JP2014048165A

JP2014048165A - 分析用除電部材

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Publication number: JP2014048165A
Application number: JP2012191560A
Authority: JP
Inventors: Yohei Maeno; 洋平前野
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 2012-08-31
Filing date: 2012-08-31
Publication date: 2014-03-17
Also published as: EP2891889A1; CN104583781A; WO2014034489A1; KR20150050550A; EP2891889A4; US20150153386A1

Abstract

【課題】原子間力顕微鏡を用いる分析などの精密分析において、分析対象試料周辺に十分に貼着でき、分析対象試料や周辺環境が汚染されることなく、分析対象試料周辺の帯電を抑制でき、分析対象試料周辺に金属が存在していてもスパークのおそれがなく、チャンバーで覆って分析することも可能であり、高温環境下や真空環境下での分析も問題なく行える、分析用除電部材を提供する。
【解決手段】分析用除電部材は、繊維状柱状物を複数備える繊維状柱状構造体を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、分析用除電部材に関する。詳細には、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ：ＡｔｏｍｉｃＦｏｒｃｅＭｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）などを用いた分析用途において、分析対象試料周辺の除電を効果的に行うことが可能な分析用除電部材に関する。

原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）は、原子レベルの分解能を有する顕微鏡であり、試料表面の微細形状などの観察を容易に行うことができる（例えば、特許文献１参照）。また、原子間力顕微鏡は、導電性材料だけでなく、高分子化合物のような絶縁性材料についても観察が可能である。このような点から、原子間力顕微鏡は、様々な試料の表面観察手段として非常に有効である。

原子間力顕微鏡においては、先端を尖らせた探針を試料の表面上に走査させ、探針が感じる原子間力を電気信号に変えることにより表面の形状を観察する。探針は、カンチレバーの先端に取り付けられており、この探針と試料の表面を微小な力で接触させる。

原子間力顕微鏡を用いる分析などの精密分析においては、正確な分析結果を得るために、分析環境を厳密に制御することが必要となる。

このような分析環境の制御の一つとして、分析対象試料周辺の帯電の抑制が挙げられる。分析対象試料周辺が帯電してしまうと、例えば、電気信号を利用する分析において正確な分析結果が得られなくなる。従来、分析対象試料周辺の帯電を抑制する手段として、導電性テープや導電性ペーストを分析対象試料周辺に貼着する方法、静電ブロワーによって分析対象試料周辺の除電を行う方法、帯電が起こり難い高湿度環境下において測定を行う方法などが採用されている（例えば、特許文献２、３参照）。

しかし、導電性テープや導電性ペーストを分析対象試料周辺に貼着する方法においては、それらに含まれる有機成分などの汚染物質が分析対象試料に付着してしまうことがあり、正確な分析結果が得られないことがある。また、導電性テープや導電性ペーストを分析対象試料周辺に貼着する方法においては、高温環境下や真空環境下において、それらに含まれる有機溶剤が揮発してしまうことによる周辺環境汚染の問題が生じ得る。

また、静電ブロワーによって分析対象試料周辺の除電を行う方法においては、埃や塵が舞い上がって分析対象試料に付着してしまうことがあり、正確な分析結果が得られないことがある。また、静電ブロワーによって分析対象試料周辺の除電を行う方法においては、分析対象試料周辺に金属が存在していると、スパークしてしまう場合がある。さらに、高温環境下や真空環境下における測定を行うためにはチャンバーで覆って分析環境を保持する必要があり、この場合は静電ブロワーを採用することが物理的に困難なものとなる。

また、帯電が起こり難い高湿度環境下において測定を行う方法においては、水の成分が分析対象試料に付着してしまい、正確な分析結果が得られないことがある。また、高温環境下や真空環境下においては、高湿度環境を実現しようとしても、水の成分が蒸発してしまい、高湿度環境を維持できないという問題が生じる。

さらに、分析対象試料周辺の帯電を抑制するために除電部材を用いる場合、分析対象試料周辺に十分に貼着することが望まれる。除電部材が分析対象試料周辺に十分に貼着されない場合には、該貼着場所の形状や傾きなどによって、該除電部材がずれてしまうおそれがあるからである。

