(57)【要約】【課題】  走査型電子顕微鏡を用いて試料の略全域を高分解能で観察することができる顕微鏡用試料ホルダ、及びそのような顕微鏡用試料ホルダを具備する電子顕微鏡を提供する。【解決手段】  電子顕微鏡用試料ホルダ２０においては、走査型電子顕微鏡の試料台に本体部２１が取り付けられた状態で、グリッド２８によって支持された試料Ｓを透過し且つ絞り部材３１を通過した電子線が２次電子発生面３２に照射され、それにより、２次電子発生面３２から２次電子が発生させられる。このとき、試料Ｓによる散乱電子が絞り部材３１によって遮断されるため、高分解能で試料Ｓを観察することができる。また、本体部２１が試料台によって傾斜及び回転させられるため、試料Ｓの略全域を観察することができる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
走査型電子顕微鏡の試料台に取り付けられる本体部と、
前記本体部において試料を支持する支持部と、
前記本体部において前記試料を透過した電子線を絞る絞り部と、
前記本体部において前記絞り部を通過した電子線が照射されることで２次電子を発生する２次電子発生部と、を備え、
前記本体部は、前記試料台によって傾斜及び回転させられることを特徴とする電子顕微鏡用試料ホルダ。
【請求項２】
少なくとも前記支持部の周囲には、前記試料による散乱電子を減衰させる電子減衰部が設けられていることを特徴とする請求項１記載の電子顕微鏡用試料ホルダ。
【請求項３】
少なくとも前記支持部の周囲には、前記試料を汚染するガスを吸収するガス吸収部が設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の電子顕微鏡用試料ホルダ。
【請求項４】
少なくとも前記本体部における前記支持部の周囲部分は、カーボンからなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の電子顕微鏡用試料ホルダ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項記載の電子顕微鏡用試料ホルダを具備することを特徴とする電子顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子顕微鏡用試料ホルダ及び電子顕微鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来一般的な電子顕微鏡として、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ：Scanning  Electron  Microscope）及び透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ：Transmission  Electron  Microscope）が知られている。走査型電子顕微鏡は、バルク状の試料の表面の微細構造を拡大観察するための装置である（例えば、特許文献１参照）。また、透過型電子顕微鏡は、薄膜状の試料の透過像によって微細構造を拡大観察するための装置である（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００６−５４０９４号公報
【特許文献２】特開２００６−１２７８０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、走査型電子顕微鏡は、比較的廉価であり、広く普及している。一方、透過型電子顕微鏡は、高分解能で試料を観察することができるものの、走査型電子顕微鏡に比べて高価であり、その普及率は高くない。また、特に医生物試料においては、試料の略全域を観察する必要がある。
【０００４】
そこで、本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、走査型電子顕微鏡を用いて試料の略全域を高分解能で観察することができる顕微鏡用試料ホルダ、及びそのような顕微鏡用試料ホルダを具備する電子顕微鏡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に、本発明に係る電子顕微鏡用試料ホルダは、走査型電子顕微鏡の試料台に取り付けられる本体部と、本体部において試料を支持する支持部と、本体部において試料を透過した電子線を絞る絞り部と、本体部において絞り部を通過した電子線が照射されることで２次電子を発生する２次電子発生部と、を備え、本体部は、試料台によって傾斜及び回転させられることを特徴とする。
