【事件の表示】
　特許第２８３５５３０号「走査型トンネル顕微鏡」の請求項に係る特許に対する特許異議の申立てについて、　次のとおり決定する。
【結　論】
　訂正を認める。
　特許第２８３５５３０号の特許を維持する。
【理　由】
１．手続の経緯
　特許２８３５５３０号の請求項１ないし６に係る発明は、平成１年１２月１２日に特許出願され、平成１０年１０月９日に設定登録がなされ、その後特許異議申立人中石幸明より特許異議の申立てがなされ、平成１１年８月２５日（発送日平成１１年９月２４日）に取消理由通知がなされ、その指定期間内である平成１１年１１月２２日に訂正請求がなされたものである。
２．訂正の適否についての判断
ア．訂正事項
　特許権者が求めている訂正の概要は以下の通りである。
　特許請求の範囲の請求項１ないし３の、「試料表面の温度を制御する手段」との記載を、「試料を加熱するためのヒータと試料温度を検知するための温度センサと試料温度を検出し制御するための試料温度検出・制御部とで構成される試料表面の温度を制御する手段」と訂正する。
イ．訂正の目的の適否、新規事項の有無及び拡張・変更の存否
　上記訂正は、特許明細書の特許請求の範囲に記載された「試料表面の温度を制御する手段」を、より具体的に「試料を加熱するためのヒータと試料温度を検知するための温度センサと試料温度を検出し制御するための試料温度検出・制御部とで構成される試料表面の温度を制御する手段」と限定しようとするものであって、上記訂正事項は願書に最初に添付した明細書の５頁４行〜６行、６頁１０行〜１２行、７頁１７行〜２０行及び第１図〜第４図等に記載されていたものであるから、新規事項の追加にも該当せず、実質的に特許請求の範囲を拡張又は変更するものでもない。
ウ．独立特許要件の判断
（１）訂正後の発明
　訂正後の請求項に係る発明は、全文訂正明細書及び図面の記載からみて、その特許請求の範囲の請求項１ないし６に記載された次のとおりのものである。
「【請求項１】試料とトンネル探針間の電圧を設定する手段と、試料とトンネル探針間に流れるトンネル電流を検出する手段と、トンネル探針を試料に接近させる手段と、トンネル探針を試料面に対し平行に２次元移動させる手段と、試料を加熱するためのヒータと試料温度を検知するための温度センサと試料温度を検出し制御するための試料温度検出・制御部とで構成される試料表面の温度を制御する手段とからなり、前記温度制御手段により温度を変化させた時の試料表面像の変化を観察することを特徴とする走査型トンネル顕微鏡。
【請求項２】試料とトンネル探針を液体中に配置したセルと、試料とトンネル探針間の電圧を設定する手段と、試料とトンネル探針間に流れるトンネル電流を検出する手段と、トンネル探針を試料に接近させる手段と、トンネル探針を試料面に対し平行に２次元移動させる手段と、試料を加熱するためのヒータと試料温度を検知するための温度センサと試料温度を検出し制御するための試料温度検出・制御部とで構成される試料表面の温度を制御する手段とからなり、前記温度制御手段により温度を変化させた時の試料表面像の変化を観察することを特徴とする走査型トンネル顕微鏡。
【請求項３】試料、対極、参照電極及びトンネル探針を溶液中に配置した電気化学セルと、試料及びトンネル探針の電位を設定する手段と、試料と対極とに流れる電流を検出する手段と、試料とトンネル探針との間に流れるトンネル電流を検出する手段と、トンネル探針を試料に接近させる手段と、トンネル探針を試料面に対し平行に２次元移動させる手段と、試料を加熱するためのヒータと試料温度を検知するための温度センサと試料温度を検出し制御するための試料温度検出・制御部とで構成される試料表面の温度を制御する手段とからなり、前記温度制御手段により温度を変化させた時の試料表面像の変化を観察することを特徴とする走査型トンネル顕微鏡。
【請求項４】トンネル探針を試料面に対し平行に２次元移動させる手段が、ＸＹステージであることを特徴とする第１項記載の走査型トンネル顕微鏡。
【請求項５】トンネル探針を試料面に対し平行に２次元移動させる手段が、ＸＹステージであることを特徴とする第２項記載の走査型トンネル顕微鏡。
