(57)【要約】      （修正有）【課題】粉体を構成する粒子の観察において、レーザ顕微鏡の長所を損なうことなく、より見易く、情報量の多い像を得る方法を提供する。【解決手段】観察対象である粒子を液体に浮遊させた状態とし、レーザ顕微鏡を用いて当該粒子を観察する。前記レーザ顕微鏡としては、走査型共焦点レーザ顕微鏡を用い、前記粒子は酸化鉄、酸化ケイ素などの磁性粉の粒子であり、前記所定の屈折率を有する液体は、当該屈折率が１以上、２以下の範囲にあるエタノール、トルエン、ジヨードメタン液などの液体である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ顕微鏡を用いて粒子を観察する方法であって、
当該粒子を液体に浮遊させた状態で観察することを特徴とする粒子の観察方法。
【請求項２】
請求項１に記載の粒子の観察方法であって、
前記液体として、所定の屈折率を有する液体を用意し、
前記粒子を、当該所定の屈折率を有する液体に浮遊させた状態で観察することを特徴とする粒子の観察方法。
【請求項３】
前記所定の屈折率を有する液体として、当該屈折率が１以上、２以下の範囲にある液体を用いることを特徴とする請求項２に記載の粒子の観察方法。
【請求項４】
前記粒子が、磁性粉の粒子であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の粒子の観察方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ顕微鏡を用いて粒子の観察を行う観察方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
様々な粉体の研究開発に於いて、その粉体を構成する粒子の形状や表面状態を観察することは、重要な物性評価項目となっている。従来から、当該粒子形状や表面状態を観察する方法として、落射型顕微鏡による観察や走査型電子顕微鏡（以下、ＳＥＭと記載する場合がある。）による観察が行われて来た。落射型顕微鏡による観察は、その装置が比較的安価でかつ観察方法も非常に簡便であるが、観察映像の被写界深度が浅い。そこで、微小で凹凸の差がある物体や３次元的に奥行きのある物体の観察においては、専ら被写界深度が深いＳＥＭが使用されていた。
【０００３】
ところが、近年、焦点が合う映像を連続的に取り込みコンピューター上で合成化し３次元的に焦点が合った映像を得るレーザ顕微鏡が一般化された。この結果、当該レーザ顕微鏡を用いることで、ＳＥＭでは出来ない大気圧下での観察、さらに表面凹凸の度合をモデル化し数値として表現する観察が可能となってきた（特許文献１、２参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３０９４１５号公報
【特許文献２】特開２００２−２５８１６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したように、レーザ顕微鏡による観察は、従来方法では得難い、非常に有益な情報が得られる。しかし本発明者らの検討によると、観察対象が粉体を構成する粒子のように全体的に大きな曲率を有する物体の場合、指向性の強いレーザ光源に起因するコントラストの強さが災いし、球体上部は極端に明部・球体端部は極端な暗部となり、得られる映像としては良好とは言えないことを見出した。
【０００６】
例えば、後述する比較例１に係る図７は、本発明者らが従来の方法により撮影した酸化鉄粒子のレーザ顕微鏡像である。当該酸化鉄粒子の様に球状のものを観察する場合、レーザ光は球裏面まで回り込まないので、観察物からの反射光が球体上面部では多く、球体側面部では著しく少なくなる。この結果、レーザ顕微鏡像は図７に示すように球上面では明るく、球側面では暗くなる。このような状態で観察される像は、非常に見難く、且つ、情報量に乏しい像となる。
【０００７】
本発明は、以上の様な実情を鑑みてなされたもので、その課題は、粉体を構成する粒子の観察において、レーザ顕微鏡の長所を損なうことなく、より見易く、情報量の多い像を得る方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために本発明者らが鋭意研究をおこなった結果、レーザ顕微鏡にて観察を行う際、観察対象である粒子を液体の表面に浮遊させた状態とすることで、観察対象粒子の良好な像が得られることを見出し、本発明を完成した。
【０００９】
即ち、上述の課題を解決するための第１の手段は、
レーザ顕微鏡を用いて粒子を観察する方法であって、
当該粒子を液体に浮遊させた状態で観察することを特徴とする粒子の観察方法である。
【００１０】
第２の手段は、
第１の手段に記載の粒子の観察方法であって、
前記液体として、所定の屈折率を有する液体を用意し、
