(57)【要約】【課題】厚さ或いは径がナノサイズであるナノ素材に含まれる試料を、これにダメージを加えることなく、試料台上に設置することのできる設置用装置を提供する。【解決手段】  本発明の設置用装置は、表面に開口する溝１５が形成されているとともに、溝１５を跨ぐようにナノ素材Ｎが表面に沿って延びているシリコンチップ１０と、先端が二股１１ａ，１１ｂに分かれているフォーク１１と、アクチュエータによって３次元方向に移動可能な移動体２０を備えるマニュピレータとを有する。フォーク１１の基端が移動体２０に固定されることで、フォーク１１は、移動体２０と共に移動するものとされ、移動体２０と共にフォーク１１を移動させることで、フォーク１１を溝１５に挿入させることや、二股１１ａ，１１ｂで引張試験機２の試料台を挟み込んだ状態にすることが可能とされる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
厚さ或いは径がナノサイズであるナノ素材に含まれる試料を、試料台上に設置するために使用される設置用装置であって、
表面に開口する溝が形成されているとともに、前記溝を跨ぐように前記ナノ素材が表面に沿って延びているシリコンチップと
先端が二股に分かれているフォークと、
第１アクチュエータによって３次元方向に移動可能な移動体を備えるマニュピレータと、を有し、
前記フォークの基端が前記移動体に固定されることで、前記フォークは、前記移動体と共に移動するものとされ、
前記移動体と共に前記フォークを移動させることで、前記フォークを前記溝に挿入させることや、前記二股で前記試料台を挟み込んだ状態にすることが可能とされる、設置用装置。
【請求項２】
前記移動体は、前記第１アクチュエータが設けられる本体部と、当該本体部に片持ち支持される梁部とを備え、
前記フォークは、基端が前記梁部の先端に固定されて、当該梁部の先端から斜め下方に延びている請求項１に記載の設置装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の設置用装置を使用して、前記ナノ素材に含まれる試料を、前記試料台上に設置する方法であって、
前記移動体と共に前記フォークを移動させることで、前記フォークを前記溝に挿入して、前記フォークの上方に前記ナノ素材が位置した状態にする第１工程と、
前記移動体と共に前記フォークを上昇させることで、前記二股を前記ナノ素材に接触させる第２工程と、
前記二股に接触する前記ナノ素材の部分を、前記二股に接着する第３工程と、
前記移動体と共に前記フォークを上昇させることで、前記ナノ素材を、前記シリコンチップに支持される領域と、前記二股に支持される領域とに切断する第４工程と、
前記移動体と共に前記フォークを移動させることで、前記フォークを前記試料台の上側に配置する第５工程と、
前記移動体と共に前記フォークを下降させることで、前記二股によって前記試料台が挟み込まれて、前記二股に支持される前記ナノ素材が、前記試料台に接触した状態にする第６工程と、
前記試料台に接触する前記ナノ素材の部分を、前記試料台に接着する第７工程と、
前記移動体を上昇させることで、前記ナノ素材を、前記二股に支持される部分と、前記試料に相当する前記試料台に支持される部分とに切断する第８工程と、を有する、設置方法。
【請求項４】
前記第１工程から前記第８工程は、前記フォーク付きの前記移動体が配置された電子顕微鏡のチャンバーで実施されるものであって、前記シリコンチップや前記試料台は、電子線を照射可能な前記チャンバーの観察部に配置され、電子線が照射されない観察部以外の前記チャンバーの範囲にはパラフィンが配置され、
前記第３工程では、前記二股に接触する前記ナノ素材の部分に電子線を集中照射することにより、前記観察部以外の範囲に配置された前記パラフィンを分解させるとともに、この分解によって生じる主にカーボンからなる接着膜を、前記二股に接触する前記ナノ素材の部分に付着させて、前記接着膜により、前記二股に接触する前記ナノ素材の部分を、前記二股に接着させ、
前記第７工程では、前記試料台に接触する前記ナノ素材の部分に電子線を集中照射することにより、前記観察部以外の範囲に配置された前記パラフィンを分解させるとともに、この分解によって生じる主にカーボンからなる接着膜を、前記試料台に接触する前記ナノ素材の部分に付着させて、前記接着膜により、前記試料台に接触する前記ナノ素材の部分を、前記試料台に接着させる請求項３に記載の設置方法。
【請求項５】
前記第１工程から前記第８工程は、前記フォーク付きの前記移動体が配置された電子顕微鏡のチャンバーで実施されるものであって、前記シリコンチップや前記試料台は、電子線を照射可能な前記チャンバーの観察部に配置され、
前記第３工程では、フェナントレンガスを前記チャンバーに導入しながら、前記二股に接触する前記ナノ素材の部分に電子線を照射することにより、カーボンからなる接着膜を、前記二股に接触する前記ナノ素材の部分に形成して、前記接着膜により、前記二股に接触する前記ナノ素材の部分が、前記二股に接着され、
前記第７工程では、フェナントレンガスを前記チャンバーに導入しながら、前記試料台に接触する前記ナノ素材の部分に電子線を照射することにより、カーボンからなる接着膜を前記試料台に接触する前記ナノ素材の部分に形成して、当該接着膜により、前記試料台に接触する前記ナノ素材の部分を、前記試料台に接着する請求項３に記載の設置方法。
【請求項６】