【請求項６】トンネル探針を試料面に対し平行に２次元移動させる手段が、ＸＹステージであることを特徴とする第３項記載の走査型トンネル顕微鏡。」
（２）取消理由の概要
　訂正前の特許請求の範囲の請求項１ないし６に係る発明は、下記の刊行物１〜３に記載された発明に基づいて当業者が容易に発明をすることができたものと認められるから、特許法第２９条第２項の規定により特許を受けることができないものである。
記
刊行物１：特開平１−１４１３０２号公報
刊行物２：JOURNAL DE PHYSIQUE “Imaging of liquid crystals with tunneling microscopy”2139〜2146頁、1989-8-1発行
刊行物３：特開昭６３−１３３４４１号公報
（３）刊行物に記載された発明
　当審が取消理由通知書で引用した刊行物１（特開平１−１４１３０２号公報）には次のことが図面とともに記載されている。
「（９）（ａ）試料、対極、参照電極およびチップとを溶液中に設置した電気化学セルにおいて、（ｂ）試料の電位を設定するための手段と、（ｃ）試料と対極とに流れる電流を検出するための手段と、（ｄ）−方、試料とトンネル電流が流れる距離にチップを移動するための手段と、（ｅ）試料とチップの電位差を一定するための手段と、（ｆ）チップと試料との電位差により流れるトンネル電流を検出するための手段と、（ｇ）検出したトンネル電流値がほぼ一定になるように、試料とチップとの距離を制御するＺ軸微動機構および制御手段と、（ｈ）かつチップが試料表面を走査するためのＸＹ軸微動機構および制御手段と、（ｉ）前記Ｚ軸微動機構の制御手段およびＸＹ軸微動機構の制御手段により、チップの位置を三次元表示で表わす手段より成り、試料表面の像を表わす、電気化学測定およびトンネル電流同時測定装置。」（２頁左上欄９行〜同頁右上欄９行）、
「具体的には、溶液中で試料を電位規制し電気化学測定を行わせ、同時に試料とチップ間に流れるトンネル電流を検出する方法および装置に関する。さらに検出したトンネル電流より試料表面の像として表わす、電気化学反応中での走査型トンネル顕微鏡に関する。」（２頁左下欄６〜１１行）、
「この走査型トンネル顕微鏡に関しては、例えば米国特許第４３４３９９３号明細書等において周知であり、超高真空下での測定が行われてきたが、最近では大気中、溶液中での測定も可能となっている。しかし、電気化学反応、例えば、電解析出過程、電極の腐食過程、各種電極反応を電気化学測定と同時にトンネル電流を検出する方法は確立されておらず、不可能であった。」（３頁左下欄１０〜１８行）、
「溶液中における試料電極の挙動は電気化学の重要な分野であり、電解工業、防食、表面処理技術、メッキ工業あるいは半導体工業と密接な関係がある。電気化学反応の多くは、電極−溶液界面で起こっており、電極表面の構造が本質を握っており、電極電位の制御下で、電極表面の構造を原子レベルで観測することは、電気化学反応、例えば、電解析出過程、電極の腐食過程、各種電極反応過程の解明にとって重要なことである。
　本発明は、上述した電極電位の制御下で、電極表面の構造を原子レベルで観測するための方法を提供し、装置を可能にしたものである。
　具体的に作用について述べると、まず、本発明により試料電位を固定しトンネル電流の測定が可能となった。このことは、試料電位で行われている電極反応をトンネル電流の変化で解析でき、トンネル電流が一定になるように、試料表面を走査することで、試料表面の構造の変化として解析が可能である。周知である溶液中での走査型トンネル顕微鏡は、単に溶液中の試料表面を走査型トンネル顕微鏡で観測を行なうものであり、本発明による試料電位制御下でのトンネル電流の検出により電極反応の本質の解明が可能となる。
　次に試料電位を走査し、試料とチップとの電位差を一定にした場合の作用を述べる。通常、試料の電位−電流曲線（サイクリックボルタモグラム）より電極反応の過程の解析が行われているが、本発明による方法および装置を用いることにより、サイクリックボルタモグラムの各電位におけるトンネル電流が測定され、さらに各電位における試料表面の構造が得られ、電気化学反応を電極表面構造と対応させて解析することが可能となる。
