(57)【要約】【課題】分析試料の変質を抑制することが可能な粉粒体試料の分析方法を提供する。【解決手段】粉粒体試料を樹脂材料に混合して樹脂固結片を作製し（Ｓ１０）、樹脂固結片を大気非暴露状態に保持したまま樹脂固結片をイオン研磨する（Ｓ１２）。このようにすることで、樹脂固結片を大気に暴露せずにイオン研磨するため、粉粒体試料が大気との接触により変質する物質であっても、変質を抑制または防止することができる。また、作製した樹脂固結片を直接イオン研磨することで、機械研磨や化学研磨等を行う必要がないため、樹脂固結片と水の接触を防ぐことができる。これにより、粉粒体試料の水による変質を防ぐことが可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉粒体試料を樹脂に混合して樹脂固結片を作製し、
前記樹脂固結片を大気非暴露状態に保持したまま前記樹脂固結片をイオン研磨する、
分析試料の作製方法。
【請求項２】
前記イオン研磨する際に、前記樹脂固結片を冷却しながら研磨することを特徴とする請求項１に記載の分析試料の作製方法。
【請求項３】
前記樹脂固結片を冷却しながら前記イオン研磨する際に、液体窒素の熱伝導により前記樹脂固結片を冷却することを特徴とする請求項２に記載の分析試料の作製方法。
【請求項４】
前記樹脂固結片を大気非暴露状態に保持する際に、専用の試料ホルダを使用することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の分析試料の作製方法。
【請求項５】
前記樹脂固結片は、なす角度が９０°である隣接する２面を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の分析試料の作製方法。
【請求項６】
前記イオン研磨はＡｒイオン研磨であり、イオンの加速電圧を３．５〜４．５ｋＶとすることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の分析試料の作製方法。
【請求項７】
前記イオン研磨はイオンビームを間欠照射することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の分析試料の作製方法。
【請求項８】
前記粉粒体試料は大気と接触すると変質する性質を持つ試料であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の分析試料の作製方法。
【請求項９】
前記粉粒体試料は水分と接触すると変質する性質を持つ試料であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の分析試料の作製方法。
【請求項１０】
前記粉粒体試料は常温以上の温度に加熱すると変質する性質を持つ試料であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の分析試料の作製方法。
【請求項１１】
前記樹脂固結片を作製する際、前記粉粒体試料と前記樹脂の混合試料を第１の治具に形成された断面長方形の貫通孔に注入し、固結後、第２の治具を前記貫通孔に嵌入することで、前記樹脂固結片を押し出すことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の分析試料の作製方法。
【請求項１２】
前記貫通孔は、縦２〜１２ｍｍ、横１〜３ｍｍの断面長方形の貫通孔であることを特徴とする請求項１１に記載の分析試料の作製方法。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか一項に記載の分析試料の作製方法を用いて作製した分析試料を、大気非暴露状態を保持した状態で走査型電子顕微鏡により分析することを特徴とする粉粒体試料の分析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分析試料の作製方法、及び粉粒体試料の分析方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
