電子顕微鏡用試料箱
【課題】試料箱を再び開いて試料に必要な気体又は液体を導入し、試料の動的変化を観察する時間を延ばすことが可能なガイド孔及びプラグを有する電子顕微鏡用試料箱を提供する。
【解決手段】電子顕微鏡用試料箱は、第１の基板１１、第２の基板１２及び金属密着層１３を備える。第１の基板１１は、第１の表面１１１、第２の表面１１２、第１の凹溝１１３及び少なくとも１つの第１のガイド孔１１４を有する。第１の凹溝１１３は、第２の表面１１２に設けられる。第１の表面１１１上には、第１の凹溝１１３に対応した第１の薄膜１１５が形成される。第１のガイド孔１１４が、第１の凹溝１１３の外周に設けられるとともに第１の基板１１に穿設される。第２の基板１２は、第３の表面１２１、第４の表面１２２及び第２の凹溝１２３を有する。
【解決手段】電子顕微鏡用試料箱は、第１の基板１１、第２の基板１２及び金属密着層１３を備える。第１の基板１１は、第１の表面１１１、第２の表面１１２、第１の凹溝１１３及び少なくとも１つの第１のガイド孔１１４を有する。第１の凹溝１１３は、第２の表面１１２に設けられる。第１の表面１１１上には、第１の凹溝１１３に対応した第１の薄膜１１５が形成される。第１のガイド孔１１４が、第１の凹溝１１３の外周に設けられるとともに第１の基板１１に穿設される。第２の基板１２は、第３の表面１２１、第４の表面１２２及び第２の凹溝１２３を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子顕微鏡用試料箱に関し、特に、ガイド孔を有する電子顕微鏡用試料箱に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術において、電子顕微鏡を操作して試料を観察する際、電子顕微鏡内の真空環境は、試料を観察する解像度及び正確度にとって非常に重要である。従来の電子顕微鏡は固体の物体構造を観察したり、生体組織、ウイルスを脱水処理した後の試料を観察したりするために用いるが、試料の選択には限界があり、試料の動態状態を観察することは困難である。
【０００３】
試料の選択に限界がある条件下では、電子顕微鏡が対応可能な範囲も制限される。この問題を解決するために、気体又は液体中に保存された試料を観察することができる電子顕微鏡の試料装置が研究者により開発されている。試料は、化学粒子、生化学分子又は生体組織でもよい。電子顕微鏡の試料装置は、試料を試料箱中へ収納し、シーラント材料又はポリマーシーラント材料により密封する。しかし、シーラント材料は、試料中の水分を吸収しやすく、ポリマーシーラント材料は試料の水分を蒸発させ易い為、電子顕微鏡の真空度が低下し、試料の解像度及び観察効率に悪影響を与える虞がある。
【０００４】
上述の問題点を解決するために、電子顕微鏡用試料箱が開発されている。この試料箱は、試料収納室を有する以外に、ガスチャンバ及び緩衝チャンバを有する。この試料箱は、試料の気体が拡散したり液体が蒸発したりすることを防ぐために、所定の圧力に達するまで不活性ガスをガスチャンバへ充填させ、気体試料の拡散又は液体試料の蒸発速度を緩める。この試料箱は、密封度の問題を解決することができるが、ガスチャンバ中へ充填させる不活性ガスは、試料を観察する解像度に悪影響を与える上、試料箱の組成が複雑であるため、コストが増える虞がある。
【０００５】
さらに、従来の電子顕微鏡の試料装置は、気体又は液体の中に試料を置いた後に完全に密封することができるが、密封後、再び開くことはできない。さらに、このように完全に密封した環境下では、組織又は細胞生体の観察が制限を受ける。密閉された空間には、有限の酸素及び緩衝液が存在し、組織又は細胞の生体試料の保存期間が短くなるため、試料の動的変化を長時間観察することはできない。
【０００６】
その上、従来の電子顕微鏡の試料装置の密封方式は、シーラント材料又はポリマーシーラント材料により密封する方式であるが、このシーラント材料又はポリマーシーラント材料は、試料中の水分を吸収し、電子顕微鏡中の真空環境へ蒸発させる。この現象は、電子顕微鏡の真空度が低下するだけでなく、試料の元々の保存環境が破壊してしまうこともある。
【０００７】
この問題点に鑑み、高度な密封度を有し、電子顕微鏡用試料箱を再び開くことができる上、気体又は液体が保存された試料を電子顕微鏡により正確に観察し、電子顕微鏡により観察することができる試料の種類を増やすことができる技術が求められていた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の主な目的は、試料箱を再び開いて試料に必要な気体又は液体を導入して試料の動的変化を観察する時間を延ばすことが可能なガイド孔及びプラグを有する電子顕微鏡用試料箱を提供することにある。
本発明のもう一つの目的は、電子顕微鏡の真空度を低下させずに気体又は液体の試料を試料箱中へ完全に密封させることができる密封度が高い電子顕微鏡用試料箱を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の第１の形態によれば、第１の基板、第２の基板及び金属密着層を備えた電子顕微鏡用試料箱であって、第１の基板は、第１の表面、第２の表面、第１の凹溝及び少なくとも１つの第１のガイド孔を有し、第１の凹溝は、第２の表面に設けられ、第１の表面上には、第１の凹溝に対応した第１の薄膜が設けられ、少なくとも１つの第１のガイド孔が、第１の凹溝の外周に設けられるとともに第１の基板に穿設され、第２の基板は、第３の表面、第４の表面及び第２の凹溝を有し、第２の凹溝は、第４の表面に設けられ、第３の表面上には、第２の凹溝に対応した第２の薄膜が設けられ、金属密着層は、第１の基板と第２の基板との間に形成され、第１の基板、第２の基板及び金属密着層の間には、気体又は液体の試料を保存して収納する空間が形成されることを特徴とする電子顕微鏡用試料箱が提供される。
【００１０】
上述の第１のガイド孔は、好ましくは第１の薄膜及び第１の基板に穿設され、第１の基板、第２の基板及び金属密着層により形成した空間と外部とを連通させ、第１のガイド孔から試料を試料箱中へ入れ、第１のガイド孔から気体又は液体をその中へ導入する。
【００１１】
上述の第１の凹溝及び第２の凹溝は、フォトリソグラフィ工程、さらにはウェットエッチング工程、ドライエッチング工程、深堀反応性イオンエッチング（ｄｅｅｐ ｒｅａｃｔｉｖｅ−ｉｏｎ ｅｔｃｈｉｎｇ）工程により凹溝構造を形成する。第１の凹溝及び第２の凹溝の形状は、特に限定されておらず、規則形状又は不規則形状でもよいし、円柱体、錐体、正方体又は長方体でもよいが、円柱体、錐体、正方体又は長方体であることが好ましい。
【００１２】
上述の金属密着層は、第２の表面と第４の表面との間、第２の表面と第２の薄膜との間、或いは第１の薄膜と第２の薄膜との間に形成されて、異なる体積及び形状の試料箱の内部空間が形成され、異なる体積の試料及び異なる解像度での観察の必要性に応じて調整することができる。空間の体積は、０．０１〜１００ｍｍ3であり、好ましくは０．０５〜５０ｍｍ3であり、さらに好ましくは０．１〜１０ｍｍ3である。空間の高さは１０〜１０００μｍであり、好ましくは２０〜７００μｍであり、さらに好ましくは３０〜５５０μｍである。
