(57)【要約】【課題】  真空下にて試料を分析および／または処理する際に必要とされる複数の機能を備えた器具を提供する。【解決手段】  端子１および突起部６を有する基板１００、ならびに端子１と接触する電極３および突起部６を挿入するための凹部１０を有するホルダー２００を備える回路形成用カセットであって、突起部６が凹部１０へ挿入されることによって基板１００とホルダー２００とが固定される構成を有する回路形成用カセットを用いる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
端子および突起部を有する基板、ならびに当該端子と接触する電極および当該突起部を挿入するための凹部を有するホルダーを備える回路形成用カセットであって、
当該突起部が当該凹部へ挿入されることによって当該基板と当該ホルダーとが固定されることを特徴とする回路形成用カセット。
【請求項２】
真空中で用いられることを特徴とする請求項１に記載の回路形成用カセット。
【請求項３】
回路が上記基板上に形成されることを特徴とする請求項１に記載の回路形成用カセット。
【請求項４】
上記突起部がテーパー形状であることを特徴とする請求項１に記載の回路形成用カセット。
【請求項５】
上記基板から上記ホルダーの方向に貫通しかつ当該基板を当該ホルダーの向きに導くための案内部材を、当該基板がさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の回路形成用カセット。
【請求項６】
上記突起部が、上記案内部材のうち上記基板から上記ホルダー側に突出している部分であることを特徴とする請求項５に記載の回路形成用カセット。
【請求項７】
上記案内部材が、上記突起部とは逆側に突出しかつ上記基板を上記ホルダーに固定する操作を行うための操作部をさらに備えることを特徴とする請求項６に記載の回路形成用カセット。
【請求項８】
上記基板を上記ホルダーに固定する操作を補助するための操作補助部材をさらに備えることを特徴とする請求項７に記載の回路形成用カセット。
【請求項９】
上記操作部が突起部を有し、上記操作補助部材には当該突起部が遊挿されるための溝が形成されていることを特徴とする請求項８に記載の回路形成用カセット。
【請求項１０】
上記操作部を回転させることによって上記基板が上記ホルダーに導かれることを特徴とする請求項７に記載の回路形成用カセット。
【請求項１１】
上記操作補助部材を用いて上記操作部を回転させることを特徴とする請求項９に記載の回路形成用カセット。
【請求項１２】
上記操作補助部材は真空中を直線および回転運動することができる搬送器具に接続されることを特徴とする請求項１１に記載の回路形成用カセット。
【請求項１３】
上記突起部および上記凹部は螺合することを特徴とする請求項１に記載の回路形成用カセット。
【請求項１４】
請求項１に記載の回路形成用カセットの基板上に当該回路形成用カセットの端子と電気的に接続されたヒータを備える試料加熱器具。
【請求項１５】
真空中で用いられることを特徴とする請求項１４に記載の試料加熱器具。
【請求項１６】
上記ヒータが板ばねによって上記基板上に固定されていることを特徴とする請求項１４に記載の試料加熱器具。
【請求項１７】
上記端子と接続された温度センサをさらに備えることを特徴とする請求項１４に記載の試料加熱器具。
【請求項１８】
上記温度センサが熱電対からなることを特徴とする請求項１７に記載の試料加熱器具。
【請求項１９】
請求項１に記載の回路形成用カセットの基板上に当該回路形成用カセットの端子と電気的に接続された蒸着部を備える蒸着器具。
【請求項２０】
真空中で用いられることを特徴とする請求項１９に記載の蒸着器具。
【請求項２１】
上記蒸着部は、蒸着源物質を挿入する坩堝であることを特徴とする請求項１９に記載の蒸着器具。
【請求項２２】
上記坩堝を加熱するためのヒーターをさらに備えることを特徴とする請求項１９に記載の蒸着器具。
【請求項２３】
上記ヒーターが板状であることを特徴とする請求項２２に記載の蒸着器具。
【請求項２４】
上記ヒーターが上記端子と電気的に接続されかつコイル支持体を挟んで当該坩堝を覆うコイルであることを特徴とする請求項２２に記載の蒸着器具。
【請求項２５】
上記坩堝の最外層が遮蔽体からなることを特徴とする請求項２４に記載の蒸着器具。
【請求項２６】
上記坩堝がアルミナ、タンタル、石英または窒化ボロンからなることを特徴とする請求項１９に記載の蒸着器具。
【請求項２７】
上記コイルがタングステン、モリブデンまたはタンタルからなることを特徴とする請求項２３に記載の蒸着器具。
【請求項２８】
請求項１に記載の回路形成用カセットの基板上に当該回路形成用カセットの端子と電気的に接続されたフィラメントおよび試料と接続された加速電圧配線を備えることを特徴とする電子ビーム加熱器具。
【請求項２９】
真空中で用いられることを特徴とする請求項２８に記載の電子ビーム加熱器具。
【請求項３０】
上記フィラメントが、タングステンまたはモリブデンからなるコイルであることを特徴とする請求項２８に記載の電子ビーム加熱器具。
【請求項３１】
請求項１に記載の回路形成用カセットの基板上に設けた光ファイバー接合部を介してホルダーに接続された光ファイバーと接続可能なプローブを当該基板上に備えることを特徴とする光照射または光取り込みのための光ファイバー結合器具。
【請求項３２】
真空中で用いられることを特徴とする請求項３１に記載の光ファイバー結合器具。
【請求項３３】
上記光ファイバーを用いて光照射することを特徴とする請求項３１に記載の光ファイバー結合器具。
【請求項３４】
上記光照射に基づく発光を検出するための検出手段をさらに備えることを特徴とする請求項３３に記載の光ファイバー結合器具。
【請求項３５】
試料から生じる光を上記光ファイバーを用いて検出することを特徴とする請求項３１に記載の光ファイバー結合器具。
【請求項３６】
上記試料から生じる光が透過光、散乱光または発光であることを特徴とする請求項３５に記載の光ファイバー結合器具。
【請求項３７】
請求項１に記載の回路形成用カセットの基板が、試料保持台を備え、かつ外部からの照射光および／または照射された試料の発する発光が通過する開口を有することを特徴とする発光検出器具。
【請求項３８】
真空中で用いられることを特徴とする請求項３７に記載の発光検出器具。
【請求項３９】
上記基板が、試料保持台および走査ピエゾをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の回路形成用カセット。
【請求項４０】
請求項３９に記載の回路形成用カセットを用いることを特徴とする走査型トンネル顕微鏡、走査型原子間力顕微鏡または走査型近接場顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空下にて試料を分析および／または処理する際に必要とされる複数の機能を備えるための回路を形成させるためのカセットおよびその利用に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
生物学、化学、物理学、電子工学といった幅広い分野にわたって使用される分析機器（例えば、走査型トンネル顕微鏡などの表面分析機器、または分光測定を用いる分光機器など）における試料の分析、特に、制御された固体表面の分析は、真空下（１０−５〜１０−１１Ｐａ）で行うことが多い。従って、種々の機器および部材は真空に対応する必要があり、材料および製作過程などにおいて種々の工夫を必要とする。
【０００３】
近年、種々の分析機器を組み合わせたシステムを構築して試料を分析することが行われている。このようなシステムを用いて試料を分析する場合、複数の分析機器に試料を受け渡しするための工夫が必要となる。また、試料の分析前または分析時の加熱工程などのさらなる工程が必要とされることが多い。複数工程を必要とする試料の処理が必要な場合、複数の分析機器に試料を受け渡しすることなく、同一機器において複数工程が行われ得ることが所望される。
【０００４】