　最後に、試料電位を一定にし、チップの電位を走査した場合は、走査型トンネル顕微鏡で周知であるＳＴＳ（スキャニングトンネルスぺクトロスコピィー）が、試料電位制御下で可能となり、試料表面の仕事関数の測定、試料表面の物質の同定が可能であり、試料表面の原子像のみでなく、吸着原子、吸着分子の測定等が可能である。」（３頁右上欄１９行〜同頁右下欄１７行）、
「第１図に本発明による電気化学測定およびトンネル電流同時測定装置の概略図を示す。試料１、参照電極２、対極３、チップ４、を容器５に満たされた溶液６中に設置し電気化学セルとする。」（４頁左上欄２〜５行）、
「試料１、標準電極２、対極３は試料電位制御・試料電流検出部７に接続され、電源８による電圧を用い、試料１の電位設定を行い、電気化学測定を行なう。この試料電位制御・試料電流検出部７は試料電位・試料電流記録部９と接続し、電位−電流曲線などの電気化学測定を記録する。一方、チップ４、試料１、標準電極２、対極３はいずれもチップと試料との電位差制御・トンネル電流検出部１０に接続し、電源１２による電圧を用い、試料電位制御・試料電流検出部とも接続した回路で、チップと試料との電位差設定、トンネル電流の検出を行なう。この試料電位制御・試料電流検出部７及び接続したチップと試料との電位差制御・トンネル電流検出部１０の回路構成が、本発明の重要な要素であるので、実施例３と４に詳細に記述する。チップと試料との電流差制御・トンネル電流検出部１０はトンネル電流・チップと試料との電位差記録部１１に接続し記録される。また、チップ４が試料１とトンネル電流が流れる距離に移動するための手段として粗動機構１２があり、」（４頁左上欄２０行〜同頁右上欄２０行）、
「チップ４は粗動機構１２によりトンネル電流の流れる距離まで試料１に近づけられるが、粗動機構１２の他に、Ｚ軸微動機構２６、ＸＹ軸微動機構２７に接続している。このＺ軸微動機構、ＸＹ軸微動機構は圧電素子で一般的に作製されており、電圧印加によりチップの移動が可能となり、移動距離は電圧の関数として表わすことができる。」（５頁右下欄５〜１２行）、
「本発明により、電気化学測定およびトンネル電流同時測定が可能となり、また検出したトンネル電流が一定になるように、試料表面を走査することで、試料表面の像を表わすことが可能となった。本発明による装置を用いれば、電気化学反応を電極表面の構造とを関連させて解析することが可能となり、電解工業、防食、表面処理技術、メッキ工業あるいは半導体工業に重要な装置を提供することになり、工業的メリットは大きい。」（６頁左下欄１６行〜同頁右下欄４行）
　また、第１図には、「電気化学測定およびトンネル電流同時測定概略図」がみてとれるとともに、第５図には、「電気化学測定中での走査型トンネル電流顕微鏡装置構成図」がみてとれる。
　同じく刊行物２（JOURNAL DE PHYSIQUE “Imaging of liquid crystals with tunneling microscopy”2139〜2146頁、1989-8-1発行）には概略次のことが図面とともに記載されている。
「要約−我々は、グラファイト基体上に吸着された液晶分子の構造上の幅広い変化の像を得るために走査型トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）を用いた。その像から、ＳＴＭが分子内の異なる機能のグループばかりでなく、個々の液晶分子を解明していることは明らかである。この高度な分析は、これまで知られていない特徴、あるいはＸ線回折、中性子分散、膨張計測定、および他の手段から推測しなければならなかった特徴の観察を直接可能にしている。この研究において、我々は、液晶分子の４つの異なった例の像を得るとともに、それらの１群の配列および内部結合状態を測定している。我々は、液晶相が対応するバルク相より高度な配列および安定性を有する基体の境界で発生することを見出している。この表面相はバルクの等方性転移温度より１０〜１５℃高く加熱されたときでもそのまま維持される。」（２１３９頁下から１６〜７行）、
