飛行時間二次離子質譜分析裝置用試樣固定部件的制作方法
【專利摘要】本發明提供一種飛行時間二次離子質譜分析裝置用的試樣固定部件，其能夠防止固體試樣的污染，能夠穩定地固定固體試樣，并且在飛行時間二次離子質譜分析裝置中能夠實現二次離子的準確檢測。本發明的飛行時間二次離子質譜分析裝置用試樣固定部件包含具備多個長度200μm以上的纖維狀柱狀物的纖維狀柱狀結構體。
【專利說明】飛行時間二次離子質譜分析裝置用試樣固定部件
【技術領域】
[0001]本發明涉及飛行時間二次離子質譜分析裝置用試樣固定部件。詳細而言，涉及用于在飛行時間二次離子質譜分析裝置(T0F — SIMS:Time — of — Flight Secondary 1nMass Spectrometry)中固定測定對象試樣的部件。
【背景技術】
[0002]飛行時間二次離子質譜分析裝置(T0F - SIMS)是用于調查在固體試樣的表面存在何種成分(原子、分子)的裝置，能夠檢測PPm級的極微量成分，能夠適用于有機物、無機物。另外，根據飛行時間二次離子質譜分析裝置(T0F — SMS)，還能夠調查存在于固體試樣的最表面的成分的分布(例如，參照專利文獻I)。
[0003]飛行時間二次離子質譜分析裝置中，通過在高真空中使高速的離子束(一次離子)轟擊固體試樣的表面，通過濺射現象將表面的構成成分彈飛。此時產生的帶有正或負電荷的離子(二次離子)通過電場在一個方向上飛散，在離開一定距離的位置檢測。在濺射時，根據固體試樣表面的組成，產生具有各種質量的二次離子，越輕的離子越以快的速度飛散，越重的離子越以慢的速度飛散，因此，如果測定二次離子從產生到被檢測到的時間(飛行時間)，就能夠計算產生的二次離子的質量。這是飛行時間二次離子質譜分析裝置的原理。
[0004]在飛行時間二次離子質譜分析裝置中，使成為測定對象的固體試樣固定于粘合劑或粘接劑等固定部件而進行測定。但是，在使用現有的粘合劑或粘接劑等固定部件的情況下，來自固定部件的有機成分附著于固體試樣，而產生固體試樣的污染。這種污染在固體試樣為粉體等情況下特別顯著。飛行時間二次離子質譜分析裝置中，由于檢測固體試樣表面的ppm級的極微量成分，因此，存在該固體試樣表面的極少的污染會妨礙二次離子的產生而不能進行準確檢測的問題。
[0005]現有技術文獻
[0006]專利文獻
[0007]專利文獻1:日本特開2008 - 175654號公報
【發明內容】
[0008]發明所要解決的課題
[0009]本發明的課題在于提供一種飛行時間二次離子質譜分析裝置用的試樣固定部件，其能夠防止固體試樣的污染，能夠穩定地固定固體試樣，并且在飛行時間二次離子質譜分析裝置中能夠實現二次離子的準確檢測。
[0010]用于解決課題的方法
[0011]本發明的飛行時間二次離子質譜分析裝置用試樣固定部件包含:具備多個長度200 μ m以上的纖維狀柱狀物的纖維狀柱狀結構體。
[0012]在優選的實施方式中，本發明的飛行時間二次離子質譜分析裝置用試樣固定部件在室溫的相對于玻璃面的剪切粘接力為lON/cm2以上。
[0013]在優選的實施方式中，上述纖維狀柱狀結構體為具備多個碳納米管的碳納米管集合體。
[0014]在優選的實施方式中，上述碳納米管具有多個層，該碳納米管的層數分布的分布寬度為10層以上，該層數分布的最頻值的相對頻度為25%以下。
[0015]在優選的實施方式中，上述碳納米管具有多個層，該碳納米管的層數分布的最頻值存在于層數10層以下，該最頻值的相對頻度為30%以上。
[0016]在優選的實施方式中，本發明的飛行時間二次離子質譜分析裝置用試樣固定部件包含基材。
[0017]發明的效果
[0018]根據本發明，能夠提供能夠防止固體試樣的污染、能夠穩定地固定固體試樣并且在飛行時間二次離子質譜分析裝置中能夠實現二次離子的準確檢測的飛行時間二次離子質譜分析裝置用的試樣固定部件。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]圖1是本發明優選的實施方式中的飛行時間二次離子質譜分析裝置用試樣固定部件的一例的概略剖面圖；
[0020]圖2是本發明優選的實施方式中的飛行時間二次離子質譜分析裝置用試樣固定部件包含碳納米管集合體時的該碳納米管集合體的制造裝置的概略剖面圖。
【具體實施方式】
[0021]《飛行時間二次離子質譜分析裝置用試樣固定部件》