【０００６】
この電子顕微鏡用試料ホルダでは、走査型電子顕微鏡の試料台に本体部が取り付けられた状態で、支持部によって支持された試料を透過し且つ絞り部を通過した電子線が２次電子発生部に照射され、それにより、２次電子発生部から２次電子が発生させられる。このとき、試料による散乱電子が絞り部によって遮断されるため、高分解能で試料を観察することができる。また、本体部が試料台によって傾斜及び回転させられるため、試料の略全域を観察することができる。従って、この電子顕微鏡用試料ホルダによれば、走査型電子顕微鏡を用いて試料の略全域を高分解能で観察することが可能となる。
【０００７】
本発明に係る電子顕微鏡用試料ホルダにおいては、少なくとも支持部の周囲に、試料による散乱電子を減衰させる電子減衰部が設けられていることが好ましい。この場合、試料の透過像のコントラスト及び解像度をより一層向上させることができる。
【０００８】
本発明に係る電子顕微鏡用試料ホルダにおいては、少なくとも支持部の周囲に、試料を汚染するガスを吸収するガス吸収部が設けられていることが好ましい。この場合、電子顕微鏡内の残留ガスや試料から生じるガス等による試料の汚染を抑制することができる。
【０００９】
本発明に係る電子顕微鏡は、上述した本発明に係る電子顕微鏡用試料ホルダを具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、走査型電子顕微鏡を用いて試料の略全域を高分解能で観察することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１２】
図１は、本発明に係る電子顕微鏡の一実施形態を示す概略構成図である。図１に示されるように、走査型電子顕微鏡（電子顕微鏡）１は、電子顕微鏡用試料ホルダ２０がボルト３によって固定された円板状の試料台４を備えている。試料ホルダ２０は、観察対象となる試料Ｓを保持している。試料台４は、軸線Ｌ回りに回転可能となっていると共に、軸線Ｌ方向、及びその方向と直交する方向に移動可能となっている。更に、試料台４は、任意の方向に傾斜可能となっている。
【００１３】
軸線Ｌ方向において試料台４と対向する位置には、試料台４に向かって電子線ＥＢを出射する電子銃５と、電子銃５から出射された電子線ＥＢを試料台４に向かって加速させるアノード６とが設置されている。アノード６と試料台４との間には、アノード６によって加速された電子線ＥＢを収束する収束レンズ７及び対物レンズ８と、収束レンズ７及び対物レンズ８によって収束された電子線ＥＢを走査する走査コイル９とが設置されている。
【００１４】
更に、走査型電子顕微鏡１は、試料Ｓを透過した電子線ＥＢの照射によって試料ホルダ２０から発生させられた２次電子ＳＥを検出する２次電子検出器１１と、試料Ｓの透過像を表示する表示装置１２とを備えている。試料ホルダ２０、試料台４、電子銃５の電子線出射部、アノード６、収束レンズ７、対物レンズ８、走査コイル９及び２次電子検出器１１の２次電子検出部は、真空引きされる筐体１３内に配置されている。
【００１５】
図２は、図１に示された電子顕微鏡が具備する電子顕微鏡用試料ホルダの縦断面図である。図２に示されるように、電子顕微鏡用試料ホルダ２０は、例えばアルミニウム合金からなる円柱状の本体部２１を備えている。本体部２１の電子線入射側の一端面２１ａには、断面円形状の凹部２２が形成されており、凹部２２の底面には、断面円形状の凹部２３が形成されている。更に、凹部２３の底面には、断面円形状の凹部２４が形成されており、凹部２４の底面には、本体部２１の側面２１ｂに形成された断面Ｖ字状の切欠き部２５と凹部２４とを連通する貫通孔２６が形成されている。
【００１６】
本体部２１の他端面２１ｃには、試料台４を介してボルト３が螺合されるネジ穴２７が形成されている。これにより、本体部２１は、走査型電子顕微鏡１の試料台４に取り付けられる。なお、試料台４に形成された断面円形状の凹部に、本体部２１の他端部を嵌合させることで、試料台４に本体部２１を取り付けることもできる。