特開２０１１−２５２８４９号公報特開２０００−１２９２３５号公報特開２００２−２５７７０２号公報

本発明の課題は、原子間力顕微鏡を用いる分析などの精密分析において、分析対象試料周辺に十分に貼着でき、分析対象試料や周辺環境が汚染されることなく、分析対象試料周辺の帯電を抑制でき、分析対象試料周辺に金属が存在していてもスパークのおそれがなく、チャンバーで覆って分析することも可能であり、高温環境下や真空環境下での分析も問題なく行える、分析用除電部材を提供することにある。

本発明の分析用除電部材は、繊維状柱状物を複数備える繊維状柱状構造体を含む。

好ましい実施形態においては、本発明の分析用除電部材は、室温におけるガラス面に対するせん断接着力が１Ｎ／ｃｍ^２以上である。

好ましい実施形態においては、上記繊維状柱状構造体が、複数のカーボンナノチューブを備えるカーボンナノチューブ集合体である。

好ましい実施形態においては、本発明の分析用除電部材は、シート状である。

好ましい実施形態においては、本発明の分析用除電部材は、プローブ状である。

本発明によれば、原子間力顕微鏡を用いる分析などの精密分析において、分析対象試料周辺に十分に貼着でき、分析対象試料や周辺環境が汚染されることなく、分析対象試料周辺の帯電を抑制でき、分析対象試料周辺に金属が存在していてもスパークのおそれがなく、チャンバーで覆って分析することも可能であり、高温環境下や真空環境下での分析も問題なく行える、分析用除電部材を提供することができる。

本発明の分析用除電部材に含まれる繊維状柱状構造体の好ましい実施形態の一例の概略断面図である。本発明の分析用除電部材がシート状の場合の、本発明の好ましい実施形態における分析用除電部材の一例の概略断面図である。本発明の分析用除電部材がプローブ状の場合の、本発明の好ましい実施形態における分析用除電部材の一例の概略断面図である。基材を備えた本発明の好ましい実施形態における分析用除電部材の一例の概略断面図である。本発明の好ましい実施形態における分析用除電部材がカーボンナノチューブ集合体を含む場合の該カーボンナノチューブ集合体の製造装置の概略断面図である。

≪分析用除電部材≫
本発明の分析用除電部材は、繊維状柱状物を複数備える繊維状柱状構造体を含む。本発明の分析用除電部材は、繊維状柱状物を複数備える繊維状柱状構造体からなる部材であっても良いし、本発明の効果を損なわない範囲で、繊維状柱状物を複数備える繊維状柱状構造体と任意の適切な他の材料との複合体であっても良い。本発明の分析用除電部材は、繊維状柱状物を複数備える繊維状柱状構造体を含むので、原子間力顕微鏡を用いる分析などの精密分析において、分析対象試料周辺に十分に貼着でき、分析対象試料や周辺環境が汚染されることなく、分析対象試料周辺の帯電を抑制できる。また、本発明の分析用除電部材を用いれば、分析対象試料周辺に金属が存在していてもスパークのおそれがなく、チャンバーで覆って分析することも可能であり、高温環境下や真空環境下での分析も問題なく行える。

繊維状柱状物を複数備える繊維状柱状構造体は、複数の繊維状柱状物を備える集合体である。このような繊維状柱状構造体は、好ましくは、長さＬの複数の繊維状柱状物を備える集合体である。図１に、本発明の分析用除電部材に含まれる繊維状柱状構造体の好ましい実施形態の一例の概略断面図を示す。図１において、繊維状柱状構造体１００は、長さＬの繊維状柱状物２を複数備える。この場合、複数の繊維状柱状物２は、互いに、例えば、ファンデルワールス力によって集合体として存在し得る。

本発明の分析用除電部材は、その大きさや形状は、分析機器の種類に応じて、適宜選択し得る。本発明の分析用除電部材が採り得る形状としては、例えば、シート状、プローブ状が挙げられる。本発明の分析用除電部材が採り得る大きさは、使用箇所に応じて、任意の適切な大きさを採用し得る。