[0022]本發明的飛行時間二次離子質譜分析裝置用試樣固定部件包含具備多個長度200 μ m以上的纖維狀柱狀物的纖維狀柱狀結構體。本發明的飛行時間二次離子質譜分析裝置用試樣固定部件通過包含具備多個長度200 μ m以上的纖維狀柱狀物的纖維狀柱狀結構體，能夠防止固體試樣的污染，能夠穩定地固定固體試樣，并且在飛行時間二次離子質譜分析裝置中能夠實現二次離子的準確檢測。本發明的飛行時間二次離子質譜分析裝置用試樣固定部件可以是僅由上述纖維狀柱狀結構體構成的部件，也可以是由上述纖維狀柱狀結構體和可以適用于固定飛行時間二次離子質譜分析裝置用試樣的任意恰當的材料構成的部件。
[0023]本發明的飛行時間二次離子質譜分析裝置用試樣固定部件是用于在飛行時間二次離子質譜分析裝置中粘接固定測定試樣的部件，其大小、形狀可以根據使用的飛行時間二次離子質譜分析裝置的種類適當選擇。
[0024]上述纖維狀柱狀結構體是具備多個纖維狀柱狀物的集合體。上述纖維狀柱狀結構體優選是具備長度L的多個纖維狀柱狀物的集合體。圖1中表示本發明優選的實施方式中的飛行時間二次離子質譜分析裝置用試樣固定部件的一例的概略剖面圖。
[0025]圖1中，纖維狀柱狀結構體10具備基材I和多個纖維狀柱狀物2。纖維狀柱狀物2的一端2a固定于基材I。纖維狀柱狀物2按照長度L的方向取向。纖維狀柱狀物2優選按照與基材I大致垂直的方向取向。在此，“大致垂直的方向”是指，相對于基材I的面的角度優選為90° ±20°，更優選為90° ±15°，進一步優選為90° ±10°，特別優選為90° ±5°。此外，纖維狀柱狀結構體10也可以是與本圖示例不同的僅由多個纖維狀柱狀物2構成的集合體。即，纖維狀柱狀結構體10也可以不具備基材I。在該情況下，多個纖維狀柱狀物2可以相互通過例如范德華力而作為集合體存在。
[0026]上述長度L為200 μπι以上，優選為200 μπι?2000 μ m，更優選為300 μ m?1500 μ m，進一步優選為400μπι?1000 μ m，特別優選為500 μ m?1000 μ m，最優選為600 μ m?1000 μ m。通過上述長度L落在上述范圍內，本發明的飛行時間二次離子質譜分析裝置用試樣固定部件能夠防止固體試樣的污染，能夠穩定地固定固體試樣，并且在飛行時間二次離子質譜分析裝置中能夠實現二次離子的準確檢測。此外，上述長度L可以通過后述的方法測定。
[0027]本發明的飛行時間二次離子質譜分析裝置用試樣固定部件中，室溫的相對于玻璃面的剪切粘接力優選為lON/cm2以上，更優選為lON/cm2?200N/cm2，進一步優選為15N/cm2?200N/cm2,特別優選為20N/cm2?200N/cm2,最優選為25N/cm2?200N/cm2。通過上述剪切粘接力落在上述范圍內，本發明的飛行時間二次離子質譜分析裝置用試樣固定部件能夠更穩定地固定固體試樣，并且在飛行時間二次離子質譜分析裝置中能夠實現二次離子的更準確的檢測。此外，上述剪切粘接力可通過后述的方法測定。
[0028]作為上述纖維狀柱狀物的材料，可以采用任意恰當的材料。例如，可以列舉:鋁、鐵等金屬；娃等無機材料；碳納米纖維、碳納米管等碳材料；工程塑料、超級工程塑料等高模量的樹脂等。作為樹脂的具體例，可以列舉:聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、乙酰基纖維素、聚碳酸酯、聚酰亞胺、聚酰胺等。就樹脂的分子量等各項物性而言，可以在能夠實現本發明目的的范圍內采用任意恰當的物性。
[0029]作為上述基材，可以根據目的采用任意恰當的基材。例如可以列舉:石英玻璃、硅(硅晶片等)、工程塑料、超級工程塑料等。作為工程塑料和超級工程塑料的具體例，可以列舉:聚酰亞胺、聚乙烯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、乙酰基纖維素、聚碳酸酯、聚丙烯、聚酰胺等。就這些基材的分子量等各項物性而言，可以在能夠實現本發明目的的范圍內采用任意恰當的物性。
[0030]上述纖維狀柱狀物的直徑優選為0.3nm?2000nm,更優選為Inm?100nm,進一步優選為2nm?500nm。通過上述纖維狀柱狀物的直徑落在上述范圍內，本發明的飛行時間二次離子質譜分析裝置用試樣固定部件能夠進一步防止固體試樣的污染，且能夠更穩定地固定固體試樣，并且在飛行時間二次離子質譜分析裝置中能夠實現二次離子的更準確的檢測。
[0031]上述基材的厚度可以根據目的設定成任意恰當的值。
[0032]上述基材的表面，為了提高與相鄰的層的密合性、保持性等，也可以實施常用的表面處理；例如鉻酸處理、臭氧暴露、火焰暴露、高壓電擊暴露、離子化放射線處理等化學的或物理的處理；利用底涂劑(例如，上述粘合性物質)的涂敷處理。
[0033]上述基材可以是單層，也可以是多層體。
[0034]本發明中，上述纖維狀柱狀結構體優選為具備多個碳納米管的碳納米管集合體。在該情況下，上述纖維狀柱狀物優選為碳納米管。
