(57)【要約】【課題】真空引きしても試料が動かずに固定状態で維持され、かつ、有機溶媒によって試料が汚染されることのない電子顕微鏡観察用粉末試料固定方法を提供する。【解決手段】電子顕微鏡観察用の粉末試料の固定方法である。粉末試料の固定には、一方の主表面１に複数の窪み１４が形成された粉末試料固定用フィルム１０を用いる。粉末試料を粉末試料固定用フィルム１０の主表面１１に押し付けると、粉末試料の各粒子（二次粒子）を構成している一次粒子１５がそれぞれに対応する窪み１４に嵌り込み、これによって粉末試料が固定される。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子顕微鏡観察用の粉末試料の固定方法であって、
少なくとも一方の主表面に複数の窪みが形成された粉末試料固定用フィルムの当該一方の主表面に前記粉末試料を押し付けることにより、前記窪みに前記粉末試料の粒子を嵌め込んで前記粉末試料を固定する
ことを特徴とする電子顕微鏡観察用粉末試料固定方法。
【請求項２】
前記粉末試料固定用フィルムの前記一方の主表面に導電膜を形成し、次に前記一方の主表面に前記粉末試料を押し付ける
ことを特徴とする請求項１に記載の電子顕微鏡観察用粉末試料固定方法。
【請求項３】
電子顕微鏡観察用の粉末試料の固定用フィルムであって、
表裏２つの主表面のうち少なくとも一方の主表面に複数の窪みが形成され、
前記複数の窪みの各々は、前記一方の主表面に前記粉末試料を押し付けたときに、前記粉末試料の粒子を嵌め込むことができる大きさに形成されている
ことを特徴とする粉末試料固定用フィルム。
【請求項４】
前記一方の主表面が、弾力性のあるプラスチック基材によって形成されている
ことを特徴とする請求項３に記載の粉末試料固定用フィルム。
【請求項５】
前記一方の主表面に導電膜が形成されている
ことを特徴とする請求項３または４に記載の粉末試料固定用フィルム。
【請求項６】
電子顕微鏡観察用の粉末試料の固定方法であって、
粉末試料固定用フィルムとして、スポンジ状のプラスチック基材によって構成された事務用カーボン紙を利用するとともに、前記事務用カーボン紙の一方の主表面に前記粉末試料を押し付けて固定する
ことを特徴とする電子顕微鏡観察用粉末試料固定方法。
【請求項７】
観察対象となる粉末試料を固定する試料固定工程と、
前記試料固定工程で固定された前記粉末試料を試料室に収容したのち、前記試料室を真空状態にして前記粉末試料に電子線を照射する電子線照射工程と、を有し、
前記試料固定工程においては、少なくとも一方の主表面に複数の窪みが形成された粉末試料固定用フィルムの当該一方の主表面に前記粉末試料を押し付けることにより、前記窪みに前記粉末試料の粒子を嵌め込んで前記粉末試料を固定する
ことを特徴とする粉末試料観察方法。
【請求項８】
分析対象となる粉末試料を固定する試料固定工程と、
前記試料固定工程で固定された前記粉末試料を試料室に収容したのち、前記試料室を真空状態にして前記粉末試料に電子線を照射する電子線照射工程と、を有し、
前記試料固定工程においては、少なくとも一方の主表面に複数の窪みが形成された粉末試料固定用フィルムの当該一方の主表面に前記粉末試料を押し付けることにより、前記窪みに前記粉末試料の粒子を嵌め込んで前記粉末試料を固定する
ことを特徴とする粉末試料分析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子顕微鏡観察用粉末試料固定方法、粉末試料固定用フィルム、粉末試料観察方法、および粉末試料分析方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
走査型電子顕微鏡等を用いて粉末試料を観察する場合は、観察対象となる粉末試料を試料台の上に固定する必要がある。従来、粉末試料の固定には粘着シートや接着剤（粘着剤）などが使用されている。たとえば、特許文献１に記載の導電性両面粘着シートでは、溶剤を実質的に含有しない接着剤層を絶縁性支持体シートの両面に形成することにより、試料を固定できるようにしている。また、特許文献２に記載の導電性両面接着テープおよび導電性接着剤では、接着剤に含まれる有機溶媒を揮発させて接着剤を固化することにより、試料を固定する効果を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特公平６−１０９６８号公報