前記第１工程から前記第８工程は、前記フォーク付きの前記移動体が配置された電子顕微鏡のチャンバーで実施されるものであって、前記シリコンチップや前記試料台は、電子線を照射可能な前記チャンバーの観察部に配置され、
前記第３工程では、ヘキサカルボニル・タングステンの原料ガスを前記チャンバーに導入しながら、前記二股に接触する前記ナノ素材の部分に電子線を照射することにより、タングステンからなる接着膜を、前記二股に接触する前記ナノ素材の部分に形成して、前記接着膜により、前記二股に接触する前記ナノ素材の部分が、前記二股に接着され、
前記第７工程では、ヘキサカルボニル・タングステンの原料ガスを前記チャンバーに導入しながら、前記試料台に接触する前記ナノ素材の部分に電子線を照射することにより、タングステンからなる接着膜を前記試料台に接触する前記ナノ素材の部分に形成して、前記接着膜により、前記試料台に接触する前記ナノ素材の部分を、前記試料台に接着する請求項３に記載の設置方法。
【請求項７】
請求項１又は２に記載の設置用装置と、
前記試料の引張試験を行うための引張試験機と、を備えた引張試験システムであって、
前記引張試験器は、駆動体と、従動体と、アクチュエータと、センサと、ロードセルとを備え、
前記従動体は、前記駆動体の後側に配置されており、
前記試料台は、前記駆動体の後端と前記従動体の前端とから構成され、前記駆動体と前記従動体とが接近状態にあるときに、前記二股で前記試料台を挟み込んで、前記二股に支持された前記ナノ素材に含まれる前記試料を前記試料台上に設置でき、
前記アクチューエータは、前記駆動体を前側に変位させることが可能であり、前記試料台上に前記試料が設置された状態で、前記アクチュエータによって前記駆動体を前側に変位させることで、前記試料が前記従動体を牽引するものとなって、前記駆動体と前記従動体とによって前記試料が引っ張られ、
前記センサは、前記駆動体の後端が前側に変位した量（以下、第１変位量）と、前記試料の牽引により前記従動体の前端が前側に変位した量（以下、第２変位量）とを計測して、前記第１変位量から前記第２変位量を差し引くことで前記試料の伸びを計測し、
前記ロードセルは、前記従動体の近傍に配置される固定部材と、前記従動体と前記固定部材とを接続するバネとを有しており、前記第２変位量に前記バネのバネ乗数を掛け合わせることで、前記試料に作用する荷重を求める、引張試験システム。
【請求項８】
前記駆動体の後部では、前記駆動体の幅方向に延びる第１スリットが形成されているとともに、当該第１スリットの後側において、前記駆動体の後端をなす第１突条が、前記駆動体の幅方向に延びており、
前記従動体の前部では、前記従動体の幅方向に延びる第２スリットが形成されているとともに、前記第２スリットの前側において、前記従動体の前端をなす第２突条が、前記従動体の幅方向に延びており、
前記試料台は、前記第１突条と前記第２突条とから構成され、前記駆動体と前記従動体とが接近状態にあるときに、前記二股のうち、一方を前記第１スリットに挿入し、他方を前記第２スリットに挿入することで、前記二股で前記試料台を挟み込んで、前記二股に支持された前記ナノ素材に含まれる前記試料を前記試料台上に設置できる請求項７に記載の引張試験システム。
【請求項９】
請求項１又は２に記載の設置用装置で使用されるフォークの製造方法であって、
タングステンプローブの先端部に集束イオンビームを照射して、前記タングステンプローブの先端を二股に加工することで前記フォークが製造される製造方法。
【請求項１０】
請求項１又は２に記載の設置用装置で使用されるフォークの製造方法であって、
シリコンウェハの先端部に集束イオンビームを照射して、前記シリコンウェハの先端を二股に加工して、当該二股の加工が行われた前記シリコンウェハをプローブの先端に取り付けることで、前記フォークが製造される製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ナノ素材に含まれる試料を試料台上に設置するために使用される設置用装置、当該設置用装置を使用して試料を試料台上に設置する方法、設置用装置で使用されるフォークの製造方法、及び設置用装置を備えた引張試験システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
カーボンナノチューブやグラフェン等のナノ素材の機械物性を把握することは、これらの用途を検討する上で重要である。しかしながらナノ素材にダメージを加えることなく引張試験機に移動させることが困難であることで、ナノ素材の機械物性の測定は技術的難度が極めて高かった。例えば従来より、カーボンナノチューブを移動させるために、光ピンセットによる方法が実施されているが（例えば特許文献１）、この方法では、カーボンナノチューブに光トラップ力が加えられることで、カーボンナノチューブにダメージが加えられる虞がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１８９５３５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、厚さ或いは径がナノサイズであるナノ素材に含まれる試料を、これにダメージを加えることなく、試料台上に設置することのできる設置用装置、当該設置用装置を使用して、前記ナノ素材に含まれる試料を、前記試料台上に設置する方法、前記設置用装置で使用されるフォークの製造方法、及び前記設置用装置を備えた引張試験システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明は、次の項に記載の主題を包含する。