本発明の分析用除電部材がシート状の場合、本発明の好ましい実施形態における分析用除電部材の一例の概略断面図を図２に示す。図２において、本発明の分析用除電部材１０００は、長さＬの繊維状柱状物２を複数備える繊維状柱状構造体１００を含む。図２においては、シート状の分析用除電部材の厚み方向が、繊維状柱状物２の長さＬの方向に該当する。本発明の分析用除電部材がシート状の場合、好ましい使用形態は、本発明の分析用除電部材のシート面側を分析対象試料周辺に貼着する。

本発明の分析用除電部材がプローブ状の場合、本発明の好ましい実施形態における分析用除電部材の一例の概略断面図を図３に示す。図３において、本発明の分析用除電部材１０００は、長さＬの繊維状柱状物２を複数備える繊維状柱状構造体１００を含む。図３においては、プローブ状の分析用除電部材の長さ方向（図３では水平方向）が、繊維状柱状物２の長さＬの方向に該当する。本発明の分析用除電部材がプローブ状の場合、好ましい使用形態は、本発明の分析用除電部材の長さ方向側を分析対象試料周辺に貼着する。

本発明の分析用除電部材は、任意の適切な基材を備えていても良い。このような基材を備えた本発明の好ましい実施形態における分析用除電部材の一例の概略断面図を図４に示す。図４においては、本発明の分析用除電部材はシート状である。図４において、本発明の分析用除電部材１０００は、長さＬの繊維状柱状物２を複数備える繊維状柱状構造体１００と基材１を含む。繊維状柱状物２の片端２ａは、基材１に固定されている。繊維状柱状物２は、長さＬの方向に配向している。繊維状柱状物２は、好ましくは、基材１に対して略垂直方向に配向している。ここで、「略垂直方向」とは、基材１の面に対する角度が、好ましくは９０°±２０°であり、より好ましくは９０°±１５°であり、さらに好ましくは９０°±１０°であり、特に好ましくは９０°±５°である。

繊維状柱状物の長さＬは、好ましくは１０μｍ以上であり、より好ましくは１０μｍ〜２０００μｍであり、さらに好ましくは１５μｍ〜１５００μｍであり、特に好ましくは２０μｍ〜１０００μｍであり、最も好ましくは２５μｍ〜５００μｍである。繊維状柱状物の長さＬを上記範囲内に調整することにより、本発明の分析用除電部材は、原子間力顕微鏡を用いる分析などの精密分析において、分析対象試料周辺により十分に貼着でき、分析対象試料周辺の帯電をより抑制できる。

本発明の分析用除電部材は、室温におけるガラス面に対するせん断接着力が、好ましくは１Ｎ／ｃｍ^２以上であり、より好ましくは１Ｎ／ｃｍ^２〜２００Ｎ／ｃｍ^２、さらに好ましくは５Ｎ／ｃｍ^２〜２００Ｎ／ｃｍ^２、特に好ましくは１０Ｎ／ｃｍ^２〜２００Ｎ／ｃｍ^２である。室温におけるガラス面に対するせん断接着力を上記範囲内に調整することにより、本発明の分析用除電部材は、原子間力顕微鏡を用いる分析などの精密分析において、分析対象試料周辺により十分に貼着できる。室温におけるガラス面に対するせん断接着力が小さすぎると、貼着場所の形状や傾きなどによって、本発明の分析用除電部材がずれてしまうおそれがある。室温におけるガラス面に対するせん断接着力が大きすぎると、使用後の剥離が困難になるおそれがある。

なお、本発明の分析用除電部材のせん断接着力は、該分析用除電部材を貼着部位に静置する場合に、該分析用除電部材と該貼着部位との接触面が最も大きくなるように配置したときの、該接触面側のせん断接着力をいう。本発明の分析用除電部材がシート状の場合は、本発明の分析用除電部材のせん断接着力とは、本発明の分析用除電部材のシート面側のせん断接着力をいう。本発明の分析用除電部材がプローブ状の場合は、本発明の分析用除電部材のせん断接着力とは、本発明の分析用除電部材の長さ方向側のせん断接着力をいう。