【特許文献２】特開平６−２１３８３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１、２に記載の技術には、以下のような問題があった。
まず、特許文献１に記載の技術では、導電性両面粘着シートを製造するにあたって、絶縁性支持体シートを使用している。そして、シート両面を連通する複数の開孔を絶縁性支持シートに設け、これらの開孔のなかに、導電性フィラーを含有する粘着剤を侵入充填させている。このため、導電性両面粘着シートを用いて試料を固定し、この導電性両面粘着シート付きの試料台を試料室に入れて真空引きしたときに、粘着剤層の表面に気泡の発生にともなう凹凸が生じることがある。粘着剤層の表面に凹凸が生じると、そこに固定されている試料に位置ずれが起こりやすくなり、試料観察の障害になるおそれがある。特に、観察対象となる試料の形態が粉体や粒体である場合は、接着剤層の表面に生じた凹凸により観察対象物が動いてしまい、観察不能になることがある。
【０００５】
一方、特許文献２に記載の技術では、有機溶剤を含む導電性の接着剤を使用して試料を固定している。このため、接着剤によって試料を固定したのち、試料台を試料室に入れて真空引きしたときに、接着剤中に残留する有機溶媒がガス化し、試料の表面が汚染されるという問題があった。この問題を解決する方法としては、接着剤に含まれる有機溶媒が揮発し、接着剤が完全に固化したことを確認してから、真空引きすることが考えられる。ただしその場合は、試料を接着剤で固定してから実際に観察を開始するまでに、長い時間を要するという問題が生じる。
【０００６】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その主たる目的は、真空引きしても試料が動かずに固定状態で維持され、かつ、有機溶媒によって試料が汚染されることのない電子顕微鏡観察用粉末試料固定方法、粉末試料固定用フィルム、粉末試料観察方法、および粉末試料分析方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（発明の経緯）
一般に、走査型電子顕微鏡で試料を観察する場合は、電子線の照射によって試料に流入する電子の量と試料から放出される電子の量がアンバランスになるため、帯電対策をとる必要がある。帯電対策としては、上記特許文献１，２にも開示されているように、導電性の両面粘着シート等が用いられている。その場合、試料が導電性を有していれば、試料中の電子を、導電性の両面粘着シート等を通して試料台に逃がすことができる。
【０００８】
ただし、上述のように電子を逃がすには、試料の内部まで電子を深く侵入させるために、ある程度高い加速電圧で電子線を試料に照射する必要がある。このため、試料から放出される電子の情報に試料内部の情報が混ざり、試料の最表面（極表面）の形状を正確に観察することが困難になる。
【０００９】
そこで近年においては、比較的低い加速電圧で試料に電子線を照射することにより、試料の最表面の形状を観察することが行われている。ただし、加速電圧を低くすると、それによって電子の侵入深さが浅くなる。このため、上述のように導電性の両面粘着シート等を通して電子を試料台に逃がすことができなくなる。その結果、電子線の照射によって発生した熱により粘着剤層が変形して試料が動いてしまうことがあった。電子線を照射したときに導電性の両面粘着シートに熱が発生する理由は、次のとおりである。すなわち、導電性の両面粘着シートは、粘着剤層のなかに導電性のフィラーを有する。上述したように加速電圧が低くなると電子線の侵入深さが浅くなるため、上記導電性のフィラーに電子が到達しにくい部分が存在する。そのような部分では電子が逃げにくくなり、粘着剤層での抵抗が高くなる。このため、電子の照射よって熱が発生する。
【００１０】
こうした事情から、本発明者は、試料台の上に試料を固定するために慣用されている粘着剤や接着剤などを使用せずに試料を固定するにはどうしたらよいかを鋭意検討し、本発明を想到するに至った。
【００１１】
本発明の第１の態様は、
電子顕微鏡観察用の粉末試料の固定方法であって、
