液体中试料的分析方法技术

一种液体中试料的分析方法，其能够容易且可靠地防止分析用液体的蒸发。当使用扫描式探针显微镜来对液体中的试料进行观察时，使浸渍着试料（１３）以及探针（１５）的分析用液体（１６）的周围充满不会与分析用液体（１６）混合的密闭用液体（１７），借此形成分析用液体（１６）与外部气体隔离的密闭状态，所述扫描式探针显微镜使设置在悬臂（１４）前端的探针（１５）接近浸渍在液体中的试料（１３）的表面，对此试料表面进行扫描，检测试料（１３）与探针（１５）之间的相互作用并形成图像。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种使用扫描式探针显微镜(banning Probe Microscope ；SPM)或者 悬臂式传感器(cantilever sensor)的。
技术介绍
扫描式探针显微镜是一种显微镜，其可以一面通过微小的探针(probe)来扫 描试料的表面，一面检测探针与试料之间的相互作用，由此检测出此试料表面的形状或 物理量并形成图像，所述扫描式探针显微镜包括利用在探针与试料之间流动的电流来 作为所述相互作用的扫描式隧道显微镜Scanning Tunneling Microscope :STM)，或利 用作用在探针与试料之间的原子间力来作为所述相互作用的原子间力显微镜(Atomic ForceMicroscope :AFM)等。如上所述，扫描式探针显微镜使作用在探针与试料表面之间的相互作用图像化， 因此具有如下的特征，即，不仅可以对配置在真空中及大气中的试料进行观察，而且可以对 配置在液体中的试料进行观察。使用图6(a)所示的被称作溶液胞(solution cell)的构 成，来实施所述的在液体中对试料的观察。将试料33放置在上表面敞开且可以充满液体的试料保持器(h0lder)31中，将前 端具有探针35的悬臂34固定在基座32上并安装于显微镜主体。在进行液体中观察时，将 液体36导入到试料保持器31中，在使试料33以及接近此试料33的探针35浸渍于此液体 36中的状态下进行观察。此时，试料保持器31内的液体36与外部气体接触，随着时间的推 移，此液体36蒸发而使得液体量减少。在观察过程中，如果液体36的温度因所述蒸发而产 生变化，则试料33以及探针35将产生热膨胀(或者收缩)，观察视野会随着时间的推移而 产生变化。此现象被称作热漂移(heat drift)，此热漂移现象成为扫描式探针显微镜所引 起的观察图像的畸变(distortion)等的原因。此外，也会产生如下的问题因所述液体36的蒸发所引起的液体温度等的变化， 导致试料表面的状态发生变化；或液体36中的溶解物析出而使试料33、悬臂34以及探针 35的表面受到污染。此外，对于像原子间力显微镜等的具有利用激光来检测悬臂34的上 下位移的机构的显微镜而言，如图6(b)所示，如果液面因蒸发而下降，在激光的光路中形 成空间，则必须重新调整激光源的位置以及光检测器的位置。由于以上的理由，为了能够长 时间且稳定地对试料表面进行观察，必须抑制浸渍着此试料的液体(以下称作“分析用液 体”)的蒸发。日本专利特开2002-286614号公报(、图2)作为防止分析用液体蒸发的对策之一，先前以来众所周知的是，利用密封件 (packing)来包围试料以及分析用液体的周围而形成密闭空间的方法。此方法中，如图7所 示，使由0形环等形成的密封件41，夹持在固定着悬臂34的基座32与平板状的试料保持器 31之间，将试料33以及分析用液体36密封在由试料保持器31、基座32以及密封件41所 包围的密闭空间内，借此来防止分析用液体36的蒸发。然而，当使用此方法时，密封件41通常为固体，在溃缩一定量后，难以进一步变形，因此必须在密封件41的溃缩量d以内，使 探针35与试料表面之间的距离接近至可观察的距离(小于等于Inm)为止。因此，必须在 考虑溃缩量d的前提下精密地规定试料33的厚度，但当进行实际的观察时，非常难以精密 地规定试料33的厚度来进行加工。而且，基座32与试料保持器31的相对移动受到密封件 41的限制，因此在改变观察位置时，存在无法在水平方向以及垂直方向上大幅移动试料33 或者探针35的问题。此外，所述密封件41通常使用橡胶制的0形环等，但当使用有机溶剂 来作为分析用液体36时，此有机溶剂有可能会溶解该密封件41。另一方面，在难以密封所述的分析用液体时，要考虑到蒸发而预先使分析用液体 的量较多。