繊維状柱状物の材料としては、任意の適切な材料を採用し得る。例えば、アルミ、鉄などの金属；シリコンなどの無機材料；カーボンナノファイバー、カーボンナノチューブなどのカーボン材料；エンジニアリングプラスチック、スーパーエンジニアリングプラスチックなどの高モジュラスの樹脂；などが挙げられる。樹脂の具体例としては、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、アセチルセルロース、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリアミドなどが挙げられる。樹脂の分子量などの諸物性は、本発明の目的を達成しうる範囲において、任意の適切な物性を採用し得る。

本発明の分析用除電部材が備え得る基材としては、目的に応じて、任意の適切な基材を採用し得る。例えば、石英ガラス、シリコン（シリコンウェハなど）、エンジニアリングプラスチック、スーパーエンジニアリングプラスチックなどが挙げられる。エンジニアリングプラスチックおよびスーパーエンジニアリングプラスチックの具体例としては、ポリイミド、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、アセチルセルロース、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリアミドなどが挙げられる。これらの基材の分子量などの諸物性は、本発明の目的を達成し得る範囲において、任意の適切な物性を採用し得る。

本発明の分析用除電部材が含み得る基材の厚みは、目的に応じて、任意の適切な値に設定され得る。

本発明の分析用除電部材が含み得る基材の表面は、隣接する層との密着性、保持性などを高めるために、慣用の表面処理、例えば、クロム酸処理、オゾン暴露、火炎暴露、高圧電撃暴露、イオン化放射線処理などの化学的または物理的処理、下塗剤（例えば、上記粘着性物質）によるコーティング処理が施されていてもよい。

本発明の分析用除電部材が含み得る基材は単層であっても良いし、多層であっても良い。

繊維状柱状物の直径は、好ましくは０．３ｎｍ〜２０００ｎｍであり、より好ましくは１ｎｍ〜１０００ｎｍであり、さらに好ましくは２ｎｍ〜５００ｎｍである。繊維状柱状物の直径を上記範囲内に調整することにより、本発明の分析用除電部材は、原子間力顕微鏡を用いる分析などの精密分析において、分析対象試料周辺により十分に貼着でき、分析対象試料周辺の帯電をより抑制できる。

本発明の分析用除電部材が含む繊維状柱状構造体は、好ましくは、複数のカーボンナノチューブを備えるカーボンナノチューブ集合体である。この場合、繊維状柱状物は、好ましくは、カーボンナノチューブである。

本発明の分析用除電部材は、複数のカーボンナノチューブを備えるカーボンナノチューブ集合体のみからなっていても良いし、複数のカーボンナノチューブを備えるカーボンナノチューブ集合体と任意の適切な部材からなっていても良い。

本発明の分析用除電部材が複数のカーボンナノチューブを備えるカーボンナノチューブ集合体を含み、さらに、基材を含む場合には、該カーボンナノチューブの片端が該基材に固定されていても良い。このような記載としては、上記で例示したものと同様のものが挙げられる。

本発明の分析用除電部材が複数のカーボンナノチューブを備えるカーボンナノチューブ集合体を含み、さらに、基材を含む場合、該カーボンナノチューブを該基材に固定する方法としては、任意の適切な方法を採用し得る。例えば、カーボンナノチューブ集合体の製造に使用した基板を基材としてそのまま用いてもよい。また、基材に接着層を設けてカーボンナノチューブに固定してもよい。さらに、基材が熱硬化性樹脂の場合は、反応前の状態で薄膜を作製し、カーボンナノチューブの一端を薄膜層に圧着させた後、硬化処理を行って固定すれば良い。また、基材が熱可塑性樹脂や金属などの場合は、溶融した状態で繊維状柱状構造体の一端を圧着させた後、室温まで冷却して固定すれば良い。

≪カーボンナノチューブ集合体≫
本発明の分析用除電部材が繊維状柱状構造体を含む場合、該繊維状柱状構造体は好ましくはカーボンナノチューブ集合体である。

本発明の分析用除電部材がカーボンナノチューブ集合体を含む場合、本発明の分析用除電部材は、原子間力顕微鏡を用いる分析などの精密分析において、有機成分などの汚染物質を含む粘着剤や接着剤を用いることなく、分析対象試料周辺により十分に貼着できる。すなわち、本発明の分析用除電部材は、分析対象試料や周辺環境が汚染されないという効果に加え、貼着場所の形状や傾きに左右されることなく分析対象試料周辺に十分に貼着できるという効果を発現できる。