【０００６】
項１．厚さ或いは径がナノサイズであるナノ素材に含まれる試料を、試料台上に設置するために使用される設置用装置であって、
表面に開口する溝が形成されているとともに、前記溝を跨ぐように前記ナノ素材が表面に沿って延びているシリコンチップと、
先端が二股に分かれているフォークと、
第１アクチュエータによって３次元方向に移動可能な移動体を備えるマニュピレータと、を有し、
前記フォークの基端が前記移動体に固定されることで、前記フォークは、前記移動体と共に移動するものとされ、
前記移動体と共に前記フォークを移動させることで、前記フォークを前記溝に挿入させることや、前記二股で前記試料台を挟み込んだ状態にすることが可能とされる、設置用装置。
【０００７】
項２．前記移動体は、前記第１アクチュエータが設けられる本体部と、当該本体部に片持ち支持される梁部とを備え、
前記フォークは、基端が前記梁部の先端に固定されて、当該梁部の先端から斜め下方に延びている項１に記載の設置装置。
【０００８】
項３．項１又は２に記載の設置用装置を使用して、前記ナノ素材に含まれる試料を、前記試料台上に設置する方法であって、
前記移動体と共に前記フォークを移動させることで、前記フォークを前記溝に挿入して、前記フォークの上方に前記ナノ素材が位置した状態にする第１工程と、
前記移動体と共に前記フォークを上昇させることで、前記二股を前記ナノ素材に接触させる第２工程と、
前記二股に接触する前記ナノ素材の部分を、前記二股に接着する第３工程と、
前記移動体と共に前記フォークを上昇させることで、前記ナノ素材を、前記シリコンチップに支持される領域と、前記二股に支持される領域とに切断する第４工程と、
前記移動体と共に前記フォークを移動させることで、前記フォークを前記試料台の上側に配置する第５工程と、
前記移動体と共に前記フォークを下降させることで、前記二股によって前記試料台が挟み込まれて、前記二股に支持される前記ナノ素材が、前記試料台に接触した状態にする第６工程と、
前記試料台に接触する前記ナノ素材の部分を、前記試料台に接着する第７工程と、
前記移動体を上昇させることで、前記ナノ素材を、前記二股に支持される部分と、前記試料に相当する前記試料台に支持される部分とに切断する第８工程と、を有する、設置方法。
【０００９】
項４．前記第１工程から前記第８工程は、前記フォーク付きの前記移動体が配置された電子顕微鏡のチャンバーで実施されるものであって、前記シリコンチップや前記試料台は、電子線を照射可能な前記チャンバーの観察部に配置され、電子線が照射されない観察部以外の前記チャンバーの範囲にはパラフィンが配置され、
前記第３工程では、前記二股に接触する前記ナノ素材の部分に電子線を集中照射することにより、前記観察部以外の範囲に配置された前記パラフィンを分解させるとともに、この分解によって生じる主にカーボンからなる接着膜を、前記二股に接触する前記ナノ素材の部分に付着させて、前記接着膜により、前記二股に接触する前記ナノ素材の部分を、前記二股に接着させ、
前記第７工程では、前記試料台に接触する前記ナノ素材の部分に電子線を集中照射することにより、前記観察部以外の範囲に配置された前記パラフィンを分解させるとともに、この分解によって生じる主にカーボンからなる接着膜を、前記試料台に接触する前記ナノ素材の部分に付着させて、前記接着膜により、前記試料台に接触する前記ナノ素材の部分を、前記試料台に接着させる項３に記載の設置方法。
【００１０】
項５．前記第１工程から前記第８工程は、前記フォーク付きの前記移動体が配置された電子顕微鏡のチャンバーで実施されるものであって、前記シリコンチップや前記試料台は、電子線を照射可能な前記チャンバーの観察部に配置され、
前記第３工程では、フェナントレンガスを前記チャンバーに導入しながら、前記二股に接触する前記ナノ素材の部分に電子線を照射することにより、カーボンからなる接着膜を、前記二股に接触する前記ナノ素材の部分に形成して、前記接着膜により、前記二股に接触する前記ナノ素材の部分が、前記二股に接着され、
前記第７工程では、フェナントレンガスを前記チャンバーに導入しながら、前記試料台に接触する前記ナノ素材の部分に電子線を照射することにより、カーボンからなる接着膜を前記試料台に接触する前記ナノ素材の部分に形成して、当該接着膜により、前記試料台に接触する前記ナノ素材の部分を、前記試料台に接着する項３に記載の設置方法。
【００１１】
項６． 前記第１工程から前記第８工程は、前記フォーク付きの前記移動体が配置された電子顕微鏡のチャンバーで実施されるものであって、前記シリコンチップや前記試料台は、電子線を照射可能な前記チャンバーの観察部に配置され、
前記第３工程では、ヘキサカルボニル・タングステンの原料ガスを前記チャンバーに導入しながら、前記二股に接触する前記ナノ素材の部分に電子線を照射することにより、タングステンからなる接着膜を、前記二股に接触する前記ナノ素材の部分に形成して、前記接着膜により、前記二股に接触する前記ナノ素材の部分が、前記二股に接着され、
前記第７工程では、ヘキサカルボニル・タングステンの原料ガスを前記チャンバーに導入しながら、前記試料台に接触する前記ナノ素材の部分に電子線を照射することにより、タングステンからなる接着膜を前記試料台に接触する前記ナノ素材の部分に形成して、前記接着膜により、前記試料台に接触する前記ナノ素材の部分を、前記試料台に接着する項３に記載の設置方法。