従来、真空装置として、試料を大気圧下で導入し、真空排気後に試料を搬送するための試料交換室、当該試料交換室から試料を導入して測定を行う測定室、および当該試料交換室から試料を移動して試料の処理を行うための予備室から構成される真空対応分析装置が頻繁に用いられている（例えば、特許文献１を参照のこと）。このような構成の真空装置を採用する場合、当該真空装置を含む設備全体の規模が大きく、個々の装置の配置および／または調整に時間を要するという不具合がある。さらに、上記不具合を改善した場合であっても、真空室と搬送室との間での試料の受け渡しが必要である。
【０００５】
最近、試料を保持する試料ホルダーと、試料ホルダーを固定するホルダー受けとを備えて構成された試料搬送装置が開発されている。このような試料搬送装置は、例えば、真空中で、大気中から真空を破らずに試料を測定装置に受け渡しするのに用いることができ、有用性の高いものである。
【０００６】
例えば非特許文献１には、試料ホルダーをホルダー受けに差し込むタイプの試料搬送装置が開示されている。
【特許文献１】特開平５−２９０７７８公報（平成５年１１月５日公開）
【非特許文献１】Motion & Manipulation Section 7.2 In-Vacuum Accessories Sample Handling Systems MDC Vacuum Products Corporation P.432-433
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記従来の構成では、試料ホルダーの電極と、ホルダー受けの電極とをしっかりと接続するためには、強い力で試料ホルダーをホルダー受けに差し込まなければならず、その結果、ホルダー受けが破損したり、ホルダー受けの位置が動いてしまうという問題を生じる。さらに、電極の数が増えればさらに大きな力が必要となるので、接続できる電極の数が限られてしまい、その結果、従来の試料搬送装置は他の機能を付加させるに適切な回路を形成することができなかった。また、試料の温度を直接測定することができないので、加熱を行った場合に試料の正確な温度を測定することができなかった。このように、従来の試料搬送装置では、限られた試料調製しか行なうことができないという問題がある。つまり、多数の電極を備えることによって複数の機能を実現する器具は存在しなかった。
【０００８】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、端子を有する基板、および当該端子と接触する電極を担持しかつ当該基板を着脱可能に固定するホルダーを備える回路形成用カセットを提供することである。換言すれば、本発明の目的は、基板に設けられた端子とホルダーに設けられた電極を接続することによって基板上に回路を形成し、当該回路を用いて複数の機能を実現することのできる回路形成用カセットを供給することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る回路形成用カセットは、端子および突起部を有する基板、ならびに当該端子と接触する電極および当該突起部を挿入するための凹部を有するホルダーを備え、
当該突起部が当該凹部へ挿入されることによって当該基板と当該ホルダーとが固定されることを特徴としている。
【００１０】
本発明に係る回路形成用カセットは、真空中で用いられることが好ましい。
【００１１】
本発明に係る回路形成用カセットにおいて、上記回路が上記基板上に形成されていることが好ましい。
【００１２】
本発明に係る回路形成用カセットにおいて、上記突起部がテーパー形状であることが好ましい。
【００１３】
本発明に係る回路形成用カセットにおいて、上記基板から上記ホルダーの方向に貫通しかつ当該基板を当該ホルダーの向きに導くための案内部材を、当該基板がさらに備えることが好ましい。
【００１４】
本発明に係る回路形成用カセットにおいて、上記突起部が、上記案内部材のうち上記基板から上記ホルダー側に突出している部分であることが好ましい。
【００１５】
本発明に係る回路形成用カセットにおいて、上記案内部材が、上記突起部とは逆側に突出しかつ上記基板を上記ホルダーに固定する操作を行うための操作部をさらに備えることが好ましい。
【００１６】
本発明に係る回路形成用カセットは、上記基板を上記ホルダーに固定する操作を補助するための操作補助部材をさらに備えることが好ましい。
【００１７】
本発明に係る回路形成用カセットは、上記操作部が突起部を有し、上記操作補助部材には当該突起部が遊挿されるための溝が形成されていることが好ましい。
【００１８】
本発明に係る回路形成用カセットは、上記操作部を回転させることによって上記基板が上記ホルダーに導かれることが好ましい。
【００１９】
本発明に係る回路形成用カセットは、上記操作補助部材を用いて上記操作部を回転させることが好ましい。
【００２０】
本発明に係る回路形成用カセットにおいて、上記操作補助部材は真空中を直線および回転運動することができる搬送器具に接続されることが好ましい。
【００２１】
本発明に係る回路形成用カセットにおいて、上記突起部および上記凹部は螺合することが好ましい。
【００２２】
本発明に係る試料加熱器具は、上記の回路形成用カセットの基板上に当該回路形成用カセットの端子と電気的に接続されたヒータを備えることを特徴としている。
【００２３】
本発明に係る試料加熱器具は、真空中で用いられることが好ましい。
【００２４】
本発明に係る試料加熱器具において、上記ヒータが板ばねによって上記基板上に固定されていることが好ましい。
【００２５】
本発明に係る試料加熱器具は、上記端子と接続された温度センサをさらに備えることが好ましい。
【００２６】
本発明に係る試料加熱器具において、上記温度センサは熱電対からなることが好ましい。
【００２７】
本発明に係る蒸着器具は、上記の回路形成用カセットの基板上に当該回路形成用カセットの端子と電気的に接続された蒸着部を備えることを特徴としている。
【００２８】
本発明に係る蒸着器具は、真空中で用いられることが好ましい。
【００２９】
本発明に係る蒸着器具において、上記蒸着部は、蒸着源物質を挿入する坩堝であることが好ましい。
【００３０】
本発明に係る蒸着器具は、上記坩堝を加熱するためのヒーターをさらに備えることが好ましい。
【００３１】
本発明に係る蒸着器具は、上記ヒーターが板状であることが好ましい。
【００３２】
本発明に係る蒸着器具において、上記ヒーターが上記端子と電気的に接続されかつコイル支持体を挟んで当該坩堝を覆うコイルであることが好ましい。
【００３３】
本発明に係る蒸着器具において、上記坩堝の最外層が遮蔽体からなることが好ましい。
【００３４】
本発明に係る蒸着器具において、上記坩堝がアルミナ、タンタル、石英または窒化ボロンからなることが好ましい。
【００３５】
本発明に係る蒸着器具において、上記コイルがタングステン、モリブデンまたはタンタルからなることが好ましい。
【００３６】
本発明に係る電子ビーム加熱器具は、上記の回路形成用カセットの基板上に当該回路形成用カセットの端子と電気的に接続されたフィラメントおよび試料と接続された加速電圧配線を備えることを特徴としている。
【００３７】
本発明に係る電子ビーム加熱器具は、真空中で用いられることが好ましい。
【００３８】
本発明に係る電子ビーム加熱器具において、上記フィラメントが、タングステンまたはモリブデンからなるコイルであることが好ましい。
【００３９】
本発明に係る光ファイバー結合器具は、光照射または光取り込みのために、上記の回路形成用カセットの基板上に設けた光ファイバー接合部を介してホルダーに接続された光ファイバーと接続可能なプローブを当該基板上に備えることを特徴としている。
【００４０】
本発明に係る光ファイバー結合器具は、真空中で用いられることが好ましい。
【００４１】
本発明に係る光ファイバー結合器具は、上記光ファイバーを用いて光照射することが好ましい。
【００４２】
本発明に係る光ファイバー結合器具は、上記光照射に基づいて試料から生じる光を検出するための検出手段をさらに備えることが好ましい。
【００４３】
本発明に係る光ファイバー結合器具において、上記試料から生じる光が透過光、散乱光または発光であることが好ましい。
【００４４】
本発明に係る光ファイバー結合器具は、試料から生じる光を上記光ファイバーを用いて検出することが好ましい。