粉粒体試料を分析する場合には、粉粒体試料を樹脂固結後に成型加工し、観察試料を作製する（例えば、特許文献１，２等参照）。例えば、粉粒体試料を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ：Scanning Electron Microscope）を用いて分析する場合、粉粒体試料を樹脂固結させた後に、機械研磨や化学研磨等の水分と接触させながらの研磨を実行し、仕上げにＡｒイオンビームで研磨して観察表面を調整する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−４０７２４号公報
【特許文献２】特開２０１５−１１４２４１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、粉粒体試料の中には正極材原料のように水分や大気との接触により変質し易いものがある。粉粒体試料が変質すると適切な分析結果を得ることができなくなるおそれがある。
【０００５】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、分析試料の変質を抑制することが可能な分析試料の作製方法、及び適切な分析結果を得ることが可能な粉粒体試料の分析方法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】
【０００６】
本発明の分析試料の作製方法は、粉粒体試料を樹脂に混合して樹脂固結片を作製し、前記樹脂固結片を大気非暴露状態に保持したまま前記樹脂固結片をイオン研磨する、方法である。
【０００７】
本発明の粉粒体試料の分析方法は、本発明の分析試料の作製方法を用いて作製した分析試料を、大気非暴露状態を保持した状態で走査型電子顕微鏡により分析する方法である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の分析試料の作製方法は、分析試料の変質を抑制することができるという効果を奏する。また、本発明の粉粒体試料の分析方法は、適切な分析結果を得ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】一実施形態に係る粉粒体試料の分析方法について示すフローチャートである。
【図２】図２（ａ）〜図２（ｃ）は、樹脂固結片の作製方法について説明するための図である。
【図３】樹脂固結片を示す斜視図である。
【図４】図４（ａ）〜図４（ｃ）は、樹脂固結片をホルダスタンドにセットする手順について説明するための図である。
【図５】図５（ａ）、図５（ｂ）は、樹脂固結片の隣接する２面が９０°の場合のイオン研磨について模式的に示す図である。
【図６】図６（ａ）、図６（ｂ）は、樹脂固結片の隣接する２面が９０°でない場合のイオン研磨について模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、一実施形態に係る分析試料の作製方法、および粉粒体試料の分析方法について、図１〜図６に基づいて、詳細に説明する。図１は、粉粒体試料の分析方法について示すフローチャートである。
【００１１】
図１に示すように、本実施形態においては、樹脂固結片作製工程（Ｓ１０）、仕上げ研磨（イオン研磨）工程（Ｓ１２）。ＳＥＭ分析工程（Ｓ１４）が実行される。以下、各工程について詳細に説明する。
【００１２】
（樹脂固結片作製工程（Ｓ１０））
まず、樹脂固結片作製工程（Ｓ１０）について説明する。なお、樹脂固結片の作製作業は、不活性ガス中（グローブボックス内）において行われる。
【００１３】
まず、作業者は、図２（ａ）に示すように、断面長方形（縦２〜１２ｍｍ、横１〜３ｍｍ）の貫通孔１２が形成された第１の治具としての型枠１００を用意する。そして、型枠１００の下面に高分子フィルム（例えば、ＰＥＴ（Polyethylene terephthalate）フィルム）４０を設け、粘着テープ５０で高分子フィルム４０を固定する。その後、作業者は、図２（ｂ）に示すように、分析対象である粉粒体試料８０を貫通孔１２内に上方から入れるとともに樹脂材料９０を注入する。ここで、樹脂材料は、エポキシ埋込樹脂を１時間程度４０℃の雰囲気内に放置した後、硬化剤を例えば２５：３（＝エポキシ埋込樹脂：硬化剤）の割合で混ぜたものである。
【００１４】
