(57)【要約】      （修正有）【課題】測定対象である固体試料の汚染を防止でき、該固体試料を安定的に固定でき、良好なコントラストを発現できる、ＳＩＭＳ分析方法、ならびに、該ＳＩＭＳ分析方法において固体試料を分析するためのＳＩＭＳ分析装置を提供する。【解決手段】ＳＩＭＳによって固体試料を分析する方法であって、該固体試料を固定する固定部材として、長さ２００μｍ以上の繊維状柱状物を複数備える繊維状柱状構造体を表面に有する固定部材を用いる。ＳＩＭＳ分析装置は、ＳＩＭＳによって固体試料を分析する装置であって、該固体試料を固定する固定部材を備え、該固定部材が、長さ２００μｍ以上の繊維状柱状物を複数備える繊維状柱状構造体を表面に有する固定部材である。【選択図】図３
2015184084.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＳＩＭＳによって固体試料を分析する方法であって、
該固体試料を固定する固定部材として、長さ２００μｍ以上の繊維状柱状物を複数備える繊維状柱状構造体を表面に有する固定部材を用いる、
ＳＩＭＳ分析方法。
【請求項２】
前記繊維状柱状構造体の室温におけるガラス面に対するせん断接着力が１０Ｎ／ｃｍ２以上である、請求項１に記載のＳＩＭＳ分析方法。
【請求項３】
前記繊維状柱状構造体が、複数のカーボンナノチューブを備えるカーボンナノチューブ集合体である、請求項１または２に記載のＳＩＭＳ分析方法。
【請求項４】
ＳＩＭＳによって固体試料を分析する装置であって、
該固体試料を固定する固定部材を備え、
該固定部材が、長さ２００μｍ以上の繊維状柱状物を複数備える繊維状柱状構造体を表面に有する固定部材である、
ＳＩＭＳ分析装置。
【請求項５】
前記繊維状柱状構造体の室温におけるガラス面に対するせん断接着力が１０Ｎ／ｃｍ２以上である、請求項４に記載のＳＩＭＳ分析装置。
【請求項６】
前記繊維状柱状構造体が、複数のカーボンナノチューブを備えるカーボンナノチューブ集合体である、請求項４または５に記載のＳＩＭＳ分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＳＩＭＳ分析方法およびＳＩＭＳ分析装置に関する。詳細には、ＳＩＭＳ（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ  Ｉｏｎ  Ｍａｓｓ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）において測定対象試料を分析する方法、および、ＳＩＭＳにおいて測定対象試料を分析する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＳＩＭＳ（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ  Ｉｏｎ  Ｍａｓｓ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ：二次イオン質量分析）は、固体試料の表面に存在する成分（原子、分子）を検出することが可能な組成分析であり、極微量成分でも検出することができる。このため、ＳＩＭＳは、有機物や無機物の元素分析に適用でき、同位体分析も可能である（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
ＳＩＭＳ分析においては、一般に、測定対象となる固体試料を粘着剤や接着剤などの固定部材に固定させて測定を行う。しかし、従来の粘着剤や接着剤などの固定部材を用いた場合、それに由来する有機成分が固体試料に付着してしまい、固体試料の汚染が生じるという問題がある。
【０００４】
このような汚染の問題を回避するため、ＡｕやＩｎを固定部材とし、固体試料をＡｕやＩｎの表面に吸着させたり埋め込んだりすることで、固体試料を固定させる方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
しかし、このような固定方法においては、Ａｕの表面への固体試料の吸着が不十分でないという問題や、Ｉｎの表面への固体試料の埋め込みの際に該固体試料が破壊されてしまうという問題がある。そして、このような問題により、特に、固体試料の正確な組成分析において重要なコントラストが損なわれるという重大な問題が生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１７５６５４号公報
【特許文献２】特開２００８−２０５９４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の課題は、測定対象である固体試料の汚染を防止でき、該固体試料を安定的に固定でき、良好なコントラストを発現できる、ＳＩＭＳ分析方法を提供することにある。また、そのようなＳＩＭＳ分析方法において固体試料を分析するためのＳＩＭＳ分析装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のＳＩＭＳ分析方法は、