【００４５】
本発明に係る光ファイバー結合器具において、上記試料から生じる光が透過光、散乱光または発光であることが好ましい。
【００４６】
本発明に係る発光検出器具は、上記の回路形成用カセットの基板が、試料保持台を備え、かつ外部からの照射光および／または照射された試料の発する発光が通過する開口を有することを特徴としている。
【００４７】
本発明に係る発光検出器具は、真空中で用いられることが好ましい。
【００４８】
本発明に係る回路形成用カセットにおいて、上記基板が、試料保持台および走査ピエゾをさらに備えることが好ましい。
【００４９】
本発明に係る走査型トンネル顕微鏡、走査型原子間力顕微鏡または走査型近接場顕微鏡は、上記の回路形成用カセットを用いることが好ましい。
【発明の効果】
【００５０】
本発明に係る回路形成用カセットによれば、多数の電極を備えることによって複数の機能（例えば、加熱もしくは蒸着時に物質の温度を測定する、または電子ビームの発生に必要な陰極と陽極を形成するなど）を実現することができるという効果を奏する。また、本発明に係る回路形成用カセットによれば、別々の基板とホルダーから構成されるカセットを用いることによって、真空中で、大気中から真空を破らずに試料を測定装置に受け渡しすることができるという効果を奏する。さらに、本発明に係る回路形成用カセットによれば、別々の基板とホルダーから構成されるカセットを用いることによって、真空中で、大気中から真空を破らずに試料を処理および／または測定する際に使用することができる。
【００５１】
本発明に係る回路形成用カセットは、種々の機器を組み合わせたシステムにおいて共通のプラットホームとして機能するという効果を奏する。さらに、本発明に係る回路形成用カセットを用いれば、生物学、化学、物理学、電子工学といった幅広い分野にわたって使用される分析機器の小型化、低価格化、および／または多機能化等において飛躍的な進歩が期待される。
【００５２】
本発明に係る試料加熱器具によれば、加熱工程と分析工程とを場所を移動させることなく同時または連続して行うことができるという効果を奏する。さらに、本発明に係る試料加熱器具は、試料の温度を直接測定して試料の正確な温度を測定することができるという効果を奏する。
【００５３】
本発明に係る蒸着器具によれば、加熱工程と分析工程とを場所を移動させることなく同時または連続して行うことができるという効果を奏する。さらに、本発明に係る蒸着器具は、蒸着の温度を直接測定して蒸着に適切な温度設定を行うことができるという効果を奏する。
【００５４】
本発明に係る電子ビーム加熱器具によれば、加熱工程と分析工程とを場所を移動させることなく同時または連続して行うことができるという効果を奏する。
【００５５】
本発明に係る光ファイバー結合器具によれば、光照射工程と発光検出工程とを場所を移動させることなく同時または連続して行うことができるという効果を奏する。
【００５６】
本発明に係る発光検出器具によれば、光照射工程と発光検出工程とを場所を移動させることなく同時または連続して行うことができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５７】
本発明の第１の実施形態について図１に基づいて説明すると以下の通りである。
【００５８】
図１は、本実施形態に係る回路形成用カセットの構成を概略的に示す斜視図である。図１に示すように、本実施形態に係る回路形成用カセットは、基板１００およびホルダー２００を備えて構成される。
【００５９】
本実施形態に係る回路形成用カセットは、例えば、真空中で、大気中から真空を破らずに試料を処理および／または測定する位置に搬送することができる。本明細書中で使用される場合、用語「真空」は、１０−５〜１０−１１Ｐａの状態が意図され、超高真空（１０−８Ｐａ程度）であっても極高真空（１０−９〜１０−１１Ｐａ）であってもよい。
【００６０】
基板１００は、絶縁体２を介して端子１を備える。基板１００はさらに、基板１００をホルダー２００に固定するための突起部６を備える。
【００６１】
ホルダー２００は、絶縁チューブ４を介して電極３を備える。電極３は、電源（図示せず）と電気的に接続されており、ホルダー２００が分析機器などに固定されている場合、当該分析機器を電源または測定手段として用いることができる。ホルダー２００はさらに、基板１００の突起部６が挿入される凹部１０を備える。
【００６２】
基板１００を図中反Ａ方向に導いて基板１００の突起部６がホルダー２００の凹部１０に挿入されることによって、基板１００がホルダー２００に固定される。基板１００がホルダー２００に固定されると、基板１００の端子１が、ホルダー２００の電極３と電気的に接続される。
【００６３】
基板１００の突起部６は、ホルダー２００の凹部１０に単純に挿入されればよい。また、突起部６および凹部１０を介して基板１００がホルダー２００に首尾よく固定されるように、突起部６および凹部１０は、同一形状の断面を有していることが好ましい。突起部６および凹部１０はねじまたはフックなどの形状を備えて互いに固定されることがより好ましい。
【００６４】
本実施形態において、基板１００、ホルダー２００、および突起部６を構成する材質は、特に限定されないが、真空下での使用に耐えることができる物質（例えば、モリブデン、ステンレス、チタン、銅または銅合金）が好ましい。加熱処理などを行う場合は、各々の部材が融合することを避けるために、各部材の材質が異なることが好ましい。
【００６５】
突起部６がねじになっている場合、ねじ山の先端が壊れる可能性がある。すなわち、最初にネジが入るときには、ねじ山の先端だけが噛合うので、突起部６のねじと凹部１０のねじとの軸が整合していないとねじ山が破損しやすい。従って、突起部６の先端は、破損を避けるためにテーパー状になっていることが好ましい。
【００６６】
また、各部材の損傷を避けかつ基板１００の突起部６をホルダー２００の凹部１０に精度よく挿入して端子１を電極３に正確に接続するために、突起部６と凹部１０との間には隙間があってこれらの嵌め合いは緩やかであることが好ましい。また、基板１００とホルダー２００との接触が均一になり、良好な熱伝導を得るように、基板１００またはホルダー２００のいずれかがその接触部に板ばねを備えてもよい。
【００６７】
凹部１０の内径と突起部６の外径との差は、例えば０．１ｍｍ〜０.３ｍｍ程度であることが好ましく、約０．１５ｍｍが最も好ましい。
【００６８】
また端子１は、例えば、銅、ステンレス、銅合金から構成されることが好ましい。さらに電極３との接続をより確実にするために、スプリング（例えば、銅合金またはモリブデン製）を備えることが好ましい。図１において、端子１および電極３がそれぞれ４つずつ備えられている構成を示したが、本発明に係る回路形成用カセットは、任意の数の端子および電極を備えることができる。４つ以上の端子および電極を備えることができるので、本発明に係る回路形成用カセットは、基板上に所望の任意の回路を形成することができる。
【００６９】
本実施形態に従えば、基板１００をホルダー２００に確実に固定できるとともに、基板１００の端子１とホルダー２００の電極３とを確実に接続させることができるので、基板１００の上で、種々の処理（例えば、試料の調製）および／または測定を行うことができる。また、ホルダー２００が分析機器などに固定されている場合、基板１００上に分析すべき試料を保持することができる。
【００７０】
さらに、本実施形態に係る回路形成用カセットは、図１に示すように、基板１００とホルダー２００とが広い面積で接触するので、基板１００上に回路を形成した場合に発生する熱エネルギーをホルダー２００に伝達して基板１００の熱放出を容易に行なうことができる。また、ホルダー２００に液体窒素または液体ヘリウムなどを公知の手段を用いて供給することによって、ホルダー２００の温度を十分低く保つことが可能になる。
【００７１】
本発明の第２の実施形態について図２および図３に基づいて説明すると以下の通りである。
【００７２】