少なくとも一方の主表面に複数の窪みが形成された粉末試料固定用フィルムの当該一方の主表面に前記粉末試料を押し付けることにより、前記窪みに前記粉末試料の粒子を嵌め込んで前記粉末試料を固定する
ことを特徴とする電子顕微鏡観察用粉末試料固定方法である。
【００１２】
本発明の第２の態様は、
前記粉末試料固定用フィルムの前記一方の主表面に導電膜を形成し、次に前記一方の主表面に前記粉末試料を押し付ける
ことを特徴とする上記第１の態様に記載の電子顕微鏡観察用粉末試料固定方法である。
【００１３】
本発明の第３の態様は、
電子顕微鏡観察用の粉末試料の固定用フィルムであって、
表裏２つの主表面のうち少なくとも一方の主表面に複数の窪みが形成され、
前記複数の窪みの各々は、前記一方の主表面に前記粉末試料を押し付けたときに、前記粉末試料の粒子を嵌め込むことができる大きさに形成されている
ことを特徴とする粉末試料固定用フィルムである。
【００１４】
本発明の第４の態様は、
前記一方の主表面が、弾力性のあるプラスチック基材によって形成されている
ことを特徴とする上記第３の態様に記載の粉末試料固定用フィルムである。
【００１５】
本発明の第５の態様は、
前記一方の主表面に導電膜が形成されている
ことを特徴とする上記第３または第４の態様に記載の粉末試料固定用フィルムである。
【００１６】
本発明の第６の態様は、
電子顕微鏡観察用の粉末試料の固定方法であって、
粉末試料固定用フィルムとして、スポンジ状のプラスチック基材によって構成された事務用カーボン紙を利用するとともに、前記事務用カーボン紙の一方の主表面に前記粉末試料を押し付けて固定する
ことを特徴とする電子顕微鏡観察用粉末試料固定方法である。
【００１７】
本発明の第７の態様は、
観察対象となる粉末試料を固定する試料固定工程と、
前記試料固定工程で固定された前記粉末試料を試料室に収容したのち、前記試料室を真空状態にして前記粉末試料に電子線を照射する電子線照射工程と、を有し、
前記試料固定工程においては、少なくとも一方の主表面に複数の窪みが形成された粉末試料固定用フィルムの当該一方の主表面に前記粉末試料を押し付けることにより、前記窪みに前記粉末試料の粒子を嵌め込んで前記粉末試料を固定する
ことを特徴とする粉末試料観察方法である。
【００１８】
本発明の第８の態様は、
分析対象となる粉末試料を固定する試料固定工程と、
前記試料固定工程で固定された前記粉末試料を試料室に収容したのち、前記試料室を真空状態にして前記粉末試料に電子線を照射する電子線照射工程と、を有し、
前記試料固定工程においては、少なくとも一方の主表面に複数の窪みが形成された粉末試料固定用フィルムの当該一方の主表面に前記粉末試料を押し付けることにより、前記窪みに前記粉末試料の粒子を嵌め込んで前記粉末試料を固定する
ことを特徴とする粉末試料分析方法である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、真空引きしても試料が動かずに固定状態で維持され、かつ、有機溶媒によって試料が汚染されることのない電子顕微鏡観察用粉末試料固定方法、粉末試料固定用フィルム、粉末試料観察方法、および粉末試料分析方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明を適用可能な走査型電子顕微鏡の構成例を示す概略図である。
【図２】本発明の実施の形態に粉末試料固定用フィルムの一部断面を模式的に示す図である。
【図３】粉末試料の粒子の形態を模式的に示す図である。
【図４】粉末試料の粒子を粉末試料固定用フィルムの窪みに嵌め込んだ状態の一例を示す図である。
【図５】粉末試料の粒子を粉末試料固定用フィルムの窪みに嵌め込んだ状態の他の例を示す図である。
【図６】第１実施例で得られた観察画像を示す図である。
【図７】比較例で得られた観察画像を示す図である。
【図８】第２実施例で得られた観察画像を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００２２】
＜走査型電子顕微鏡の構成＞
図１は本発明を適用可能な走査型電子顕微鏡の構成例を示す概略図である。
図示した走査型電子顕微鏡１は、主として、電子銃２と、集束レンズ３と、対物レンズ４と、走査コイル５と、試料ホルダ６と、二次電子検出器７と、を備えている。対物レンズ４と走査コイル５の位置関係は上下逆の場合もありうる。