ＳＩＭＳによって固体試料を分析する方法であって、
該固体試料を固定する固定部材として、長さ２００μｍ以上の繊維状柱状物を複数備える繊維状柱状構造体を表面に有する固定部材を用いる。
【０００９】
好ましい実施形態においては、上記繊維状柱状構造体の室温におけるガラス面に対するせん断接着力が１０Ｎ／ｃｍ２以上である。
【００１０】
好ましい実施形態においては、上記繊維状柱状構造体が、複数のカーボンナノチューブを備えるカーボンナノチューブ集合体である。
【００１１】
本発明のＳＩＭＳ分析装置は、
ＳＩＭＳによって固体試料を分析する装置であって、
該固体試料を固定する固定部材を備え、
該固定部材が、長さ２００μｍ以上の繊維状柱状物を複数備える繊維状柱状構造体を表面に有する固定部材である。
【００１２】
好ましい実施形態においては、上記繊維状柱状構造体の室温におけるガラス面に対するせん断接着力が１０Ｎ／ｃｍ２以上である。
【００１３】
好ましい実施形態においては、上記繊維状柱状構造体が、複数のカーボンナノチューブを備えるカーボンナノチューブ集合体である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、測定対象である固体試料の汚染を防止でき、該固体試料を安定的に固定でき、良好なコントラストを発現できる、ＳＩＭＳ分析方法を提供することができる。また、そのようなＳＩＭＳ分析方法において固体試料を分析するためのＳＩＭＳ分析装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の好ましい実施形態におけるＳＩＭＳ分析方法に用いる、あるいは、本発明の好ましい実施形態におけるＳＩＭＳ分析装置が備える固定部材の一例の概略断面図である。
【図２】本発明の好ましい実施形態におけるＳＩＭＳ分析方法に用いる、あるいは、本発明の好ましい実施形態におけるＳＩＭＳ分析装置が備える固定部材がカーボンナノチューブ集合体を含む場合の該カーボンナノチューブ集合体の製造装置の概略断面図である。
【図３】実施例１におけるＳＩＭＳ分析結果を示す写真図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明のＳＩＭＳ分析方法は、ＳＩＭＳによって固体試料を分析する方法であって、該固体試料を固定する固定部材として、長さ２００μｍ以上の繊維状柱状物を複数備える繊維状柱状構造体を表面に有する固定部材を用いる。
【００１７】
本発明のＳＩＭＳ分析方法において、固体試料を固定する固定部材として、長さ２００μｍ以上の繊維状柱状物を複数備える繊維状柱状構造体を表面に有する固定部材を用いることにより、測定対象である固体試料の汚染を防止でき、該固体試料を安定的に固定でき、良好なコントラストを発現できる。
【００１８】
本発明のＳＩＭＳ分析装置は、ＳＩＭＳによって固体試料を分析する装置であって、該固体試料を固定する固定部材を備え、該固定部材が、長さ２００μｍ以上の繊維状柱状物を複数備える繊維状柱状構造体を表面に有する固定部材である。
【００１９】
本発明のＳＩＭＳ分析装置において、固体試料を固定する固定部材が、長さ２００μｍ以上の繊維状柱状物を複数備える繊維状柱状構造体を表面に有する固定部材であることにより、測定対象である固体試料の汚染を防止でき、該固体試料を安定的に固定でき、良好なコントラストを発現できる。
【００２０】
本発明のＳＩＭＳ分析装置における固定部材以外の構成は、目的に応じて、任意の適切な構成を採用し得る。すなわち、例えば、市販されているＳＩＭＳ分析装置の固定部材部分を、本発明のＳＩＭＳ分析装置における特殊な固定部材に変更し、その変更に伴って必要となる各種変更を施したものを、本発明のＳＩＭＳ分析装置とすることができる。
【００２１】
固定部材は、固体試料を固定させるための部材であり、その大きさや形状は、使用するＳＩＭＳ分析装置の種類に応じて、適宜選択し得る。
【００２２】
固定部材は、繊維状柱状構造体を表面に有する固定部材であれば、繊維状柱状構造体のみからなる固定部材であっても良いし、繊維状柱状構造体と任意の適切な部材からなる固定部材であっても良い。このような任意の適切な部材としては、例えば、基材が挙げられる。
【００２３】
繊維状柱状構造体は、長さ２００μｍ以上の繊維状柱状物を複数備える。繊維状柱状物の長さは、好ましくは２００μｍ〜２０００μｍであり、より好ましくは３００μｍ〜１５００μｍであり、さらに好ましくは４００μｍ〜１０００μｍであり、特に好ましくは５００μｍ〜１０００μｍであり、最も好ましくは６００μｍ〜１０００μｍである。繊維状柱状物の長さが上記範囲内に収まることにより、測定対象である固体試料の汚染を防止でき、該固体試料を安定的に固定でき、良好なコントラストを発現できる。
【００２４】