図２は、本実施形態に係る回路形成用カセットの構成を概略的に示す斜視図である。図３は、図２に示す本実施形態に係る回路形成用カセットを概略的に示す上方からの平面図（図３（ａ））および側面図（図３（ｂ））である。図２および図３に示すように、本実施形態に係る回路形成用カセットは、基板１００およびホルダー２００を備えて構成される。操作補助部材３００は、必要に応じて使用される。
【００７３】
本実施形態に係る回路形成用カセットは、例えば、真空中で、大気中から真空を破らずに試料を処理および／または測定する位置に搬送することができる。
【００７４】
第２の実施形態において、基板１００は、第１の実施形態と同様に絶縁体２を介して端子１を備える。基板１００はさらに、基板１００からホルダー２００の方向に貫通しかつ基板１００をホルダー２００の向きに導くための案内部材５を備える。案内部材５は、基板１００をホルダー２００に固定するための突起部６および基板１００をホルダー２００に導くための操作するための操作部７を有している。図３に示すように、基板１００から突出した案内部材５のうち、ホルダー２００側に突出している部分が突起部６であり、逆側に突出している部分が操作部７である。案内部材５の操作部７は、案内部材の回転軸に対して垂直方向に突出した突起部９を有する。突起部９は、２つ設けられており、両突起は一直線上に位置する一文字の形状である。
【００７５】
第２の実施形態において、ホルダー２００は、第１の実施形態と同様に絶縁チューブ４を介して電極３を備える。電極３は、電源または測定器（図示せず）と電気的に接続されており、ホルダー２００が分析機器などに固定されている場合、当該分析機器を電源として用いることができる。
【００７６】
基板１００の突起部６がホルダー２００の凹部１０に挿入されることによって、基板１００がホルダー２００に固定される。案内部材５の落下を防止するために、基板１００は、リング８を備える。また、案内部材５の落下を防止するために、基板１００がリング８を備える以外に、案内部材５の突起部６は、基板１００を貫通する穴より大きければよい。基板１００がホルダー２００に固定されると、基板１００の端子１が、ホルダー２００の電極３と電気的に接続される。
【００７７】
基板１００の突起部６は、ホルダー２００の凹部１０に単純に挿入されてもよいが、突起部６および凹部１０がフックなどの形状を備えて互いに固定されてもよい。また、基板１００の突起部６およびホルダー２００の凹部１０は螺合してもよい。基板１００の突起部６およびホルダー２００の凹部１０が螺合する場合、基板１００の操作部７を回転させることによって突起部６が旋回し、基板１００の突起部６の溝がホルダー２００の凹部１０の溝に噛み合って、基板１００のホルダー２００との脱着を可能にする。
【００７８】
図２および図３に示すように、第２の実施形態において、操作補助部材３００は、基板１００の操作部７と遊嵌する遊嵌部１１を有する。遊嵌部１１は、基板１００の操作部７の突起部９が遊挿される凹部１２を有しており、摩擦が非常に大きくなる超高真空中においても、操作補助部材３００の凹部１２と突起部９とが噛んでしまわないようになっている。図２において、凹部１２は、ホルダー２００から基板１００を引き抜くために、Ｌ字形状の溝であることが好ましいが、Ｔ字形状または鉤型形状の溝であってもよく、突起部９がこの溝の奥まで入る構成となっている。
【００７９】
凹部１２の構造は、基板１００に対向する側の操作補助部材３００の端面において、案内部材５の回転軸に沿って基板１００から遠ざかる方向（Ａ方向）に向けて、初めの一文字形状が平行移動する形で溝を刻む。Ｌ字形状の場合、一文字形状の所定の位置で、案内部材５の回転方向に沿ってその溝が回転する。鉤型形状の場合、Ｌ字形状の場合に所定の角度だけ回転した溝が、案内部材５の回転軸に沿って基板１００に近づく方向（反Ａ方向）に溝が進み、所定の位置で停止する。操作部７と遊嵌する遊嵌部１１は、凹部１２が鉤型形状である場合、操作部７を保持しやすく、凹部１２がＬ字形状またはＴ字形状である場合、操作部７を回転させやすい。凹部１２が鉤型形状である場合、操作部７および遊嵌部１１のいずれかが、互いに接触する面にスプリングを備えることが好ましい。
【００８０】
操作補助部材３００によって基板１００をホルダー２００に固定させる場合、突起部９を凹部１２に嵌めた後、まず操作補助部材３００を反Ａ方向に押し、次いで凹部１２内で突き当たるまで回転させる。この状態で操作補助部材３００を、基板１００がホルダー２００に近づく方向（反Ａ方向）に進むように回転させると、突起部９が操作補助部材３００の内壁に押されて回転する。その結果、基板１００はホルダー２００へ案内される。
【００８１】
上述したように、案内部材５は旋回可能に基板１００を貫通するので、基板１００の自重により、基板１００を貫通する穴（図示せず）と案内部材５との間に摩擦力が働く。従って、基板１００の突起部６をホルダー２００の凹部１０に挿入した際、基板１００が案内部材５の回転に伴ってガタツき、ホルダー２００に固定されない可能性がある。しかし、この可能性は、図１〜３に示すように、ホルダー２００の形状を基板１００の外形に合わせることによって回避することができる。また、この可能性は、基板１００またはホルダー２００のいずれかがさらなる案内部材（図示せず）を備え、他方が当該案内部材を遊挿する凹部（図示せず）を備えることによって回避することができる。
【００８２】
また、上述したように、操作部７と遊嵌部１１とが遊嵌する構成であるために、操作補助部材３００を用いて突起部９を保持した際に基板１００が垂れる可能性がある。このことを防ぐために、図２には示さないが、操作補助部材３００が基板１００側へ延びた針を備え、操作部７が当該針を受ける孔を備えてもよい。
【００８３】
操作補助部材３００によって基板１００をホルダー２００からはずす場合、突起部９を凹部１２に嵌めた後、まず操作補助部材３００を反Ａ方向に押し、次いで凹部１２内で突き当たるまで回転させる。この状態で操作補助部材３００を、基板１００がホルダー２００から離れる方向（Ａ方向）に進むように回転させると、突起部９が操作補助部材３００の内壁に押されて回転する。その結果、基板１００はホルダー２００からＡ方向に離れる。
【００８４】
本実施形態に係る回路形成用カセットを真空中での搬送カセットに使用する場合、操作補助部材３００は、搬送部材であり得る。搬送手段は、公知の手段を用いればよく、本実施形態における搬送部材としての操作補助部材３００が、当該手段に適合するように、磁石を備えることが好ましい。
【００８５】
本実施形態に従えば、操作補助部材３００の回転力で、端子１を電極３と接触させることができる。すなわち、本実施形態の構成によって、ホルダー２００にほとんど負荷がかかることなく、端子１を電極３と電気的に接続させることができる。
【００８６】
本実施形態において、基板１００、ホルダー２００、案内部材５、操作補助部材３００を構成する材質は、特に限定されないが、超高真空下での使用に耐えることができる物質（例えば、ステンレス、モリブデン、タンタル、または銅合金）が好ましい。加熱処理などを行う場合は、各々の部材が融合することを避けるために、各部材の材質が異なることが好ましい。
【００８７】
突起部６の先端がねじになっている場合、ねじ山の先端が壊れる可能性がある。すなわち、最初にネジが入るときには、ねじ山の先端だけが噛合うので、突起部６のねじと凹部１０のねじとの軸が整合していないとねじ山が破損しやすい。従って、突起部６の先端は、破損を避けるためにテーパー状になっていることが好ましい。
【００８８】
また、各部材の損傷を避けかつ基板１００の突起部６をホルダー２００の凹部１０に精度よく挿入して端子１を電極３に正確に接続するために、突起部６と凹部１０との間には隙間があってこれらの嵌め合いは緩やかであることが好ましい。図示しないが、基板１００のホルダー２００への案内および基板１００とホルダー２００との固定をより確実にするために、突起部６および凹部１０は、それぞれ操作部７と同様の突起部および遊嵌部１１と同様の溝が形成されていてもよい。また、基板１００とホルダー２００との接触が均一になるように、基板１００またはホルダー２００のいずれかがその接触部に板ばねを備えてもよい。この場合、突起部を溝に遊挿して、操作補助部材３００を介して突起部６を回転させるだけなので、回転による力を受ける部位は、突起部６の先端ではなく突起部である。従って、強固な材質を用いて当該突起部を形成しておけば、突起部６の破損を防止することができる。