【００１３】
前述の金属密着層は、金属材料を含んで金属半田材料を形成する。この金属材料は、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｂｉ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ａｕ及びＴｉ−Ｗ合金からなる群から選ばれる１種以上を含む金属材料からなり、好ましくは、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ａｕ及びＩｎからなる群から選ばれる１種以上を含む金属材料からなり、さらに好ましくは、Ｓｎ、Ａｕからなる群から選ばれる１種以上を含む金属材料からなることが好ましい。この金属密着層中の組成には接着層、冶金層及び半田層が含まれてもよく、接着層は、Ｔｉ、Ｔｉ−Ｗ合金又はＣｒからなる。冶金層は、Ｎｉ、Ｃｕ又はＡｕからなる。本発明が適用する金属材料は、防水性及び密封度に優れ、生体適合性を有するという長所を有するが、密着性を得るために高温にする必要があるため、下部基板と上部基板とを密着させる際、試料箱内の試料が変質する虞がある。操作方法において、まず、７０℃以上の高温で、金属密着層により第１の基板と第２の基板とを密着させてから試料箱内に試料を置く。
【００１４】
前述の第２の基板には、少なくとも１つの第２のガイド孔が設けられている。この第２のガイド孔は、好ましくは第２の凹溝の外周に設けられて第２の基板に穿設され、第１の基板、第２の基板及び金属密着層により画成された空間が外界と連通し、試料を第２のガイド孔から空間へ入れるとともに、第２のガイド孔から気体及び液体をその中へ入れる。
【００１５】
前述の第１のガイド孔の孔径は、１０〜１０００μｍであり、好ましくは５０〜７００μｍであり、さらに好ましくは１００〜５００μｍである。第２のガイド孔の孔径は、１０〜１０００μｍであり、好ましくは５０〜７００μｍであり、さらに好ましくは１００〜５００μｍである。各ガイド孔の孔径のサイズは、観察の必要に応じて調整し、電子顕微鏡の操作や観察の邪魔とならない状況下で適宜調整することができる。製造方法において、第１のガイド孔及び第２のガイド孔は、深堀反応性イオンエッチング（ｄｅｅｐ ｒｅａｃｔｉｖｅ ｉｏｎ ｅｔｃｈｉｎｇ）又はレーザ穿孔技術により製作する。基本的にガイド孔の機能は、気体又は液体の試料を置いたり、試料に必要な気体又は液体（例えば、酸素、窒素、緩衝液、培養液など）を導入したりし、試料の動的変化を観察する時間を延ばすことにある。試料が細胞である場合、ガイド孔により細胞に必要な酸素及び培養液を導入することにより、細胞試料の生存時間を伸ばすとともに、細胞試料の動的変化をリアルタイムで観察することができる。
【００１６】
本発明の電子顕微鏡用試料箱は、第１のガイド孔及び第２のガイド孔を収納する少なくとも１つのプラグをさらに含む。このプラグの材料は特に限定されるわけではなく、金属、形状記憶金属、ポリマー、プラスチック、セラミック、アクリル又はそれらの組み合わせからなり、好ましくは、形状記憶金属、ポリマー、プラスチック、セラミック又はそれらの組み合わせからなり、さらに好ましくは、形状記憶金属からなる。この形状記憶金属は、Ｎｉ−Ｔｉ合金、銅ベース合金、Ｃｕ−Ｚｎ合金、Ｃｕ−Ａｌ−Ｍｎ合金、Ｃｕ−Ａｌ−Ｎｉ合金、Ｃｕ−Ａｌ−Ｂｅ合金、Ｃｕ−Ａｌ−Ｂｅ−Ｚｒ合金及びＣｕ−Ａｌ−Ｎｉ−Ｂｅ合金からなる群から選ばれる１種以上を含む材料からなり、好ましくは、Ｎｉ−Ｔｉ合金、Ｃｕ−Ｚｎ合金及びＣｕ−Ａｌ−Ｍｎ合金からなる群から選ばれる１種以上を含む材料からなり、さらに好ましくは、Ｎｉ−Ｔｉ合金からなる。上述の形状記憶金属は、熱により膨張したり収縮したりする記憶特性を有するため、好適な材料でプラグを製作し、ガイド孔を密封することにより、本発明の電子顕微鏡用試料箱の密封度を高めることができる。
【００１７】
前述の電子顕微鏡試料箱の第１の薄膜及び第２の薄膜は、製造工程におけるエッチングの選択肢を増やして第１の基板、第２の基板の表面硬さを高めることができるように、二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）、窒化ケイ素（Ｓｉ3Ｎ4）又はそれらの組み合わせからなってもよい。第１の薄膜及び第２の薄膜の厚さは、それぞれ１〜１００ｎｍであり、好ましくは５〜８０ｎｍである。
【００１８】
第１の薄膜の外層には、一層の第１の保護層をさらに形成し、同じ道理により、第２の薄膜１２５の外層にさらに一層の第２の保護層１２６を形成する。第１の保護層１１６及び第２の保護層１２６の材料は、硬い特性を有する窒化ケイ素（Ｓｉ3Ｎ4）であることが好ましい。この構成により、第１の薄膜及び第２の薄膜が破れることを防ぎ、製造工程におけるエッチングの選択肢を増やすことができる。
【００１９】
上述した本発明の第１の基板及び第２の基板は、シリコン基板、ガラス基板又はポリマー基板であり、好ましくはシリコン基板である。第１の基板及び第２の基板の厚さは、１０〜１０００μｍであり、好ましくは１００〜２５０μｍである。
【００２０】
上述したことから分かるように、本発明の電子顕微鏡用試料箱は、金属密着層を有し、試料箱へ試料を置く前に、金属密着層により第１の基板と第２の基板とを密着させる。さらに、本発明の試料箱は、少なくとも１つの第１のガイド孔及び少なくとも１つの第２のガイド孔を有し、実際に使用する際、試料を試料箱の第１のガイド孔及び第２のガイド孔から入れてから、プラグにより第１のガイド孔及び第２のガイド孔を密封し、本発明の試料箱を最終的に完全に密封した状態にし、電子顕微鏡で動的変化を観察する。本発明のプラグにより、第１のガイド孔及び第２のガイド孔を再び開くことができるため、第１のガイド孔及び第２のガイド孔から気体又は液体（例えば、酸素又は緩衝液）を導入し、試料の動的変化を観察する時間を延ばすことができる。
【００２１】
また、本発明の電子顕微鏡用試料箱は、その構造及び製作が従来の試料箱より簡素であり、本発明が選択する材料及び製作方法は、当業者であれば容易に取得したり理解したりし易い。そのため、上述したように、気体又は液体を保存する本発明の試料は、電子顕微鏡により試料の動的変化をリアルタイムで観察したり、試料の観察時間を延ばしたりするとともに、簡単な試料箱構造により、従来の電子顕微鏡試料箱の密封度を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の電子顕微鏡用試料箱を示す平面図である。
【図２】本発明の第１実施例に係る電子顕微鏡用試料箱を示す立体斜視図である。
【図３】本発明の第１実施例に係る電子顕微鏡用試料箱を示す断面図である。
【図４】本発明の第２実施例に係る電子顕微鏡用試料箱を示す断面図である。
【図５】本発明の第３実施例に係る電子顕微鏡用試料箱を示す断面図である。