「研究されている液晶分子は、すべて室温で結晶構造の固体である。サンプルは、顕微鏡のステージに搭載され、熱分解によって作られた高度に配列された分解直後のグライファイト（ＨＯＰＧ）の表面にバルク固体の数ミリグラムを適用することによってＳＴＭ用に用意されている。それで、ステージは、特別な液晶がバルク内にスメクティック相を形成する温度に加熱される。一般に、小滴の液晶分子は大きくよく配列された分子の配列でグラファイトに物理的吸着される。それによって、分子は化学的結合なしに表面に固定される。」（２１４０頁１６〜２２行）、
「更に、研究されている材料の各々は、３０〜８５℃においてそれぞれの独特なバルクの液晶相を有しているが、この領域を通してサンプルを加熱したとき、相転移は観察されなかった。実際に、分子配列は、それらのバルクの等方性の転移温度より１０〜１５℃高い温度でさえ、それらの構造が維持される。これらの温度で、液晶の配列はＳＴＭチップが存在することでかき乱される。この結果は図６ａ〜ｃに示されている。図６ａは、この材料に関するバルク等方性転移温度より１３℃高い８５℃で発生するＰＹＰ９０６のＳＴＭ像である。これらの上昇温度で、像の質はよくないが、分子配列はなおも明瞭である。」（２１４５頁６〜１４行）
　図３の説明には、「−５０℃で発生したグラファイト上のＰＹＰ９０６のＳＴＭ像。スキャンの大きさは５２×５２オングストロームである。」と記載されており、また図６の説明には、「図６−ａ）８５℃でのＰＹＰ９０６のＳＴＭ像、ｂ）およびｃ）これらの像は第２部分で発生し、ＳＴＭのチップがサンプルにより接近させられた時に発生した液晶配列の分解を示す。」と記載されている。
　同じく刊行物３（特開昭６３−１３３４４１号公報）には次のことが図面とともに記載されている。
「ＳＥＭにあっては、その試料室内に半導体デバイスの測定に必要なＸＹ方向駆動用ステージ、上下方向駆動用ステージ、回転方向駆動用θステージ、ウエハステージを有する」（１頁右下欄１１〜１４行）、
「最近は、半導体デバイスの内部回路の解析を常温だけでなく任意の温度で行なうことが必要不可決になっている。」（２頁左上欄２〜５行）、
「走査型電子顕微鏡は、真空状態に設定される試料室の内部で、試料台上に温度可変装置を配設し、この温度可変装置により試料の温度を任意の値に設定するようにしてなることを特徴とする。
（作用）
　試料台上の温度可変装置により試料の温度を任意の値に設定し得るので、ＳＥＭによる試料の温度テストが可能になる。特に、ストロボＳＥＭによって半導体デバイスの内部回路の解析を行なう場合、任意の温度での解析が可能になるので、極めて有用である。」（２頁左上欄１６行〜同頁右上欄７行）、
「図に示すストロボＳＥＭにおいて、１は電子光学系であり、電子ビームをプランキングして後述する試料（例えば半導体デバイス）２に照射するように構成されている。３は試料室であり、真空ポンプ部４により所定の真空状態に設定される。この試料室３内には、試料搭載用の試料台（ウエハーステージ）５と、この試料台５上に載置された電熱器６と、この電熱器６および前記試料台５の外周面（上面、側面、下面）を囲むように取り付けられた電気的絶縁性、耐熱性を有する例えばパネル状部材（米国デュポン社製テフロンのような四弗化エチレン樹脂等）７と、この耐熱性パネル７の側面および下面を囲むように配設された断熱材８と、上記パネル７の上面上に搭載されて保持された試料２と、この試料２に電子ビームが照射されたときに発生する二次電子を収集する二次電子収集器９、および図示しないＸＹ方向駆動用ステージ、上下方向駆動用ステージ等が設けられている。また、前記電熱器６は、試料室外部に設けられた温度制御器１０に接続されており、これにより任意の温度設定が可能になっている。
　上記構成のストロボＳＥＭによれば、試料台５上の電熱器６の温度を温度制御器１０により制御することによって、電熱器６上の絶縁パネル７上の試料（半導体デバイス）２を任意の温度に設定して、半導体デバイス２の動作状態における内部回路についてストロボＳＥＭによる解析を行なうことが可能である。」（２頁右上欄１１行〜同頁左下欄１８行）、