【００２３】
電子銃２は、電子線ＥＢを放出するものである。電子銃２から放出された電子線ＥＢは、集束レンズ３、対物レンズ４および走査コイル５を順に経由して試料（不図示）に照射される。電子銃２が放出する電子線ＥＢは、加速電圧にしたがって加速される。その際、加速電圧を相対的に高くすると、より高速の電子線ＥＢが電子銃２から放出され、加速電圧を相対的に低くすると、より低速の電子線ＥＢが電子銃２から放出される。このため、加速電圧の設定値は、電子銃２から放出される電子のエネルギーの大きさを決めるパラメータとなる。
【００２４】
集束レンズ３は、電子線ＥＢを集束させるものである。対物レンズ４は、電子線ＥＢの焦点合わせを行うものである。走査コイル５は、電子線ＥＢを二次元的に走査するものである。具体的には、走査コイル５は、Ｘ軸とＹ軸を含む直交座標系で定義される平面内において、電子線ＥＢをＸ方向に偏向する偏向コイルと、電子線ＥＢをＹ方向に偏向する偏向コイルとを備え、これらの偏向コイルの偏向磁界により電子線ＥＢを二次元的に走査する。
【００２５】
試料ホルダ６は、観察対象となる試料がセットされる部分である。試料ホルダ６は、試料台８を着脱可能に保持するものである。試料台８は、試料を載せるための台座となる。後述する粉末試料固定用フィルムは、この試料台８の上に取り付けられる。試料ホルダ６は、試料ステージ９とともに試料室ＳＲに収容されている。試料ステージ９は、試料ホルダ６に保持された試料台８を５つの方向に移動可能なステージになっている。具体的には、試料ステージ９は、上記直交座標系で定義される平面と平行なＸ方向およびＹ方向のほか、これに直交するＺ方向（上下方向）、さらには回転方向や傾き方向に対して、それぞれ試料台８を移動可能なステージになっている。
【００２６】
二次電子検出器７は、試料に電子線ＥＢを照射したときに試料から放出される二次電子を検出するものである。二次電子検出器７は、試料室ＳＲに臨む状態で取り付けられ、そこで検出した二次電子の量に応じた電気信号を出力する。この電気信号は図示しない表示装置に送られる。これにより、表示装置の画面には、観察画像として、二次電子の量に応じて明暗差がついた画像（二次電子像）が表示される。
【００２７】
＜粉末試料固定用フィルムの構成＞
次に、本発明の実施の形態に係る粉末試料固定用フィルムについて説明する。
図２は本発明の実施の形態に粉末試料固定用フィルムの一部断面を模式的に示す図である。
図示した粉末試料固定用フィルム１０は、試料台８の上に試料をセットするにあたって、粉末試料を固定するために用いられるものである。ここで記述する「粉末試料を固定するため」とは、「試料ドリフトが生じないようにするため」と同義である。「試料ドリフト」とは、粉末試料に電子線ＥＢを照射して試料の観察又は分析を行う場合に、試料が動いてしまう現象である。この試料ドリフトは、走査型電子顕微鏡１で試料を観察する場合に、観察画像の画質を低下させる要因になる。
【００２８】
一般に、走査型電子顕微鏡１で観察しようとする試料を固定する場合は、粘着剤等を含む導電性両面テープや導電性ペースト等を使用するが、本実施の形態では、粉末試料固定用フィルム１０を使用する。粉末試料固定用フィルム１０は、表裏２つの主表面を有するもので、図２では一方の主表面１１を表している。この主表面１１はフィルム基材１２によって形成されている。フィルム基材１２は、粘着剤等を含まないプラスチックフィルムによって構成されている。粉末試料固定用フィルム１０は、その全部がフィルム基材１２で構成されていてもよいし、その一部（上層部）だけがフィルム基材１２で構成されていてもよい。フィルム基材１２としては、たとえば、多数の微細な空孔（主にミクロンレベルの空孔）がプラスチック中に存在する、多孔質構造のプラスチックフィルムを用いることができる。
【００２９】
フィルム基材１２は、導電性の微粒子などを含んでいないため、電気的には絶縁体となっている。また、フィルム基材１２は、試料固定用途の粘着剤等よりも高い耐熱性を有している。
【００３０】