本発明の分析用除電部材がカーボンナノチューブ集合体を含む場合、本発明の分析用除電部材は、原子間力顕微鏡を用いる分析などの精密分析において、導電性テープや導電性ペーストを用いることなく、また、静電ブロワーを用いることなく、分析対象試料周辺の帯電をより抑制できる。すなわち、本発明の分析用除電部材は、有機成分などの汚染物質が分析対象試料に付着することなく、また、有機溶剤が揮発してしまうことによる周辺環境汚染の問題もなく、また、埃や塵が舞い上がって分析対象試料に付着してしまうことなく、また、分析対象試料周辺に金属が存在していてもスパークのおそれもなく、分析対象試料周辺の帯電をより抑制できるという効果を発現できる。

本発明の分析用除電部材がカーボンナノチューブ集合体を含む場合、本発明の分析用除電部材を用いると、原子間力顕微鏡を用いる分析などの精密分析において、チャンバーで覆って分析することが物理的に容易に可能であるという効果を発現できる。

本発明の分析用除電部材がカーボンナノチューブ集合体を含む場合、本発明の分析用除電部材を用いると、原子間力顕微鏡を用いる分析などの精密分析において、高温環境下や真空環境下での分析が一層問題なく行えるという効果を発現できる。

＜第１の好ましい実施形態＞
本発明の分析用除電部材が含み得るカーボンナノチューブ集合体の好ましい実施形態の１つ（以下、第１の好ましい実施形態と称することがある）は、複数のカーボンナノチューブを備え、該カーボンナノチューブが複数層を有し、該カーボンナノチューブの層数分布の分布幅が１０層以上であり、該層数分布の最頻値の相対頻度が２５％以下である。

上記カーボンナノチューブの層数分布の分布幅は１０層以上であり、好ましくは１０層〜３０層であり、より好ましくは１０層〜２５層であり、さらに好ましくは１０層〜２０層である。

上記カーボンナノチューブの層数分布の「分布幅」とは、カーボンナノチューブの層数の最大層数と最小層数との差をいう。カーボンナノチューブの層数分布の分布幅を上記範囲内に調整することにより、該カーボンナノチューブは優れた機械的特性および高い比表面積を兼ね備えることができ、さらには、該カーボンナノチューブは優れた粘着特性を示すカーボンナノチューブ集合体となり得る。したがって、このようなカーボンナノチューブ集合体を用いた分析用除電部材は、原子間力顕微鏡を用いる分析などの精密分析において、分析対象試料周辺により十分に貼着でき、分析対象試料や周辺環境が汚染されることなく、分析対象試料周辺の帯電をより抑制できる。また、本発明の分析用除電部材を用いれば、分析対象試料周辺に金属が存在していてもスパークのおそれがなく、チャンバーで覆って分析することも物理的に容易に可能であり、高温環境下や真空環境下での分析も一層問題なく行える。

上記カーボンナノチューブの層数、層数分布は、任意の適切な装置によって測定すれば良い。好ましくは、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）や透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）によって測定される。例えば、カーボンナノチューブ集合体から少なくとも１０本、好ましくは２０本以上のカーボンナノチューブを取り出してＳＥＭあるいはＴＥＭによって測定し、層数および層数分布を評価すれば良い。

上記カーボンナノチューブの層数の最大層数は、好ましくは５層〜３０層であり、より好ましくは１０層〜３０層であり、さらに好ましくは１５層〜３０層であり、特に好ましくは１５層〜２５層である。