【００８９】
凹部１０の内径と突起部６の外径との差は、例えば０．１ｍｍ〜０.３ｍｍ程度であることが好ましい。
【００９０】
また端子１は、例えば、ステンレス、モリブデン、タンタル、または銅合金から構成されることが好ましい。さらに電極３との接続をより確実にするために、板ばね（例えば、モリブデン製）を備えることが好ましい。図２および図３において、端子１および電極３がそれぞれ４つずつ備えられている構成を示したが、本発明に係る回路形成用カセットは、任意の数の端子および電極を備えることができる。４つ以上の端子および電極を備えることができるので、本発明に係る回路形成用カセットは、基板上に所望の任意の回路を形成することができる。
【００９１】
本実施形態に従えば、基板１００をホルダー２００に確実に固定できるとともに、基板１００の端子１とホルダー２００の電極３とを確実に接続させることができるので、基板１００の上で、種々の処理（例えば、試料の調製）および／または測定を行うことができる。また、ホルダー２００が分析機器などに固定されている場合、基板１００上に分析すべき試料を保持することができる。
【００９２】
さらに、本実施形態に係る回路形成用カセットは、図２および３に示すように、基板１００とホルダー２００とが広い面積で接触するので、基板１００上に回路を形成した場合に発生する熱エネルギーをホルダー２００に伝達して基板１００の熱放出を容易に行なうことができる。また、ホルダー２００に液体窒素または液体ヘリウムなどを公知の手段を用いて供給することによって、ホルダー２００の温度を十分低く保つことが可能になる。
【００９３】
種々の試料を分析する場合、種々の分析機器（例えば、プローブ顕微鏡、電子顕微鏡など）を用いることが多い。しかし、異なる分析機器であっても、本発明に係る回路形成用カセットのホルダーを共通して使用することによって、機器への試料のアプライの手間が軽減される。さらに、本発明に係る回路形成用カセットを用いれば、分析機器に応じて必要とされる処理（例えば、加熱）を同一基板上で行うことができるので、作業者の労力を大幅に軽減することができる。
【００９４】
このように、本発明に係る回路形成用カセットは、少なくとも、端子を有する基板、および当該端子と接触する電極を担持しかつ当該基板を着脱可能に固定するホルダーを備えればよいといえる。すなわち、本実施形態とは異なる形状を有する基板およびホルダーも、本発明の技術的範囲に含まれる点に留意すべきである。
【００９５】
つまり、本発明の目的は、端子を有する基板、および当該端子と接触する電極を担持しかつ当該基板を着脱可能に固定するホルダーを備える回路形成用カセットを提供することにあるのであって、本明細書中に具体的に記載した個々の部材の材質および形状に存するのではない。
【００９６】
以下に、本発明に係る回路形成用カセットの応用例を示す。これらの応用例は、個々の実施形態だけでなく互いに組み合わせて用いることもできる。以下に示す応用例は、本願発明に係る回路形成用カセットを利用するため、複数の電気的接点または光ファイバー接点を有することが可能である。また、以下に示す応用例は、真空中で用いられる場合、真空搬送可能な器具であり得る。
【００９７】
本発明に係る回路形成用カセットを用いた試料加熱器具の一実施形態について図４に基づいて説明すると以下の通りである。図４において、図１〜図３に示した回路形成用カセットとの共通部材については、部材番号の表記を省略した。
【００９８】
図４は、本実施形態に係る加熱器具の構成を概略的に示す上方からの平面図（図４（ａ））および側面図（図４（ｂ））である。図４に示すように、本実施形態に係る加熱器具は、図２および図３に示した本発明に係る回路形成用カセットにおいて、基板１００上に試料１３を加熱するためのヒータ１４を備える。ヒータ１４は、板ばね１５によって基板１００上に固定されている。板ばね１５は、ねじ１６によって基板１００上に固定されており、ねじ１６は、リード１７を介して端子１ａおよび１ｄと電気的に接続されている。図４（ａ）は、ヒータ１４上に加熱すべき試料１３を置いた状態を示し、図４（ｂ）は、ヒータ１４上に試料がない状態を示す。図４（ａ）において、端子１ｂおよび１ｃと接続された熱電対１８が試料１３に接触されるかまたは試料１３の近位に配置される。
【００９９】
基板１００がホルダー２００に固定された場合、端子１ａおよび１ｄと接触する電極３ａおよび３ｄは、電源（図示せず）と電気的に接続され、端子１ｂおよび１ｃと接触する電極３ｂおよび３ｃは、温度計（図示せず）と電気的に接続される。電源から供給された電流に基づいて加熱されたヒータ１４によって試料１３が加熱され、加熱された試料１３の熱エネルギーを熱電対１８が電気エネルギーに変換して、温度計が試料１３の温度を感知する。
【０１００】
本実施形態に係る加熱器具は、例えば、真空中で、大気中から真空を破らずに試料を加熱する際に使用することができる。特に、本実施形態の構成を用いれば、加熱すべき試料に対して、正確な温度制御下での加熱を行うことができる。さらに、分析の際に加熱する必要がある試料に対して、加熱工程と分析工程を別々に行う必要がなく、これらの工程を同時または連続して行うことができる。
【０１０１】
また、シリコンなどの導電性の試料を加熱する場合、リードで試料片（好ましくは、長方形）を挟んで直接通電してもよい。
【０１０２】
本実施形態において使用されるヒータ１４の材質は、タングステン、タンタルまたはモリブデンであることが好ましく、タンタルが最も好ましい。また、本実施形態において使用されるリード１７の材質は、銅、タンタル、白金または熱電対であることが好ましく、高温下での使用が可能なタンタルが最も好ましい。さらに、本実施形態において使用される熱電対１８の材質は、クロメル−アルメルまたは銅−コンスタンタンであることが好ましく、高温での使用では白金−白金ロジウムやレニウム−タングステンが好ましい。本実施形態において使用される熱電対１８は、温度センサとして機能するものである。従って、熱電対１８の代わりに、サーミスター、シリコンダイオード、または半導体抵抗検出器などを用いることができる。
【０１０３】
このように、本発明に係る加熱器具は、少なくとも、本発明に係る回路形成用カセット、および当該カセットの基板上に設けられたヒータ、ならびに必要に応じて温度センサ（例えば、熱電対）を備えればよいといえる。すなわち、本実施形態とは異なる形状を有するヒータを備えた加熱器具も、本発明の技術的範囲に含まれる点に留意すべきである。
【０１０４】
つまり、本発明の目的は、本発明に係る回路形成用カセットを用いた加熱器具を提供することにあるのであって、本明細書中に具体的に記載した個々の部材の材質および形状に存するのではない。
【０１０５】
本発明に係る回路形成用カセットを用いた蒸着器具の一実施形態について図５および図６に基づいて説明すると以下の通りである。図５および図６において、図１〜図３に示した回路形成用カセットとの共通部材については、部材番号の表記を省略した。
【０１０６】
図５は、本実施形態に係る蒸着器具の構成を概略的に示す上方からの平面図（図５（ａ））および側面図（図５（ｂ））である。図５に示すように、本実施形態に係る蒸着器具は、図２および図３に示した本発明に係る回路形成用カセットにおいて、基板１００上に蒸着源物質（図示せず）を蒸着するための蒸着部１９を備える。図５に示されるように、蒸着部１９は、基板１００上に固定されている。図６は、本実施形態に係る蒸着器具に用いる蒸着部の構成を概略的に示す断面図である。図６に示すように、蒸着部１９は、蒸着源物質（図示せず）を挿入する坩堝２２、坩堝２２の熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電対２１、コイル支持体２３を挟んで坩堝２２を覆うコイル２４、および遮蔽体２５から構成される。図５に示すように、熱電対２１は、遮蔽体２５に設けられた絶縁体（図示せず）を通って端子１ｂおよび１ｃと電気的に接続されている。コイル２４は、遮蔽体２５に設けられた絶縁体２６を通るリード２０を介して端子１ａおよび１ｄと電気的に接続されている。リード２０およびコイル２４の材質は同一であっても異なってもよい。