図１に、本発明の好ましい実施形態におけるＳＩＭＳ分析方法に用いる、あるいは、本発明の好ましい実施形態におけるＳＩＭＳ分析装置が備える固定部材の一例の概略断面図を示す。
【００２５】
図１において、繊維状柱状構造体１０は、基材１と、複数の繊維状柱状物２を備える。繊維状柱状物２の片端２ａは、基材１に固定されている。繊維状柱状物２は、長さＬの方向に配向している。繊維状柱状物２は、好ましくは、基材１に対して略垂直方向に配向している。ここで、「略垂直方向」とは、基材１の面に対する角度が、好ましくは９０°±２０°であり、より好ましくは９０°±１５°であり、さらに好ましくは９０°±１０°であり、特に好ましくは９０°±５°である。なお、本図示例とは異なり、繊維状柱状構造体１０は複数の繊維状柱状物２のみからなる集合体であっても良い。すなわち、繊維状柱状構造体１０は基材１を備えていなくても良い。この場合、複数の繊維状柱状物２は、互いに、例えば、ファンデルワールス力によって集合体として存在し得る。
【００２６】
固定部材において、繊維状柱状構造体の室温におけるガラス面に対するせん断接着力は、好ましくは１０Ｎ／ｃｍ２以上であり、より好ましくは１０Ｎ／ｃｍ２〜２００Ｎ／ｃｍ２であり、さらに好ましくは１５Ｎ／ｃｍ２〜２００Ｎ／ｃｍ２であり、特に好ましくは２０Ｎ／ｃｍ２〜２００Ｎ／ｃｍ２であり、最も好ましくは２５Ｎ／ｃｍ２〜２００Ｎ／ｃｍ２である。繊維状柱状構造体の室温におけるガラス面に対するせん断接着力が上記範囲内に収まることにより、測定対象である固体試料の汚染をより防止でき、該固体試料をより安定的に固定でき、より良好なコントラストを発現できる。
【００２７】
繊維状柱状物の材料としては、任意の適切な材料を採用し得る。例えば、アルミ、鉄などの金属；シリコンなどの無機材料；カーボンナノファイバー、カーボンナノチューブなどのカーボン材料；エンジニアリングプラスチック、スーパーエンジニアリングプラスチックなどの高モジュラスの樹脂；などが挙げられる。樹脂の具体例としては、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、アセチルセルロース、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリアミドなどが挙げられる。樹脂の分子量などの諸物性は、本発明の目的を達成しうる範囲において、任意の適切な物性を採用し得る。
【００２８】
基材としては、目的に応じて、任意の適切な基材を採用し得る。例えば、アルミ等の金属、石英ガラス、シリコン（シリコンウェハなど）、エンジニアリングプラスチック、スーパーエンジニアリングプラスチックなどが挙げられる。エンジニアリングプラスチックおよびスーパーエンジニアリングプラスチックの具体例としては、ポリイミド、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、アセチルセルロース、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリアミドなどが挙げられる。これらの基材の分子量などの諸物性は、本発明の目的を達成し得る範囲において、任意の適切な物性を採用し得る。
【００２９】
基材の厚みは、目的に応じて、任意の適切な値に設定され得る。
【００３０】
基材の表面は、隣接する層との密着性，保持性などを高めるために、慣用の表面処理、例えば、クロム酸処理、オゾン暴露、火炎暴露、高圧電撃暴露、イオン化放射線処理などの化学的または物理的処理，下塗剤（例えば、上記粘着性物質）によるコーティング処理が施されていてもよい。
【００３１】
基材は単層であっても良いし、多層体であっても良い。
【００３２】
繊維状柱状物の直径は、好ましくは０．３ｎｍ〜２０００ｎｍであり、より好ましくは１ｎｍ〜１０００ｎｍであり、さらに好ましくは２ｎｍ〜５００ｎｍであり、特に好ましくは２ｎｍ〜２００ｎｍであり、最も好ましくは２ｎｍ〜１００ｎｍである。繊維状柱状物の直径が上記範囲内に収まることにより、測定対象である固体試料の汚染をより防止でき、該固体試料をより安定的に固定でき、より良好なコントラストを発現できる。
【００３３】
繊維状柱状構造体は、好ましくは、複数のカーボンナノチューブを備えるカーボンナノチューブ集合体である。この場合、繊維状柱状物は、好ましくは、カーボンナノチューブである。すなわち、固定部材は、好ましくは、長さ２００μｍ以上のカーボンナノチューブを複数備えるカーボンナノチューブ集合体を表面に有する固定部材である。
【００３４】
固定部材が、長さ２００μｍ以上のカーボンナノチューブを複数備えるカーボンナノチューブ集合体を表面に有する固定部材であることにより、測定対象である固体試料の汚染をより防止でき、該固体試料をより安定的に固定でき、より良好なコントラストを発現できる。
【００３５】