粉末試料固定用フィルム１０の主表面１１には、複数の窪み１４が形成されている。各々の窪み１４は、粉末試料を主表面１１に押し付けたときに、粉末試料の粒子を嵌め込むことができる大きさに形成されている。このような窪み１４は、粉末試料固定用フィルム１０が有する２つの主表面のうち、少なくとも一方の主表面１１に形成されていればよい。各々の窪み１４は、主表面１１全体に分散して形成されている。窪み１４は主表面１１から凹んで形成されている。窪み１４の上端は主表面１１で開口している。
【００３１】
＜観察対象物＞
本実施の形態においては、走査型電子顕微鏡１で観察可能な種々の試料のうち、特に、粉末試料を観察対象とする。粉末試料は、導電性試料（たとえば、金属粉末など）でもよし、非導電性試料でもよい。粉末試料の各粒子は、図３に示すように、複数（多数）の一次粒子１５が凝集して一つの二次粒子１６を構成したものである。
【００３２】
＜電子顕微鏡観察用粉末試料固定方法＞
次に、本発明の実施の形態に係る電子顕微鏡観察用粉末試料固定方法について説明する。
本実施の形態に係る電子顕微鏡観察用粉末試料固定方法は、試料室（真空中）ＳＲに置かれた粉末試料に電子線ＥＢを照射して試料の観察又は分析を行う場合に、試料室ＳＲで試料ドリフトが生じないように、粉末試料を固定する方法である。粉末試料の固定には、上述した粉末試料固定用フィルム１０を用いる。以下、具体的に説明する。
【００３３】
まず、走査型電子顕微鏡１の試料ホルダ６から取り外した試料台８の上に粉末試料固定用フィルム１０を取り付ける。このとき、粉末試料固定用フィルム１０が動かないように試料台８に粉末試料固定用フィルム１０を固定する。粉末試料固定用フィルム１０は、あらかじめ試料台８の形状や大きさにあわせて切断しておくとよい。試料台８に粉末試料固定用フィルム１０を固定する方法としては、たとえば、導電性ペーストもしくは導電性両面テープで粉末試料固定用フィルム１０の端（四角の四隅）を試料台８に接着させる方法を採用可能である。
【００３４】
次に、対象となる粉末試料を適度に分散させながら、粉末試料固定用フィルム１０の主表面１１に粉末試料を振りかける。次に、粉末試料固定用フィルム１０の主表面１１に粉末試料を押し付ける。このとき、粉末試料の粒子形状を変形させない程度の軽い力で粉末試料を押し付けるようにする。
【００３５】
このように粉末試料を押し付けることにより、粉末試料固定用フィルム１０の主表面１１に存在する各々の窪み１４に粉末試料の粒子を嵌め込む。これにより、試料台８の上で粉末試料が粉末試料固定用フィルム１０に固定される。なお、ここで記述する「粉末試料の粒子」とは、主として、粉末試料の各粒（二次粒子）を構成している一次粒子をいう。一つの窪み１４に嵌り込む一次粒子１５の個数は、両者の大小関係や位置関係（向き）、形状などによって変わる。このため、上記図４に示すように一つの窪み１４に一個の一次粒子が嵌り込む場合もあれば、図５に示すように一つの窪み１４に複数個の一次粒子１５が嵌り込む場合もある。また、一つの窪み１４に一次粒子１５が全体的に嵌り込む場合もあれば、一次粒子１５が部分的に嵌り込む場合もある。したがって、窪みの開口径は、一次粒子の径近傍の径を有する窪みの開口径でもよいし、一次粒子が複数凝集して形成される二次粒子の突起部の径近傍の径を有する開口径でもよい。
【００３６】
（推定されるメカニズム）
本発明による試料固定の効果は、後述する実施例に示すとおり確認されているが、そのメカニズムまでは解明できていない。このため、ここでは推定されるメカニズムについて記述する。
粉末試料の各粒子は、複数の一次粒子が凝集した二次粒子の形態で存在する。また、二次粒子の表面には、凹凸による出っ張り部分が存在する。二次粒子の出っ張り部分は、凝集する一次粒子によって形成される。このため、粉末試料固定用フィルム１０の主表面１１に粉末試料を押し付けると、図４に例示するように、二次粒子の出っ張り部分を形成している一次粒子１５が窪み１４に嵌り込む。これにより、粉末試料の二次粒子の出っ張り部分による凸部と粉末試料固定用フィルム１０の窪み１４による凹部とが、互いに噛み合った状態になる。こうした現象は、粉末試料固定用フィルム１０の主表面１１に分散して存在する複数の窪み１４でほぼ同時に起こる。
【００３７】
上記図４に示すように粉末試料の一次粒子１５が窪み１４に嵌り込むと、そこで一次粒子１５の動きが規制される。また、各々の窪み１４に嵌り込んだ一次粒子１５は、上記図３に示すように他の一次粒子１５と凝集して二次粒子１６を構成しているため、上述のように一次粒子１５の動きが規制されると二次粒子１６全体の動きも規制される。