【図６】本発明の第４実施例に係る電子顕微鏡用試料箱を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施例について図に基づいて説明する。なお、これによって本発明が限定されるものではない。
【００２４】
（第１実施例）
図１〜図３を参照する。図１は、本実施例の電子顕微鏡用試料箱を示す平面図である。図２は、図１の線Ａ−Ａ’に沿った本実施例の電子顕微鏡用試料箱を示す断面斜視図である。図３は、図１の線Ａ−Ａ’に沿った本実施例の電子顕微鏡用試料箱を示す断面図である。図１〜図３に示すように、本発明の電子顕微鏡用試料箱は、第１の基板１１、第２の基板１２及び金属密着層１３を含む。本実施例の第１の基板１１及び第２の基板１２は、シリコン基板である。第１の基板１１及び第２の基板１２の厚さは、それぞれ２５０μｍである。
【００２５】
さらに詳細には、第１の基板１１は、第１の表面１１１、第２の表面１１２、第１の凹溝１１３及び２つの第１のガイド孔１１４を有する。第１の凹溝１１３は、第２の表面１１２に設けられる。第１の表面１１１上には、第１の凹溝１１３に対応した第１の薄膜１１５が設けられる。また、上述の第１のガイド孔１１４は、第１の凹溝１１３の外周に設けられ、第１の基板１１に穿設される。
【００２６】
上述の第２の基板１２は、第３の表面１２１、第４の表面１２２及び第２の凹溝１２３を有する。第２の凹溝１２３は、第４の表面１２２に形成される。第３の表面１２１上には、第２の凹溝１２３に対応した第２の薄膜１２５が形成される。
【００２７】
また、上述の金属密着層１３は、第１の基板１１の第１のガイド孔１１４と、第２の基板１２の第４の表面１２２との間に形成される。第２の表面１１２、第４の表面１２２及び金属密着層１３により画設された空間１４内には、気体又は液体の試料が収容される。本実施例の試料は、種類が特に限定されるわけではなく、気体又は液体の試料が保存され、電子顕微鏡で観察される要求を満たす限り、如何なる物も本実施例に応用することができる。
【００２８】
また、本実施例では、フォトリソグラフィ工程又はウェットエッチング工程により、第２の表面１１２上に第１の凹溝１１３を形成し、第４の表面１２２上に第２の凹溝１２３を形成し、第１の凹溝１１３及び第２の凹溝１２３の形状を錐形状に形成する。
【００２９】
また、本実施例の第１のガイド孔１１４は、深堀反応性イオンエッチング（ｄｅｅｐ ｒｅａｃｔｉｖｅ ｉｏｎ ｅｔｃｈｉｎｇ）により製作されて第１の薄膜１１５及び第１の基板１１に穿設される。本実施例の第１のガイド孔１１４の孔径は２５０μｍである。
【００３０】
第１のガイド孔１１４の機能は、観察する試料をこのガイド孔から空間１４中へ入れ、第１のガイド孔１１４から気体（例えば、酸素、窒素など）又は液体（例えば、緩衝液又は酸、アルカリ溶液など）を導入し、試料の動的変化を観察することにある。
【００３１】
上述の第１の薄膜１１５及び第２の薄膜１２５は、第１の基板１１及び第２の基板１２の硬度を高めて基板が割れ難いようにするとともに、エッチング過程のエッチングの選択肢を増やすことができるように、二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）からなる。
【００３２】
上述した本実施例の金属密着層１３は、接着層、冶金層及びはんだ層から構成される。接着層は、Ｔｉ−Ｗ合金からなり、冶金層は銅からなる。本実施例では、まず、約１３０℃の高温で、自動整列包装法（ａｕｔｏｍａｔｉｃ ａｌｉｇｎｍｅｎｔ ｐａｃｋａｇｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ）を利用し、金属密着層１３により第１の基板１１及び第２の基板１２を接着してから、空間１４中へ試料を収納する。
【００３３】
本実施例において、金属密着層１３、第２の表面１１２及び第４の表面１２２により空間１４を画成し、電子顕微鏡の電子ビームを第１の基板１１の第１の凹溝１１３に沿って空間１４に透過させてから、第２の基板１２の第２の凹溝１２３へ透過させる。空間１４は、体積が４ｍｍ3であり、高さが５５０μｍである。さらに、本実施例では、基板の硬度を高めて、エッチング過程におけるエッチングの選択肢を増やすために、第１の薄膜１１５の外層に第１の保護層１１６を形成し、第２の薄膜１２５の外層にさらに一層の第２の保護層１２６を形成する。第１の保護層１１６及び第２の保護層１２６は、硬度が高い窒化ケイ素（Ｓｉ3Ｎ4）からなる。
【００３４】
また、本実施例は２つのプラグ１５を有する。このプラグ１５により、第１のガイド孔１１４を密封し、完全に密封した電子顕微鏡用試料箱を形成する。これ以外に、プラグ１５が第１のガイド孔１１４から抜き取られるため、試料箱は観察の必要性に応じて再び開いたり密封したりすることができる。本実施例のプラグ１５は、形状記憶金属のＴｉ−Ｎｉ合金からなり、プラグ１５を氷点下以下の温度で所定時間置いた後、Ｔｉ−Ｎ合金の温度が氷点下以下になったときに取り出して室温中の試料箱の第１のガイド孔１１４中へ挿入すると、Ｔｉ−Ｎｉ合金の温度が室温まで徐々に上がるため、プラグ１５が膨張して第１のガイド孔１１４が密封され、試料箱が完全に密封される。
【００３５】
細胞試料の観察により、本実施例の使用方式を説明する。細胞試料は、第１のガイド孔１１４から室温の空間１４へ入れ、氷点下以下の温度であるＴｉ−Ｎｉ合金のプラグ１５を取り出して第１のガイド孔１１４を塞ぎ、プラグ１５により第１のガイド孔１１４を密封する。これにより、本実施例の試料箱は、完全に密封された状態となる。続いて、完全に密封された試料箱を電子顕微鏡中へ置き、細胞の動的変化をリアルタイムで観察する。その後、観察の必要に応じ、第１のガイド孔１１４からプラグ１５を再び取り外し、所望の酸素又は培養液へ細胞試料を入れて動的変化をさらに観察する。
【００３６】
（第２実施例）
図４を参照する。図４は、本発明の第２実施例に係る電子顕微鏡用試料箱を示す断面図である。第２実施例は、第１実施例と略同じであり、金属密着層１３が第２の表面１１２と第２の保護層１２６との間に配置され、金属密着層１３がＳｎ−Ｉｎ共晶半田である点だけが異なる。
【００３７】
第２実施例の空間１４の体積は２ｍｍ3であり、第１実施例の空間１４の体積より小さい。第２実施例の試料箱が収納可能な試料の体積は第１実施例より小さいが、解像度は第１実施例より好ましい。そのため、観察する試料の体積、所望の電子顕微鏡の解像度に応じて、空間１４の体積が異なる電子顕微鏡用試料箱を選択することができる。
【００３８】
（第３実施例）
図５を参照する。図５は、本発明の第３実施例に係る電子顕微鏡用試料箱を示す断面図である。第３実施例は、第１実施例及び第２実施例と略同じであり、金属密着層１３が第２の表面１１２と第２の保護層１２６との間に配置され、０．２ｍｍ3の空間１４が形成される点だけが異なる。本実施例の空間１４の体積は、第１実施例及び第２実施例の空間１４より小さい。第３実施例の試料箱が収納可能な試料体積は、第１実施例及び第２実施例より小さいが、第１実施例及び第２実施例より解像度が好ましい。そのため、観察する試料の体積、所望の電子顕微鏡の解像度の大きさに応じて、空間１４の体積が異なる電子顕微鏡用試料箱を選択することができる。