「なお、上記実施例の電熱器６に代えて他の加熱手段を用いてもよく、低温テストを行なうためには冷却手段（例えば半導体冷却器）を組み込めばよく、さらには加熱手段および冷却手段を一緒に組み込んでおいて切換使用するようにしてもよく、要は温度可変装置を組み込んでおけばよい。また、上記実施例はストロボＳＥＭを示したが、ストロボ型でないＳＥＭにも本発明を適用して温度テスト機能を持たせることができる。」（２頁右下欄３〜１１行）、
「従来のストロボＳＥＭでは不可能であった解析（たとえば温度の変化による半導体デバイス内部の動作変化の確認や、ある温度のときのみ不良になる現象の解析など）を行なうことができる」（２頁右下欄１７行〜３頁左上欄１行）、
　また、図面には、「ストロボＳＥＭを示す構成説明図」がみてとれる。
（４）対比・判断
＜請求項１について＞
　請求項１に係る発明と上記刊行物１に記載の発明とを対比すると、両者は「試料とトンネル探針間の電圧を設定する手段と、試料とトンネル探針間に流れるトンネル電流を検出する手段と、トンネル探針を試料に接近させる手段と、トンネル探針を試料面に対し平行に２次元移動させる手段と、を有する走査型トンネル顕微鏡」の点で一致し、次の点で相違する。
相違点：本願発明のものは、「試料を加熱するためのヒータと試料温度を検知するための温度センサと試料温度を検出し制御するための試料温度検出・制御部とで構成される試料表面の温度を制御する手段」を有し、したがって「前記温度制御手段により温度を変化させた時の試料表面像の変化を観察する」ものであるのに対し、引用例のものは、上記温度制御手段を備えておらず、したがって「前記温度制御手段により温度を変化させた時の試料表面像の変化を観察する」ものではない点。
　そこで上記相違点について検討すると、刊行物２のものは、加熱により液晶をスメクティック相を形成する温度に加熱するものではあるが、上記「試料を加熱するためのヒータと試料温度を検知するための温度センサと試料温度を検出し制御するための試料温度検出・制御部とで構成される試料表面の温度を制御する手段」について記載するものではない。また、刊行物３のものは、温度制御手段（温度制御器１０）を備えるものではあるが、その技術分野が走査型電子顕微鏡であって走査型トンネル顕微鏡とは分野が相違するばかりでなく、刊行物３の温度制御手段は「試料（半導体デバイス）２を任意の温度に設定」するものであって、センサーにより試料温度を検出し制御するものではない。そして、刊行物２または３を適用するべき前提技術である刊行物１には、温度を制御するという課題が記載されていない。
　よって、請求項１に係る発明が、刊行物１〜３に記載された発明に基づいて当業者が容易に発明をすることができたものとすることができない。
＜請求項２，３について＞
　請求項２のものは、請求項１の発明にさらに、「試料とトンネル探針を液体中に配置したセル」との構成を加え、また請求項３のものは、請求項１の発明にさらに、「試料、対極、参照電極及びトンネル探針を溶液中に配置した電気化学セル」との構成を加えるものであって、請求項１の技術的事項をさらに限定したものであるから、請求項１に係る発明と同様の理由により、刊行物１〜３に記載された発明に基づいて当業者が容易に発明をすることができたものとすることができない。
＜請求項４ないし６について＞
　請求項４ないし６のものは、請求項１ないし３の発明のそれぞれに、さらに、「トンネル探針を試料面に対し平行に２次元移動させる手段が、ＸＹステージである」との構成を加えるものであって、請求項１ないし３の技術的事項をさらに限定したものであるから、請求項１ないし３に係る発明と同様の理由により、刊行物１〜３に記載された発明に基づいて当業者が容易に発明をすることができたものとすることができない。
（５）まとめ
　したがって、訂正後の請求項１ないし６に係る発明は、特許出願の際独立して特許を受けることができるものである。
エ．むすび