上記カーボンナノチューブの層数の最小層数は、好ましくは１層〜１０層であり、より好ましくは１層〜５層である。

上記カーボンナノチューブの層数の最大層数と最小層数を上記範囲内に調整することにより、該カーボンナノチューブは一層優れた機械的特性および高い比表面積を兼ね備えることができ、さらには、該カーボンナノチューブは一層優れた粘着特性を示すカーボンナノチューブ集合体となり得る。したがって、このようなカーボンナノチューブ集合体を用いた分析用除電部材は、原子間力顕微鏡を用いる分析などの精密分析において、分析対象試料周辺により十分に貼着でき、分析対象試料や周辺環境が汚染されることなく、分析対象試料周辺の帯電をより抑制できる。また、本発明の分析用除電部材を用いれば、分析対象試料周辺に金属が存在していてもスパークのおそれがなく、チャンバーで覆って分析することも物理的に容易に可能であり、高温環境下や真空環境下での分析も一層問題なく行える。

上記層数分布の最頻値の相対頻度は、２５％以下であり、好ましくは１％〜２５％であり、より好ましくは５％〜２５％であり、さらに好ましくは１０％〜２５％であり、特に好ましくは１５％〜２５％である。上記層数分布の最頻値の相対頻度を上記範囲内に調整することにより、該カーボンナノチューブは優れた機械的特性および高い比表面積を兼ね備えることができ、さらには、該カーボンナノチューブは優れた粘着特性を示すカーボンナノチューブ集合体となり得る。したがって、このようなカーボンナノチューブ集合体を用いた分析用除電部材は、原子間力顕微鏡を用いる分析などの精密分析において、分析対象試料周辺により十分に貼着でき、分析対象試料や周辺環境が汚染されることなく、分析対象試料周辺の帯電をより抑制できる。また、本発明の分析用除電部材を用いれば、分析対象試料周辺に金属が存在していてもスパークのおそれがなく、チャンバーで覆って分析することも物理的に容易に可能であり、高温環境下や真空環境下での分析も一層問題なく行える。

上記層数分布の最頻値は、好ましくは層数２層から層数１０層に存在し、さらに好ましくは層数３層から層数１０層に存在する。上記層数分布の最頻値を上記範囲内に調整することにより、該カーボンナノチューブは優れた機械的特性および高い比表面積を兼ね備えることができ、さらには、該カーボンナノチューブは優れた粘着特性を示すカーボンナノチューブ集合体となり得る。したがって、このようなカーボンナノチューブ集合体を用いた分析用除電部材は、原子間力顕微鏡を用いる分析などの精密分析において、分析対象試料周辺により十分に貼着でき、分析対象試料や周辺環境が汚染されることなく、分析対象試料周辺の帯電をより抑制できる。また、本発明の分析用除電部材を用いれば、分析対象試料周辺に金属が存在していてもスパークのおそれがなく、チャンバーで覆って分析することも物理的に容易に可能であり、高温環境下や真空環境下での分析も一層問題なく行える。

上記カーボンナノチューブの形状としては、その横断面が任意の適切な形状を有していれば良い。例えば、その横断面が、略円形、楕円形、ｎ角形（ｎは３以上の整数）等が挙げられる。

上記カーボンナノチューブの長さは、好ましくは１μｍ以上であり、より好ましくは５μｍ〜５０００μｍであり、さらに好ましくは１０μｍ〜２０００μｍであり、さらに好ましくは１５μｍ〜１５００μｍであり、特に好ましくは２０μｍ〜１０００μｍであり、最も好ましくは２５μｍ〜８００μｍである。上記カーボンナノチューブの長さを上記範囲内に調整することにより、該カーボンナノチューブは優れた機械的特性および高い比表面積を兼ね備えることができ、さらには、該カーボンナノチューブは優れた粘着特性を示すカーボンナノチューブ集合体となり得る。したがって、このようなカーボンナノチューブ集合体を用いた分析用除電部材は、原子間力顕微鏡を用いる分析などの精密分析において、分析対象試料周辺により十分に貼着でき、分析対象試料や周辺環境が汚染されることなく、分析対象試料周辺の帯電をより抑制できる。また、本発明の分析用除電部材を用いれば、分析対象試料周辺に金属が存在していてもスパークのおそれがなく、チャンバーで覆って分析することも物理的に容易に可能であり、高温環境下や真空環境下での分析も一層問題なく行える。

