(57)【要約】【課題】本発明は、走査顕微鏡内で反応容器の接触物質を用いて被観察試料と接触させ、その接触場所を走査電子顕微鏡で良好に観察することを課題とする。【解決手段】走査電子顕微鏡内で試料と化学物質を接触させて試料表面を観察するための走査電子顕微鏡用観察装置であり、試料４の上部に配置されて使用される，試料４と接触させる反応容器３と、この反応容器３に任意の接触物質を導入、排出させる導入・排出機構５と、試料の上部に反応容器を移動又は撤去させるマニュピュレータ２とを具備することを特徴とする走査電子顕微鏡用観察装置。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
走査電子顕微鏡内で試料と化学物質を接触させて試料表面を観察するための走査電子顕微鏡用観察装置であり、試料の上部に配置されて使用される，試料と接触させる反応容器と、この反応容器に任意の接触物質を導入、排出させる導入・排出機構と、試料の上部に反応セルを移動又は撤去させるマニュピュレータとを具備することを特徴とする走査電子顕微鏡用観察装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走査電子顕微鏡内で試料と化学物質を接触させて試料表面を観察するための走査電子顕微鏡用観察装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知の如く、研究・開発においては、化学反応プロセスや各種環境下で試料の変化の素過程を解明することが、プロセス最適化や新規機能材料の創生に重要である。そのため、反応の進捗を直接観察あるいは反応の進捗を時分割計測するためのその場観察技術の開発が精力的に行われている。具体的な装置としては、例えば、昇温過程での結晶相の変化を逐次測定可能なＸ線回折装置、透過電子顕微鏡での試料加熱装置や応力付加装置、液体中試料観察装置が挙げられる。
【０００３】
また、走査電子顕微鏡内おいても、例えば試料加熱装置や応力付加装置、液体中試料観察用セルなどが実用化されている。しかしながら、走査電子顕微鏡においては、結像に用いる検出信号が入射ビームによって励起される二次電子であり、二次電子は水分によってその多くが遮蔽されてしまうため、液体中の試料を観察することは困難である。更に、電子透過性の薄膜を有する走査電子顕微鏡用の液中試料セルが実用化（ＱｕａｎｔｏｍｉＸ  社の商品名：ＱＸ-capsule）されている。しかし、次のような課題がある。
【０００４】
１）液体をセルに封じこめて観察するため、異なる処理液を用いた連続処理ができない。  
２）セルに導入可能な試料の大きさは１ｍｍ×１ｍｍ×０．３ｍｍ程度に限定される。  
３）試料が電子透過性の薄膜に密着している必要があるため、観察部位は必ずしも液中にあるとは言い切れない。
【０００５】
４）硬い試料の場合薄膜を破損する恐れがある。  
５）反射電子像でしか観察できない。  
６）薄膜を破損するため、１万倍以上の高倍率での観察ができない。  
また、走査電子顕微鏡を用いれば、４０００Ｐａ程度の雰囲気中での走査電子顕微鏡像の観察が可能であるが、大気圧レベルの圧力下や腐食性の雰囲気中での試料処理、観察は不可能である。
【０００６】
従来、試料室内の試料の表面状態を観察する技術としては、例えば特許文献１が知られている。この文献には、試料室に向けて入射電子をあてる電子銃と、試料の表面状態を検出する二次及び反射電子検出器と、試料の表面状態を画像表示する画像表示装置と、試料にプラズマ化したガスを照射する照射ノズルと、試料室内の排ガスを排出する排気管とを備え、試料の表面状態を連続的に変化させると共にその表面を観察でき、表面状態を三次元観察することが可能な走査電子顕微鏡装置について開示されている。
【特許文献１】特開平１１−１６７８９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
以上のように、走査電子顕微鏡内における試料表面の察技術には制約が多く、液体中に存在する試料や大気圧雰囲気下にある試料では本質的に良好な走査電子顕微鏡像を観察することができない。また、その場観察技術では、液体中や気体中での存在形態をそのまま観察すること以外に、液体中や期待中での試料変化を観察することが主要な目的である。そのような試料変化はプロセスの途中にある試料を逐次取り出すことでも観察できる。しかし、試料準備に膨大な手間がかかる上、試料上の同一箇所を観察していないため、不均一性を有する試料では試料の変化は推定に頼って決定せざるを得ない。また、試料上にマーカーを付与することで同一箇所の観察をすることも考えられるが、処理ごとに試料を取り出す手間やマーカーが反応に与える影響を考慮すると、洗練された手法とはいえない。
【０００８】
本発明は、液体中に存在する試料や大気圧雰囲気下にある試料では本質的に良好な走査電子顕微鏡像を観察することができないことを鑑み、走査顕微鏡内で反応容器の接触物質を用いて被観察試料と接触させ、その接触場所を走査電子顕微鏡で良好に観察し得る走査電子顕微鏡用観察装置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】
【０００９】