[0035]本發明的飛行時間二次離子質譜分析裝置用試樣固定部件也可以僅由上述碳納米管集合體構成，也可以由上述碳納米管集合體和任意恰當的部件構成。
[0036]在本發明的飛行時間二次離子質譜分析裝置用試樣固定部件包含具備多個碳納米管的碳納米管集合體，且還包含上述基材的情況下，也可以將該碳納米管的一端固定于該基材。
[0037]在本發明的飛行時間二次離子質譜分析裝置用試樣固定部件包含具備多個碳納米管的碳納米管集合體且包含基材的情況下，作為將該碳納米管固定于基材的方法，可以采用任意恰當的方法。例如，可以將碳納米管集合體的制造中使用的基板直接作為基材使用。另外，也可以在基材上設置粘接層并固定于碳納米管。另外，在基材為熱固性樹脂的情況下，以反應前的狀態制作薄膜，并使碳納米管的一端壓接于薄膜層，然后進行固化處理而固定即可。另外，在基材為熱塑性樹脂或金屬等的情況下，在熔融的狀態下壓接纖維狀柱狀結構體的一端，然后冷卻到室溫固定即可。
[0038]《碳納米管集合體》
[0039]在本發明的飛行時間二次離子質譜分析裝置用試樣固定部件包含纖維狀柱狀結構體的情況下，該纖維狀柱狀結構體優選為碳納米管集合體。在本發明的飛行時間二次離子質譜分析裝置用試樣固定部件包含碳納米管集合體的情況下，本發明的飛行時間二次離子質譜分析裝置用試樣固定部件能夠有效地防止固體試樣的污染，能夠進一步更穩定地固定固體試樣，并且在飛行時間二次離子質譜分析裝置中能夠實現二次離子的進一步更準確的檢測。
[0040]<第一優選實施方式>
[0041]本發明的飛行時間二次離子質譜分析裝置用試樣固定部件可以包含的碳納米管集合體的優選的實施方式之一(以下，有時稱為第一優選實施方式)，具備多個碳納米管，該碳納米管具有多個層，該碳納米管的層數分布的分布寬度為10層以上，該層數分布的最頻值的相對頻度為25%以下。
[0042]上述碳納米管的層數分布的分布寬度為10層以上，優選為10層?30層，更優選為10層?25層，進一步優選為10層?20層。
[0043]上述碳納米管的層數分布的“分布寬度”是指碳納米管的層數的最大層數與最小層數之差。通過碳納米管的層數分布的分布寬度處于上述范圍內，該碳納米管能夠兼備優異的機械特性和高的比表面積，進而，該碳納米管能夠成為呈現優異的粘合特性的碳納米管集合體。因此，使用了這種碳納米管集合體的飛行時間二次離子質譜分析裝置用試樣固定部件能夠更有效地防止固體試樣的污染，且能夠非常穩定地固定固體試樣，并且在飛行時間二次離子質譜分析裝置中能夠實現二次離子的非常準確的檢測。
[0044]上述碳納米管的層數、層數分布利用任意恰當的裝置測定即可。優選利用掃描型電子顯微鏡(SEM)或透射電子顯微鏡(TEM)進行測定。例如，從碳納米管集合體中取出至少10個、優選為20個以上的碳納米管并利用SEM或TEM測定來評價層數和層數分布即可。
[0045]上述碳納米管的層數的最大層數優選為5層?30層，更優選為10層?30層，進一步優選為15層?30層，特別優選為15層?25層。
[0046]上述碳納米管的層數的最小層數優選為I層?10層，更優選為I層?5層。
[0047]通過上述碳納米管的層數的最大層數和最小層數處于上述范圍內，該碳納米管能夠兼備更優異的機械特性和高的比表面積，進而，該碳納米管能夠成為呈現更優異的粘合特性的碳納米管集合體。因此，使用了這種碳納米管集合體的飛行時間二次離子質譜分析裝置用試樣固定部件能夠更有效地防止固體試樣的污染，且能夠非常穩定地固定固體試樣，并且在飛行時間二次離子質譜分析裝置中能夠實現二次離子的非常準確的檢測。
[0048]上述層數分布的最頻值的相對頻度為25%以下，優選為I %?25%，更優選為5%?25%，進一步優選為10%?25%，特別優選為15%?25%。通過上述層數分布的最頻值的相對頻度處于上述范圍內，該碳納米管能夠兼備優異的機械特性和高的比表面積，進而，該碳納米管能夠成為呈現優異的粘合特性的碳納米管集合體。因此，使用了這種碳納米管集合體的飛行時間二次離子質譜分析裝置用試樣固定部件能夠更有效地防止固體試樣的污染，且能夠非常穩定地固定固體試樣，并且在飛行時間二次離子質譜分析裝置中能夠實現二次離子的非常準確的檢測。
[0049]上述層數分布的最頻值優選存在于層數2層?層數10層，進一步優選為層數3層?層數10層。通過上述層數分布的最頻值處于上述范圍內，該碳納米管能夠兼備優異的機械特性和高的比表面積，進而，該碳納米管能夠成為呈現優異的粘合特性的碳納米管集合體。因此，使用了這種碳納米管集合體的飛行時間二次離子質譜分析裝置用試樣固定部件能夠更有效地防止固體試樣的污染，且能夠非常穩定地固定固體試樣，并且在飛行時間二次離子質譜分析裝置中能夠實現二次離子的非常準確的檢測。