次いで、作業者は、常温で真空脱泡（または減圧脱泡）する。これにより、粉粒体試料８０と樹脂材料９０が混合して貫通孔１２の底に沈殿する。その後は、大気で固結するまで放置し、粉粒体試料８０と樹脂材料９０の混合したものが固結するまで待つ。なお、粉粒体試料８０は、大気や水と接触すると変質する性質を有するものとする。
【００１５】
次いで、作業者は、図２（ｃ）に示すように、第２の治具としての押し出し治具２００を用いて、型枠１００から粉粒体試料８０と樹脂材料９０を押し出す。これにより、図３に示すような樹脂固結片１８０が押し出されるようになっている。図３の樹脂固結片１８０は、断面長方形の貫通孔１２内で鋳造されているため、後の工程でイオン研磨（イオンミリング）される面８０ａと、該面８０ａに隣接する面８０ｂとがなす角度が９０°となっている。また、イオン研磨される面８０ａは、図２（ｂ）において高分子フィルム４０が接触しているため、凹凸がほとんどない。このため、イオン研磨される面８０ａをイオン研磨する前に研磨する必要はない。すなわち、イオン研磨される面８０ａをイオン研磨する前に機械研磨や化学研磨等を行う必要がない。この場合、水を用いた研磨を行わなくてもよいため、粉粒体試料が水により変質するのを抑制することができる。
【００１６】
（仕上げ研磨工程（Ｓ１２））
次に、仕上げ研磨工程（Ｓ１２）について説明する。仕上げ研磨工程においては、作業者は、まず、図４（ａ）に示すような専用の試料ホルダ（ホルダスタンド）１２０を不活性ガス中（グローブボックス内）に用意する。ここで、ホルダスタンド１２０は、平板状の遮蔽板１２２と、位置合わせ面１２４ａを有する位置合わせ部１２４とを有する。遮蔽板１２２の下面と位置合わせ面１２４ａの間の角度は垂直（９０°）となっている。
【００１７】
次いで、作業者は、図４（ｂ）に示すように、樹脂固結片１８０を位置決めする。この場合、イオン研磨される面８０ａを位置合わせ面１２４ａに当て、面８０ｂを遮蔽板１２２に当てることで、位置合わせを行う。ここで、面８０ａと面８０ｂのなす角を９０°としておくことで、遮蔽板１２２と樹脂固結片１８０との間には隙間が生じないようになっている。
【００１８】
次いで、作業者は、樹脂固結片１８０の位置を固定する固定部材１３０をホルダスタンド１２０にネジ止めする。その後は、ホルダスタンド１２０にホルダスタンド１２０内を大気遮断状態にするキャップを装着し、その状態でＡｒイオン研磨装置（例えば、ＩＭ４０００形イオンミリング装置）にホルダスタンド１２０を設置し、イオン研磨を実行する。なお、ホルダスタンド１２０においては、遮蔽板１２２と位置合わせ面１２４ａとの間の距離は１ｍｍ程度であり、また、遮蔽板１２２と固定部材１３０の間で樹脂固結片１８０を挟んで固定するには、１ｍｍ程度の寸法が必要となる。したがって、樹脂固結片１８０の図４（ｂ）の左右方向の寸法は、２ｍｍ以上必要である。
【００１９】
ここで、イオン研磨装置においては、Ａｒイオン研磨を行うこととする。イオン研磨装置の内部は、ホルダスタンド１２０が設置された後に真空状態とされる。そして、真空状態下で、ホルダスタンド１２０からキャップを外し、樹脂固結片１８０のイオン研磨を実行する。イオン研磨の際には、ホルダスタンド１２０とともに、樹脂固結片１８０が揺動される。また、イオンの加速電圧は３．５〜４．５ｋＶに設定され、イオンビームは間欠照射されるようになっている。更に、イオン研磨装置では、ホルダスタンド１２０を液体窒素により冷却することで、熱伝導により樹脂固結片１８０を冷却しながらイオン研磨を行う。このように、イオン研磨の際に樹脂固結片１８０を冷却することで、樹脂固結片１８０が常温以上の温度に加熱すると変質する性質を有していても、樹脂固結片１８０の変質を防ぐことができる。
【００２０】
ここで、イオン研磨について、図５、図６に基づいてより詳細に説明する。図５（ａ）は、面８０ａと面８０ｂのなす角が９０°の場合を示し、図６（ａ）は、面８０ａと面８０ｂのなす角が９０°でない場合（比較例）を示している。図５（ａ）の場合、イオン研磨を行うと、図５（ｂ）に示すように、観察断面を平滑に研磨することができる。一方、図６（ａ）の場合、面８０ｂと遮蔽板１２２との間には隙間が生じるため、この状態でイオン研磨を行うと、図６（ｂ）に示すように、遮蔽板１２２と面８０ｂとの間にＡｒイオンが入り込んでしまい、観察断面を平滑に研磨することができなくなる。