　以上のとおりであるから、上記訂正請求は、特許法第１２０条の４第２項及び同条第３項で規定する訂正の要件については、特許法等の一部を改正する法律（平成６年法律第１１６号）附則第６条第１項の規定によりなお従前の例によるとされる、改正前の特許法第１２６条第１項ただし書き各号、同条第２項及び同条第３項の規定に適合するので、当該訂正を認める。
３．特許異議の申立てについての判断
ア．本件発明
　請求項に係る発明は、平成１１年１１月２２日付け訂正請求書により訂正された全文訂正明細書及び図面の記載から、その請求項１ないし６に記載された事項により特定されるとおりのものである。
イ．申立ての理由の概要
　特許異議申立人中石幸明は、訂正前の請求項１ないし６に係る発明は、甲第１号証（特開平１−１４１３０２号公報）、甲第２号証（JOURNAL DE PHYSIQUE “Imaging of liquid crystals with tunneling microscopy”2139〜2146頁、1989-8-1発行）及び甲第３号証（特開昭６３−１３３４４１号公報）から容易に発明をすることができたものであり、特許法第２９条第２項の規定により、特許を受けることができない旨主張している。
ウ．判断
　請求項１ないし６に係る発明は、上記２．ウで示したように、甲第１〜３号証（上記刊行物１〜３にそれぞれ対応する）に記載された発明から容易に発明をすることができたものとすることはできない。
４．むすび
　したがって、特許異議申立ての理由及び証拠によっては、請求項１ないし６に係る特許を取り消すことはできない。
　また、他に請求項１ないし６に係る特許を取り消すべき理由を発見しない。
　よって、結論のとおり決定する。
【異議決定日】
平成１２年２月１４日（２０００．２．１４）
【訂正の要旨】
訂正の要旨
（１）特許請求の範囲を以下のように訂正する。
　特許請求の範囲の請求項１ないし３の、「試料表面の温度を制御する手段」との記載を、「試料を加熱するためのヒータと試料温度を検知するための温度センサと試料温度を検出し制御するための試料温度検出・制御部とで構成される試料表面の温度を制御する手段」と訂正する。
（５４）【発明の名称】
走査型トンネル顕微鏡
（５７）【特許請求の範囲】
　【請求項１】試料とトンネル探針間の電圧を設定する手段と、試料とトンネル探針間に流れるトンネル電流を検出する手段と、トンネル探針を試料に接近させる手段と、トンネル探針を試料面に対し平行に２次元移動させる手段と、
試料を加熱するためのヒータと試料温度を検知するための温度センサと試料温度を検出し制御するための試料温度検出・制御部とで構成される
　【請求項２】試料とトンネル探針を液体中に配置したセルと、試料とトンネル探針間の電圧を設定する手段と、試料とトンネル探針間に流れるトンネル電流を検出する手段と、トンネル探針を試料に接近させる手段と、トンネル探針を試料面に対し平行に２次元移動させる手段と、
試料を加熱するためのヒータと試料温度を検知するための温度センサと試料温度を検出し制御するための試料温度検出・制御部とで構成される
　【請求項３】試料、対極、参照電極及びトンネル探針を溶液中に配置した電気化学セルと、試料及びトンネル探針の電位を設定する手段と、試料と対極とに流れる電流を検出する手段と、試料とトンネル探針との間に流れるトンネル電流を検出する手段と、トンネル探針を試料に接近させる手段と、トンネル探針を試料面に対し平行に２次元移動させる手段と、
試料を加熱するためのヒータと試料温度を検知するための温度センサと試料温度を検出し制御するための試料温度検出・制御部とで構成される
　【請求項４】トンネル探針を試料面に対し平行に２次元移動させる手段が、ＸＹステージであることを特徴とする第１項記載の走査型トンネル顕微鏡。
　【請求項５】トンネル探針を試料面に対し平行に２次元移動させる手段が、ＸＹステージであることを特徴とする第２項記載の走査型トンネル顕微鏡。
　【請求項６】トンネル探針を試料面に対し平行に２次元移動させる手段が、ＸＹステージであることを特徴とする第３項記載の走査型トンネル顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