[0050]作為上述碳納米管的形狀，只要其橫截面具有任意恰當的形狀即可。例如，可以列舉其橫截面為大致圓形、橢圓形、η邊形(η為3以上的整數)等。
[0051]上述碳納米管的長度優選為200 μ m以上，更優選為200 μ m?2000 μ m，進一步優選為300 μ m?1500 μ m,進一步優選為400 μ m?1000 μ m,特別優選為500 μ m?1000 μ m,最優選為600 μ m?1000 μ m。通過上述碳納米管的長度落在上述范圍內，能夠更有效地防止固體試樣的污染，且能夠非常穩定地固定固體試樣，并且在飛行時間二次離子質譜分析裝置中能夠實現二次離子的非常準確的檢測。
[0052]上述碳納米管的直徑優選為0.3nm?2000nm,更優選為Inm?100nm,進一步優選為2nm?500nm。通過上述碳納米管的直徑落在上述范圍內，本發明的飛行時間二次離子質譜分析裝置用試樣固定部件能夠更有效地防止固體試樣的污染，且能夠非常穩定地固定固體試樣，并且在飛行時間二次離子質譜分析裝置中能夠實現二次離子的非常準確的檢測。
[0053]上述碳納米管的比表面積、密度可以設定成任意恰當的值。
[0054]<第二優選實施方式>
[0055]本發明的飛行時間二次離子質譜分析裝置用固定部件可以包含的碳納米管集合體的優選的實施方式的另一方式(以下，有時稱為第二優選實施方式)，具備多個碳納米管，該碳納米管具有多個層，該碳納米管的層數分布的最頻值存在于層數10層以下，該最頻值的相對頻度為30%以上。
[0056]上述碳納米管的層數分布的分布寬度優選為9層以下，更優選為I層?9層，進一步優選為2層?8層，特別優選為3層?8層。
[0057]上述碳納米管的層數分布的“分布寬度”是指碳納米管的層數的最大層數與最小層數之差。通過碳納米管的層數分布的分布寬度處于上述范圍內，該碳納米管能夠兼備優異的機械特性和高的比表面積，進而，該碳納米管能夠成為呈現優異的粘合特性的碳納米管集合體。因此，使用了這種碳納米管集合體的飛行時間二次離子質譜分析裝置用試樣固定部件能夠更有效地防止固體試樣的污染，且能夠非常穩定地固定固體試樣，并且在飛行時間二次離子質譜分析裝置中能夠實現二次離子的非常準確的檢測。
[0058]上述碳納米管的層數、層數分布利用任意恰當的裝置測定即可。優選利用掃描型電子顯微鏡(SEM)或透射電子顯微鏡(TEM)測定。例如，從碳納米管集合體中取出至少10個、優選為20個以上的碳納米管并利用SEM或TEM測定來評價層數和層數分布即可。
[0059]上述碳納米管的層數的最大層數優選為I層?20層，更優選為2層?15層，進一步優選為3層?10層。
[0060]上述碳納米管的層數的最小層數優選為I層?10層，更優選為I層?5層。
[0061]通過上述碳納米管的層數的最大層數和最小層數處于上述范圍內，該碳納米管能夠兼備更優異的機械特性和高的比表面積，進而，該碳納米管能夠成為呈現更優異的粘合特性的碳納米管集合體。因此，使用了這種碳納米管集合體的飛行時間二次離子質譜分析裝置用試樣固定部件能夠更有效地防止固體試樣的污染，且能夠非常穩定地固定固體試樣，并且在飛行時間二次離子質譜分析裝置中能夠實現二次離子的非常準確的檢測。
[0062]上述層數分布的最頻值的相對頻度為30%以上，優選為30%?100%，更優選為30 %?90 %，進一步優選為30 %?80 %，特別優選為30 %?70 %。通過上述層數分布的最頻值的相對頻度處于上述范圍內，該碳納米管能夠兼備優異的機械特性和高的比表面積，進而，該碳納米管能夠成為呈現優異的粘合特性的碳納米管集合體。因此，使用了這種碳納米管集合體的飛行時間二次離子質譜分析裝置用試樣固定部件能夠更有效地防止固體試樣的污染，且能夠非常穩定地固定固體試樣，并且在飛行時間二次離子質譜分析裝置中能夠實現二次離子的非常準確的檢測。
[0063]上述層數分布的最頻值存在于層數10層以下，優選存在于層數I層?層數10層，更優選存在于層數2層?層數8層，進一步優選存在于層數2層?層數6層。本發明中，通過上述層數分布的最頻值處于上述范圍內，該碳納米管能夠兼備優異的機械特性和高的比表面積，進而，該碳納米管能夠成為呈現優異的粘合特性的碳納米管集合體。因此，使用了這種碳納米管集合體的飛行時間二次離子質譜分析裝置用試樣固定部件能夠更有效地防止固體試樣的污染，且能夠非常穩定地固定固體試樣，并且在飛行時間二次離子質譜分析裝置中能夠實現二次離子的非常準確的檢測。
[0064]作為上述碳納米管的形狀，只要其橫截面具有任意恰當的形狀即可。例如，可以列舉其橫截面為大致圓形、橢圓形、η邊形(η為3以上的整數)等。