【００１２】
項７．項１又は２に記載の設置用装置と、
前記試料の引張試験を行うための引張試験機と、を備えた引張試験システムであって、
前記引張試験器は、駆動体と、従動体と、アクチュエータと、センサと、ロードセルとを備え、
前記従動体は、前記駆動体の後側に配置されており、
前記試料台は、前記駆動体の後端と前記従動体の前端とから構成され、前記駆動体と前記従動体とが接近状態にあるときに、前記二股で前記試料台を挟み込んで、前記二股に支持された前記ナノ素材に含まれる前記試料を前記試料台上に設置でき、
前記アクチューエータは、前記駆動体を前側に変位させることが可能であり、前記試料台上に前記試料が設置された状態で、前記アクチュエータによって前記駆動体を前側に変位させることで、前記試料が前記従動体を牽引するものとなって、前記駆動体と前記従動体とによって前記試料が引っ張られ、
前記センサは、前記駆動体の後端が前側に変位した量（以下、第１変位量）と、前記試料の牽引により前記従動体の前端が前側に変位した量（以下、第２変位量）とを計測して、前記第１変位量から前記第２変位量を差し引くことで前記試料の伸びを計測し、
前記ロードセルは、前記従動体の近傍に配置される固定部材と、前記従動体と前記固定部材とを接続するバネとを有しており、前記第２変位量に前記バネのバネ乗数を掛け合わせることで、前記試料に作用する荷重を求める、引張試験システム。
【００１３】
項８．前記駆動体の後部では、前記駆動体の幅方向に延びる第１スリットが形成されているとともに、当該第１スリットの後側において、前記駆動体の後端をなす第１突条が、前記駆動体の幅方向に延びており、
前記従動体の前部では、前記従動体の幅方向に延びる第２スリットが形成されているとともに、前記第２スリットの前側において、前記従動体の前端をなす第２突条が、前記従動体の幅方向に延びており、
前記試料台は、前記第１突条と前記第２突条とから構成され、前記駆動体と前記従動体とが接近状態にあるときに、前記二股のうち、一方を前記第１スリットに挿入し、他方を前記第２スリットに挿入することで、前記二股で前記試料台を挟み込んで、前記二股に支持された前記ナノ素材に含まれる前記試料を前記試料台上に設置できる項７に記載の引張試験システム。
【００１４】
項９．項１又は２に記載の設置用装置で使用されるフォークの製造方法であって、
タングステンプローブの先端部に集束イオンビームを照射して、前記タングステンプローブの先端を二股に加工することで前記フォークが製造される製造方法。
【００１５】
項１０．項１又は２に記載の設置用装置で使用されるフォークの製造方法であって、
シリコンウェハの先端部に集束イオンビームを照射して、前記シリコンウェハの先端を二股に加工して、当該二股の加工が行われた前記シリコンウェハをプローブの先端に取り付けることで、前記フォークが製造される製造方法。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ナノ素材をフォークの二股に支持させて、マニュピレータによってフォークを移動させることで、ナノ素材に含まれる試料（二股の間を延びるナノ素材の部分）を、他の物体に触れることなく、試料台上に設置できる。したがって本発明によれば、ナノ素材に含まれる試料を、これにダメージを加えることなく、試料台上に設置できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態に係る設置用装置を備える引張試験システムを示す概略斜視図である。
【図２】電子顕微鏡のチャンバーに配置される引張試験システムの構成を示す概略斜視図である。
【図３】引張試験機を示す概略平面図である。
【図４】図３のＡ範囲を拡大して示す概略平面図である。
【図５】フォークの先端側を示す写真である。
【図６】本実施形態に係る設置用装置を使用して、ナノ素材に含まれる試料を試料台上に設置する方法を説明するための概略斜視図である。
【図７】本実施形態に係る設置用装置を使用して、ナノ素材に含まれる試料を試料台上に設置する方法を説明するための概略斜視図である。
【図８】本実施形態に係る設置用装置を使用して、ナノ素材に含まれる試料を試料台上に設置する方法を説明するための概略斜視図である。
【図９】本実施形態に係る設置用装置を使用して、ナノ素材に含まれる試料を試料台上に設置する方法を説明するための概略斜視図である。
【図１０】本実施形態に係る設置用装置を使用して、ナノ素材に含まれる試料を試料台上に設置する方法を説明するための概略斜視図である。
【図１１】本実施形態に係る設置用装置を使用して、ナノ素材に含まれる試料を試料台上に設置する方法を説明するための概略斜視図である。
【図１２】本実施形態に係る設置用装置を使用して、ナノ素材に含まれる試料を試料台上に設置する方法を説明するための概略斜視図である。
【図１３】本実施形態に係る設置用装置を使用して、ナノ素材に含まれる試料を試料台上に設置する方法を説明するための概略斜視図である。
【図１４】フォークの他の例を示す写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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、本発明の実施形態に係る設置用装置１を備える引張試験システム１００を示す概略斜視図である。図２は、電子顕微鏡ＤのチャンバーＣに配置される引張試験システム１００の構成を示す概略斜視図である。