【００１７】
本体部２１の凹部２２の底面には、薄膜状の試料Ｓを支持するグリッド（支持部）２８が配置されており、グリッド２８は、凹部２２に嵌合する円環状の押さえ部材２９によって固定されている。また、本体部２１の凹部２４の底面には、試料Ｓを透過した電子線ＥＢを絞る絞り部材（絞り部）３１が固定されている。絞り部材３１は、例えばモリブテンからなる箔状の部材であり、アパーチャ３１ａを有している。
【００１８】
本体部２１において切欠き部２５を画定し且つ絞り部材３１と対向する傾斜面は、絞り部３１を通過した電子線ＥＢが照射されることで２次電子ＳＥを発生する２次電子発生面（２次電子発生部）３２となっている。２次電子発生面３２は、例えばアルミニウム合金の研磨面である。
【００１９】
図３は、図２に示された電子顕微鏡用試料ホルダの動きを示す図である。図３に示されるように、電子顕微鏡用試料ホルダ２０は、試料台４の傾斜及び回転に伴って傾斜及び回転する。すなわち、試料ホルダ２０の本体部２１は、試料台４によって傾斜及び回転させられる。このとき、試料ホルダ２０は、グリッド２８及び絞り部３１のアパーチャ３１ａを通り得る全ての電子線ＥＢが２次電子発生面３２に照射されるように構成されている。
【００２０】
以上のように構成された走査型電子顕微鏡１及び電子顕微鏡用試料ホルダ２０においては、試料台４に本体部２１が取り付けられた状態で電子銃５から電子線ＥＢが出射されると、グリッド２８によって支持された試料Ｓを透過し且つ絞り部材３１を通過した電子線ＥＢが２次電子発生面３２に照射され、それにより、２次電子発生面３２から２次電子ＳＥが発生させられる。２次電子発生面３２から発生させられた２次電子ＳＥは、２次電子検出器１１によって検出され、それにより、試料Ｓの透過像が表示装置１２に表示される。
【００２１】
このとき、試料Ｓによる散乱電子が絞り部材３１によって遮断されるため、高分解能で試料Ｓを観察することができる。また、本体部２１が試料台４によって傾斜及び回転させられるため、試料Ｓの略全域を観察することができる。従って、走査型電子顕微鏡１及び電子顕微鏡用試料ホルダ２０によれば、走査型電子顕微鏡でありながら、試料Ｓの略全域を高分解能で観察することが可能となる。
【００２２】
ここで、電子顕微鏡用試料ホルダ２０の実施例について、図２を参照して詳細に説明する。
（１）絞り部材３１
【００２３】
絞り部材３１は、試料Ｓの透過像において充分なコントラスト及び解像度を得るために、試料Ｓによる散乱電子を遮断する部材である。実施例の試料ホルダ２０では、試料Ｓの下側１．５ｍｍの位置に孔径（アパーチャ３１ａの直径）６０μｍのモリブデン箔固定絞りを挿入した。孔径としては、小さくするとコントラストが向上するが、Ｓ／Ｎ比の低下によって画質の劣化を招くため、双方の条件を満たす６０μｍを採用した。また、試料Ｓとの間隔としては、近接するとコントラストが向上するが、視野移動距離が小さくなるため、双方の条件を満たす１．５ｍｍを採用した。
（２）２次電子発生面３２
【００２４】
一般的な走査型電子顕微鏡を用いて試料Ｓの透過像を得るためには、超薄切片である試料Ｓを透過した電子線ＥＢの強弱を２次電子量に変換する機能が必要である。実施例の試料ホルダ２０では、水平角６０°（電子線ＥＢの入射方向に対して３０°）のアルミニウム合金の研磨面に透過電子を衝突させ、２次電子ＳＥを発生させる仕組みとした。２次電子ＳＥが多く発生するほど画質が向上し、その発生効率は電子線ＥＢの入射角度に依存する。従って、水平角としては、視野移動距離を確保することができ且つ最大の効率を得ることができる条件を満たす６０°（電子線ＥＢの入射方向に対して３０°）を採用した。
（３）視野移動
【００２５】
グリッド２８の有効直径２ｍｍの範囲を視野移動可能であることは、特に試料Ｓが医生物試料である場合には必須である。実施例の試料ホルダ２０では、全ての走査型電子顕微鏡が備える試料台４の傾斜及び回転機能を利用して、試料Ｓの視野移動を行うことができるようにしている。上記（１），（２）は、グリッド２８の周縁部を観察する際の試料ホルダ２０の傾斜角が最大２０°以下となるように設定されている。
（４）あらゆる汎用の走査型電子顕微鏡で使用することができる形状