【００２１】
このように、本実施形態では、図２（ａ）〜図２（ｃ）に示すような方法で、面８０ａ，８０ｂのなす角が９０°の樹脂固結片１８０を作製しているので、イオン研磨により観察断面を適切な状態にすることができる。
【００２２】
（ＳＥＭ分析工程（Ｓ１４））
次に、ＳＥＭ分析工程（Ｓ１４）について説明する。イオン研磨が終了した後は、作業者は、ホルダスタンド１２０にキャップを装着し、キャップが装着されたホルダスタンド１２０をＡｒイオン研磨装置から取り出し、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ：Scanning Electron Microscope）に設置する。ＳＥＭでは、ＳＥＭ内部を真空にした後、ホルダスタンド１２０からキャップを外し、樹脂固結片１８０の観察面の観察や分析を実行する。本実施形態においては、樹脂固結片１８０を大気や水に触れさせず、かつ加熱もしないため、粉粒体試料が割れたり膨らんだりするのを防ぐことができ、分析精度を向上することができる。
【００２３】
以上、詳細に説明したように、本実施形態によると、粉粒体試料８０を樹脂材料９０に混合して樹脂固結片１８０を作製し（Ｓ１０）、樹脂固結片１８０を大気非暴露状態に保持したまま樹脂固結片１８０をイオン研磨する（Ｓ１２）。このようにすることで、本実施形態では、樹脂固結片１８０を大気に暴露せずにイオン研磨するため、粉粒体試料８０が大気との接触により変質する物質であっても、変質を抑制または防止することができる。また、作製した樹脂固結片１８０を直接イオン研磨することで、機械研磨や化学研磨等を行わなくてもよいため、樹脂固結片１８０と水の接触を防ぐことができる。これにより、粉粒体試料８０が水と接触し変質するのを防ぐことが可能となる。
【００２４】
また、本実施形態では、イオン研磨する際に、樹脂固結片１８０を冷却しながら研磨する。これにより、樹脂固結片１８０が常温以上の温度に加熱することで変質する性質を有していても、イオン研磨の際に樹脂固結片１８０が変質するのを防ぐことが可能となる。
【００２５】
また、本実施形態では、樹脂固結片１８０のイオン研磨される面８０ａと近接する面８０ｂとのなす角を９０°としている。これにより、イオン研磨の際に、遮蔽板１２２と面８０ｂとの間に隙間が生じないため、観察表面を適切な状態に研磨することが可能となる。
【００２６】
また、本実施形態では、イオン研磨として、Ａｒイオン研磨を採用し、イオンの加速電圧を３．５〜４．５ｋＶとし、かつ、イオンビームを間欠照射する。これにより、Ａｒイオン研磨を適切な条件下で行うことができる。
【００２７】
また、本実施形態では、樹脂固結片１８０を作製する際、粉粒体試料８０と樹脂材料９０を型枠１００に形成された断面長方形の貫通孔１２に注入し、固結後、押し出し治具２００を貫通孔１２に嵌入することで、樹脂固結片１８０を押し出す。このようにして樹脂固結片１８０を作製することで、簡易に、樹脂固結片１８０のイオン研磨される面８０ａと近接する面８０ｂとのなす角を９０°にすることができる。
【００２８】
また、本実施形態では、樹脂固結片１８０をイオン研磨した観察試料をＳＥＭにより分析するので、大気や水、熱の影響を受けていない観察試料の表面を分析することが可能である。
【００２９】
なお、上記実施形態では、粉粒体試料８０が大気、水、熱の少なくとも１つからの影響を受けない（変質しない）場合もある。このような場合には、粉粒体試料８０の性質に応じて、各工程の条件を適宜緩和することとしてもよい。
【００３０】
上述した実施形態は本発明の好適な実施の例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施可能である。
【符号の説明】
【００３１】
１２  貫通孔
８０  粉粒体試料
９０  樹脂
１００  型枠（第１の治具）
１２０  ホルダスタンド（専用の試料ホルダ）
１８０  樹脂固結片
２００  押し出し治具（第２の治具）
【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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