[0065]上述碳納米管的長度優選為200 μ m以上，更優選為200 μ m?2000 μ m,進一步優選為300 μ m?1500 μ m,進一步優選為400 μ m?1000 μ m,特別優選為500 μ m?1000 μ m,最優選為600 μ m?1000 μ m。通過上述碳納米管的長度處于上述范圍內，本發明的飛行時間二次離子質譜分析裝置用試樣固定部件能夠更有效地防止固體試樣的污染，且能夠非常穩定地固定固體試樣，并且在飛行時間二次離子質譜分析裝置中能夠實現二次離子的非常準確的檢測。
[0066]上述碳納米管的直徑優選為0.3nm?2000nm,更優選為Inm?100nm,進一步優選為2nm?500nm。通過上述碳納米管的直徑處于上述范圍內，本發明的飛行時間二次離子質譜分析裝置用試樣固定部件能夠更有效地防止固體試樣的污染，且能夠非常穩定地固定固體試樣，并且在飛行時間二次離子質譜分析裝置中能夠實現二次離子的非常準確的檢測。
[0067]上述碳納米管的比表面積、密度可以設定成任意恰當的值。
[0068]《碳納米管集合體的制造方法》
[0069]作為本發明的飛行時間二次離子質譜分析裝置用試樣固定部件可以包含的碳納米管集合體的制造方法，可以采用任意恰當的方法。
[0070]作為本發明的飛行時間二次離子質譜分析裝置用試樣固定部件可以包含的碳納米管集合體的制造方法，例如，可以列舉如下方法，在平滑的基板上構成催化劑層，通過在利用熱、等離子體等使催化劑活化的狀態下充填碳源而使碳納米管生長的化學氣相沉積法(Chemical Vapor Deposit1n:CVD法)，制造與基板大致垂直地取向的碳納米管集合體。在該情況下，例如，如果去除基板，則可得到按照長度方向取向的碳納米管集合體。
[0071]作為上述基板，可以采用任意恰當的基板。例如，可以列舉具有平滑性且具有能夠承受碳納米管的制造的高溫耐熱性的材料。作為這種材料，例如可以列舉:石英玻璃、硅(硅晶片等)、鋁等金屬板等。上述基板可以直接作為本發明的飛行時間二次離子質譜分析裝置用試樣固定部件可以包含的碳納米管集合體可具備的基材使用。
[0072]作為用于制造本發明的飛行時間二次離子質譜分析裝置用試樣固定部件可以包含的碳納米管集合體的裝置，可以采用任意恰當的裝置。例如，作為熱CVD裝置，可以列舉圖2所示那樣的利用電阻加熱式管式電爐包圍筒型的反應容器而構成的熱壁型等。在該情況下，作為反應容器，可以優選使用例如耐熱性的石英管等。
[0073]作為可以用于本發明的飛行時間二次離子質譜分析裝置用試樣固定部件可以包含的碳納米管集合體的制造的催化劑(催化劑層的材料)，可以采用任意恰當的催化劑。例如可以列舉:鐵、鈷、鎳、金、鉬、銀、銅等金屬催化劑。
[0074]在制造本發明的飛行時間二次離子質譜分析裝置用試樣固定部件可以包含的碳納米管集合體時，也可以根據需要在基板和催化劑層的中間設置氧化鋁/親水性膜。
[0075]作為氧化鋁/親水性膜的制作方法，可以采用任意恰當的方法。例如，通過在基板之上制作S12膜，在蒸鍍Al后，升溫到450°C使之氧化而得到。根據這種制作方法，Al2O3與親水性的S12膜相互作用，相比直接蒸鍍Al2O3的方法，形成粒徑不同的Al2O3面。不在基板之上制作親水性膜，即使在蒸鍍Al后升溫到450°C使之氧化，也可能難以形成粒徑不同的Al2O3面。另外，即使在基板之上制作親水性膜而直接蒸鍍Al2O3,也可能難以形成粒徑不同的Al2O3面。
[0076]為了形成微粒，可以用于制造本發明的飛行時間二次離子質譜分析裝置用試樣固定部件可以包含的碳納米管集合體的催化劑層的厚度優選為0.0lnm?20nm，更優選為
0.1nm?10nm。通過可以用于制造本發明的飛行時間二次離子質譜分析裝置用試樣固定部件可以包含的碳納米管集合體的催化劑層的厚度處于上述范圍內，該碳納米管集合體能夠兼備優異的機械特性和高的比表面積，進而，該碳納米管集合體能夠呈現優異的粘合特性。因此，使用了這種碳納米管集合體的飛行時間二次離子質譜分析裝置用試樣固定部件能夠更有效地防止固體試樣的污染，且能夠非常穩定地固定固體試樣，并且在飛行時間二次離子質譜分析裝置中能夠實現二次離子的非常準確的檢測。
[0077]催化劑層的形成方法可以采用任意恰當的方法。例如，可以列舉通過EB(電子束)、濺射等蒸鍍金屬催化劑的方法、將金屬催化劑微粒的懸浮液涂布于基板上的方法等。
[0078]作為可以用于本發明的飛行時間二次離子質譜分析裝置用試樣固定部件可以包含的碳納米管集合體的制造的碳源，可以使用任意恰當的碳源。例如可以列舉:甲燒、乙烯、乙炔、苯等烴；甲醇、乙醇等醇等。