【００１９】
引張試験システム１００は、ナノ素材Ｎに含まれる試料Ｓ（図２参照）の引張試験を行うために使用される。ナノ素材Ｎは、厚さがナノサイズであるナノシート、或いは、径がナノサイズであるナノチューブである。上記のナノシートとして例えば単層或いは複層のグラフェンが挙げられる。また上記のナノチューブとして例えば単層或いは複層のカーボンナノチューブが挙げられる。
【００２０】
引張試験システム１００は、設置用装置１と、引張試験機２とを備える。引張試験システム１００では、設置用装置１によって、ナノ素材Ｎに含まれる試料Ｓを、引張試験機２の試料台上に設置することが可能であり、引張試験機２によって、試料Ｓに作用する荷重と、試料Ｓに生じる伸びとを計測可能である。以下、設置用装置１や引張試験機２が備える構成について具体的に説明する。
【００２１】
図３は、引張試験機２を示す概略平面図である。
【００２２】
図３に示すように、引張試験機２は、駆動体３や、駆動体３の後側に配置される従動体４を備えている。当該引張試験機２は、駆動体３の後端３ａと従動体４の前端４ａとによって試料台を構成するものであり、当該試料台に試料Ｓが設置された状態で、試料Ｓに作用する荷重と試料Ｓに生じる伸びとを計測可能である。
【００２３】
具体的には、引張試験機２は、上記の駆動体３や従動体４に加えて、アクチュエータ５や、センサ６や、ロードセル７を備えている。
【００２４】
アクチュエータ５は、駆動体３を前側（従動体４から離れる側）に変位させることが可能である。試料台（駆動体３の後端３ａ及び従動体４の前端４ａ）上に試料Ｓが設置された状態で、アクチュエータ５によって駆動体３を前側に変位させることで、試料Ｓが従動体４を牽引するものとなって、駆動体３と従動体４とによって試料Ｓが前後方向に引っ張られる。
【００２５】
センサ６は、駆動体３の後端３ａが前側に変位した量（以下、第１変位量）を計測可能な駆動側センサ６ａと、試料Ｓの牽引により従動体４の前端４ａが前側に変位した量（以下、第２変位量）を計測可能な従動側センサ６ｂとを備えており、第１変位量から第２変位量を差し引くことで、試料Ｓの伸びを計測する。
【００２６】
ロードセル７は、従動体４の近傍に配置される固定部材７ａと、従動体４と固定部材７ａとを接続するバネ７ｂとを有しており、第２変位量にバネ７ｂのバネ乗数を掛け合わせることで、試料Ｓに作用する荷重を求める。
【００２７】
図４は、図３のＡ範囲を拡大して示す概略平面図であり、駆動体３の後部や、従動体４の前部を示している。
【００２８】
図４に示すように、駆動体３の後部では、駆動体３の幅方向に延びる第１スリット３ｂが形成されているとともに（第１スリット３ｂは、駆動体３の側縁から幅方向の途中位置まで延びるものである）、第１スリット３ｂの後側において、駆動体３の後端３ａをなす第１突条が、駆動体３の幅方向に延びている（以下、上記の第１突条を「第１突条３ａ」と適宜記す）。
【００２９】
従動体４の前部では、従動体４の幅方向に延びる第２スリット４ｂが形成されているとともに（第２スリット４ｂは、従動体４の側縁から幅方向の途中位置まで延びるものである）、第２スリット４ｂの前側において、従動体４の前端４ａをなす第２突条が、従動体４の幅方向に延びている（以下、上記の第２突条を「第２突条４ａ」と適宜記す）。
【００３０】
第１スリット３ｂや第２スリット４ｂは、３μｍ程度の深さを有するものであり、第１突条３ａや第２突条４ａは、第１スリット３ｂや第２スリット４ｂの深さ分の厚さを有している。
【００３１】
上記の引張試験機２では、駆動体３と従動体４とが接近状態にあるときに、設置用装置１を用いて、ナノ素材Ｎに含まれる試料Ｓが突条３ａ，４ａ（試料台）上に設置される（「駆動体３と従動体４とが接近状態にあるとき」とは、例えば「駆動体３の後端と従動体４の前端との間の間隔が５μｍ程度であるとき」に相当する）。そして試料Ｓが突条３ａ，４ａ（試料台）上に設置された状態で、アクチュエータ５が駆動体３を前側（従動体４から離れる側）に変位させることで、駆動体３と従動体４とによって試料Ｓを引っ張ることができる。そしてこの間、センサ６によって、上記の第１変位量と第２変位量とが計測されて第１変位量から第２変位量が差し引かれることで、試料Ｓに生じる伸びが計測される。またロードセル７によって、第２変位量にバネ７ｂのバネ乗数が掛け合われることで、試料Ｓに作用する荷重が計測される。
【００３２】
図１や図２に示すように、設置用装置１は、シリコンチップ１０と、フォーク１１と、マニュピレータ１２とを有している。
【００３３】
シリコンチップ１０は、３μｍ程度の厚さを有するものである。図２に示すように、シリコンチップ１０には、表面に開口する溝１５が形成されており、溝１５を跨ぐようにナノ素材Ｎがシリコンチップ１０の表面に沿って延びている。溝１５の幅は、例えば、２６μｍ以上３０μｍ以下とされ、ナノ素材Ｎは、例えば触媒CVD方法により、溝１５を跨ぐように成長したものである。なお図２は、溝１５がシリコンチップ１０を貫通する溝である場合を示しているが、溝１５は、シリコンチップ１０を貫通しない溝であってもよい。
【００３４】
図５は、フォーク１１の先端側を示す写真である。フォーク１１は、溝１５よりも幅が小さいものであって、先端が二股１１ａ，１１ｂに分かれている。フォーク１１は、以下の工程１，２が順次実施されることで製造されたものである。