【０１０７】
基板１００がホルダー２００（図示せず）に固定された場合、端子１ａおよび１ｄと接触する電極３ａおよび３ｄは、電源（図示せず）と電気的に接続される。電源から供給された電流に基づいて加熱されたコイル２４によって蒸着源物質（図示せず）が加熱され、坩堝２２内の被蒸着物質（図示せず）を蒸着する。さらに、基板１００がホルダー２００（図示せず）に固定された場合、端子１ｂおよび１ｃと接触する電極３ｂおよび３ｃは、温度計（図示せず）と電気的に接続される。電源から供給された電流に基づいて加熱されたコイル２４によって坩堝２２が加熱され、加熱された坩堝２２の熱エネルギーを熱電対２１が電気エネルギーに変換して、温度計が坩堝２２の温度を感知する。
【０１０８】
本実施形態に係る蒸着器具は、例えば、真空中で、大気中から真空を破らずに試料を蒸着する際に使用することができる。特に、本実施形態の構成を用いれば、蒸着すべき試料に対して、正確な温度制御下での蒸着を行うことができる。さらに、蒸着された物質の蒸着の程度を分析する際に、蒸着工程と分析工程を別々に行う必要がなく、これらの工程を連続して行うことができる。
【０１０９】
本実施形態において使用される熱電対２１の材質は、クロメル−アルメルまたは銅−コンスタンタンであることが好ましく、高温での使用では白金−白金ロジウムやレニウム−タングステンが好ましい。本実施形態において使用される熱電対は、温度センサとして機能するものである。従って、熱電対の代わりに、サーミスター、シリコンダイオード、または半導体抵抗検出器などを用いることができる。
【０１１０】
本実施形態において使用される坩堝２２の材質は、アルミナ、タンタル、石英または窒化ボロンなどであり得る。また、本実施形態において使用される蒸着源物質２１は、種々の金属、半導体または有機物などであり得る。また、本実施形態において使用されるコイル支持体２３は、アルミナなどであり得る。さらに、本実施形態において使用されるコイル２４の材質は、タングステン、タンタルなどであり得る。
【０１１１】
このように、本発明に係る蒸着器具は、少なくとも、本発明に係る回路形成用カセット、および当該カセットの基板上に設けられた蒸着部、ならびに必要に応じて熱電対を備えればよいといえる。すなわち、本実施形態とは異なる形状を有する蒸着部を備えた蒸着器具も、本発明の技術的範囲に含まれる点に留意すべきである。
【０１１２】
つまり、本発明の目的は、本発明に係る回路形成用カセットを用いた蒸着器具を提供することにあるのであって、本明細書中に具体的に記載した個々の部材の材質および形状に存するのではない。
【０１１３】
本発明に係る回路形成用カセットを用いた電子ビーム加熱器具の一実施形態について図７および図８に基づいて説明すると以下の通りである。図７および図８において、図１〜図３に示した回路形成用カセットとの共通部材については、部材番号の表記を省略した。
【０１１４】
図７は、本実施形態に係る電子ビーム加熱器具の構成を概略的に示す上方からの平面図（図７（ａ））および側面図（図７（ｂ））である。図８は、本実施形態に係る電子ビーム加熱器具に用いる加熱部２７における試料２８の固定方法の１例を概略的に示す上方からの平面図である。図７および図８に示すように、本実施形態に係る電子ビーム加熱器具は、図２および図３に示した本発明に係る回路形成用カセットにおいて、基板１００上に電子ビーム加熱する試料２８を電子ビーム加熱するための加熱部２７を備える。図８に示されるように、試料２８は、基板１００上に固定された絶縁体２９上にねじ３０によって固定されたリード３１にスポット溶接されて（図８中矢印）、加熱部２７に固定されている。リード３１は、リード３２を介して端子１ｄに電気的に接続されている。リード３１およびリード３２の材質は同一であっても異なってもよく、熱電対（白金−白金ロジウムまたはタングステン−レニウム）であってもよい。
【０１１５】
基板１００がホルダー２００（図示せず）に固定された場合、端子１ｄと接触する電極３ｄ（図示せず）は、電子ビーム加速電圧用の電源（図示せず）と電気的に接続されて、加熱部２７に電子ビーム加速電圧部を形成させる。電子ビーム加速電圧は、２００〜１０ｋｅＶが好ましく、５００〜２ｋｅＶが最も好ましい。
【０１１６】
加熱部２７と基板１００との間に、フィラメント３５からなる陰極を設ける。フィラメント３５は基板１００と接触しないように碍子３４を挟んで、加熱部２７と基板１００との間でコイルを形成する。フィラメント３５は、リード３３を介して端子１ｂおよび１ｃに電気的に接続されている。
【０１１７】
基板１００がホルダー２００（図示せず）に固定された場合、端子１ｂおよび１ｃとそれぞれ接触する電極３ｂおよび３ｃ（図示せず）は、電子ビーム加速電圧用の電源（図示せず）と電気的に接続されて、加熱部２７と基板１００との間にフィラメント電圧部を形成させる。フィラメント電圧は、−２０００〜＋２０００Ｖが好ましく、５〜５０Ｖがより好ましく、約１０Ｖが最も好ましい。
【０１１８】
上述したように、基板１００がホルダー２００（図示せず）に固定された場合、試料２８の下方に形成された陰極（フィラメント電圧部）から電子ビーム加速電圧部へ向けて電子が発射されて、加熱部２７に固定された試料２８に当たり、試料２８を加熱する。
【０１１９】
本実施形態に係る電子ビーム加熱器具は、例えば、真空中で、大気中から真空を破らずに試料を電子ビーム加熱する際に使用することができる。さらに、電子ビーム加熱された物質を分析する際に、電子ビーム加熱工程と分析工程を別々に行う必要がなく、これらの工程を同時または連続して行うことができる。
【０１２０】
本実施形態において使用されるリード３１の材質は、タンタル、タングステン、白金、モリブデン、銅、または銅合金などであり得る。また、本実施形態において使用される絶縁体２９および碍子３４は、アルミナなどであり得る。さらに、本実施形態において使用されるフィラメント３５は、アルミナ、タンタル、窒化アルミニウム、サファイヤ、またはマコールなどであり得る。リード３３はフィラメント３５と同じ材質であっても異なる材質であってもよい。
【０１２１】
このように、本発明に係る電子ビーム加熱器具は、少なくとも、本発明に係る回路形成用カセット、および当該カセットの基板上に設けられた加熱部を備え、加熱部の下方にフィラメント電圧部を形成し、加熱部に電子ビーム加速電圧部を形成すればよいといえる。すなわち、本実施形態とは異なる形状を有する加熱部、フィラメント電圧部、電子ビーム加速電圧部を備えた電子ビーム加熱器具も、本発明の技術的範囲に含まれる点に留意すべきである。
【０１２２】
つまり、本発明の目的は、本発明に係る回路形成用カセットを用いた電子ビーム加熱器具を提供することにあるのであって、本明細書中に具体的に記載した個々の部材の材質および形状に存するのではない。
【０１２３】
本発明に係る回路形成用カセットを用いた光ファイバー結合器具の一実施形態について図９に基づいて説明すると以下の通りである。図９において、図１〜図３に示した回路形成用カセットとの共通部材については、部材番号の表記を省略した。
【０１２４】
図９は、本実施形態に係る光ファイバー結合器具の構成を概略的に示す上方からの平面図（図９（ａ））および側面図（図９（ｂ））である。図９に示すように、本実施形態に係る光ファイバー結合器具は、図２および図３に示した本発明に係る回路形成用カセットにおいて、基板１００上に試料３６を光照射するため、または試料３６が発する光を感知するためのプローブ３７を備える。
【０１２５】
基板１００がホルダー２００に固定された場合、プローブ３７と光ファイバー３８とが接合して光ファイバー接合部３９を形成する。プローブ３７および光ファイバー３８は、それぞれ基板１００およびホルダー２００上に絶縁体４０および４１を介して固定されている。光ファイバー３８は、外部（真空領域外）に設置した各種光源（例えば、レーザ、ランプ、分光手段など）、または各種検出手段（例えば、光検出器、分光器など）と接続されている。
【０１２６】