【００３８】
ただし、粉末試料を粉末試料固定用フィルム１０に押し付けた場合は、すべての粉末試料が十分な固定力をもって粉末試料固定用フィルム１０に固定されるわけではない。その理由は、粉末試料の二次粒子の形態（大きさ、形状など）や、粉末試料固定用フィルム１０の窪み１４の形態（大きさ、形状など）には、それぞれバラツキがあるため、二次粒子を構成している一次粒子が十分な割合で窪み１４に嵌り込むことは限らないからである。窪み１４に嵌り込む一次粒子の割合は、粉末試料を固定するときの固定力に影響を及ぼす。このため、二次粒子を構成している一次粒子が所定の割合で窪み１４に嵌り込んでいる場合は十分な固定力が得られるが、窪み１４に嵌り込む一次粒子の割合が少ない場合は十分な固定力が得られない。ここで記述する「十分な固定力」とは、少なくとも試料ドラフトを生じない程度の固定力をいう。以上が推定されるメカニズムについての記述である。
【００３９】
上述のように粉末試料を粉末試料固定用フィルム１０に押し付けたあとは、粉末試料固定用フィルム１０に固定されなかった粉末試料や、十分な固定力が得られなかった粉末試料を、粉末試料固定用フィルム１０の主表面１１から取り除く。具体的には、たとえば、ゴム製のブロアやエアースプレーなどを用いて粉末試料固定用フィルム１０の主表面１１に空気を吹き付ける。そうすると、固定力が不足している粉末試料は粉末試料固定用フィルム１０の主表面１１から吹き飛ばされる。このため、十分な固定力で粉末試料固定用フィルム１０に固定された粉末試料だけを試料台８の上に残すことができる。以上が電子顕微鏡観察用粉末試料固定方法についての説明である。
【００４０】
＜粉末試料観察方法＞
次に、走査型電子顕微鏡を用いた粉末試料観察方法について説明する。
この粉末試料観察方法は、大きくは、試料固定工程と、電子線照射工程と、を有し、電子線照射工程で粉末試料の二次電子像を得ることにより、粉末試料を観察する方法である。
【００４１】
（試料固定工程）
試料固定工程は、観察対象となる粉末試料を固定する工程である。この工程では粉末試料を試料台８の上に安定して固定するために、上述したように粉末試料固定用フィルム１０を用いて粉末試料を固定する。
【００４２】
（電子線照射工程）
電子線照射工程は、試料固定工程で固定された粉末試料を試料室ＳＲに収容したのち、試料室ＳＲを真空状態にして粉末試料に電子線ＥＢを照射する工程である。この工程では、まず、先の試料固定工程で得られた粉末試料固定用フィルム１０付きの試料台８を試料ホルダ６に取り付けるとともに、この試料ホルダ６を試料ステージ９上にセットすることにより、試料台８や試料ホルダ６とともに粉末試料を試料室ＳＲに収容する。
【００４３】
次に、試料室ＳＲを真空引きにより真空状態にする。そして、試料室ＳＲの圧力があらかじめ設定された真空度になったら、電子銃２から放出させた電子線ＥＢを、集束レンズ３と対物レンズ４を通して粉末試料に照射する。その際、走査コイル５によって電子線ＥＢを二次元的に走査し、これによって粉末試料の表面から放出される二次電子を二次電子検出器７で検出する。これにより、粉末試料の表面形状を表す二次電子像が得られる。
【００４４】
なお、上記の試料固定工程で用いる粉末試料固定用フィルム１０は導電性を有していないため、電子線ＥＢの照射による帯電が懸念されるが、粉末試料の最表面の形状を観察する場合は、加速電圧の調整によって帯電を回避することができる。以下、詳しく説明する。
【００４５】
まず、電子線ＥＢを粉末試料に照射する場合、粉末試料に対する電子線ＥＢの侵入深さは、加速電圧を上げると深くなり、加速電圧を下げると浅くなる。このため、粉末試料の最表面の形状を観察するには、粉末試料に入射する電子線ＥＢの侵入深さを浅くする必要がある。なぜなら、電子線ＥＢの侵入深さを深くすると、粉末試料の内部からの情報が二次電子像に反映されてしまうからである。したがって、粉末試料の最表面の形状を正確に再現した二次電子像を得るには、電子線ＥＢの侵入深さが浅くなるように加速電圧を低く設定する必要がある。
【００４６】