工程１：シリコンウェハＨの先端に集束イオンビームを照射することで、シリコンウェハＨの先端を二股１１ａ，１１ｂに加工する。
工程２：先端が二股１１ａ，１１ｂに加工されたシリコンウェハＨを、例えばタングステンからなるプローブＰの先端に、例えば集束イオンビームを使った金属膜局所デポジション機能によって取り付ける。
【００３５】
図１に示すように、マニュピレータ１２は、電子顕微鏡ＤのチャンバーＣに配置される移動体２０と、電子顕微鏡Ｄと電気的に接続される制御装置２１と、制御装置２１と電気的に接続されるＰＣ（Personal Computer）２２とを備えている。
【００３６】
移動体２０は、アクチュエータ（図示せず）によって３次元方向（Ｘ軸方向（左右方向）・Ｙ軸方向（前後方向）・Ｚ軸方向（上下方向））に移動可能なものである。当該移動体２０は、上記のアクチュエータ（図示せず）が設けられる本体部３０と、本体部３０に片持ち支持される梁部３１とを備えている。梁部３１の先端には、フォーク１１の基端が螺子（図示せず）等で固定されており、フォーク１１は、梁部３１の先端から斜め下方に延びている。
【００３７】
上記のマニュピレータ１２によれば、作業者の操作に応じた操作信号がＰＣ２２から制御装置２１に出力されて、制御装置２１が操作信号に基づき移動体２０のアクチュエータを制御することで、作業者が所望する位置に移動体２０及びフォーク１１を移動させることが可能である。上記のマニュピレータ１２として、例えば株式会社三友製作所製のNano Manipulation Stage NMS110LEを使用できる。これによれば、全軸フルストロークにおいて10nmオーダーで、移動体２０の位置決めが可能である。
【００３８】
電子顕微鏡Ｄは、電子源（図示せず）から発せられる電子線をチャンバーＣの観察部Ｋに照射して、電子線の照射位置から放出される二次電子等を検出するものであり、偏光コイル（図示せず）によって観察部Ｋにおける電子線の照射位置を調整することや、電子レンズ（図示せず）によって電子線を細く絞ることが可能である。上記の制御装置２１やＰＣ２２は、電子顕微鏡Ｄを制御するためにも使用され、電子線照射位置の拡大画像を表示することができる。すなわち、作業者の操作に応じた操作信号がＰＣ２２から制御装置２１に出力されて、制御装置２１が上記操作信号に基づき電子顕微鏡Ｄの偏光コイルや電子レンズを制御することで、作業者が所望する観察部Ｋの位置に電子線が集中照射される。そして電子線の照射位置から放出される二次電子等が電子顕微鏡Ｄの検出器で検出されて、当該二次電子等の検出信号が、制御装置２１に出力されて、映像信号に変換される。そして当該映像信号が制御装置２１からＰＣ２２に出力されることで、映像信号に基づく拡大画像（電子線の照射位置の拡大画像）が、ＰＣ２２のモニターに表示される。なお制御装置２１やＰＣ２２以外の手段によって、電子顕微鏡Ｄの制御や、拡大画像の表示が行われてもよい。
【００３９】
図６〜図１３は、本実施形態に係る設置用装置１を使用して、ナノ素材Ｎに含まれる試料Ｓを試料台上に設置する方法を説明するための概略斜視図である。
【００４０】
図６〜図１３に示す方法は、フォーク１１付きの移動体２０が配置された電子顕微鏡ＤのチャンバーＣ内で実施されるものであり、シリコンチップ１０や引張試験機２は、電子線を照射可能なチャンバーＣの観察部Ｋに配置される（図１参照）。また電子線が照射されない観察部Ｋ以外のチャンバーＣの範囲には、パラフィンＦが配置される。なおシリコンチップ１０の位置や、引張試験機２の位置は、移動体２０の左右方向・前後方向・上下方向の移動によって、フォーク１１をシリコンチップ１０の溝１５に挿入することや（後述の図６参照）、フォーク１１の二股１１ａ，１１ｂを引張試験機２のスリット３ｂ，４ｂに挿入して（後述の図１１参照）、二股１１ａ，１１ｂで突条３ａ，４ａ（試料台）を挟み込むことの可能な位置に調整される。また引張試験機２は、その全体が観察部Ｋに位置する必要はなく、少なくとも試料台（駆動体３の後端３ａ及び従動体４の前端４ａ）が観察部Ｋに位置すればよい。
【００４１】
以下、図６〜図１３に示す処理について順に説明する、なお以下では、「移動体２０の左右方向・前後方向・上下方向の移動によって、フォーク１１を左右方向・前後方向・上下方向に移動させること」を、「移動体２０と共にフォーク１１を移動させる」と記し、「移動体２０の上昇によって、フォーク１１を上昇させること」を、「移動体２０と共にフォーク１１を上昇させる」と記し、「移動体２０の下降によって、フォーク１１を下降させること」を、「移動体２０と共にフォーク１１を下降させる」と記す。
【００４２】
まず移動体２０と共にフォーク１１を移動させることで、図６に示すように、フォーク１１をシリコンチップ１０の溝１５に挿入して、フォーク１１の上方にナノ素材Ｎが位置した状態とする（第１工程）。この際には、図２に示したように、フォーク１１が梁部３１の先端から斜め下方に延びていることで、溝１５にフォーク１１を容易に挿入できる。
【００４３】
ついで図７に示すように、移動体２０と共にフォーク１１を上昇させることで、フォーク１１の二股１１ａ，１１ｂの上面を、ナノ素材Ｎの下面に接触させる（第２工程）。
【００４４】