固定部材が、長さ２００μｍ以上のカーボンナノチューブを複数備えるカーボンナノチューブ集合体を表面に有する固定部材である場合、該固定部材は、カーボンナノチューブ集合体を表面に有する固定部材であれば、カーボンナノチューブ集合体のみからなる固定部材であっても良いし、カーボンナノチューブ集合体と任意の適切な部材からなる固定部材であっても良い。このような任意の適切な部材としては、例えば、基材が挙げられる。
【００３６】
固定部材が、カーボンナノチューブ集合体と任意の適切な部材からなる固定部材である場合、カーボンナノチューブの片端が該任意の適切な部材に固定されていても良い。このような任意の適切な部材としては、好ましくは、基材が挙げられる。
【００３７】
カーボンナノチューブの片端を基材に固定する方法としては、任意の適切な方法を採用し得る。例えば、カーボンナノチューブ集合体の製造に使用した基板を基材としてそのまま用いても良い。また、基材に接着剤層を設けてカーボンナノチューブを接着固定してもよい。さらに、基材が熱硬化性樹脂の場合は、反応前の状態で薄膜を作製し、カーボンナノチューブの一端を薄膜層に圧着させた後、硬化処理を行って固定しても良い。また、基材が熱可塑性樹脂や金属などの場合は、溶融した状態で繊維状柱状構造体の一端を圧着させた後、室温まで冷却して固定しても良い。あるいは、基材にカーボンナノチューブの片端を単に圧着することによって固定しても良い。
【００３８】
カーボンナノチューブ集合体としては、本発明の効果がより効果的に発現する点で、好ましくは、２つの好ましい実施形態を採り得る。
【００３９】
カーボンナノチューブ集合体の好ましい実施形態の１つ（以下、第１の好ましい実施形態と称することがある）は、複数のカーボンナノチューブを備え、該カーボンナノチューブが複数層を有し、該カーボンナノチューブの層数分布の分布幅が１０層以上であり、該層数分布の最頻値の相対頻度が２５％以下である。カーボンナノチューブ集合体がこのような構成を採ることにより、測定対象である固体試料の汚染をより防止でき、該固体試料をより安定的に固定でき、より良好なコントラストを発現できる。
【００４０】
第１の好ましい実施形態において、カーボンナノチューブの層数分布の分布幅は、好ましくは１０層以上であり、より好ましくは１０層〜３０層であり、さらに好ましくは１０層〜２５層であり、特に好ましくは１０層〜２０層である。カーボンナノチューブの層数分布の分布幅をこのような範囲内に調整することにより、測定対象である固体試料の汚染をより防止でき、該固体試料をより安定的に固定でき、より良好なコントラストを発現できる。
【００４１】
カーボンナノチューブの層数分布の「分布幅」とは、カーボンナノチューブの層数の最大層数と最小層数との差をいう。カーボンナノチューブの層数分布の分布幅を上記範囲内に調整することにより、該カーボンナノチューブは優れた機械的特性および高い比表面積を兼ね備えることができ、さらには、該カーボンナノチューブは優れた粘着特性を示すカーボンナノチューブ集合体となり得る。したがって、このようなカーボンナノチューブ集合体を有する固定部材は、測定対象である固体試料の汚染をより防止でき、該固体試料をより安定的に固定でき、より良好なコントラストを発現できる。
【００４２】
カーボンナノチューブの層数、層数分布は、任意の適切な装置によって測定すれば良い。好ましくは、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）や透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）によって測定される。例えば、カーボンナノチューブ集合体から少なくとも１０本、好ましくは２０本以上のカーボンナノチューブを取り出してＳＥＭあるいはＴＥＭによって測定し、層数および層数分布を評価すれば良い。
【００４３】
第１の好ましい実施形態において、カーボンナノチューブの層数の最大層数は、好ましくは５層〜３０層であり、より好ましくは１０層〜３０層であり、さらに好ましくは１５層〜３０層であり、特に好ましくは１５層〜２５層である。カーボンナノチューブの層数の最大層数をこのような範囲内に調整することにより、測定対象である固体試料の汚染をより防止でき、該固体試料をより安定的に固定でき、より良好なコントラストを発現できる。
【００４４】
第１の好ましい実施形態において、カーボンナノチューブの層数の最小層数は、好ましくは１層〜１０層であり、より好ましくは１層〜５層である。カーボンナノチューブの層数の最小層数をこのような範囲内に調整することにより、測定対象である固体試料の汚染をより防止でき、該固体試料をより安定的に固定でき、より良好なコントラストを発現できる。
【００４５】