本発明に係る走査電子顕微鏡用観察装置は、走査電子顕微鏡内で試料と化学物質を接触させて試料表面を観察するための走査電子顕微鏡用観察装置であり、試料の上部に配置されて使用される，試料と接触させる反応容器と、この反応容器に任意の接触物質を導入、排出させる導入・排出機構と、試料の上部に反応セルを移動又は撤去させるマニュピュレータと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、走査顕微鏡内で反応容器の接触物質を用いて被観察試料と接触させ、その接触場所を走査電子顕微鏡で良好に観察することができる走査電子顕微鏡観察装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明について更に詳しく説明する。  
図１は、本発明に係る走査電子顕微鏡用観察装置の一例の概略的な図を示す。この観察装置は、走査電子顕微鏡試料室（以下、単に試料室と呼ぶ）１内に、マニピュレータ２とこのマニピュレータ２に取り付けられた反応容器（接触容器）３とを備えている。反応容器３は試料４と接触させる接触物質（処理剤）を収容するもので、試料室１内の下部側に配置された試料４上を覆うように設置されている。前記観察装置は、また反応容器３に任意の接触物質を導入、排出する導入・排出機構としての注入・吸引器５を試料室外部に備えている。反応容器３からは処理剤注入チューブ６、処理剤排出チューブ７が走査顕微鏡のポート（図示せず）を介して注入・吸引器５に接続されている。
【００１２】
前記マニピュレータ２には、マニピュレータ制御装置８が走査電子顕微鏡のポート（図示せず）を介して接続されている。マニピュレータ制御装置８によりマニピュレータ２が遠隔操作される。反応容器３はマニピュレータ２より試料４上の任意の箇所に設置することが可能である。前記試料室１内には、マニピュレータ２の動作を確認できるようにＣＣＤカメラ９が設置されている。
【００１３】
こうした観察装置の動作は次のとおりである。  
まず、反応容器３を試料４上に配置した状態で、注入・吸引器５より処理剤注入チューブ６を経て処理剤を試料４上に注入し、試料４と接触させる。次に、処理剤を処理剤排出チューブ７を経て注入・吸引器５を排出させた後、反応容器３を一旦試料４上から撤去する。つづいて、試料４と処理剤の接触場所を走査電子顕微鏡で観察する。その後、反応容器３を再度その接触場所に設置し、同一処理剤で再処理したり、他の種類の処理剤による連続処理を行ったりすることが可能である。
【００１４】
上記観察装置において、反応容器の大きさは対象材料によって作り分ける。現状では、最小１ｍｍ径の半球状の反応容器を作製することが可能である。なお、反応容器、処理剤注入チューブ、処理剤排出チューブの材質は、処理剤と反応せず、ある程度の柔軟性を有することが望ましい。その材質としては、例えば、フッ素樹脂、ＰＥＥＫ（ポリエーテル・エーテル・ケトン樹脂）、ＰＥ（ポリエチレン）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）、シリコンゴムが挙げられる。
【００１５】
以下、上記観察装置を用いた具体的な実施例について説明する。但し、本発明はこれに限定されるものではない。  
（実施例）  
本実施例では、質量％で、Ｃ：０．１４０、Ｓｉ：１．４１、Ｍｎ：１．８５、Ｐ：０．０１、Ｓ：０．００５、ｓｏｌ．Ａｌ：０．０３の成分をもつ連続焼鈍し処理した冷延鋼板を原板として、リン酸塩処理前後での鋼板表面を、図１の観察装置を用いて同一視野観察した。  
図２は走査電子顕微鏡による写真を示し、具体的にはリン酸塩処理前の鋼鈑表面走査電子顕微鏡像を示す。図２から明らかのように、白黒のコントラストが認められるが、白い部分１１は地鉄の露出部、黒い部分１２はＳｉ酸化物を示す。一方、図３は走査電子顕微鏡による写真を示し、具体的にはリン酸処理後に図１の観察装置を用いて同一視野観察した鋼鈑表面電子走査電子顕微鏡像を示す。図３から明らかのように、鋼鈑表面においてＳｉ酸化物が存在していた場所にはリン酸塩結晶のスケ（下地の鋼板が観察される部位）１３が目立つことが確認できた。  
このように、上記実施例によれば、走査電子顕微鏡内において、試料の任意箇所での処理とその接触場所での観察を実現できる。
【００１６】
なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合わせてもよい。具体的には、例えば、図１では、試料室内にＣＣＤカメラを配置した場合について述べたが、必ずしも必要なものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本発明に係る走査電子顕微鏡用観察装置の概略的な説明図を示す。
【図２】図２は、リン酸塩処理前の鋼鈑表面の走査電子顕微鏡による写真を示す。
【図３】図３は、リン酸塩処理後の鋼鈑表面の走査電子顕微鏡による写真を示す。
【符号の説明】
【００１８】
１…走査電子顕微鏡試料室、２…マニピュレータ、３…反応容器（接触容器）、４…試料、５…注入・吸引器（導入・排出機構）、６…処理剤注入チューブ、７…処理剤排出チューブ、８…マニピュレータ制御装置、９…ＣＣＤカメラ、１１…白い部分（地鉄の露出部）、１２…黒い部分（Ｓｉ酸化物）、１３…スケ（下地の鋼板が観察される部位）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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