【００３９】
また、本実施例は、深堀反応性イオンエッチング（ｄｅｅｐ ｒｅａｃｔｉｖｅ ｉｏｎ ｅｔｃｈｉｎｇ）により、第２の基板１２上に２つの第２のガイド孔１２４を設け、第２の薄膜１２５及び第２の基板１２に第２のガイド孔１２４を穿設させる。第２のガイド孔１２４の孔径は２５０μｍである。
【００４０】
また、第３実施例の第２のガイド孔１２４は、Ｔｉ−Ｎｉ合金のプラグ１５により密封し、第１のガイド孔１１４と同じ機能を得てもよい。
【００４１】
（第４実施例）
図６を参照する。図６は、本発明の第４実施例に係る電子顕微鏡用試料箱を示す断面図である。第４実施例は、第３実施例と略同じであるが、第１の薄膜１１５、第１の保護層１１６、第２の薄膜１２５及び第２の保護層１２６により、第１の凹溝１１３及び第２の凹溝１２３の底部だけを覆い、第１の凹溝１１３及び第２の凹溝１２３の構造強度を高め、凹溝が破裂して試料が溢れ出ることを防ぐことができる上、エッチングの選択肢を増やすこともできる。
【００４２】
本実施例では、第１の表面１１１及び第３の表面１２１の薄膜により覆われていない部分に、レーザ穿孔技術により、第１のガイド孔１１４及び第２のガイド孔１２４を形成する。第１のガイド孔１１４及び第２のガイド孔１２４は、第１の表面１１１及び第３の表面１２１だけに穿設され、それぞれの孔径が２５０μｍに形成される。本実施例では、最終的にＴｉ−Ｎｉ合金からなるプラグ１５により、第１のガイド孔１１４及び第２のガイド孔１２４を密封する。
【００４３】
当該分野の技術を熟知するものが理解できるように、本発明の好適な実施例を前述の通り開示したが、これらは決して本発明を限定するものではない。本発明の主旨と領域を逸脱しない範囲内で各種の変更や修正を加えることができる。従って、本発明の特許請求の範囲は、このような変更や修正を含めて広く解釈されるべきである。
【符号の説明】
【００４４】
１１ 第１の基板
１２ 第２の基板
１３ 金属密着層
１４ 空間
１５ プラグ
１１１ 第１の表面
１１２ 第２の表面
１１３ 第１の凹溝
１１４ 第１のガイド孔
１１５ 第１の薄膜
１１６ 第１の保護層
１２１ 第３の表面
１２２ 第４の表面
１２３ 第２の凹溝
１２４ 第２のガイド孔
１２５ 第２の薄膜
１２６ 第２の保護層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子顕微鏡用試料箱に関し、特に、ガイド孔を有する電子顕微鏡用試料箱に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術において、電子顕微鏡を操作して試料を観察する際、電子顕微鏡内の真空環境は、試料を観察する解像度及び正確度にとって非常に重要である。従来の電子顕微鏡は固体の物体構造を観察したり、生体組織、ウイルスを脱水処理した後の試料を観察したりするために用いるが、試料の選択には限界があり、試料の動態状態を観察することは困難である。
【０００３】
試料の選択に限界がある条件下では、電子顕微鏡が対応可能な範囲も制限される。この問題を解決するために、気体又は液体中に保存された試料を観察することができる電子顕微鏡の試料装置が研究者により開発されている。試料は、化学粒子、生化学分子又は生体組織でもよい。電子顕微鏡の試料装置は、試料を試料箱中へ収納し、シーラント材料又はポリマーシーラント材料により密封する。しかし、シーラント材料は、試料中の水分を吸収しやすく、ポリマーシーラント材料は試料の水分を蒸発させ易い為、電子顕微鏡の真空度が低下し、試料の解像度及び観察効率に悪影響を与える虞がある。
【０００４】
上述の問題点を解決するために、電子顕微鏡用試料箱が開発されている。この試料箱は、試料収納室を有する以外に、ガスチャンバ及び緩衝チャンバを有する。この試料箱は、試料の気体が拡散したり液体が蒸発したりすることを防ぐために、所定の圧力に達するまで不活性ガスをガスチャンバへ充填させ、気体試料の拡散又は液体試料の蒸発速度を緩める。この試料箱は、密封度の問題を解決することができるが、ガスチャンバ中へ充填させる不活性ガスは、試料を観察する解像度に悪影響を与える上、試料箱の組成が複雑であるため、コストが増える虞がある。
【０００５】
さらに、従来の電子顕微鏡の試料装置は、気体又は液体の中に試料を置いた後に完全に密封することができるが、密封後、再び開くことはできない。さらに、このように完全に密封した環境下では、組織又は細胞生体の観察が制限を受ける。密閉された空間には、有限の酸素及び緩衝液が存在し、組織又は細胞の生体試料の保存期間が短くなるため、試料の動的変化を長時間観察することはできない。
【０００６】
その上、従来の電子顕微鏡の試料装置の密封方式は、シーラント材料又はポリマーシーラント材料により密封する方式であるが、このシーラント材料又はポリマーシーラント材料は、試料中の水分を吸収し、電子顕微鏡中の真空環境へ蒸発させる。この現象は、電子顕微鏡の真空度が低下するだけでなく、試料の元々の保存環境が破壊してしまうこともある。
【０００７】
この問題点に鑑み、高度な密封度を有し、電子顕微鏡用試料箱を再び開くことができる上、気体又は液体が保存された試料を電子顕微鏡により正確に観察し、電子顕微鏡により観察することができる試料の種類を増やすことができる技術が求められていた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の主な目的は、試料箱を再び開いて試料に必要な気体又は液体を導入して試料の動的変化を観察する時間を延ばすことが可能なガイド孔及びプラグを有する電子顕微鏡用試料箱を提供することにある。
本発明のもう一つの目的は、電子顕微鏡の真空度を低下させずに気体又は液体の試料を試料箱中へ完全に密封させることができる密封度が高い電子顕微鏡用試料箱を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の第１の形態によれば、第１の基板、第２の基板及び金属密着層を備えた電子顕微鏡用試料箱であって、第１の基板は、第１の表面、第２の表面、第１の凹溝及び少なくとも１つの第１のガイド孔を有し、第１の凹溝は、第２の表面に設けられ、第１の表面上には、第１の凹溝に対応した第１の薄膜が設けられ、少なくとも１つの第１のガイド孔が、第１の凹溝の外周に設けられるとともに第１の基板に穿設され、第２の基板は、第３の表面、第４の表面及び第２の凹溝を有し、第２の凹溝は、第４の表面に設けられ、第３の表面上には、第２の凹溝に対応した第２の薄膜が設けられ、金属密着層は、第１の基板と第２の基板との間に形成され、第１の基板、第２の基板及び金属密着層の間には、気体又は液体の試料を保存して収納する空間が形成されることを特徴とする電子顕微鏡用試料箱が提供される。
【００１０】