第１の好ましい実施形態において、カーボンナノチューブの層数の最大層数と最小層数を上記範囲内に調整することにより、該カーボンナノチューブは優れた機械的特性および高い比表面積を兼ね備えることができ、さらには、該カーボンナノチューブは優れた粘着特性を示すカーボンナノチューブ集合体となり得る。したがって、このようなカーボンナノチューブ集合体を有する固定部材は、測定対象である固体試料の汚染をより防止でき、該固体試料をより安定的に固定でき、より良好なコントラストを発現できる。
【００４６】
第１の好ましい実施形態において、カーボンナノチューブの層数分布の最頻値の相対頻度は、好ましくは２５％以下であり、より好ましくは１％〜２５％であり、さらに好ましくは５％〜２５％であり、特に好ましくは１０％〜２５％であり、最も好ましくは１５％〜２５％である。カーボンナノチューブの層数分布の最頻値の相対頻度を上記範囲内に調整することにより、該カーボンナノチューブは優れた機械的特性および高い比表面積を兼ね備えることができ、さらには、該カーボンナノチューブは優れた粘着特性を示すカーボンナノチューブ集合体となり得る。したがって、このようなカーボンナノチューブ集合体を有する固定部材は、測定対象である固体試料の汚染をより防止でき、該固体試料をより安定的に固定でき、より良好なコントラストを発現できる。
【００４７】
第１の好ましい実施形態において、カーボンナノチューブの層数分布の最頻値は、好ましくは層数２層から層数１０層に存在し、さらに好ましくは層数３層から層数１０層に存在する。カーボンナノチューブの層数分布の最頻値を上記範囲内に調整することにより、該カーボンナノチューブは優れた機械的特性および高い比表面積を兼ね備えることができ、さらには、該カーボンナノチューブは優れた粘着特性を示すカーボンナノチューブ集合体となり得る。したがって、このようなカーボンナノチューブ集合体を有する固定部材は、測定対象である固体試料の汚染をより防止でき、該固体試料をより安定的に固定でき、より良好なコントラストを発現できる。
【００４８】
第１の好ましい実施形態において、カーボンナノチューブの形状としては、その横断面が任意の適切な形状を有していれば良い。例えば、その横断面が、略円形、楕円形、ｎ角形（ｎは３以上の整数）等が挙げられる。
【００４９】
第１の好ましい実施形態において、カーボンナノチューブの長さは、好ましくは２００μｍ以上であり、より好ましくは２００μｍ〜２０００μｍであり、さらに好ましくは３００μｍ〜１５００μｍであり、さらに好ましくは４００μｍ〜１０００μｍであり、特に好ましくは５００μｍ〜１０００μｍであり、最も好ましくは６００μｍ〜１０００μｍである。カーボンナノチューブの長さを上記範囲内に調整することにより、該カーボンナノチューブは優れた機械的特性および高い比表面積を兼ね備えることができ、さらには、該カーボンナノチューブは優れた粘着特性を示すカーボンナノチューブ集合体となり得る。したがって、このようなカーボンナノチューブ集合体を有する固定部材は、測定対象である固体試料の汚染をより防止でき、該固体試料をより安定的に固定でき、より良好なコントラストを発現できる。
【００５０】
第１の好ましい実施形態において、カーボンナノチューブの直径は、好ましくは０．３ｎｍ〜２０００ｎｍであり、より好ましくは１ｎｍ〜１０００ｎｍであり、さらに好ましくは２ｎｍ〜５００ｎｍである。カーボンナノチューブの直径を上記範囲内に調整することにより、該カーボンナノチューブは優れた機械的特性および高い比表面積を兼ね備えることができ、さらには、該カーボンナノチューブは優れた粘着特性を示すカーボンナノチューブ集合体となり得る。したがって、このようなカーボンナノチューブ集合体を有する固定部材は、測定対象である固体試料の汚染をより防止でき、該固体試料をより安定的に固定でき、より良好なコントラストを発現できる。
【００５１】
第１の好ましい実施形態において、カーボンナノチューブの比表面積、密度は、任意の適切な値に設定され得る。
【００５２】
カーボンナノチューブ集合体の好ましい実施形態の別の１つ（以下、第２の好ましい実施形態と称することがある）は、複数のカーボンナノチューブを備え、該カーボンナノチューブが複数層を有し、該カーボンナノチューブの層数分布の最頻値が層数１０層以下に存在し、該最頻値の相対頻度が３０％以上である。カーボンナノチューブ集合体がこのような構成を採ることにより、測定対象である固体試料の汚染をより防止でき、該固体試料をより安定的に固定でき、より良好なコントラストを発現できる。
【００５３】
第２の好ましい実施形態において、カーボンナノチューブの層数分布の分布幅は、好ましくは９層以下であり、より好ましくは１層〜９層であり、さらに好ましくは２層〜８層であり、特に好ましくは３層〜８層である。カーボンナノチューブの層数分布の分布幅をこのような範囲内に調整することにより、測定対象である固体試料の汚染をより防止でき、該固体試料をより安定的に固定でき、より良好なコントラストを発現できる。
【００５４】