ついで図８に示すように、二股１１ａ，１１ｂに接触するナノ素材Ｎの部分（以下、ナノ素材Ｎの二股接触部分）を、二股１１ａ，１１ｂに接着する（第３工程）。この際には、EBID（electron beam induced deposition）技術によって、ナノ素材Ｎの二股接触部分を二股１１ａ，１１ｂに接着することが行われる。すなわち、ナノ素材Ｎの二股接触部分に電子線を集中照射することにより、観察部Ｋ以外の範囲に配置されたパラフィンＦを分解させるとともに、この分解によって生じる主にカーボンからなる接着膜Ｙａ，Ｙｂをナノ素材Ｎの二股接触部分に付着させて、接着膜Ｙａ，Ｙｂにより、ナノ素材Ｎの二股接触部分を、二股１１ａ，１１ｂに接着させる。
【００４５】
ついで図９に示すように、移動体２０と共にフォーク１１を上昇させることで、ナノ素材Ｎを、シリコンチップ１０に支持される領域と、二股１１ａ，１１ｂに支持される領域とに切断する（第４工程）。この切断は、接着膜Ｙａと溝１５の一方側縁１５ａとの間や、接着膜Ｙｄと溝１５の他側縁１５ｂとの間で、ナノ素材Ｎに剪断力が加えられることで生じる。  
【００４６】
ついで、移動体２０と共にフォーク１１を移動させることで、図１０に示すように、フォーク１１を突条３ａ，４ａ（試料台）の上側に配置する。この際には、フォーク１１の二股１１ａ，１１ｂがスリット３ｂ，４ｂの直上に位置するように、フォーク１１の位置を調整する。
【００４７】
ついで図１１に示すように、移動体２０と共にフォーク１１を下降させることで、二股１１ａ，１１ｂのうち、一方１１ａを第１スリット３ｂに挿入し、他方１１ｂを第２スリット４ｂに挿入することで、二股１１ａ，１１ｂで突条３ａ，４ｂ（試料台）を挟み込んで、二股１１ａ，１１ｂに支持されるナノ素材Ｎの下面が、突条３ａ，４ｂ（試料台）の上面に接触した状態とされる（第６工程）。
【００４８】
なお第６工程で、フォーク１１の位置調整を容易とするために、スリット３ｂ，４ｂを有底のものとして（すなわち、第１スリット３ｂが駆動体３を貫通しないものとし、第２スリット４ｂが従動体４を貫通しないものとして）、スリット３ｂ，４ｂの深さを二股１１ａ，１１ｂの厚さに一致させることが好ましい。このようにすれば、二股１１ａ，１１ｂの下面がスリット３ｂ，４ｂの底面に当接して、フォーク１１の下降が止まった際に、ナノ素材Ｎの下面が、突条３ａ，４ｂ（試料台）の上面に接触した状態となる。このため、フォーク１１の位置調整が容易であり、フォーク１１の過度な下降によって、ナノ素材Ｎが切断されることを防止できる。
【００４９】
図１１に示した第６工程の後では、図１２に示すように、突条３ａ，４ａ（試料台）に接触するナノ素材Ｎの部分（以下、ナノ素材Ｎの突条接触部分）を、突条３ａ，４ａ（試料台）に接着することが行われる（第７工程）。この際にも、EBID技術によって、ナノ素材Ｎの突条接触部分を二股１１ａ，１１ｂに接着することが行われる。すなわち、ナノ素材Ｎの二股接触部分に電子線を集中照射することにより、観察部Ｋ以外の範囲に配置されたパラフィンＦを分解させるとともに、この分解によって生じる主にカーボンからなる接着膜Ｙｃ，Ｙｄをナノ素材Ｎの突条接触部分に付着させて、接着膜Ｙｃ，Ｙｄにより、ナノ素材Ｎの突条接触部分を、突条３ａ，４ａ（試料台）に接着させる。
【００５０】
ついで図１３に示すように、移動体２０と共にフォーク１１を上昇させることで、ナノ素材Ｎを、二股１１ａ，１１ｂに支持される部分と、試料Ｓに相当する突条３ａ，４ａ（試料台）に支持される部分とに切断する（第８工程）。この切断は、接着膜Ｙａと接着膜Ｙｃとの間や、接着膜Ｙｂと接着膜Ｙｄとの間において、ナノ素材Ｎに剪断力が加えられることで生じる。
【００５１】
以上の作業により、ナノ素材Ｎに含まれていた試料Ｓが突条３ａ，４ａ（試料台）上に設置された状態になり、引張試験機２で試料Ｓの引張試験を行うことが可能となる。すなわち、アクチュエータ５（図３参照）によって、駆動体３を前側（従動体４から離れる側）に変位させることで、駆動体３と従動体４とによって試料Ｓを引っ張って、センサ６やロードセル７によって、試料Ｓの伸びや試料Ｓに作用する荷重を計測できる。
【００５２】
本実施形態によれば、ナノ素材Ｎをフォーク１１の二股１１ａ，１１ｂに支持させて、マニュピレータ１２によってフォーク１１を移動させることで、ナノ素材Ｎに含まれる試料Ｓ（具体的には二股１１ａ，１１ｂの間を延びるナノ素材Ｎの部分）を、他の物体に触れることなく、突条３ａ，４ａ（試料台）上に設置できる。したがって本実施形態によれば、ナノ素材Ｎに含まれる試料Ｓを、これにダメージを加えることなく、突条３ａ，４ａ（試料台）上に設置できる。そしてこのことから、ナノ素材Ｎの機械物性を把握できるので、ナノ素材Ｎの用途を検討できる。
【００５３】
なお本発明は、上記実施形態に限定されず、種々改変することができる。
【００５４】
例えば上記実施形態では、EBID技術によって、二股１１ａ，１１ｂに接触するナノ素材Ｎの部分を二股１１ａ，１１ｂに接着し、突条３ａ，４ａ（試料台）に接触するナノ素材Ｎの部分を、突条３ａ，４ａ（試料台）に接着する例を示したが（図８，図１２参照）、例えば、フェナントレンガスを使用する方法や、ヘキサカルボニル・タングステンの原料ガスを使用する方法で、上記の接着が行われてもよい。以下、これらのガスを使用する場合について説明する。
【００５５】
上記のフェナントレンガスやヘキサカルボニル・タングステンの原料ガス（以下、タングステン原料ガス）が使用される場合においても、フォーク１１付きの移動体２０がチャンバーＣに配置された電子顕微鏡Ｄを用いて、図６〜図１３に対応する工程が実施され、シリコンチップ１０や引張試験機２は、電子線を照射可能なチャンバーＣの観察部Ｋに配置される（パラフィンＦは省略される）。