その場合、加速電圧を適宜調整すると、粉末試料に入射する電子の量と粉末試料から放出される電子の量とが等しくなる条件、つまり帯電しない条件が見つかる。一般的には加速電圧１ｋＶ付近でそのような条件が見つかる。この条件を満たす加速電圧で電子線ＥＢを粉末試料に照射すれば、帯電を引き起こすことなく粉末試料の最表面の形状を観察することができる。したがって、粉末試料固定用フィルム１０を絶縁性のフィルム基材１２で構成した場合でも、導電性付与のためのコーティング処理などを施すことなく、粉末試料の表面形状を観測することが可能となる。
【００４７】
＜実施の形態の効果＞
本発明の実施の形態によれば、以下に示す１つ又は複数の効果が得られる。
【００４８】
（１）本実施の形態においては、粉末試料を固定する場合に、従来のように粘着剤層や接着剤層を利用して粉末試料を固定するのではなく、粉末試料固定用フィルム１０の主表面１１に形成された複数の窪み１４に粉末試料の粒子を嵌め込んで粉末試料を固定する。このため、粉末試料固定用フィルム１０付きの試料台８を試料室ＳＲに収容して真空引きたときに、従来のように粘着剤層の表面に気泡の発生にともなう凹凸が生じたり、接着剤中に残留する有機溶媒が揮発したりすることがない。また、加速電圧を低くして粉末試料の最表面の形状を観察する際にも、従来のように電子線の照射による熱の影響で粘着剤層の表層部が変形してしまうことがない。したがって、本実施の形態によれば、試料室ＳＲに置かれた粉末試料に電子線ＥＢを照射する場合に、有機溶剤による試料の汚染を回避し、かつ、試料ドラフトを引き起こすことなく、粉末試料を観察することが可能となる。
【００４９】
（２）本実施の形態においては、粉末試料固定用フィルム１０の主表面１１を弾力性のあるプラスチック基材１２によって形成している。このため、粉末試料固定用フィルム１０に粉末試料を固定する場合に、プラスチック基材１２の弾力性を利用して粉末試料の粒子を粉末試料固定用フィルム１０の窪み１４に嵌め込むことができる。これにより、粉末試料固定用フィルム１０の主表面１１に粉末試料に押し付けたときに、余分な力がフィルム自体の弾力性によって緩和されるため、粉末試料がダメージを受けにくくなる。また、粉末試料の粒子を窪み１４に嵌め込む際に、たとえば一次粒子１５の粒子径が窪み１４の開口径より大きくても、窪み１４の開口部を適度に押し広げて一次粒子１５を嵌め込むことができる。さらに、粉末試料の一次粒子１５が窪み１４が嵌り込んだ状態では、プラスチック基材１２の弾力性によって一次粒子が窪み１４から外れにくくなる。したがって、本実施の形態によれば、粉末試料に極力ダメージを与えることなく、より多くの粉末試料を確実に固定することが可能となる。
【００５０】
（３）本実施の形態においては、粉末試料固定用フィルム１０をプラスチックのフィルム基材１２で構成している。このため、ハサミやナイフなどを使って粉末試料固定用フィルム１０を自由に切断することができる。したがって、試料台８の大きさや形状に適した粉末試料固定用フィルム１０を容易に得ることができる。
【００５１】
＜実施例等＞
（第１実施例）
本実施例においては、粉末試料固定用フィルム１０として、スポンジ状のプラスチック基材（プラスチック層）にインキを含ませた事務用カーボン紙を利用した。具体的には、株式会社パイロットコーポレーション製のプラスチックカーボン紙を使用した。事務用カーボン紙とは、書類の間に挟み複写を行うために用いる感圧紙である。実際に上記事務用カーボン紙の一方の主表面に粉末試料を押し付けて固定し走査型電子顕微鏡で観察したところ、観察中に粉末試料が動かず、歪みのない良好な観察画像が得られた。このときに得られた観察画像を図６に示す。
【００５２】
上記事務用カーボン紙は、もっぱら事務用途で提供され実用されているものの、その素材は、感圧のための弾力性を有するプラスチック基材であって、かつ、該プラスチック基材はインキを含浸させるためにスポンジ状になっている。このため、該事務用カーボン紙の主表面には多数の窪みが分散して存在する。本発明は、該事務用カーボン紙を、本来の用途とはまったく異なる粉末試料の固定に利用するものである。粉末試料を固定するのに該事務用カーボン紙を利用すれば、上述した実施の形態の効果とともに、価格が安い、入手が容易、取り扱いが容易、切断などの加工が容易などのメリットが得られる。