【００２６】
実施例の試料ホルダ２０は、各種の走査型電子顕微鏡の試料台４に装着することができ且つ２次電子情報を得ることができるような形状（外形：直径１０ｍｍ、高さ１４ｍｍの円柱形状）とした。
（５）観察例
【００２７】
図４は、電界放射型の走査型電子顕微鏡による第１の観察例を示す図である。試料はラット肝臓であり、その試料に対して、グルタルアルデヒド・オスミウム二重固定、エポキシ樹脂包埋、０．１μｍ超薄切片のウラン・鉛染色の処理を施し、その試料を日立製作所製Ｓ?４８００で撮影した。直接倍率１５，０００倍〜２００，０００倍の各倍率において、透過型電子顕微鏡の透過像に匹敵する画像が得られている。
【００２８】
図５は、電界放射型の走査型電子顕微鏡による第２の観察例を示す図である。試料はラット延髄であり、その試料に対して、図４のものと同様の処理を施し、その試料を日立製作所製Ｓ?４８００で撮影した。透過電子顕微鏡の解像度を吟味するに際しては、神経のミエリンがよく用いられる。直接倍２００，０００倍、４００，０００倍の各倍率において、高解像度の透過像が得られている。
【００２９】
図６は、同一視野による同一切片についての透過型電子顕微鏡像（ａ）と走査透過２次電子像（実施例の試料ホルダ２０を用いたもの）（ｂ）との比較を示す図である。切片（試料）はラット肝臓の超薄切片であり、その切片を電界放射型の走査型電子顕微鏡で撮影した。直接倍率１０，０００倍、５０，０００倍、１００，０００倍の各倍率において、同等の品質の透過像が得られている。
【００３０】
図７は、タングステン型の汎用走査型電子顕微鏡による観察例を示す図である。試料であるラット腎臓糸球体切片を、設置後２０年を経たタングステンフィラメント電子銃搭載の汎用走査型電子顕微鏡を用いて撮影した。ラット腎臓糸球体の低倍率像は、広範囲に均一なコントラストで描画されている（直接倍率２，０００倍）。また、血管壁の拡大像は、ノイズを押さえてＳ／Ｎ比を保持する限界で描画されている（直接倍率２０，０００倍）。これにより、あらゆる走査型電子顕微鏡で走査透過２次電子像（実施例の試料ホルダ２０を用いたもの）が得られることが検証された。
【００３１】
図８は、小型卓上型の走査型電子顕微鏡による観察例を示す図である。ヒトの腎炎の腎臓糸球体の超薄切片を小型卓上型の走査電子顕微鏡（ＪＥＯＬ  ＣａｒｒｙＳＥＭ（加速電圧２０ｋＶ））で撮影して得た走査透過２次電子像（実施例の試料ホルダ２０を用いたもの）である。左の写真は、腎炎の診断に用いる腎臓糸球体超薄切片の走査透過２次電子像（直接倍率３，０００倍）である。一方、右の写真は、血管の走査透過２次電子像（直接倍率８，０００倍）であり、本例では、診断に不可欠な基底膜の構造に免疫複合体が多数認められる。これらの画像では、基底膜内に顆粒が多く存在することが認められることから、膜性腎炎の電子顕微鏡による臨床診断に充分使用できる解像度が得られていることが分かる。
【００３２】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。
【００３３】
図９は、本発明に係る電子顕微鏡用試料ホルダの他の実施形態を示す縦断面図である。図９に示されるように、本体部２１において凹部２２，２３が形成される部分を別体の筒状部材（電子減衰部、ガス吸収部）３３とし、試料Ｓによる散乱電子を減衰させる機能及び試料Ｓを汚染するガスを吸収する機能の少なくとも一方の機能を有する材料（例えば、カーボン等）により筒状部材３３を形成してもよい。
【００３４】
グリッド２８の周囲に設けられる筒状部材３３が、試料Ｓによる散乱電子を減衰させる機能を有する場合、試料Ｓの透過像のコントラスト及び解像度をより一層向上させることができる。更に、グリッド２８の周囲に設けられる筒状部材３３が、試料Ｓを汚染するガスを吸収する機能を有する場合、電子顕微鏡内の残留ガスや試料Ｓから生じるガス等による試料Ｓの汚染を抑制することができる。なお、筒状部材３３が本体部２１に対して着脱自在であれば、ガスを吸収した筒状部材３３を取り外して、筒状部材３３を新たなものに交換したり、或いは筒状部材３３からガスを取り除いたりすることができる。
【００３５】