上述の第１のガイド孔は、好ましくは第１の薄膜及び第１の基板に穿設され、第１の基板、第２の基板及び金属密着層により形成した空間と外部とを連通させ、第１のガイド孔から試料を試料箱中へ入れ、第１のガイド孔から気体又は液体をその中へ導入する。
【００１１】
上述の第１の凹溝及び第２の凹溝は、フォトリソグラフィ工程、さらにはウェットエッチング工程、ドライエッチング工程、深堀反応性イオンエッチング（ｄｅｅｐ ｒｅａｃｔｉｖｅ−ｉｏｎ ｅｔｃｈｉｎｇ）工程により凹溝構造を形成する。第１の凹溝及び第２の凹溝の形状は、特に限定されておらず、規則形状又は不規則形状でもよいし、円柱体、錐体、正方体又は長方体でもよいが、円柱体、錐体、正方体又は長方体であることが好ましい。
【００１２】
上述の金属密着層は、第２の表面と第４の表面との間、第２の表面と第２の薄膜との間、或いは第１の薄膜と第２の薄膜との間に形成されて、異なる体積及び形状の試料箱の内部空間が形成され、異なる体積の試料及び異なる解像度での観察の必要性に応じて調整することができる。空間の体積は、０．０１〜１００ｍｍ3であり、好ましくは０．０５〜５０ｍｍ3であり、さらに好ましくは０．１〜１０ｍｍ3である。空間の高さは１０〜１０００μｍであり、好ましくは２０〜７００μｍであり、さらに好ましくは３０〜５５０μｍである。
【００１３】
前述の金属密着層は、金属材料を含んで金属半田材料を形成する。この金属材料は、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｂｉ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ａｕ及びＴｉ−Ｗ合金からなる群から選ばれる１種以上を含む金属材料からなり、好ましくは、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ａｕ及びＩｎからなる群から選ばれる１種以上を含む金属材料からなり、さらに好ましくは、Ｓｎ、Ａｕからなる群から選ばれる１種以上を含む金属材料からなることが好ましい。この金属密着層中の組成には接着層、冶金層及び半田層が含まれてもよく、接着層は、Ｔｉ、Ｔｉ−Ｗ合金又はＣｒからなる。冶金層は、Ｎｉ、Ｃｕ又はＡｕからなる。本発明が適用する金属材料は、防水性及び密封度に優れ、生体適合性を有するという長所を有するが、密着性を得るために高温にする必要があるため、下部基板と上部基板とを密着させる際、試料箱内の試料が変質する虞がある。操作方法において、まず、７０℃以上の高温で、金属密着層により第１の基板と第２の基板とを密着させてから試料箱内に試料を置く。
【００１４】
前述の第２の基板には、少なくとも１つの第２のガイド孔が設けられている。この第２のガイド孔は、好ましくは第２の凹溝の外周に設けられて第２の基板に穿設され、第１の基板、第２の基板及び金属密着層により画成された空間が外界と連通し、試料を第２のガイド孔から空間へ入れるとともに、第２のガイド孔から気体及び液体をその中へ入れる。
【００１５】
前述の第１のガイド孔の孔径は、１０〜１０００μｍであり、好ましくは５０〜７００μｍであり、さらに好ましくは１００〜５００μｍである。第２のガイド孔の孔径は、１０〜１０００μｍであり、好ましくは５０〜７００μｍであり、さらに好ましくは１００〜５００μｍである。各ガイド孔の孔径のサイズは、観察の必要に応じて調整し、電子顕微鏡の操作や観察の邪魔とならない状況下で適宜調整することができる。製造方法において、第１のガイド孔及び第２のガイド孔は、深堀反応性イオンエッチング（ｄｅｅｐ ｒｅａｃｔｉｖｅ ｉｏｎ ｅｔｃｈｉｎｇ）又はレーザ穿孔技術により製作する。基本的にガイド孔の機能は、気体又は液体の試料を置いたり、試料に必要な気体又は液体（例えば、酸素、窒素、緩衝液、培養液など）を導入したりし、試料の動的変化を観察する時間を延ばすことにある。試料が細胞である場合、ガイド孔により細胞に必要な酸素及び培養液を導入することにより、細胞試料の生存時間を伸ばすとともに、細胞試料の動的変化をリアルタイムで観察することができる。
【００１６】
本発明の電子顕微鏡用試料箱は、第１のガイド孔及び第２のガイド孔を収納する少なくとも１つのプラグをさらに含む。このプラグの材料は特に限定されるわけではなく、金属、形状記憶金属、ポリマー、プラスチック、セラミック、アクリル又はそれらの組み合わせからなり、好ましくは、形状記憶金属、ポリマー、プラスチック、セラミック又はそれらの組み合わせからなり、さらに好ましくは、形状記憶金属からなる。この形状記憶金属は、Ｎｉ−Ｔｉ合金、銅ベース合金、Ｃｕ−Ｚｎ合金、Ｃｕ−Ａｌ−Ｍｎ合金、Ｃｕ−Ａｌ−Ｎｉ合金、Ｃｕ−Ａｌ−Ｂｅ合金、Ｃｕ−Ａｌ−Ｂｅ−Ｚｒ合金及びＣｕ−Ａｌ−Ｎｉ−Ｂｅ合金からなる群から選ばれる１種以上を含む材料からなり、好ましくは、Ｎｉ−Ｔｉ合金、Ｃｕ−Ｚｎ合金及びＣｕ−Ａｌ−Ｍｎ合金からなる群から選ばれる１種以上を含む材料からなり、さらに好ましくは、Ｎｉ−Ｔｉ合金からなる。上述の形状記憶金属は、熱により膨張したり収縮したりする記憶特性を有するため、好適な材料でプラグを製作し、ガイド孔を密封することにより、本発明の電子顕微鏡用試料箱の密封度を高めることができる。
【００１７】
前述の電子顕微鏡試料箱の第１の薄膜及び第２の薄膜は、製造工程におけるエッチングの選択肢を増やして第１の基板、第２の基板の表面硬さを高めることができるように、二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）、窒化ケイ素（Ｓｉ3Ｎ4）又はそれらの組み合わせからなってもよい。第１の薄膜及び第２の薄膜の厚さは、それぞれ１〜１００ｎｍであり、好ましくは５〜８０ｎｍである。
【００１８】
第１の薄膜の外層には、一層の第１の保護層をさらに形成し、同じ道理により、第２の薄膜１２５の外層にさらに一層の第２の保護層１２６を形成する。第１の保護層１１６及び第２の保護層１２６の材料は、硬い特性を有する窒化ケイ素（Ｓｉ3Ｎ4）であることが好ましい。この構成により、第１の薄膜及び第２の薄膜が破れることを防ぎ、製造工程におけるエッチングの選択肢を増やすことができる。
【００１９】
上述した本発明の第１の基板及び第２の基板は、シリコン基板、ガラス基板又はポリマー基板であり、好ましくはシリコン基板である。第１の基板及び第２の基板の厚さは、１０〜１０００μｍであり、好ましくは１００〜２５０μｍである。
【００２０】
上述したことから分かるように、本発明の電子顕微鏡用試料箱は、金属密着層を有し、試料箱へ試料を置く前に、金属密着層により第１の基板と第２の基板とを密着させる。さらに、本発明の試料箱は、少なくとも１つの第１のガイド孔及び少なくとも１つの第２のガイド孔を有し、実際に使用する際、試料を試料箱の第１のガイド孔及び第２のガイド孔から入れてから、プラグにより第１のガイド孔及び第２のガイド孔を密封し、本発明の試料箱を最終的に完全に密封した状態にし、電子顕微鏡で動的変化を観察する。本発明のプラグにより、第１のガイド孔及び第２のガイド孔を再び開くことができるため、第１のガイド孔及び第２のガイド孔から気体又は液体（例えば、酸素又は緩衝液）を導入し、試料の動的変化を観察する時間を延ばすことができる。