カーボンナノチューブの層数分布の「分布幅」とは、カーボンナノチューブの層数の最大層数と最小層数との差をいう。カーボンナノチューブの層数分布の分布幅が上記範囲内に調整することにより、該カーボンナノチューブは優れた機械的特性および高い比表面積を兼ね備えることができ、さらには、該カーボンナノチューブは優れた粘着特性を示すカーボンナノチューブ集合体となり得る。したがって、このようなカーボンナノチューブ集合体を有する固定部材は、測定対象である固体試料の汚染をより防止でき、該固体試料をより安定的に固定でき、より良好なコントラストを発現できる。
【００５５】
カーボンナノチューブの層数、層数分布は、任意の適切な装置によって測定すれば良い。好ましくは、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）や透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）によって測定される。例えば、カーボンナノチューブ集合体から少なくとも１０本、好ましくは２０本以上のカーボンナノチューブを取り出してＳＥＭあるいはＴＥＭによって測定し、層数および層数分布を評価すれば良い。
【００５６】
第２の好ましい実施形態において、カーボンナノチューブの層数の最大層数は、好ましくは１層〜２０層であり、より好ましくは２層〜１５層であり、さらに好ましくは３層〜１０層である。カーボンナノチューブの層数の最大層数をこのような範囲内に調整することにより、測定対象である固体試料の汚染をより防止でき、該固体試料をより安定的に固定でき、より良好なコントラストを発現できる。
【００５７】
第２の好ましい実施形態において、カーボンナノチューブの層数の最小層数は、好ましくは１層〜１０層であり、より好ましくは１層〜５層である。カーボンナノチューブの層数の最小層数をこのような範囲内に調整することにより、測定対象である固体試料の汚染をより防止でき、該固体試料をより安定的に固定でき、より良好なコントラストを発現できる。
【００５８】
第２の好ましい実施形態において、カーボンナノチューブの層数の最大層数と最小層数を上記範囲内に調整することにより、該カーボンナノチューブは優れた機械的特性および高い比表面積を兼ね備えることができ、さらには、該カーボンナノチューブは優れた粘着特性を示すカーボンナノチューブ集合体となり得る。したがって、このようなカーボンナノチューブ集合体を有する固定部材は、測定対象である固体試料の汚染をより防止でき、該固体試料をより安定的に固定でき、より良好なコントラストを発現できる。
【００５９】
第２の好ましい実施形態において、カーボンナノチューブの層数分布の最頻値の相対頻度は、好ましくは３０％以上であり、より好ましくは３０％〜１００％であり、さらに好ましくは３０％〜９０％であり、特に好ましくは３０％〜８０％であり、最も好ましくは３０％〜７０％である。カーボンナノチューブの層数分布の最頻値の相対頻度を上記範囲内に調整することにより、該カーボンナノチューブは優れた機械的特性および高い比表面積を兼ね備えることができ、さらには、該カーボンナノチューブは優れた粘着特性を示すカーボンナノチューブ集合体となり得る。したがって、このようなカーボンナノチューブ集合体を有する固定部材は、測定対象である固体試料の汚染をより防止でき、該固体試料をより安定的に固定でき、より良好なコントラストを発現できる。
【００６０】
第２の好ましい実施形態において、カーボンナノチューブの層数分布の最頻値は、好ましくは層数１０層以下に存在し、より好ましくは層数１層から層数１０層に存在し、さらに好ましくは層数２層から層数８層に存在し、特に好ましくは層数２層から層数６層に存在する。カーボンナノチューブの層数分布の最頻値を上記範囲内に調整することにより、該カーボンナノチューブは優れた機械的特性および高い比表面積を兼ね備えることができ、さらには、該カーボンナノチューブは優れた粘着特性を示すカーボンナノチューブ集合体となり得る。したがって、このようなカーボンナノチューブ集合体を有する固定部材は、測定対象である固体試料の汚染をより防止でき、該固体試料をより安定的に固定でき、より良好なコントラストを発現できる。
【００６１】
第２の好ましい実施形態において、カーボンナノチューブの形状としては、その横断面が任意の適切な形状を有していれば良い。例えば、その横断面が、略円形、楕円形、ｎ角形（ｎは３以上の整数）等が挙げられる。
【００６２】
第２の好ましい実施形態において、カーボンナノチューブの長さは、好ましくは２００μｍ以上であり、より好ましくは２００μｍ〜２０００μｍであり、さらに好ましくは３００μｍ〜１５００μｍであり、さらに好ましくは４００μｍ〜１０００μｍであり、特に好ましくは５００μｍ〜１０００μｍであり、最も好ましくは６００μｍ〜１０００μｍである。カーボンナノチューブの長さを上記範囲内に調整することにより、該カーボンナノチューブは優れた機械的特性および高い比表面積を兼ね備えることができ、さらには、該カーボンナノチューブは優れた粘着特性を示すカーボンナノチューブ集合体となり得る。したがって、このようなカーボンナノチューブ集合体を有する固定部材は、測定対象である固体試料の汚染をより防止でき、該固体試料をより安定的に固定でき、より良好なコントラストを発現できる。