更に、少なくとも本体部２１におけるグリッド２８の周囲部分がカーボンからなる場合には、走査型電子顕微鏡１によって試料ＳのＸ線元素分析を実施することができる。つまり、図１０に示されるように、電子顕微鏡用試料ホルダ２０において電子線ＥＢや試料Ｓによる散乱電子が照射され得る被照射部分（本体部２１において一端面２１ａが形成される部分や凹部２２，２３が形成される部分を含む部材３４、及び押さえ部材２９）をカーボン製にすれば、被照射部分に電子線ＥＢや試料Ｓによる散乱電子が照射されても、カーボン製の被照射部分からは特殊Ｘ線の発生が抑制されるため、コンタミネーションを防止して試料Ｓ由来のＸ線のみを分析対象とすることができる。
【００３６】
図１１は、被照射部分がカーボン製である電子顕微鏡用試料ホルダを具備する走査型電子顕微鏡によるエネルギ分散型Ｘ線元素分析（ＥＤＸ：Energy  Dispersive  X-ray  Spectrometry）の結果を示す図である。図１１（ａ）は、試料として、ラット幹細胞のオスミウム酸固定、ウラン鉛二重染色超薄切片を示す図であり、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）の黒点位置（核膜付近）に含まれる元素から発生した特殊Ｘ線のエネルギスペクトルを示す図である。オスミウム固定のＯｓ、エポキシ樹脂のＣｌ、ウラン染色のＵ、鉛染色のＰｂ、グリッドのＣｕから発生した特殊Ｘ線のピークが検出されていることが分かる。
【００３７】
このように、少なくとも本体部２１におけるグリッド２８の周囲部分がカーボンからなる電子顕微鏡用試料ホルダを用いれば、高価なＸ線元素分析装置を透過電子顕微鏡及び走査電子顕微鏡の双方に別途付加しなくても、走査電子顕微鏡にのみ付加すれば、薄膜試料もＸ線元素分析を実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明に係る電子顕微鏡の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】本発明に係る電子顕微鏡用試料ホルダの一実施形態を示す縦断面図である。
【図３】図２に示された電子顕微鏡用試料ホルダの動きを示す図である。
【図４】電界放射型の走査型電子顕微鏡による第１の観察例を示す図である。
【図５】電界放射型の走査型電子顕微鏡による第２の観察例を示す図である。
【図６】同一視野による同一切片についての透過型電子顕微鏡像と走査透過２次電子像との比較を示す図である。
【図７】タングステン型の汎用走査型電子顕微鏡による観察例を示す図である。
【図８】小型卓上型の走査型電子顕微鏡による観察例を示す図である。
【図９】本発明に係る電子顕微鏡用試料ホルダの他の実施形態を示す縦断面図である。
【図１０】本発明に係る電子顕微鏡用試料ホルダの他の実施形態を示す縦断面図である。
【図１１】図１０に示された電子顕微鏡用試料ホルダを具備する走査型電子顕微鏡によるエネルギ分散型Ｘ線元素分析の結果を示す図である。
【符号の説明】
【００３９】
１…走査型電子顕微鏡（電子顕微鏡）、４…試料台、２０…電子顕微鏡用試料ホルダ、２１…本体部、２８…グリッド（支持部）、３１…絞り部材（絞り部）、３２…２次電子発生面（２次電子発生部）、３３…筒状部材（電子減衰部、ガス吸収部）、Ｓ…試料、ＥＢ…電子線、ＳＥ…２次電子。
【図１】
2008311214.tif 000003
【図２】
2008311214.tif 000004
【図３】
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【図９】
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【図１０】
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【図４】
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【図５】
2008311214.tif 000009
【図６】
2008311214.tif 000010
【図７】
2008311214.tif 000011
【図８】
2008311214.tif 000012
【図１１】
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