング４の内部に低重力環境又は過重力環境を作り出すことができるので、所望の重力環境下における試験を行うことができる。また、両環境が作り出せる中間の位置には、均一な磁場は存在するが、磁気力は働かないような場所がある。このような場所に試料を置いて観察すると、純粋に磁場だけが働いて磁気力が働かない場合に試料の示す挙動を知ることができる。
【００２１】
次に、上述した試料観察装置１を用いて試料を観察する方法について説明する。超伝導コイル４０を通電するとケーシング４の内部には鉛直方向の磁気力が発生するが、この磁気力の大きさはケーシング４の軸線に沿った各位置で異なっている。例えば、試料が反磁性体である場合、ケーシング４の上端部付近で上向きの磁気力が最大となる一方、ケーシング４の下端部付近で下向きの磁気力が最大となるので、低重力環境で試験をする場合には、試料ビンＳを支持する支持手段２０をケーシング４の上部で固定し、過重力環境で試験をする場合には、この支持手段２０をケーシング４の下部で固定する。
【００２２】
こうして、ボルト軸８に対する支持手段２０の位置を固定した後、これらをケーシング４に収容し、ケーシング４の上部を蓋板６により密封する。そして、図１に示すように、２つの外部反射鏡１１を結ぶ水平線上に照明装置４２及びＣＣＤカメラ４４を設置する。照明装置４２及びＣＣＤカメラ４４の数は、使用する支持手段２０の数に応じて適宜定めれば良く、本実施形態のように２つの支持手段２０を用いる場合には、各支持手段２０に対応させて照明装置４２及びＣＣＤカメラ４４をそれぞれ２つ設置する。
【００２３】
こうして試験準備が完了した後、照明装置４２から光を照射すると、この照明光は、外部反射鏡１１に対して水平に入射し、鉛直下向きに反射する。この反射光は、支持手段２０における一方の内部反射鏡２４において試料ビンＳに向けて水平方向に反射し、試料を透過する。そして、他方の内部反射鏡２４で鉛直上向きに反射した後、外部反射鏡１１においてＣＣＤカメラ４４に向けて反射する。
【００２４】
このように、本実施形態の試料観察装置１によれば、試料の透過光に基づく透過観察を、その場（in situ）観察によりリアルタイムに行うことができる。撮像が可能になった後は、超伝導コイル４０に通電して所定の磁気力を試料に作用させることで、低重力環境又は過重力環境における試料の状態や挙動などを観察することができる。すなわち、コイルの作り出すことのできる磁場環境には、均一な磁場が存在して磁気力が働かない環境、磁気力が上向きに働く低重力環境、磁気力が下向きに働く過重力環境がある。従来、場所によって磁場環境が異なることは、必ずしも明確に意識されていたとは言えず、その使い分けも厳密でない傾向があった。本発明の装置を用いれば、それら異なった磁場環境下に設置した試料を比較観察することを通して、磁場環境の最も適切な使い方（すなわち超伝導マグネットの幅広い使い方）を、使用目的と試料に応じて選択することが可能となる。
【００２５】
また、本実施形態においては、支持手段２０を２つ設けているので、例えば、一方の試料については低重力環境下、他方の試料については過重力環境下で同時に試験を行うことができ、上述した比較観察を容易に行うことができる。
【００２６】
以上、本発明の一実施形態について詳述したが、本発明の具体的な態様が上記実施形態に限定されるものではない。例えば、本実施形態においては、ケーシング４の外周面に超伝導コイル４０を巻回することにより、低重力環境又は過重力環境における試料の観察を可能にしているが、他の環境下における試料の観察にも適用可能であることは言うまでもない。本発明に係る試料観察装置は、上述した他に、例えば、加熱又は冷却用の熱媒体を通過させる流路がケーシング４の壁面に形成されている場合、所望の圧力を印加するためのオートクレーブに収容した試料を観察する場合、地下に埋め込んだ容器や地下に掘り進んだ坑の中においた試料を地上から観察する場合など、環境条件を形成するために試料の観察に何らかの制約を受けるような場合に、特に適している。
【００２７】
また、本実施形態においては、２つの支持手段２０を設けた構成としているが、各支持手段２０における一対の内部反射鏡２４，２４が平面視において互いに重なり合わないように配置することができれば、３つ以上の支持手段２０を設けることも可能である。
【００２８】
さらに、本実施形態においては、一対の内部反射鏡２４、２４を、平面視において対向方向が互いに略直交するように配置したが、対向方向がほぼ平行になるように配置することも可能である。その場合、ケーシング４の一端から入射した光が他端から出射するように構成すればよい。
【００２９】
また、本実施形態においては、円筒状のケーシング４を起立させた状態で試料を観察するようにしているが、ケーシング４の形状や姿勢などについては特に限定されず、両端部を結ぶ軸線方向が略水平な状態で試料の観察を行う構成にしても良い。この場合、ケーシング４において、照明光の入射端部及び反射光の出射端部は必ずしも同一である必要はなく、一方の端部から照明光を入射して、他方の端部から反射光を出射するように構成することもできる。
【００３０】
また、ケーシング４の両端部を通過する軸線方向に照明装置４２及びＣＣＤカメラ４４を設置することが可能であれば、必ずしも外部反射鏡１１を設ける必要はなく、照明装置４２からの照明光を一方の内部反射鏡２４において直接反射させ、試料を透過して他方の内部反射鏡２４で反射した光がＣＣＤカメラ４４に直接届くようにしても良い。
【００３１】
また、照明光が試料を透過する方向は必ずしも水平方向に限定されず、一対の内部反射鏡２４，２４間において照明光が試料を通過する構成であれば、任意の配置にすることができる。
【００３２】
また、本実施形態においては、光透過性を有する試料を観察する場合の構成について示したが、光反射性を有する試料を観察する場合には、一方の内部反射鏡２４で反射した照明光が試料で反射した後、他方の内部反射鏡２４で反射してケーシング４の端部から出射するように、試料の形状や観察部位などに応じて一対の内部反射鏡２４，２４の配置を適宜決定すれば良い。
【００３３】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、請求項１又は２の発明によれば、ケーシングの一端側から光を入射させて、試料を透過させるか又は試料で反射させた後に、ケーシングの一端側又は他端側から出射させることができると共に、前記支持手段は、前記ケーシングの両端部を通過する軸線に沿って移動可能に構成されており、前記試料を前記ケーシング内の任意の位置に支持することができるので、所望の環境条件下において試料の観察を容易に且つ精度良く行うことができる。
【００３４】
また、請求項３の発明によれば、ケーシング内の環境条件がケーシングの軸線に沿って変化する場合に、複数の試料を異なる環境条件下で同時に観察することができる。
【００３５】
また、請求項４の発明によれば、所望の重力環境下において試料の観察を容易に且つ精度良く行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施形態に係る試料観察装置を示す側面図である。
【図２】  図１におけるＡ−Ａ断面図である。
【図３】  従来の試料観察装置を示す斜視図である。
【符号の説明】
１  試料観察装置
４  ケーシング
２０  支持手段
２４  内部反射鏡
４０  超電導コイル
Ｓ  試料
【図１】
0003711386.tif 000002
【図２】
0003711386.tif 000003
【図３】
0003711386.tif 000004