【００２１】
また、本発明の電子顕微鏡用試料箱は、その構造及び製作が従来の試料箱より簡素であり、本発明が選択する材料及び製作方法は、当業者であれば容易に取得したり理解したりし易い。そのため、上述したように、気体又は液体を保存する本発明の試料は、電子顕微鏡により試料の動的変化をリアルタイムで観察したり、試料の観察時間を延ばしたりするとともに、簡単な試料箱構造により、従来の電子顕微鏡試料箱の密封度を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の電子顕微鏡用試料箱を示す平面図である。
【図２】本発明の第１実施例に係る電子顕微鏡用試料箱を示す立体斜視図である。
【図３】本発明の第１実施例に係る電子顕微鏡用試料箱を示す断面図である。
【図４】本発明の第２実施例に係る電子顕微鏡用試料箱を示す断面図である。
【図５】本発明の第３実施例に係る電子顕微鏡用試料箱を示す断面図である。
【図６】本発明の第４実施例に係る電子顕微鏡用試料箱を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施例について図に基づいて説明する。なお、これによって本発明が限定されるものではない。
【００２４】
（第１実施例）
図１〜図３を参照する。図１は、本実施例の電子顕微鏡用試料箱を示す平面図である。図２は、図１の線Ａ−Ａ’に沿った本実施例の電子顕微鏡用試料箱を示す断面斜視図である。図３は、図１の線Ａ−Ａ’に沿った本実施例の電子顕微鏡用試料箱を示す断面図である。図１〜図３に示すように、本発明の電子顕微鏡用試料箱は、第１の基板１１、第２の基板１２及び金属密着層１３を含む。本実施例の第１の基板１１及び第２の基板１２は、シリコン基板である。第１の基板１１及び第２の基板１２の厚さは、それぞれ２５０μｍである。
【００２５】
さらに詳細には、第１の基板１１は、第１の表面１１１、第２の表面１１２、第１の凹溝１１３及び２つの第１のガイド孔１１４を有する。第１の凹溝１１３は、第２の表面１１２に設けられる。第１の表面１１１上には、第１の凹溝１１３に対応した第１の薄膜１１５が設けられる。また、上述の第１のガイド孔１１４は、第１の凹溝１１３の外周に設けられ、第１の基板１１に穿設される。
【００２６】
上述の第２の基板１２は、第３の表面１２１、第４の表面１２２及び第２の凹溝１２３を有する。第２の凹溝１２３は、第４の表面１２２に形成される。第３の表面１２１上には、第２の凹溝１２３に対応した第２の薄膜１２５が形成される。
【００２７】
また、上述の金属密着層１３は、第１の基板１１の第１のガイド孔１１４と、第２の基板１２の第４の表面１２２との間に形成される。第２の表面１１２、第４の表面１２２及び金属密着層１３により画設された空間１４内には、気体又は液体の試料が収容される。本実施例の試料は、種類が特に限定されるわけではなく、気体又は液体の試料が保存され、電子顕微鏡で観察される要求を満たす限り、如何なる物も本実施例に応用することができる。
【００２８】
また、本実施例では、フォトリソグラフィ工程又はウェットエッチング工程により、第２の表面１１２上に第１の凹溝１１３を形成し、第４の表面１２２上に第２の凹溝１２３を形成し、第１の凹溝１１３及び第２の凹溝１２３の形状を錐形状に形成する。
【００２９】
また、本実施例の第１のガイド孔１１４は、深堀反応性イオンエッチング（ｄｅｅｐ ｒｅａｃｔｉｖｅ ｉｏｎ ｅｔｃｈｉｎｇ）により製作されて第１の薄膜１１５及び第１の基板１１に穿設される。本実施例の第１のガイド孔１１４の孔径は２５０μｍである。
【００３０】
第１のガイド孔１１４の機能は、観察する試料をこのガイド孔から空間１４中へ入れ、第１のガイド孔１１４から気体（例えば、酸素、窒素など）又は液体（例えば、緩衝液又は酸、アルカリ溶液など）を導入し、試料の動的変化を観察することにある。
【００３１】
上述の第１の薄膜１１５及び第２の薄膜１２５は、第１の基板１１及び第２の基板１２の硬度を高めて基板が割れ難いようにするとともに、エッチング過程のエッチングの選択肢を増やすことができるように、二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）からなる。
【００３２】
上述した本実施例の金属密着層１３は、接着層、冶金層及びはんだ層から構成される。接着層は、Ｔｉ−Ｗ合金からなり、冶金層は銅からなる。本実施例では、まず、約１３０℃の高温で、自動整列包装法（ａｕｔｏｍａｔｉｃ ａｌｉｇｎｍｅｎｔ ｐａｃｋａｇｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ）を利用し、金属密着層１３により第１の基板１１及び第２の基板１２を接着してから、空間１４中へ試料を収納する。
【００３３】
本実施例において、金属密着層１３、第２の表面１１２及び第４の表面１２２により空間１４を画成し、電子顕微鏡の電子ビームを第１の基板１１の第１の凹溝１１３に沿って空間１４に透過させてから、第２の基板１２の第２の凹溝１２３へ透過させる。空間１４は、体積が４ｍｍ3であり、高さが５５０μｍである。さらに、本実施例では、基板の硬度を高めて、エッチング過程におけるエッチングの選択肢を増やすために、第１の薄膜１１５の外層に第１の保護層１１６を形成し、第２の薄膜１２５の外層にさらに一層の第２の保護層１２６を形成する。第１の保護層１１６及び第２の保護層１２６は、硬度が高い窒化ケイ素（Ｓｉ3Ｎ4）からなる。
【００３４】
また、本実施例は２つのプラグ１５を有する。このプラグ１５により、第１のガイド孔１１４を密封し、完全に密封した電子顕微鏡用試料箱を形成する。これ以外に、プラグ１５が第１のガイド孔１１４から抜き取られるため、試料箱は観察の必要性に応じて再び開いたり密封したりすることができる。本実施例のプラグ１５は、形状記憶金属のＴｉ−Ｎｉ合金からなり、プラグ１５を氷点下以下の温度で所定時間置いた後、Ｔｉ−Ｎ合金の温度が氷点下以下になったときに取り出して室温中の試料箱の第１のガイド孔１１４中へ挿入すると、Ｔｉ−Ｎｉ合金の温度が室温まで徐々に上がるため、プラグ１５が膨張して第１のガイド孔１１４が密封され、試料箱が完全に密封される。
【００３５】
細胞試料の観察により、本実施例の使用方式を説明する。細胞試料は、第１のガイド孔１１４から室温の空間１４へ入れ、氷点下以下の温度であるＴｉ−Ｎｉ合金のプラグ１５を取り出して第１のガイド孔１１４を塞ぎ、プラグ１５により第１のガイド孔１１４を密封する。これにより、本実施例の試料箱は、完全に密封された状態となる。続いて、完全に密封された試料箱を電子顕微鏡中へ置き、細胞の動的変化をリアルタイムで観察する。その後、観察の必要に応じ、第１のガイド孔１１４からプラグ１５を再び取り外し、所望の酸素又は培養液へ細胞試料を入れて動的変化をさらに観察する。
【００３６】
（第２実施例）
図４を参照する。図４は、本発明の第２実施例に係る電子顕微鏡用試料箱を示す断面図である。第２実施例は、第１実施例と略同じであり、金属密着層１３が第２の表面１１２と第２の保護層１２６との間に配置され、金属密着層１３がＳｎ−Ｉｎ共晶半田である点だけが異なる。