試料台４２は、ねじ４３を介して絶縁体４４上に固定されており、絶縁体は基板１００上に固定されている。試料台４２は、リード４５を介して端子１ａおよび１ｄに電気的に接続されている。
【０１２７】
試料３６に光を照射する場合、光ファイバー３８を通ってプローブ３７から照射された励起光が試料３６を照射し、試料３６が発した発光を試料台４２に付設された検出手段（図示せず）が検出する。例えば、試料と端子１ｂおよび１ｃとをリード（図示せず）で接続することによって、光照射した試料３６によって生じた電気エネルギーを、電極３ｂおよび３ｃと接続された外部検出手段（例えば、光検出器、分光器など）が検出することができる。
【０１２８】
試料台４２、基板１００およびホルダー２００に開口が設けられて、試料３６からの発光を基板１００およびホルダー２００の下方に別に設けた検出手段を用いて検出してもよい。
【０１２９】
また、試料３６が蛍光などの光を発する場合、試料３６表面の発光をプローブ３７が感知し光ファイバー３８と接続された外部検出手段（例えば、光検出器、分光器など）が検出することができる。
【０１３０】
本実施形態に係る光ファイバー結合器具は、上記構成の光ファイバーおよびプローブをさらに一対備えて、一方で光照射、他方で光検出を行なってもよい。
【０１３１】
本実施形態に係る光ファイバー結合器具において、照射または測定の効率を向上させるために上記プローブがレンズを備えてもよい。
【０１３２】
プローブ３７は、試料測定用光ファイバープローブであり得、走査プローブ顕微鏡または原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）に利用することができる。光ファイバー３８は、石英光ファイバーなどが好ましいが、これらに限定されない。検出手段は、公知の検出手段を用いればよく、特に限定されない。
【０１３３】
本実施形態に係る光ファイバー結合器具は、例えば、真空中で、大気中から真空を破らずに試料を光照射する際に使用することができる。さらに、光照射された物質からの発光を分析する際に、光照射工程と分析工程を別々に行う必要がなく、これらの工程を同時または連続して行うことができる。
【０１３４】
本実施形態において使用されるプローブ３７は、レンズ付光ファイバーであり得る。また、本実施形態において使用される絶縁体４０、４１および４４は、アルミナなどであり得る。さらに、本実施形態において使用されるリード４５の材質は、銅などであり得る。
【０１３５】
このように、本発明に係る光ファイバー結合器具は、少なくとも、本発明に係る回路形成用カセット、および当該カセットの基板上に設けられたプローブを備えればよいといえる。
【０１３６】
つまり、本発明の目的は、本発明に係る回路形成用カセットを用いた光照射または光取り込みのための光ファイバー結合器具を提供することにあるのであって、本明細書中に具体的に記載した個々の部材の材質および形状に存するのではない。
【０１３７】
本発明に係る回路形成用カセットを用いた発光測定器具の一実施形態について図１０に基づいて説明すると以下の通りである。図１０において、図１〜図３に示した回路形成用カセットとの共通部材については、部材番号の表記を省略した。
【０１３８】
図１０は、本実施形態に係る発光検出器具の構成を概略的に示す側方からの断面図である。図１０に示すように、本実施形態に係る発光検出器具は、図２および図３に示した本発明に係る回路形成用カセットにおいて、基板１００が試料４６に光照射するため開口４７を備えたさらなる基板４００と一体形成されている。試料４６は、開口４７の上方に絶縁体からなる試料保持台４８を介して設置される。試料保持台４８もまた、開口４７を通過する照射光５０が妨げない開口４９を有する。
【０１３９】
基板４００の下方の光照射部（図示せず）からの照射光５０は、開口４７および４９を通過して試料４６に当たる。照射光５０によって励起された試料４６が発する発光は、開口４７および４９を通過して、基板４００の下方の光検出部（図示せず）に到達する。
【０１４０】
図９において発光を検出する場合には、光ファイバー３８を通ってプローブ３７から照射された励起光が試料３６を照射し、試料３６が発した発光を試料台４２に付設された検出手段（図示せず）が検出する。
【０１４１】
試料台４２、基板１００およびホルダー２００に開口が設けられて、試料３６からの発光を基板１００およびホルダー２００の下方に別に設けた検出手段を用いて検出してもよい。
【０１４２】
本実施形態に係る発光検出器具は、例えば、真空中で、大気中から真空を破らずに試料を光照射する際に使用することができる。さらに、光照射された試料からの発光を分析する際に、光照射工程と分析工程を別々に行う必要がなく、これらの工程を同時または連続して行うことができる。
【０１４３】
本実施形態において使用される試料保持台４８の材質は、サファイア、ステンレス、銅、アルミナなどであり得る。また、本実施形態において使用される基板４００の材質は、基板１００と同じであっても異なってもよい。
【０１４４】
このように、本発明に係る発光検出器具は、少なくとも、本発明に係る回路形成用カセット、および当該カセットの基板上に設けられた開口を備えればよいといえる。
【０１４５】
つまり、本発明の目的は、本発明に係る回路形成用カセットを用いた発光検出器具を提供することにあるのであって、本明細書中に具体的に記載した個々の部材の材質および形状に存するのではない。
【０１４６】
本発明に係る回路形成用カセットは、基板１００上に走査型トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）、走査型原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）または走査型近接場顕微鏡（ＳＮＯＭ）のようなプローブ顕微鏡を搭載することができる。プローブ顕微鏡は、走査ピエゾが試料を二次元に走査することによって、試料表面の凹凸または電流像をコンピュータ上に画像化することができる。
【０１４７】
本発明に係る回路形成用カセットを用いた走査型トンネル顕微鏡の一実施形態について図１１に基づいて説明すると以下の通りである。図１１において、図１〜図３に示した回路形成用カセットとの共通部材については、部材番号の表記を省略した。
【０１４８】
図１１は、本実施形態に係る走査型トンネル顕微鏡の構成を概略的に示す上方からの平面図（図１１（ａ））および断面図（図１１（ｂ））である。図１１に示すように、本実施形態に係る走査型トンネル顕微鏡は、図２および図３に示した本発明に係る回路形成用カセットにおいて、試料片５１を固定するための試料ホルダ５２を基板１００上に備える。本実施形態において、試料ホルダ５２は、基板１００上に着脱可能に固定されており、試料片５１は、試料ホルダ５２と電気的に絶縁されて貼り付けられている。
【０１４９】
基板１００はさらに保持台５３を備え、保持台５３上には、ステージ５４が試料片５１の方向（Ｚ方向）に滑走可能に保持されている。ステージ５４は、試料片５１の表面を二次元（ＸＹ方向）に走査できるように制御されている走査ピエゾ５５を備え、ピエゾ素子からなる走査ピエゾ５５は、先端にプローブ５６を備える。走査ピエゾ５５は、試料片５１とプローブ５６との間に生じるトンネル電流を一定に保つためにＺ方向にも移動可能に制御されている。
【０１５０】
図１１に示すように、本実施形態において、保持台５３は、基板１００上に固定されており、試料片５１は、リード５７によって端子１ｃと接続されており、さらにプローブ５６は、リード５８によって端子１ｄと接続されている。
【０１５１】
図示しないが、走査ピエゾ５５は、ＸＹＺ方向の微動制御を行なうためにさらなる３本のリードによって端子と接続されており、ステージ５４は、ＸＹＺ方向の微動制御を行なう前に必要な滑走を制御するためにリードによって端子と接続されている。
【０１５２】