前記粒子を、当該所定の屈折率を有する液体に浮遊させた状態で観察することを特徴とする粒子の観察方法である。
【００１１】
第３の手段は、
前記所定の屈折率を有する液体として、当該屈折率が１以上、２以下の範囲にある液体を用いることを特徴とする第２の手段に記載の粒子の観察方法である。
【００１２】
第４の手段は、
前記粒子が、磁性粉の粒子であることを特徴とする第１から第３の手段のいずれかに記載の粒子の観察方法である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、レーザ顕微鏡を用いて粒子を観察する場合、観察物からの反射光が球体上面部では多く、球体側面部では著しく少なくなるという極端なコントラストが軽減され、良好な像が得られた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、発明を実施するための最良の形について、（１）レーザ顕微鏡、（２）観察物を浮遊させる液体、（３）観察物を浮遊させる液体を収納する容器、（４）観察物を液体へ浮遊させる方法、（５）レーザ顕微鏡による観察、（６）本発明に係る粒子の観察方法の適用範囲、の順で説明する。
【００１５】
（１）レーザ顕微鏡
本発明に係る粒子の観察方法に適したレーザ顕微鏡について説明する。
本発明に係る粒子の観察方法には、走査型共焦点レーザ顕微鏡（ＯＬＹＭＰＵＳ社製、ＬＥＸＴ  ＯＬＳ３０００）が適している。走査型共焦点レーザ顕微鏡は、微小スポットまで絞り込んだレーザビームをＸＹ方向に走査し、その際得られる試料からの反射光を検出器で捉え観察像とするものである。さらに合焦点と光学的に共役な位置（共焦点面）にピンホールを置く共焦点光学系で、合焦点位置以外からの光を排除することにより、合焦点以外は暗黒色となる。そして、得られた像を重ね合わせることで、全体として被写界深度が深い映像が得られる装置であればよい。
【００１６】
（２）観察物を浮遊させる液体
観察物を浮遊させる液体は、その屈折率が１以上、２以下の範囲、さらに好ましくは１．３以上、１．８以下の範囲にある液体を用いることが好ましい。
屈折率が当該範囲内にある液体を用いることで、観察物の照明角度を調整することが出来る。さらに、目的の観察物に対して、１種類以上の適宜な屈折率を有する液体を選択して用いれば、観察物の照明角度を任意に調整することが出来るので、得られた像から多くの情報を得ることが可能になる。
【００１７】
（３）観察物を浮遊させる液体を収納する容器
観察物を浮遊させる部分が、平面化する程度の大きさを有している容器を用いる。当該大きさを有している容器を用いることで、液体の表面張力に起因する液表面の曲率が充分無視できるからである。具体的には、例えば、直径３２ｍｍ×深さ１５ｍｍのガラス製シャーレが便宜である。
尚、上記液体を収納する容器としてスライドガラスを用い、当該スライドガラス上に液
体を滴下して出来た小径の液滴を用いることも出来る。しかし、観察物が液滴曲面に沿って移動し易く、写真映像等の長時間の観察には問題がある。
【００１８】
（４）観察物を液体へ浮遊させる方法
上述した液体を収納した容器の中央部に、観察物を設置する。このとき、観察面が当該液体に濡れないように注意する。そして、当該液体の表面に、観察物の概ね上半分が浮上するように浮遊させる。
一方、観察物を浮遊させる液体は、当該観察物の厚みよりも、深い液膜厚（深さ）があれば良い。液量が十分であれば、測定中に液体が蒸発しても観察の中断という事態を回避することが出来る。
当該観察物が、微粉の場合、液体表面にそっと置けば、たとえ微粉の比重が大きくても液体表面に浮遊する。しかし、比重が大きい微粉の場合は、微粉全体を濡らすと沈んでしまう。そこで、浮遊させる際は微粉表面が濡れないようにそっと設置することとし、良好に浮遊している微粉を選んで観察すれば良い。
【００１９】
（５）レーザ顕微鏡による観察
観察物を液体へ浮遊させた状態で、観察物をレーザ顕微鏡で観測する。すると、例えば球状を有する観察物の場合、当該観察物側面近傍に存在する液膜から適度なレーザ光の反射光が発生する。そして、当該反射光は、観察物側面を照明し、液面より露出した半球状表面の像を、観察物の周縁部に至るまで適当な明るさとコントラストを有した像として得ることが出来た。
さらに、上述したように、観察物を浮遊させる液体の屈折率を、１以上、２以下の範囲、好ましくは１．３以上、１．８以下の範囲にて調製することで、発生する反射光の角度を調整し、観察物の照明角度を任意に調整することが出来た。
【００２０】
（６）本発明に係る粒子の観察方法の適用範囲
本発明に係る粒子の観察方法の適用範囲は、酸化鉄、酸化ケイ素、等の球状粉に限られず、液体に浮遊し三次元的な曲面を有する物質であれば、同様な効果が得られる。さらに、上述したように、適宜な屈折率を有する液体を選択して用いれば、観察物の照明角度を任意に調整することが出来るので、当該観察物に関する新たな情報を手に入れることも出来る。