【００６３】
第２の好ましい実施形態において、カーボンナノチューブの直径は、好ましくは０．３ｎｍ〜２０００ｎｍであり、より好ましくは１ｎｍ〜１０００ｎｍであり、さらに好ましくは２ｎｍ〜５００ｎｍである。カーボンナノチューブの直径を上記範囲内に調整することにより、該カーボンナノチューブは優れた機械的特性および高い比表面積を兼ね備えることができ、さらには、該カーボンナノチューブは優れた粘着特性を示すカーボンナノチューブ集合体となり得る。したがって、このようなカーボンナノチューブ集合体を有する固定部材は、測定対象である固体試料の汚染をより防止でき、該固体試料をより安定的に固定でき、より良好なコントラストを発現できる。
【００６４】
第２の好ましい実施形態において、カーボンナノチューブの比表面積、密度は、任意の適切な値に設定され得る。
【００６５】
カーボンナノチューブ集合体の製造方法としては、任意の適切な方法を採用し得る。
【００６６】
カーボンナノチューブ集合体の製造方法としては、例えば、平滑な基板の上に触媒層を構成し、熱、プラズマなどにより触媒を活性化させた状態で炭素源を充填し、カーボンナノチューブを成長させる、化学気相成長法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＣＶＤ法）によって、基板からほぼ垂直に配向したカーボンナノチューブ集合体を製造する方法が挙げられる。この場合、例えば、基板を取り除けば、長さ方向に配向しているカーボンナノチューブ集合体が得られる。
【００６７】
カーボンナノチューブ集合体の製造方法で用い得る基板としては、任意の適切な基板を採用し得る。例えば、平滑性を有し、カーボンナノチューブの製造に耐え得る高温耐熱性を有する材料が挙げられる。このような材料としては、例えば、石英ガラス、シリコン（シリコンウェハなど）、アルミニウムなどの金属板などが挙げられる。上記基板は、そのまま、本発明のＳＩＭＳ分析方法に用いる、あるいは、本発明のＳＩＭＳ分析装置が備える固定部材が含み得るカーボンナノチューブ集合体が備え得る基材として用いることができる。
【００６８】
カーボンナノチューブ集合体を製造するための装置としては、任意の適切な装置を採用し得る。例えば、熱ＣＶＤ装置としては、図２に示すような、筒型の反応容器を抵抗加熱式の電気管状炉で囲んで構成されたホットウォール型などが挙げられる。その場合、反応容器としては、例えば、耐熱性の石英管などが好ましく用いられる。
【００６９】
カーボンナノチューブ集合体の製造に用い得る触媒（触媒層の材料）としては、任意の適切な触媒を用い得る。例えば、鉄、コバルト、ニッケル、金、白金、銀、銅などの金属触媒が挙げられる。
【００７０】
カーボンナノチューブ集合体を製造する際、必要に応じて、基板と触媒層の中間にアルミナ／親水性膜を設けても良い。
【００７１】
アルミナ／親水性膜の作製方法としては、任意の適切な方法を採用し得る。例えば、基板の上にＳｉＯ２膜を作製し、Ａｌを蒸着後、４５０℃まで昇温して酸化させることにより得られる。このような作製方法によれば、Ａｌ２Ｏ３が親水性のＳｉＯ２膜と相互作用し、Ａｌ２Ｏ３を直接蒸着したものよりも粒子径の異なるＡｌ２Ｏ３面が形成される。基板の上に、親水性膜を作製することを行わずに、Ａｌを蒸着後に４５０℃まで昇温して酸化させても、粒子径の異なるＡｌ２Ｏ３面が形成され難いおそれがある。また、基板の上に、親水性膜を作製し、Ａｌ２Ｏ３を直接蒸着しても、粒子径の異なるＡｌ２Ｏ３面が形成され難いおそれがある。
【００７２】
カーボンナノチューブ集合体の製造に用い得る触媒層の厚みは、微粒子を形成させるため、好ましくは０．０１ｎｍ〜２０ｎｍであり、より好ましくは０．１ｎｍ〜１０ｎｍである。カーボンナノチューブ集合体の製造に用い得る触媒層の厚みを上記範囲内に調整することにより、形成するカーボンナノチューブは優れた機械的特性および高い比表面積を兼ね備えることができ、さらには、該カーボンナノチューブは優れた粘着特性を示すカーボンナノチューブ集合体となり得る。したがって、このようなカーボンナノチューブ集合体を有する固定部材は、測定対象である固体試料の汚染をより防止でき、該固体試料をより安定的に固定でき、より良好なコントラストを発現できる。
【００７３】
触媒層の形成方法は、任意の適切な方法を採用し得る。例えば、金属触媒をＥＢ（電子ビーム）、スパッタなどにより蒸着する方法、金属触媒微粒子の懸濁液を基板上に塗布する方法などが挙げられる。
【００７４】
カーボンナノチューブ集合体の製造に用い得る炭素源としては、任意の適切な炭素源を用い得る。例えば、メタン、エチレン、アセチレン、ベンゼンなどの炭化水素；メタノール、エタノールなどのアルコール；などが挙げられる。