　本発明は、走査型トンネル顕微鏡に関する。
〔発明の概要〕
　本発明は、試料表面の温度を制御する手段を持つ走査型トンネル顕微鏡であり、試料は大気中、液体中、電解質水溶液中のいずれの場合を含む。さらに、ＸＹステージによって試料表面をミリメートルオーダで移動する手段を有する場合をも含む。この際、雰囲気としては大気の他に、不活性ガス（Ｎ２ガスなど）の場合を含む。温度制御手段によって、液晶の相変化などの物質の温度による変化、又はメッキやエッチングの析出溶解反応の温度に対する変化を、トンネル顕微鏡の移動観察により評価可能にするものである。
〔従来の技術〕
　試料をトンネル探針間に電圧を印加し、トンネル電流を検出する方法は一般的であり、さらに検出したトンネル電流により試料の表面像として表わす手段としては、走査型トンネル顕微鏡として知られている。この走査型トンネル顕微鏡に関しては、例えば、米国特許４３４３９９３号明細書等において周知であり、超高真空下での測定が行われてきたが、最近では大気中、溶液中での測定も可能となっている。
〔発明が解決しようとする課題〕
　しかし、試料温度を制御し、走査型トンネル顕微鏡測定を行う方法は、困難であった。さらに、室温より高い温度でのメッキ、エッチングの動的観察を行える走査型トンネル顕微鏡測定方法は、確立されていなかった。
〔課題を解決するための手段〕
　上記問題点を解決するために、本発明においては、試料表面温度を制御する手段を有する走査型トンネル顕微鏡を構成し、大気中の試料表面又は、液体中の試料表面の温度を制御した状態で走査型トンネル顕微鏡測定を行うことにした。
〔作用〕このような構成により、試料表面の温度を制御し、液晶の相変化等の連続測定及びメッキやエッチングの核成長等の動的観察が可能となった。
〔実施例〕
　以下に、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
実施例−１
　第１図は、大気中走査型トンネル顕微鏡の概略図である。試料２はヒータ７で加熱し、温度センサ８を試料温度検出・制御部１３で試料温度を検知し制御する。トンネル探針１は、微動機構制御部１２でトンネル領域まで試料に接近させ、試料／探針間電圧制御・トンネル電流検出部２３で、試料とトンネル探針間に電圧をかけトンネル電流を検出する。トンネル電流検出部２３からは、微動機構制御部１２へトンネル電流信号が出力され、トンネル探針１と試料２との距離をトンネル電流が一定となるよう微動機構制御部１２で制御する。またトンネル電流検出部２３からのトンネル電流信号と微動機構制御部１２からの制御信号は、トンネル顕微鏡画像化処理部１５で、データ処理され、トンネル顕微鏡像となる。以上の構成により、温度制御下の大気中走査型トンネル顕微鏡像を得ることができた。この装置では、例えば、液晶の温度による相転移の状況が、液晶分子レベルで観察でき、液晶分子配列の欠陥の発生機構の解明等に用いることができる。また固体の溶解現象が原子、分子レベルで観察でき、溶解現象のミクロレベルの扱いが可能である。
実施例−２
　第２図は、液中走査型トンネル顕微鏡の概略図である。セル５中に、トンネル探針１と試料２を配置し、溶液６を満たす。この場合の溶液は、主に絶縁性の液体を用いる。セルの下にヒータ７を配置し、温度センサ８と試料温度検出・制御部１３で試料の温度を検出し制御を行う。トンネル探針は実施例１と同様に制御して、液中で温度制御下の試料の走査型トンネル顕微鏡像を得ることができた。この例の装置では、例えば、溶液として油等を用いて、大気と遮断した状態で金属合金等の酸化しやすい物質の表面の温度による相変化を、原子レベルで扱うことができる。
実施例−３