【００３７】
第２実施例の空間１４の体積は２ｍｍ3であり、第１実施例の空間１４の体積より小さい。第２実施例の試料箱が収納可能な試料の体積は第１実施例より小さいが、解像度は第１実施例より好ましい。そのため、観察する試料の体積、所望の電子顕微鏡の解像度に応じて、空間１４の体積が異なる電子顕微鏡用試料箱を選択することができる。
【００３８】
（第３実施例）
図５を参照する。図５は、本発明の第３実施例に係る電子顕微鏡用試料箱を示す断面図である。第３実施例は、第１実施例及び第２実施例と略同じであり、金属密着層１３が第２の表面１１２と第２の保護層１２６との間に配置され、０．２ｍｍ3の空間１４が形成される点だけが異なる。本実施例の空間１４の体積は、第１実施例及び第２実施例の空間１４より小さい。第３実施例の試料箱が収納可能な試料体積は、第１実施例及び第２実施例より小さいが、第１実施例及び第２実施例より解像度が好ましい。そのため、観察する試料の体積、所望の電子顕微鏡の解像度の大きさに応じて、空間１４の体積が異なる電子顕微鏡用試料箱を選択することができる。
【００３９】
また、本実施例は、深堀反応性イオンエッチング（ｄｅｅｐ ｒｅａｃｔｉｖｅ ｉｏｎ ｅｔｃｈｉｎｇ）により、第２の基板１２上に２つの第２のガイド孔１２４を設け、第２の薄膜１２５及び第２の基板１２に第２のガイド孔１２４を穿設させる。第２のガイド孔１２４の孔径は２５０μｍである。
【００４０】
また、第３実施例の第２のガイド孔１２４は、Ｔｉ−Ｎｉ合金のプラグ１５により密封し、第１のガイド孔１１４と同じ機能を得てもよい。
【００４１】
（第４実施例）
図６を参照する。図６は、本発明の第４実施例に係る電子顕微鏡用試料箱を示す断面図である。第４実施例は、第３実施例と略同じであるが、第１の薄膜１１５、第１の保護層１１６、第２の薄膜１２５及び第２の保護層１２６により、第１の凹溝１１３及び第２の凹溝１２３の底部だけを覆い、第１の凹溝１１３及び第２の凹溝１２３の構造強度を高め、凹溝が破裂して試料が溢れ出ることを防ぐことができる上、エッチングの選択肢を増やすこともできる。
【００４２】
本実施例では、第１の表面１１１及び第３の表面１２１の薄膜により覆われていない部分に、レーザ穿孔技術により、第１のガイド孔１１４及び第２のガイド孔１２４を形成する。第１のガイド孔１１４及び第２のガイド孔１２４は、第１の表面１１１及び第３の表面１２１だけに穿設され、それぞれの孔径が２５０μｍに形成される。本実施例では、最終的にＴｉ−Ｎｉ合金からなるプラグ１５により、第１のガイド孔１１４及び第２のガイド孔１２４を密封する。
【００４３】
当該分野の技術を熟知するものが理解できるように、本発明の好適な実施例を前述の通り開示したが、これらは決して本発明を限定するものではない。本発明の主旨と領域を逸脱しない範囲内で各種の変更や修正を加えることができる。従って、本発明の特許請求の範囲は、このような変更や修正を含めて広く解釈されるべきである。
【符号の説明】
【００４４】
１１ 第１の基板
１２ 第２の基板
１３ 金属密着層
１４ 空間
１５ プラグ
１１１ 第１の表面
１１２ 第２の表面
１１３ 第１の凹溝
１１４ 第１のガイド孔
１１５ 第１の薄膜
１１６ 第１の保護層
１２１ 第３の表面
１２２ 第４の表面
１２３ 第２の凹溝
１２４ 第２のガイド孔
１２５ 第２の薄膜
１２６ 第２の保護層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の基板、第２の基板及び金属密着層を備えた電子顕微鏡用試料箱であって、
前記第１の基板は、第１の表面、第２の表面、第１の凹溝及び少なくとも１つの第１のガイド孔を有し、前記第１の凹溝は、前記第２の表面に設けられ、前記第１の表面上には、前記第１の凹溝に対応した第１の薄膜が形成され、前記第１のガイド孔が、前記第１の凹溝の外周に設けられるとともに前記第１の基板に穿設され、
前記第２の基板は、第３の表面、第４の表面及び第２の凹溝を有し、前記第２の凹溝は、前記第４の表面に設けられ、前記第３の表面上には、前記第２の凹溝に対応した第２の薄膜が形成され、
前記金属密着層は、前記第１の基板と前記第２の基板との間に形成され、
前記第１の基板、前記第２の基板及び前記金属密着層により空間が画成されることを特徴とする電子顕微鏡用試料箱。
【請求項２】
前記第１のガイド孔は前記第１の薄膜に穿設されることを特徴とする請求項１に記載の電子顕微鏡用試料箱。
【請求項３】
前記金属密着層は、前記第２の表面と前記第４の表面との間に形成してあることを特徴とする請求項１に記載の電子顕微鏡用試料箱。
【請求項４】
前記金属密着層は、前記第２の表面と前記第２の薄膜との間に形成してあることを特徴とする請求項１に記載の電子顕微鏡用試料箱。
【請求項５】
前記金属密着層は、前記第１の薄膜と前記第２の薄膜との間に形成してあることを特徴とする請求項１に記載の電子顕微鏡用試料箱。
【請求項６】
前記第２の基板は、少なくとも１つの第２のガイド孔を含み、
前記第２のガイド孔は、前記第２の凹溝の外周に設けられて前記第２の基板に穿設されることを特徴とする請求項１に記載の電子顕微鏡用試料箱。
【請求項７】
前記第１のガイド孔の孔径は１０〜１０００μｍであることを特徴とする請求項１に記載の電子顕微鏡用試料箱。
【請求項８】
前記第２のガイド孔の孔径は１０〜１０００μｍであることを特徴とする請求項６に記載の電子顕微鏡用試料箱。
【請求項９】
前記第１のガイド孔に挿入する少なくとも１つのプラグをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の電子顕微鏡用試料箱。
【請求項１０】
前記第２のガイド孔に挿入する少なくとも１つのプラグをさらに備えることを特徴とする請求項６に記載の電子顕微鏡用試料箱。
【請求項１１】
前記第１の薄膜及び前記第２の薄膜は、二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）、窒化ケイ素（Ｓｉ3Ｎ4）又はそれらの組み合わせからなることを特徴とする請求項１に記載の電子顕微鏡用試料箱。
【請求項１２】
前記第１の薄膜及び前記第２の薄膜の厚さは１〜１００ｎｍであることを特徴とする請求項１に記載の電子顕微鏡用試料箱。
【請求項１３】
前記第１の薄膜の外層には、第１の保護層が形成してあることを特徴とする請求項１に記載の電子顕微鏡用試料箱。
【請求項１４】
前記第１の保護層は、窒化ケイ素（Ｓｉ3Ｎ4）からなることを特徴とする請求項１３に記載の電子顕微鏡用試料箱。
【請求項１５】
前記第２の薄膜の外層には、第２の保護層が形成してあることを特徴とする請求項１に記載の電子顕微鏡用試料箱。
【請求項１６】
前記第２の保護層は、窒化ケイ素（Ｓｉ3Ｎ4）からなることを特徴とする請求項１５に記載の電子顕微鏡用試料箱。
【請求項１７】
前記第１の基板及び前記第２の基板は、シリコン基板、ガラス基板又はポリマー基板であることを特徴とする請求項１に記載の電子顕微鏡用試料箱。