[0079]作為制造本發明的飛行時間二次離子質譜分析裝置用試樣固定部件可以包含的碳納米管集合體的制造溫度，可以采用任意恰當的溫度。例如為了形成可以充分體現本發明效果的催化劑顆粒，優選為400°C?1000°C，更優選為500°C?900°C，進一步優選為600。。?800。。。
[0080]實施例
[0081]以下，基于實施例說明本發明，但本發明不限定于此。此外，各種評價和測定通過以下方法進行。
[0082]<纖維狀柱狀物的長度L的測定>
[0083]纖維狀柱狀物的長度L利用掃描型電子顯微鏡(SEM)測定。
[0084]<飛行時間二次離子質譜分析裝置用試樣固定部件的剪切粘接力的測定>
[0085]使切成Icm2單位面積的飛行時間二次離子質譜分析裝置用試樣固定部件的前端(在飛行時間二次離子質譜分析裝置用試樣固定部件包含碳納米管集合體的情況下，碳納米管的前端)以接觸的方式載置于玻璃(MATSUNAMI載玻片27_X56mm)，使5kg的輥往返一次，將飛行時間二次離子質譜分析裝置用試樣固定部件的前端壓接于玻璃。然后，放置30分鐘。利用拉伸試驗機(Instro Tensil Tester)以拉伸速度50mm/min在室溫(25°C )進行剪切試驗，將得到的峰值作為剪切粘接力。
[0086]<碳納米管集合體中的碳納米管的層數、層數分布的評價>
[0087]碳納米管集合體中的碳納米管的層數和層數分布利用掃描型電子顯微鏡(SEM)和/或透射電子顯微鏡(TEM)測定。利用SEM和/或TEM觀察得到的碳納米管集合體中至少10個以上、優選為20個以上的碳納米管，調查各碳納米管的層數，制作層數分布。
[0088]<利用飛行時間二次離子質譜分析裝置進行的測定和評價>
[0089]利用飛行時間二次離子質譜分析裝置進行的測定如下進行。
[0090]在飛行時間二次離子質譜分析裝置用試樣固定部件之上載置顆粒狀FeOx (直徑:10 μ m?140 μ m)，利用鼓風機除去過量的顆粒后，固定于專用的試樣臺，并利用飛行時間二次離子質譜分析裝置(1N - TOF制，“TOF - SIMS5")進行測定。
[0091]測定條件如下。
[0092]照射的一次離子:Bi3+
[0093]一次離子加速電壓:25kV
[0094]測定面積:150 μ m見方
[0095]利用飛行時間二次離子質譜分析裝置進行的測定中的試樣的污染程度的評價依照下述基準進行。
[0096]O:正離子/HFeO+不足50，且負離子/FeO2 一不足30。
[0097]X:正離子/HFeO+為50以上，或負離子/FeO2 —為30以上。
[0098]此外，在進行利用飛行時間二次離子質譜分析裝置的測定時，將由于粘接力不足而不能進行試樣固定的情況評價為“剝落”。
[0099][實施例1]
[0100]在硅基板(KST制，帶有熱氧化膜的晶片，厚度ΙΟΟΟμπι)上利用真空蒸鍍裝置(JE0L 制，JEE — 4Χ Vacuum Evaporator)形成 Al 薄膜(厚度 1nm)，然后以 450°C 實施 I 小時氧化處理。這樣，在硅基板上形成Al2O3膜。在該Al2O3膜上，進一步利用濺射裝置(ULVAC制，RFS - 200)蒸鍍Fe薄膜(厚度2nm)而形成催化劑層。
[0101]接著，切割所得到的帶有催化劑層的硅基板，載置于30πιπιΦ的石英管內，將水分保持在350ppm的氦/氫(120/80sCCm)混合氣體在石英管內流動30分鐘，將管內進行置換。然后，使用管式電爐在管內以35分鐘階段性地升溫至765V，并穩定在765V。在溫度保持在765°C的狀態下,將氦/氫/乙烯(105/80/15sccm,水分率350ppm)混合氣體充填于管內，放置10分鐘，使碳納米管在基板上生長，得到碳納米管按照長度方向取向的碳納米管集合體⑴。
[0102]碳納米管集合體(I)具備的碳納米管的長度為200 μ m。
[0103]碳納米管集合體(I)具備的碳納米管的層數分布中，層數分布的分布寬度為17層(4層?20層)，最頻值存在于4層和8層，相對頻度分別為20%和20%。
[0104]以得到的碳納米管集合體(I)為飛行時間二次離子質譜分析裝置用試樣固定部件(I)進行各種評價，并將結果在表I中匯總。
[0105][實施例2]
[0106]在作為基板的娃晶片(Silicon Technology制)上利用派射裝置(ULVAC制，RFS - 200)形成Al薄膜(厚度1nm)。在該Al薄膜上進一步利用濺射裝置(ULVAC制，RFS — 200)蒸鍍Fe薄膜(厚度Inm)。