　第３図は、電解液中走査型トンネル顕微鏡の概略図である。テフロンまたはガラス製の電気化学セル５中に、トンネル探針１，試料２，参照電極３，対極４，温度センサ８を配置し、電解液６を満たす。この際、トンネル探針は、テフロンまたはガラスでコーティングし、先端部のみを露出した白金または白金イリジウムの細線（１０ミクロン径）を用いた。探針は、この他に、電解研摩し先端部のみを細くした白金（または白金イリジウム）のワイヤも用いることも含む。参照電極は、ＳＣＥ（飽和カロメル電極）またはＡｇ／ＡｇＣｌ電極を用いた。対極には、白金ワイヤまたは白金板を用いた。温度センサとしては、白金抵抗温度センサまたはサーミスタを、ガラス封入したものを用いた。電気化学セル５の下にヒータ７を設置し、除震台９の上に置く。ヒータは抵抗加熱型またはペルチェ素子を用いた。温度センサによって温度を検知し、試料温度検出・制御部１３で、ヒータの加熱量を制御し、試料２の表面温度を制御した。トンネル探針１および試料２，参照電極３，対極４は、試料とトンネル探針電位制御部・試料電流検出部１０に接続され、トンネル探針１と試料２の電位制御を行う。この「試料とトンネル探針電位制御部・試料電流検出部１０」は、試料電位・試料電流記録部１４に接続され、電流−電位曲線（サイクリックボルタモグラム）等の電気化学測定結果を記録する。一方、トンネル探針１は、トンネル電流検出部１１に接続され、トンネル電流を記録する。実施例１と同様にトンネル探針の微動は微動機構制御部１２によって制御し、制御信号は、トンネル顕微鏡画像化処理部１５によって画像化する。以上の構成により、温度制御下の電解液中走査型トンネル顕微鏡像を得ることができた。この例の装置では、例えば、温度によるメッキ層の成長状況や構造を原子レベルで観察でき、メッキ層の分析のち役立てることができる。
実施例−４
　第４図は、ＸＹステージ付走査型トンネル顕微鏡の概略図である。ＸＹステージ（２Ｘ）の上にヒータ７と試料２を配置した構成になっている。この場合も、温度制御下の走査型トンネル顕微鏡像が得られた。
実施例−５
　第５図は、本発明の恒温セルを有する液中走査型トンネル顕微鏡の概略図である。電気化学セル５を恒温セル１６に入れ、この恒温セル１６中に温水１７を通し温度制御を行う。温水１７は、恒温槽１８により、一定温度に保たれ、恒温セル１６内を循環する。このような構成により、温度制御下の液中走査型トンネル顕微鏡像を得ることができた。
実施例−６
　第６図は、本発明の赤外線ヒータを有する液中走査型トンネル顕微鏡の概略図である。赤外線ヒータ１９を用いて、試料２の表面温度を制御する。この場合も、温度制御下の液中走査型トンネル顕微鏡像を得ることができた。
実施例−７
　第７図は、本発明の水浸ヒータ２０を有する液中走査型トンネル顕微鏡の概略図である。溶液６の中に、水浸可能なヒータ２０を設置し、溶液６を加熱し、試料２の表面温度を制御する。この場合も、温度制御下の液中走査型トンネル顕微鏡像を得ることができた。
実施例−８
　第８図は、本発明の赤外線温度センサ８を有する液中走査型トンネル顕微鏡の概略図である。赤外線温度センサ２１を用いて、試料２の表面温度を検出する。この場合も、温度制御下の液中走査型トンネル顕微鏡像を得ることができた。
実施例−９
　第９図は、本発明のマイクロ波ヒータを有する液中走査型トンネル顕微鏡の概略図である。マイクロ波ヒータ２２により、試料２の表面温度を制御する。この場合も、温度制御下の液中走査型トンネル顕微鏡像が得られた。
〔発明の効果〕本発明により、温度制御下での試料の走査型トンネル顕微鏡測定が可能となった。さらに試料表面の温度下での、メッキやエッチングの核成長等の動的観察が可能となった。
【図面の簡単な説明】
　第１図は本発明の実施例の大気中走査型トンネル顕微鏡の概略図、第２図は液中走査型トンネル顕微鏡の概略図、第３図は電解液中走査型トンネル顕微鏡の概略図、第４図はＸＹステージ付き液中走査型トンネル顕微鏡の概略図、第５図は恒温セルを有する液中走査型トンネル顕微鏡の概略図、第６図は赤外線ヒータを有する液中走査型トンネル顕微鏡の概略図、第７図、第８図、第９図は水浸ヒータ、赤外線温度センサ、マイクロ波ヒータをそれぞれ有する液中走査型トンネル顕微鏡の概略図である。
　１……トンネル探針
　２……試料
　７……ヒータ
　８……温度センサ
　１６……恒温セル
　１７……温水
　１８……恒温槽
　１９……赤外線ヒータ
　２０……水浸ヒータ
　２１……赤外線温度センサ
　２２……マイクロ波ヒータ