ちなみに、上記のプラスチックカーボン紙と同類の事務用カーボン紙は、ゼネラル株式会社からも片面筆記用のカーボン紙として提供されており、このカーボン紙を利用して粉末試料を固定した場合にも良好な観察画像が得られるものと考えられる。
【００５３】
（比較例）
一方、比較例として、従来のように導電性両面粘着テープを使用し、この導電性両面粘着テープに粉末試料を固定して走査型電子顕微鏡で観察したところ、観察中に真空引きの影響で粘着剤層の表面に凹凸が発生して粉末試料が動いてしまい、観察画像に歪みが生じた。このときに得られた観察画像を図７に示す。
【００５４】
（第２実施例）
本実施例においては、上記事務用カーボン紙（株式会社パイロットコーポレーション製のプラスチックカーボン紙）を利用した粉末試料固定用フィルムの一方の主表面に、白金−パラジウム合金からなる導電膜を蒸着法によって形成した。
そして、この導電膜付きの粉末試料固定用フィルム（事務用カーボン紙）の主表面にナノサイズの粒子の粉末試料を押し付けて固定し、走査型電子顕微鏡で観察した。そうしたところ、局所的に電子線を集中した状態でなければ観察できないナノサイズの粒子の粉末試料であったにもかかわらず、観察中に粉末試料が動かず、歪みのない良好な観察画像が得られた。このときに得られた観察画像を図８に示す。
【００５５】
なお、導電膜は、上述した白金−パラジウム合金に限らず、たとえば、カーボン、アルミニウム、金、白金、パラジウム、オスミウムから選ばれる少なくとも１種類の金属（合金を含む）で形成してもよい。また、導電膜の形成方法は、上述した蒸着法に限らず、たとえば、スパッタ法などでもよい。
【００５６】
＜変形例等＞
本発明の技術的範囲は上述した実施の形態に限定されるものではなく、発明の構成要件やその組み合わせによって得られる特定の効果を導き出せる範囲において、種々の変更や改良を加えた形態も含む。
【００５７】
たとえば、上記実施の形態においては、走査型電子顕微鏡を用いて得られる二次電子像に基づいて粉末試料を観察する場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限らず、試料室ＳＲに置かれた粉末試料に電子線を照射し、それによって生じる二次電子、反射電子、Ｘ線、オージェ電子などを検出して試料の観察又は分析を行う場合に広く適用可能である。具体的には、たとえば、オージェ電子マイクロプローブを用いて試料表面の定性分析を行う場合に適用可能である。
【００５８】
また、本発明は、電子顕微鏡観察用粉末試料固定方法や粉末試料固定用フィルムに限らず、粉末試料観察方法や粉末試料分析方法として実現することも可能である。その場合の本発明の好ましい態様を以下に付記する。
【００５９】
(付記１）
観察対象となる粉末試料を固定する試料固定工程と、
前記試料固定工程で固定された前記粉末試料を試料室に収容したのち、前記試料室を真空状態にして前記粉末試料に電子線を照射する電子線照射工程と、を有し、
前記試料固定工程においては、少なくとも一方の主表面に複数の窪みが形成された粉末試料固定用フィルムの当該一方の主表面に前記粉末試料を押し付けることにより、前記窪みに前記粉末試料の粒子を嵌め込んで前記粉末試料を固定する
ことを特徴とする粉末試料観察方法。
（付記２）
分析対象となる粉末試料を固定する試料固定工程と、
前記試料固定工程で固定された前記粉末試料を試料室に収容したのち、前記試料室を真空状態にして前記粉末試料に電子線を照射する電子線照射工程と、を有し、
前記試料固定工程においては、少なくとも一方の主表面に複数の窪みが形成された粉末試料固定用フィルムの当該一方の主表面に前記粉末試料を押し付けることにより、前記窪みに前記粉末試料の粒子を嵌め込んで前記粉末試料を固定する
ことを特徴とする粉末試料分析方法。
【符号の説明】
【００６０】
８…試料台
１０…粉末試料固定用フィルム
１１…主表面
１２…フィルム基材
１４…窪み
１５…一次粒子
１６…二次粒子
ＥＢ…電子線
ＳＲ…試料室
【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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【図８】
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