【００５６】
そしてフェナントレンガスが使用される場合には、図８に対応する工程（第３工程）において、フェナントレンガスを電子顕微鏡ＤのチャンバーＣに導入しながら、二股１１ａ，１１ｂに接触するナノ素材Ｎの部分（以下、ナノ素材Ｎの二股接触部分）に電子線を照射することにより、カーボンからなる接着膜Ｙａ，Ｙｂをナノ素材Ｎの二股接触部分に形成して、当該接着膜Ｙａ，Ｙｂにより、ナノ素材Ｎの二股接触部分を二股１１ａ，１１ｂに接着することが行われる。
【００５７】
さらに図１２に対応する工程（第７工程）では、フェナントレンガスをチャンバーＣに導入しながら、突条３ａ，４ａ（試料台）に接触するナノ素材Ｎの部分（以下、ナノ素材Ｎの突条接触部分）に電子線を照射することにより、カーボンからなる接着膜Ｙｃ，Ｙｄをナノ素材Ｎの突条接触部分に形成して、当該接着膜Ｙｃ，Ｙｄにより、ナノ素材Ｎの突条接触部分を突条３ａ，４ａ（試料台）に接着することが行われる。
【００５８】
またタングステン原料ガスが使用される場合には、図８に対応する第３工程において、タングステン原料ガスをチャンバーＣに導入しながら、二股１１ａ，１１ｂに接触するナノ素材Ｎの部分（以下、ナノ素材Ｎの二股接触部分）に電子線を照射することにより、タングステンからなる接着膜Ｙａ，Ｙｂを、ナノ素材Ｎの二股接触部分に形成して、当該接着膜Ｙａ，Ｙｂにより、ナノ素材Ｎの二股接触部分を、二股１１ａ，１１ｂに接着することが行われる。
【００５９】
さらに図１２に対応する第７工程では、タングステン原料ガスをチャンバーＣに導入しながら、突条３ａ，４ａ（試料台）に接触するナノ素材Ｎの部分（以下、ナノ素材Ｎの突条接触部分）に電子線を照射することにより、タングステンからなる接着膜Ｙｃ，Ｙｄをナノ素材Ｎの突条接触部分に形成して、当該接着膜Ｙｃ，Ｙｄにより、ナノ素材Ｎの突条接触部分を、突条３ａ，４ａに接着することが行われる。
【００６０】
また上記実施形態では、スリット３ｂの後側に形成される突条３ａと、スリット４ｂの前側に形成される突条４ａとから、試料台を構成する例を示したが（図４等参照）、試料台を構成する部材は、上記の突条３ａ，４ａに限定されない。例えば、駆動体３や従動体４にスリット３ｂ，４ｂを形成せずに、駆動体３の後部において、駆動体３の上面から上側に突出する第１突起を設け、従動体４の前部において、従動体４の上面から上側に突出する第２突起を設けて、第１突起と第２突起とによって試料台を構成してもよい。この場合には、駆動体３と従動体４とが接近状態にあるときに、フォーク１１の二股１１ａ，１１ｂで第１突起及び第２突起（試料台）を挟み込んで、二股１１ａ，１１ｂに支持させたナノ素材Ｎに含まれる試料Ｓを、第１突起及び第２突起（試料台）に設置することが行われる。なお第１突起や第２突起の高さは、二股１１ａ，１１ｂの厚さに一致させることが好ましい。このようにすれば、図１１に対応する工程（第６工程）で、フォーク１１を下降させる際に、二股１１ａ，１１ｂの下面が駆動体３の上面や従動体４の上面に当接して、フォーク１１が止まった際に、ナノ素材Ｎの下面が、第１突起や第２突起（試料台）の上面に接触した状態となる。このため、フォーク１１の位置調整が容易であり、フォーク１１の過度な下降によって、ナノ素材Ｎが切断されることを防止できる。
【００６１】
また図５に示すフォーク１１の代わりに、図１４に示すフォーク１７が使用されてもよい。図４に示すフォーク１７は、タングステンから形成されたものであり、先端が二股１７ａ，１７ｂに分かれている。このフォーク１７は、タングステンプローブＴＰの先端部に集束イオンビームを照射して、タングステンプローブＴＰの先端を二股１７ａ，１７ｂに加工することで製造される。
【００６２】
また本発明の設置用装置１によって試料Ｓを設置可能な試料台は、引張試験機２の試料台に限定されず、フォーク１１，１８の二股で挟み込むことの可能な様々な設置台とされ得る。
【００６３】
本発明者らは、本発明の効果確認のため、直径が１ｎｍ〜５ｎｍである多層及び単層のカーボンチューブに含まれる試料を、設置用装置１によって引張試験機２の突条３ａ，３ｂ（試料台）上に移動させた後、引張試験機２による試料の引張試験を行った。この結果、試料の伸びが増加することに伴い、試料に作用する荷重も増加することが確認された。このことから本発明の設置用装置１によれば、ナノ素材に含まれる試料を、これにダメージを加えることなく、突条３ａ，４ａ（試料台）上に設置できることが実証された。
【符号の説明】
【００６４】
１  設置用装置、
２  引張試験機、
３  駆動体、
３ａ  第１突条、
３ｂ  第１スリット、
４  従動体、
４ａ  第２突条、
４ｂ  第２スリット、
５  アクチュエータ、
６  センサ、
７  ロードセル、
７ａ  固定部材、
７ｂ  バネ、
１０  シリコンチップ、
１１  フォーク、
１１ａ，１１ｂ，１７ａ，１７ｂ  二股、
１２  マニュピレータ、
１５  溝、
１７  フォーク、
２０  移動体、
３０  本体部、
３１  梁部、
１００  引張試験システム、
Ｃ  電子顕微鏡のチャンバー、
Ｙｃ，Ｙｄ  カーボンからなる接着膜、
Ｎ  ナノ素材、
Ｐ  プローブ、
ＴＰ  タングステンプローブ、
Ｓ  試料
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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