【００７５】
カーボンナノチューブ集合体の製造における製造温度としては、任意の適切な温度を採用し得る。たとえば、本発明の効果を十分に発現し得る触媒粒子を形成させるため、好ましくは４００℃〜１０００℃であり、より好ましくは５００℃〜９００℃であり、さらに好ましくは６００℃〜８００℃である。
【実施例】
【００７６】
以下、本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、各種評価や測定は、以下の方法により行った。
【００７７】
＜繊維状柱状物の長さＬの測定＞
繊維状柱状物の長さＬは、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）によって測定した。
【００７８】
＜固定部材のせん断接着力の測定＞
ガラス（ＭＡＴＳＵＮＡＭＩ  スライドガラス２７ｍｍ×５６ｍｍ）に、１ｃｍ２単位面積に切り出した固定部材の先端（固定部材がカーボンナノチューブ集合体を含む場合は、カーボンナノチューブの先端）が接触するように載置し、５ｋｇのローラーを一往復させて飛行時間型二次イオン質量分析装置用試料固定部材の先端をガラスに圧着した。その後、３０分間放置した。引張り試験機（Ｉｎｓｔｒｏ  Ｔｅｎｓｉｌ  Ｔｅｓｔｅｒ）で引張速度５０ｍｍ／ｍｉｎにて、室温（２５℃）にてせん断試験を行い、得られたピークをせん断接着力とした。
【００７９】
＜ＳＩＭＳ分析＞
導電性のアルミ製試料台（ＥＭ  ＪＡＰＡＮ社製、Ｇ３０１）上に厚みを７００μｍとした繊維状柱状構造体を配置させ、該厚みが半分（３５０μｍ）になるように、シリコンウェハの鏡面によって圧縮させた。
得られた固定部材（試料台上に繊維状柱状構造体が配置されたもの）の繊維状柱状構造体の表面に、分析試料として、岩石を粉砕した粒子を振りかけ、該粒子の上部からシリコンウェハの鏡面を押し当て、該シリコンウェハの自重によって該粒子を該繊維状柱状構造体の表面に密着させた。
エアーブローによって、繊維状柱状構造体の表面に密着していない粒子（例えば、粒子の上に重なって付着した粒子など）を除去した。
得られた分析試料付固定部材を、ＳＩＭＳ分析装置（ＣＡＭＥＣＡ製、ＮａｎｏＳＩＭＳ５０Ｌ）内に設置し、下記測定条件によって分析した。
一次イオン種：Ｃｓ＋
加速電圧：１６ｋＶ
イオン電流：２ｐＡ
ビームスポット：２００ｎｍ
【００８０】
〔実施例１〕
基板としてのシリコンウェハ（シリコンテクノロジー製）上に、スパッタ装置（ＵＬＶＡＣ製、ＲＦＳ−２００）により、アルミナ薄膜（厚み２０ｎｍ）を形成した。このアルミナ薄膜上に、さらにスパッタ装置（ＵＬＶＡＣ製、ＲＦＳ−２００）にてＦｅ薄膜（厚み２．０ｎｍ）を蒸着した。
その後、この基板を３０ｍｍφの石英管内に載置し、水分６００ｐｐｍに保ったヘリウム／水素（１０５／８０ｓｃｃｍ）混合ガスを石英管内に３０分間流して、管内を置換した。その後、電気管状炉を用いて管内を７６５℃まで昇温させ、７６５℃にて安定させた。７６５℃にて温度を保持したまま、ヘリウム／水素／エチレン（９０／８０／1５ｓｃｃｍ、水分率６００ｐｐｍ）混合ガスを管内に充填させ、３５分間放置してカーボンナノチューブを基板上に成長させ、カーボンナノチューブが長さ方向に配向しているカーボンナノチューブ集合体（１）を得た。
カーボンナノチューブ集合体（１）が備えるカーボンナノチューブの長さは７００μｍであった。
得られたカーボンナノチューブ集合体（１）をＳＩＭＳ分析装置用試料固定部材（１）として、各種評価を行った。
ＳＩＭＳ分析装置用試料固定部材（１）のせん断接着力は、２０．７Ｎ／ｃｍ２であった。
また、ＳＩＭＳ分析を行った結果を図３に示した。
図３に示すように、本発明のＳＩＭＳ分析方法によれば、また、本発明のＳＩＭＳ分析装置によれば、帯電および試料がドリフトすることなく、粒子のみから１６Ｏが確認され、粒子と背景に明瞭な界面があるイメージを得るという効果が発現できることが判った。なお、図３に示すＳＩＭＳ分析結果を得るにあたっては、分析視野を１辺２５μｍとし、１６Ｏ（酸素）でイメージを取得した。なお、Ｅ−ガンによる帯電中和なしで測定中の帯電は発生していない。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明のＳＩＭＳ分析方法、あるいは、本発明のＳＩＭＳ分析装置を用いれば、測定対象である固体試料の汚染を防止でき、該固体試料を安定的に固定でき、良好なコントラストを発現できる、ＳＩＭＳ分析が可能となる。
【符号の説明】
【００８２】
１０        繊維状柱状構造体
１          基材
２          繊維状柱状物
２ａ        繊維状柱状物の片端
【図１】
2015184084.tif 000003
【図２】
2015184084.tif 000004
【図３】
2015184084.tif 000005