【実施例】
【００２１】
（実施例１）
酸化鉄（屈折率ｎ＝２．９４）の球状粉を試料として準備した。
直径３２ｍｍ×深さ１５ｍｍのガラス製シャーレの容器に、試料を浮遊させる液体として水（屈折率ｎ＝１．３３）を約５ｍｌ充填した。そして、前記試料粒子の上面半分が液上に露出し、且つ、試料粒子が重ならないようにミクロスパーテル０．５杯分（数ｍｇ量）程度を分散させた。
当該試料を分散させた液体を充填した容器を、走査型共焦点レーザ顕微鏡（ＯＬＹＭＰＵＳ社製、ＬＥＸＴ  ＯＬＳ３０００）に設置した。
当該レーザ顕微鏡の測定条件は、３Ｄモード、倍率５０００倍とした。
上述の操作により得られた像を図１に示す。
観察物の球形粉中央部は、表面の凹凸が明確に確認される。観察物の球形粉周辺部は、後述する比較例１より明確になった。
【００２２】
（実施例２）
試料を浮遊させる液体を、水からエタノール（屈折率ｎ＝１．３６）へ代替した以外は、実施例１と同様の操作を行った。
上述の操作により得られた像を図２に示す。
観察物の球形粉中央部は、表面の凹凸が明確に確認される。観察物の球形粉周辺部は、後述する比較例１より明確になった。
【００２３】
（実施例３）
試料を浮遊させる液体を、水からトルエン液（屈折率ｎ＝１．５０）へ代替した以外は、実施例１と同様の操作を行った。
上述の操作により得られた像を図３に示す。
観察物の球形粉中央部から球形粉周辺部まで明確に確認される。液の蒸発・対流に起因すると考えられる、流れるような干渉縞が映像全体に見られた。
【００２４】
（実施例４）
試料を浮遊させる液体を、水からジヨードメタン液：トルエン＝１：１の混合液（屈折率ｎ＝１．６２）へ代替した以外は、実施例１と同様の操作を行った。
上述の操作により得られた像を図４に示す。
観察物の球形粉中央部から球形粉周辺部まで明確に確認される。液体表面の部分も充分に明るい映像となり良好な映像が得られた。
【００２５】
（実施例５）
試料を浮遊させる液体を、水からジヨードメタン液（屈折率ｎ＝１．７４）へ代替した以外は、実施例１と同様の操作を行った。
上述の操作により得られた像を図５に示す。
観察物の球形粉中央部から球形粉周辺部まで明確に確認される。液体表面の部分も充分に明るい映像となり良好な映像が得られた。
【００２６】
（実施例６）
酸化ケイ素（屈折率n＝１．４５）の球状粉を試料とした以外は、実施例５と同様の操
作を行った。
上述の操作により得られた像を図６に示す。
実施例４、５と同様に、観察物の球形粉中央部から球形粉周辺部まで明確に確認される。液体表面の部分も充分に明るい映像となり良好な映像が得られた。
この結果、当該観察方法は、屈折率の小さな観察物にも適応可能である事が判明した。
【００２７】
（比較例１）
試料を液体に浮遊させることをせず、スライドガラス上へ、粒子同士が重ならないようにミクロスパーテル１杯分（約１０ｍｇ）程度を分散させた。
当該試料を分散させたスライドガラスを、実施例１と同様にレーザ顕微鏡に設置し、以降は実施例１と同様の操作を行った。
上述の操作により得られた像を図７に示す。
図７の像より、走査型共焦点レーザ顕微鏡の特徴である粉体表面の凹凸は明瞭に観察できるが、観察物周辺部は極端に暗い画像となり観察物輪郭が不明瞭で全体の写真映像としては情報が少ないものとなっていることが解る。
【００２８】
以上、実施例１〜６および比較例１の結果より、観察物を液体に浮遊させてレーザ顕微鏡により観察することで得られる像は、球体外周とその背景の像が著しく改善していることが判明した。また、実施例１〜６に示した様に、試料を浮遊させる液体の屈折率を変えることで観察物の輪郭の見え方が段階的に変化する。従って、観測者の要求に応じて、浮遊させる液体を選ぶことで微細構造が詳細に理解され、且つ、観察者が目的とする顕微鏡像を得られることも確かめられた。
また、実施例６より、本観察方法は、屈折率が違う観察物においても適用可能であることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】実施例１に係る試料のレーザ顕微鏡像
【図２】実施例２に係る試料のレーザ顕微鏡像
【図３】実施例３に係る試料のレーザ顕微鏡像
【図４】実施例４に係る試料のレーザ顕微鏡像
【図５】実施例５に係る試料のレーザ顕微鏡像
【図６】実施例６に係る試料のレーザ顕微鏡像
【図７】比較例１に係る試料のレーザ顕微鏡像
【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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