[0107]然后，將該基板載置于30πιπιΦ的石英管內，將水分保持在600ppm的氦/氫(90/50sccm)混合氣體在石英管內流動30分鐘，將管內進行置換。然后，使用管式電爐將管內升溫至765 °C，并穩定在765 °C。在溫度保持在765°C的狀態下，將氦/氫/乙烯(85/50/5sccm,水分率600ppm)混合氣體充填于管內，放置10分鐘使碳納米管在基板上生長，得到碳納米管按照長度方向取向的碳納米管集合體(2)。
[0108]碳納米管集合體(2)具備的碳納米管的長度為200 μ m。
[0109]在碳納米管集合體(2)具備的碳納米管的層數分布中，最頻值存在于2層，且相對頻度為75%。
[0110]將得到的碳納米管集合體(2)作為飛行時間二次離子質譜分析裝置用試樣固定部件(2)進行各種評價，并將結果在表I匯總。
[0111][實施例3]
[0112]在硅基板(KST制，帶有熱氧化膜的晶片，厚度ΙΟΟΟμπι)上利用真空蒸鍍裝置(JE0L 制，JEE — 4Χ Vacuum Evaporator)形成 Al 薄膜(厚度 1nm)，然后以 450°C 實施 I 小時氧化處理。這樣，在硅基板上形成Al2O3膜。在該Al2O3膜上進一步利用濺射裝置(ULVAC制，RFS - 200)蒸鍍Fe薄膜(厚度2nm)而形成催化劑層。
[0113]接著，切割所得到的帶有催化劑層的硅基板，載置于30πιπιΦ的石英管內，將水分保持在350ppm的氦/氫(120/80sCCm)混合氣體在石英管內流動30分鐘，將管內進行置換。然后，使用管式電爐在管內以35分鐘階段性地升溫至765°C，并穩定在765°C。在溫度保持在765°C的狀態下，將氦/氫/乙烯(105/80/15sccm，水分率350ppm)混合氣體充填于管內，放置15分鐘使碳納米管在基板上生長，得到碳納米管按照長度方向取向的碳納米管集合體⑶。
[0114]碳納米管集合體(3)具備的碳納米管的長度為300 μ m。
[0115]在碳納米管集合體(3)具備的碳納米管的層數分布中，層數分布的分布寬度為17層(4層?20層)，最頻值存在于4層和8層，相對頻度分別為20%和20%。
[0116]將得到的碳納米管集合體(3)作為飛行時間二次離子質譜分析裝置用試樣固定部件(3)進行各種評價，并將結果在表I中匯總。
[0117][實施例4]
[0118]在作為基板的娃晶片(Silicon Technology制)上利用派射裝置(ULVAC制，RFS - 200)形成Al薄膜(厚度1nm)。在該Al薄膜上進一步利用濺射裝置(ULVAC制，RFS — 200)蒸鍍Fe薄膜(厚度Inm)。
[0119]然后，將該基板載置于30πιπιΦ的石英管內，將水分保持在600ppm的氦/氫(90/50sccm)混合氣體在石英管內流動30分鐘，將管內進行置換。然后，使用管式電爐將管內升溫至765°C，并穩定在765 °C。在溫度保持在765 °C的狀態下，將氦/氫/乙烯(85/50/5sccm,水分率600ppm)混合氣體充填于管內，放置30分鐘使碳納米管在基板上生長，得到碳納米管按照長度方向取向的碳納米管集合體(4)。
[0120]碳納米管集合體(4)具備的碳納米管的長度為600 μ m。
[0121]在碳納米管集合體(4)具備的碳納米管的層數分布中，最頻值存在于2層，且相對頻度為75%。
[0122]將得到的碳納米管集合體(4)作為飛行時間二次離子質譜分析裝置用試樣固定部件(4)進行各種評價，并將結果在表I中匯總。
[0123][實施例5]
[0124]在硅基板(KST制，帶有熱氧化膜的晶片，厚度ΙΟΟΟμπι)上利用真空蒸鍍裝置(JE0L 制，JEE — 4Χ Vacuum Evaporator)形成 Al 薄膜(厚度 1nm)，然后以 450°C 實施 I 小時氧化處理。這樣，在硅基板上形成Al2O3膜。在該Al2O3膜上進一步利用濺射裝置(ULVAC制，RFS - 200)蒸鍍Fe薄膜(厚度2nm)，而形成催化劑層。
[0125]接著，切割所得到的帶有催化劑層的硅基板，載置于30πιπιΦ的石英管內，將水分保持在350ppm的氦/氫(120/80sCCm)混合氣體在石英管內流動30分鐘，將管內進行置換。然后，使用管式電爐在管內以35分鐘階段性地升溫至765°C，并穩定在765°C。在溫度保持在765°C的狀態下，將氦/氫/乙烯(105/80/15sccm，水分率350ppm)混合氣體充填于管內，放置30分鐘使碳納米管在基板上生長，得到碳納米管按照長度方向取向的碳納米管集合體(5)。
[0126]碳納米管集合體(5)具備的碳納米管的長度為600 μ m。
[0127]在碳納米管集合體(5)具備的碳納米管的層數分布中，層數分布的分布寬度為17層(4層?20層)，最頻值存在于4層和8層，相對頻度分別為20%和20%。