【請求項１８】
前記第１の基板及び前記第２の基板の厚さは１０〜１０００μｍであることを特徴とする請求項１に記載の電子顕微鏡用試料箱。
【請求項１９】
前記金属密着層は、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｂｉ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ａｕ及びＴｉ−Ｗ合金からなる群から選ばれる１種以上を含む金属材料からなることを特徴とする請求項１に記載の電子顕微鏡用試料箱。
【請求項２０】
前記プラグは、Ｎｉ−Ｔｉ合金、銅ベース合金、Ｃｕ−Ｚｎ合金、Ｃｕ−Ａｌ−Ｍｎ合金、Ｃｕ−Ａｌ−Ｎｉ合金、Ｃｕ−Ａｌ−Ｂｅ合金、Ｃｕ−Ａｌ−Ｂｅ−Ｚｒ合金及びＣｕ−Ａｌ−Ｎｉ−Ｂｅ合金からなる群から選ばれる１種以上を含むことを特徴とする請求項９に記載の電子顕微鏡用試料箱。
【請求項２１】
前記第１の凹溝及び前記第２の凹溝の形状は、円柱体、錐体、正方体又は長方体であることを特徴とする請求項１に記載の電子顕微鏡用試料箱。
【請求項２２】
前記第１の基板、前記第２の基板及び前記金属密着層により画成される空間の体積は０．０１〜１００ｍｍ3であることを特徴とする請求項１に記載の電子顕微鏡用試料箱。
【請求項１】
第１の基板、第２の基板及び金属密着層を備えた電子顕微鏡用試料箱であって、
前記第１の基板は、第１の表面、第２の表面、第１の凹溝及び少なくとも１つの第１のガイド孔を有し、前記第１の凹溝は、前記第２の表面に設けられ、前記第１の表面上には、前記第１の凹溝に対応した第１の薄膜が形成され、前記第１のガイド孔が、前記第１の凹溝の外周に設けられるとともに前記第１の基板に穿設され、
前記第２の基板は、第３の表面、第４の表面及び第２の凹溝を有し、前記第２の凹溝は、前記第４の表面に設けられ、前記第３の表面上には、前記第２の凹溝に対応した第２の薄膜が形成され、
前記金属密着層は、前記第１の基板と前記第２の基板との間に形成され、
前記第１の基板、前記第２の基板及び前記金属密着層により空間が画成されることを特徴とする電子顕微鏡用試料箱。
【請求項２】
前記第１のガイド孔は前記第１の薄膜に穿設されることを特徴とする請求項１に記載の電子顕微鏡用試料箱。
【請求項３】
前記金属密着層は、前記第２の表面と前記第４の表面との間に形成してあることを特徴とする請求項１に記載の電子顕微鏡用試料箱。
【請求項４】
前記金属密着層は、前記第２の表面と前記第２の薄膜との間に形成してあることを特徴とする請求項１に記載の電子顕微鏡用試料箱。
【請求項５】
前記金属密着層は、前記第１の薄膜と前記第２の薄膜との間に形成してあることを特徴とする請求項１に記載の電子顕微鏡用試料箱。
【請求項６】
前記第２の基板は、少なくとも１つの第２のガイド孔を含み、
前記第２のガイド孔は、前記第２の凹溝の外周に設けられて前記第２の基板に穿設されることを特徴とする請求項１に記載の電子顕微鏡用試料箱。
【請求項７】
前記第１のガイド孔の孔径は１０〜１０００μｍであることを特徴とする請求項１に記載の電子顕微鏡用試料箱。
【請求項８】
前記第２のガイド孔の孔径は１０〜１０００μｍであることを特徴とする請求項６に記載の電子顕微鏡用試料箱。
【請求項９】
前記第１のガイド孔に挿入する少なくとも１つのプラグをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の電子顕微鏡用試料箱。
【請求項１０】
前記第２のガイド孔に挿入する少なくとも１つのプラグをさらに備えることを特徴とする請求項６に記載の電子顕微鏡用試料箱。
【請求項１１】
前記第１の薄膜及び前記第２の薄膜は、二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）、窒化ケイ素（Ｓｉ3Ｎ4）又はそれらの組み合わせからなることを特徴とする請求項１に記載の電子顕微鏡用試料箱。
【請求項１２】
前記第１の薄膜及び前記第２の薄膜の厚さは１〜１００ｎｍであることを特徴とする請求項１に記載の電子顕微鏡用試料箱。
【請求項１３】
前記第１の薄膜の外層には、第１の保護層が形成してあることを特徴とする請求項１に記載の電子顕微鏡用試料箱。
【請求項１４】
前記第１の保護層は、窒化ケイ素（Ｓｉ3Ｎ4）からなることを特徴とする請求項１３に記載の電子顕微鏡用試料箱。
【請求項１５】
前記第２の薄膜の外層には、第２の保護層が形成してあることを特徴とする請求項１に記載の電子顕微鏡用試料箱。
【請求項１６】
前記第２の保護層は、窒化ケイ素（Ｓｉ3Ｎ4）からなることを特徴とする請求項１５に記載の電子顕微鏡用試料箱。
【請求項１７】
前記第１の基板及び前記第２の基板は、シリコン基板、ガラス基板又はポリマー基板であることを特徴とする請求項１に記載の電子顕微鏡用試料箱。
【請求項１８】
前記第１の基板及び前記第２の基板の厚さは１０〜１０００μｍであることを特徴とする請求項１に記載の電子顕微鏡用試料箱。
【請求項１９】
前記金属密着層は、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｂｉ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ａｕ及びＴｉ−Ｗ合金からなる群から選ばれる１種以上を含む金属材料からなることを特徴とする請求項１に記載の電子顕微鏡用試料箱。
【請求項２０】
前記プラグは、Ｎｉ−Ｔｉ合金、銅ベース合金、Ｃｕ−Ｚｎ合金、Ｃｕ−Ａｌ−Ｍｎ合金、Ｃｕ−Ａｌ−Ｎｉ合金、Ｃｕ−Ａｌ−Ｂｅ合金、Ｃｕ−Ａｌ−Ｂｅ−Ｚｒ合金及びＣｕ−Ａｌ−Ｎｉ−Ｂｅ合金からなる群から選ばれる１種以上を含むことを特徴とする請求項９に記載の電子顕微鏡用試料箱。
【請求項２１】
前記第１の凹溝及び前記第２の凹溝の形状は、円柱体、錐体、正方体又は長方体であることを特徴とする請求項１に記載の電子顕微鏡用試料箱。
【請求項２２】
前記第１の基板、前記第２の基板及び前記金属密着層により画成される空間の体積は０．０１〜１００ｍｍ3であることを特徴とする請求項１に記載の電子顕微鏡用試料箱。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−１６４９４（Ｐ２０１３−１６４９４Ａ）
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１５１１２９（Ｐ２０１２−１５１１２９）
【出願日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【出願人】（５１１１９３４００）ナショナル チャオ ツン ユニヴァーシティー (4)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【出願人】（５１１１９３４００）ナショナル チャオ ツン ユニヴァーシティー (4)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]