由此，可以减小分析用液体整体相对于蒸发量的变化量。然而，在扫描式探针显 微镜的构成方面，可以导入到试料保持器中的分析用液体的量存在着限制，当使用有机溶 剂等的蒸发速度快的液体时，难以进行长时间的测定。此外，也存在如下的情况，即，有些种 类的分析用液体在蒸发时会产生有毒的气体，从而无法使用所述方法。而且，当分析用液体 为水溶液时，也存在因水分蒸发而导致浓度产生变化的问题。此外，专利文献1中记载的用以防止分析用液体的挥发的方法，是在分析用液体 的表面上，设置由不会与此分析用液体混合的液体所形成的用于防止挥发的液体层。然而， 当以所述方式，在分析用液体上形成用于防止挥发的液体层时，必须使用比重小于分析用 液体的液体来作为构成所述液体层的液体。而且，必须向试料保持器中填充分析用液体，以 达到能够浸渍试料以及探针且在试料保持器内形成液面的程度为止，因此，必需使用较大 量的分析用液体。此外，如果在用于检测悬臂位移的激光的光路中存在气体-液体界面，则 液面的晃动会干扰光路，因此，在专利文献1中，作为消除此问题的方法，记载了将光源以 及光检测器设置在液体中，或将光纤设置在液体中来导入激光并捕获反射光。然而，当采用 所述方法时，存在着光源以及光检测器、或者光纤等的位置调整较复杂的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种可以消除所述先前技术中的问题点，并可以容易且可 靠地防止分析用液体的蒸发的。为了解决所述问题而完成的本专利技术的，使用了扫描式探针 显微镜，此扫描式探针显微镜是使设置在悬臂前端的探针接近浸渍在液体中的试料的表 面，扫描此试料表面，检测此试料与探针之间的相互作用并形成图像，所述液体中试料的分 析方法的特征在于通过使浸渍着所述试料以及探针的分析用液体的周围充满不会与此分 析用液体混合的密闭用液体，来形成所述分析用液体与外部气体隔离的密闭状态。例如可以通过以下的步骤来形成所述密闭状态，这些步骤包括使分析用液体的 液滴附着在上表面敞开且可以充满液体的试料保持器的内部的步骤；使分析用液体的液滴 以包围此悬臂的方式，附着在固定着所述悬臂的基座的下表面的步骤；使此基座接近试料 保持器，以使附着在两者上的所述分析用液体的液滴融合的步骤；以及将密闭用液体导入 到此试料保持器中，使密闭用液体充满所述分析用液体周围的步骤。此外，也可以通过以下的步骤来形成所述密闭状态，这些步骤包括使分析用液体 的液滴附着在上表面敞开且可以充满液体的试料保持器的内部的步骤；通过使密闭用液体 充满此试料保持器，来使密闭用液体充满由所述分析用液体形成的液滴的周围的步骤；使分析用液体的液滴以包围此悬臂的方式，附着在固定着所述悬臂的基座的下表面的步骤； 以及使此基座接近试料保持器，并使附着在两者上的所述分析用液体的液滴融合的步骤。另外，在使分析用液体的液滴附着在所述试料保持器的内部的步骤中，将作为分 析对象的试料配置在此液滴中。此外，本专利技术的，不仅可以应用于使用所述扫描式探针显 微镜来分析试料的表面性状的情况，而且可以应用于使用悬臂式传感器来检测液体中的微 量成分(minor constituent)的情况。本专利技术的此使用了悬臂式 传感器，此悬臂式传感器是将在表面上固定着能够吸附目标物质的物质的悬臂浸渍在液体 中，通过对溶解或分散在此液体中的目标物质与悬臂表面之间的相互作用进行检测，来检 测此目标物质，此的特征在于通过使浸本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种液体中试料的分析方法，其使用扫描式探针显微镜，所述扫描式探针显微镜是使设置在悬臂前端的探针接近浸渍在液体中的试料的表面，扫描所述试料表面，检测所述试料与探针之间的相互作用并形成图像，所述液体中试料的分析方法的特征在于：　通过使浸渍着所述试料以及探针的分析用液体的周围充满不会与所述分析用液体混合的密闭用液体，来形成所述分析用液体与外部气体隔离的密闭状态。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：大田昌弘，大薮范昭，安达宏昭，阿部真之，森田清三，森勇介，佐佐木孝友，
申请(专利权)人：株式会社岛津制作所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]