[0128]將得到的碳納米管集合體(5)作為飛行時間二次離子質譜分析裝置用試樣固定部件(5)進行各種評價，并將結果在表I中匯總。
[0129][比較例I]
[0130]在硅基板(KST制，帶有熱氧化膜的晶片，厚度ΙΟΟΟμπι)上利用真空蒸鍍裝置(JEOL 制，JEE — 4X Vacuum Evaporator)形成 Al 薄膜(厚度 1nm)，然后以 450°C 實施 I 小時氧化處理。這樣，在硅基板上形成Al2O3膜。在該Al2O3膜上進一步利用濺射裝置(ULVAC制，RFS - 200)蒸鍍Fe薄膜(厚度2nm)，而形成催化劑層。
[0131]接著，切割所得到的帶有催化劑層的硅基板，并載置于30πιπιΦ的石英管內，將水分保持在350ppm的氦/氫(120/80sCCm)混合氣體在石英管內流動30分鐘，將管內進行置換。然后，使用管式電爐在管內以35分鐘階段性地升溫至765°C，并穩定在765°C。在溫度保持在765°C的狀態下，將氦/氫/乙烯(105/80/15sccm，水分率350ppm)混合氣體充填于管內，放置5分鐘使碳納米管在基板上生長，得到碳納米管按照長度方向取向的碳納米管集合體(Cl)。
[0132]碳納米管集合體(Cl)具備的碳納米管的長度為90 μ m。
[0133]在碳納米管集合體(Cl)具備的碳納米管的層數分布中，層數分布的分布寬度為17層(4層?20層)，最頻值存在于4層和8層，相對頻度分別為20%和20%。
[0134]將得到的碳納米管集合體(Cl)作為飛行時間二次離子質譜分析裝置用試樣固定部件(Cl)進行各種評價，并將結果在表I中匯總。
[0135][比較例2]
[0136]在作為基板的娃晶片(Silicon Technology制)上利用派射裝置(ULVAC制，RFS - 200)形成Al薄膜(厚度1nm)。在該Al薄膜上進一步利用濺射裝置(ULVAC制，RFS — 200)蒸鍍Fe薄膜(厚度Inm)。
[0137]然后，將該基板載置于30πιπιΦ的石英管內，將水分保持在600ppm的氦/氫(90/50sccm)混合氣體在石英管內流動30分鐘，將管內進行置換。然后，使用管式電爐將管內升溫至765°C，并穩定在765 °C。在溫度保持在765 °C的狀態下，將氦/氫/乙烯(85/50/5sccm,水分率600ppm)混合氣體充填于管內，放置6分鐘使碳納米管在基板上生長，得到碳納米管按照長度方向取向的碳納米管集合體(C2)。
[0138]碳納米管集合體(C2)具備的碳納米管的長度為120 μ m。
[0139]在碳納米管集合體(C2)具備的碳納米管的層數分布中，最頻值存在于2層，且相對頻度為75%。
[0140]將得到的碳納米管集合體(C2)作為飛行時間二次離子質譜分析裝置用試樣固定部件(C2)進行各種評價，并將結果在表I中匯總。
[0141][比較例3]
[0142]使用導電性碳雙面膠帶(731:日新EM株式會社制)作為飛行時間二次離子質譜分析裝置用試樣固定部件進行各種評價，并將結果在表I中匯總。
[0143][比較例4]
[0144]使用聚酯粘合膠帶(N0.31:日東電工株式會社制)作為飛行時間二次離子質譜分析裝置用試樣固定部件進行各種評價，并將結果在表I中匯總。
[0145][表 I]
[0146]
【權利要求】
1.一種飛行時間二次離子質譜分析裝置用試樣固定部件，其特征在于，包含: 具備多個長度200 μ m以上的纖維狀柱狀物的纖維狀柱狀結構體。
2.如權利要求1所述的飛行時間二次離子質譜分析裝置用試樣固定部件，其特征在于: 室溫的相對于玻璃面的剪切粘接力為lON/cm2以上。
3.如權利要求1或2所述的飛行時間二次離子質譜分析裝置用試樣固定部件，其特征在于: 所述纖維狀柱狀結構體為具備多個碳納米管的碳納米管集合體。
4.如權利要求3所述的飛行時間二次離子質譜分析裝置用試樣固定部件，其特征在于: 所述碳納米管具有多個層，該碳納米管的層數分布的分布寬度為10層以上，該層數分布的最頻值的相對頻度為25%以下。
5.如權利要求3所述的飛行時間二次離子質譜分析裝置用試樣固定部件，其特征在于: 所述碳納米管具有多個層，該碳納米管的層數分布的最頻值存在于層數10層以下，該最頻值的相對頻度為30%以上。
6.如權利要求1?5中任一項所述的飛行時間二次離子質譜分析裝置用試樣固定部件，其特征在于: 包含基材。
【文檔編號】C01B31/02GK104081195SQ201380007772
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2013年1月29日 優先權日:2012年2月3日
【發明者】前野洋平 申請人:日東電工株式會社