基板１００がホルダー２００（図示せず）に固定された場合に、端子１ｃおよび１ｄは電極３ｃおよび３ｄ（図示せず）と接合される。電極３ｃは、試料片５１にバイアス電圧を印加するための外部電源（図示せず）に接続されている。ステージ５４をＺ方向に滑走させることによって試料片５１に接近させ、リード５７を介して試料片５１にバイアス電圧を印加したときに、試料片５１とプローブ５６との間にトンネル電流が形成される。プローブ５６にはこのトンネル電流が流れるためのリード５８が接続されている。このトンネル電流がリード５８に流れ、端子１ｄおよび電極３ｄを介して検出器（図示せず）によって検出される。このトンネル電流の情報が、電極、端子およびリードを介してステージ５４にフィードバックされて（図示せず）、その結果、トンネル電流が一定に保たれるように試料片５１とプローブ５６と間の距離（Ｚ方向）が微動制御される。
【０１５３】
図示しないが、ＸＹＺ方向の微動制御を行なうために走査ピエゾ５５と接続したリードは、端子と電極とが接合することによって、プローブが対面する試料を電気的に二次元（ＸＹ方向）に微動走査するための回路（図示せず）、および金属プローブを試料表面に接近させたときに流れるトンネル電流が一定に保たれるように試料とプローブと間の距離（Ｚ方向）を微動制御するための回路（図示せず）に接続される。これらＸＹＺ方向の微動は非常に小さく、ナノメータオーダーである。また、図示しないが、上記ＸＹＺ方向の走査ピエゾの微動制御を行なう前にステー５３を試料方向に滑走させるためにステージ５３と接続したリードは、端子と電極とが接合することによって、ステージ５３を試料方向に滑走させるための回路に接続される。
【０１５４】
上述したように、基板１００がホルダー２００（図示せず）に固定された場合に、ステージ５４の滑走の制御、および走査ピエゾ５５のＸＹＺ方向の移動の制御は、図示しないリード、端子、電極を通じて接続された回路を介して、それぞれの制御を行なわれる。これらの制御の具体的な方法は、当業者には明白であり、本発明に係る回路形成用カセットを用いた走査型トンネル顕微鏡において、上記制御が可能であることを当業者は容易に理解する。上記端子および電極は、好ましくは、端子と電極との接点を形成するためのコンタクトピンである。当該コンタクトピンは、ばね内蔵の小さなピンであり、当該分野において周知である。
【０１５５】
ＳＴＭは、プローブ顕微鏡の中で最も高分解能であるので、試料表面の電子状態を原子レベルで観測することができる。ＳＴＭは、バイアス電圧を変調することによって試料表面電子の状態密度を画像化したり、プローブ高さを変調することによって仕事関数を画像化することができ、よって、バイアス電圧を走査してトンネル分光測定を行うことができる。
【０１５６】
近年技術が進歩したことによって走査型トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）の主要部である観測ヘッドは非常に小型に製作できるようになり、本発明のカセット（３０ｍｍ×４０ｍｍ程度の大きさ）に組み込むことが可能である。また、同様の理由で走査型原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）や走査型近接場顕微鏡（ＳＮＯＭ）にも適用することができる。
【０１５７】
本実施形態における構成において、プローブをカンチレバーに交換することによって、または光ファイバープローブに交換することによって、それぞれＡＦＭまたはＳＮＯＭとして用いることができる。ＳＮＯＭの場合は、上述の光ファイバーを接続した実施形態に従って光ファイバープローブを上記ＳＴＭと同様に走査することにより実現することができる。
【０１５８】
また、本発明のカセットは、真空中で測定を行う各種分析装置に適用することにより試料の温度を正確に制御したり、試料の電気特性、光学特性や機械特性を制御または測定するするユニットとして広く応用できる。
【０１５９】
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１６０】
本発明に係る回路形成用カセットは、生物学、化学、物理学、電子工学といった幅広い分野にわたって使用される分析機器（例えば、走査型トンネル顕微鏡または電子顕微鏡などの表面分析機器、または分光測定を行なう分光機器など）における試料の処理および／または計測、特に真空中での試料の処理および／または計測に用いることができる。また種々の機器を組み合わせたシステムにおいて、本発明に係る回路形成用カセットは、共通のプラットホームとして機能するので、複雑なシステムにおける部品点数を低減させることができ、試料の処理および／または計測を一度に行うことができるので、作業者の労力を大幅に軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１６１】
【図１】図１は、本発明の一実施形態を示すものであり、本発明に係る回路形成用カセットの構成を概略的に示す斜視図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態を示すものであり、本発明に係る回路形成用カセットの構成を概略的に示す斜視図である。
【図３】図３は、本発明の一実施形態を示すものであり、本発明に係る回路形成用カセットの構成を概略的に示す概略的に示す上方からの平面図（図３（ａ））および側面図（図３（ｂ））である。
【図４】図４は、本発明の一実施形態を示すものであり、本発明に係る加熱器具の構成を概略的に示す上方からの平面図（図４（ａ））および側面図（図４（ｂ））である。
【図５】図５は、本発明の一実施形態を示すものであり、本発明に係る蒸着器具の構成を概略的に示す上方からの平面図（図５（ａ））および側面図（図５（ｂ））である。
【図６】図６は、本発明の一実施形態を示すものであり、本発明に係る蒸着器具に用いる蒸着部の構成を概略的に示す断面図である。
【図７】図７は、本発明の一実施形態を示すものであり、本発明に係る電子ビーム加熱器具の構成を概略的に示す上方からの平面図（図７（ａ））および側面図（図７（ｂ））である。
【図８】図８は、本発明の一実施形態を示すものであり、本発明に係る電子ビーム加熱器具に用いる加熱部における試料の固定方法を概略的に示す上方からの平面図である。
【図９】図９は、本発明の一実施形態を示すものであり、本発明に係る光ファイバー結合器具の構成を概略的に示す上方からの平面図（図９（ａ））および側面図（図９（ｂ））である。
【図１０】図１０は、本発明の一実施形態を示すものであり、本発明に係る発光検出器具の構成を概略的に示す側方からの断面図である。
【図１１】図１１は、本発明の一実施形態を示すものであり、本発明に係る走査型トンネル顕微鏡の構成を概略的に示す上方からの平面図（図１１（ａ））および断面図（図１１（ｂ））である。
【符号の説明】
【０１６２】
１    端子
２    絶縁体
３    電極
４    絶縁チューブ
５    案内部材
６    突起部
７    操作部
８    リング
９    突起部
１０    凹部
１１    遊嵌部
１２    凹部
１３    試料
１４    ヒータ
１５    板ばね
１６    ねじ
１７    リード
１８    熱電対
１９    蒸着部
２０    リード
２１    熱電対
２２    坩堝
２３    コイル支持体
２４    コイル
２５    遮蔽体
２６    絶縁体
２７    加熱部
２８    試料
２９    絶縁体
３０    ねじ
３１    リード
３２    リード
３３    リード
３４    碍子
３５    フィラメント
３６    試料
３７    プローブ
３８    光ファイバー
３９    光ファイバー接合部
４０    絶縁体
４１    絶縁体
４２    試料台
４３    ねじ
４４    絶縁体
４５    リード
４６    試料
４７    開口
４８    試料保持台
４９    開口
５０    照射光
５１    試料片
５２    試料ホルダ
５３    保持台
５４    ステージ
５５    走査ピエゾ
５６    プローブ
１００    基板
２００    ホルダー
３００    操作補助部材
４００    基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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