上記カーボンナノチューブの直径は、好ましくは０．３ｎｍ〜２０００ｎｍであり、より好ましくは１ｎｍ〜１０００ｎｍであり、さらに好ましくは２ｎｍ〜５００ｎｍである。上記カーボンナノチューブの直径を上記範囲内に調整することにより、該カーボンナノチューブは優れた機械的特性および高い比表面積を兼ね備えることができ、さらには、該カーボンナノチューブは優れた粘着特性を示すカーボンナノチューブ集合体となり得る。したがって、このようなカーボンナノチューブ集合体を用いた分析用除電部材は、原子間力顕微鏡を用いる分析などの精密分析において、分析対象試料周辺により十分に貼着でき、分析対象試料や周辺環境が汚染されることなく、分析対象試料周辺の帯電をより抑制できる。また、本発明の分析用除電部材を用いれば、分析対象試料周辺に金属が存在していてもスパークのおそれがなく、チャンバーで覆って分析することも物理的に容易に可能であり、高温環境下や真空環境下での分析も一層問題なく行える。

上記カーボンナノチューブの比表面積、密度は、任意の適切な値に設定され得る。

＜第２の好ましい実施形態＞
本発明の分析用除電部材が含み得るカーボンナノチューブ集合体の好ましい実施形態の別の１つ（以下、第２の好ましい実施形態と称することがある）は、複数のカーボンナノチューブを備え、該カーボンナノチューブが複数層を有し、該カーボンナノチューブの層数分布の最頻値が層数１０層以下に存在し、該最頻値の相対頻度が３０％以上である。

上記カーボンナノチューブの層数分布の分布幅は、好ましくは９層以下であり、より好ましくは１層〜９層であり、さらに好ましくは２層〜８層であり、特に好ましくは３層〜８層である。

上記カーボンナノチューブの層数の最大層数は、好ましくは１層〜２０層であり、より好ましくは２層〜１５層であり、さらに好ましくは３層〜１０層である。

上記層数分布の最頻値の相対頻度は、３０％以上であり、好ましくは３０％〜１００％であり、より好ましくは３０％〜９０％であり、さらに好ましくは３０％〜８０％であり、特に好ましくは３０％〜７０％である。上記層数分布の最頻値の相対頻度を上記範囲内に調整することにより、該カーボンナノチューブは優れた機械的特性および高い比表面積を兼ね備えることができ、さらには、該カーボンナノチューブは優れた粘着特性を示すカーボンナノチューブ集合体となり得る。したがって、このようなカーボンナノチューブ集合体を用いた分析用除電部材は、原子間力顕微鏡を用いる分析などの精密分析において、分析対象試料周辺により十分に貼着でき、分析対象試料や周辺環境が汚染されることなく、分析対象試料周辺の帯電をより抑制できる。また、本発明の分析用除電部材を用いれば、分析対象試料周辺に金属が存在していてもスパークのおそれがなく、チャンバーで覆って分析することも物理的に容易に可能であり、高温環境下や真空環境下での分析も一層問題なく行える。

上記層数分布の最頻値は、層数１０層以下に存在し、好ましくは層数１層から層数１０層に存在し、より好ましくは層数２層から層数８層に存在し、さらに好ましくは層数２層から層数６層に存在する。本発明において、上記層数分布の最頻値を上記範囲内に調整することにより、該カーボンナノチューブは優れた機械的特性および高い比表面積を兼ね備えることができ、さらには、該カーボンナノチューブは優れた粘着特性を示すカーボンナノチューブ集合体となり得る。したがって、このようなカーボンナノチューブ集合体を用いた分析用除電部材は、原子間力顕微鏡を用いる分析などの精密分析において、分析対象試料周辺により十分に貼着でき、分析対象試料や周辺環境が汚染されることなく、分析対象試料周辺の帯電をより抑制できる。また、本発明の分析用除電部材を用いれば、分析対象試料周辺に金属が存在していてもスパークのおそれがなく、チャンバーで覆って分析することも物理的に容易に可能であり、高温環境下や真空環境下での分析も一層問題なく行える。

≪カーボンナノチューブ集合体の製造方法≫
本発明の分析用除電部材が含み得るカーボンナノチューブ集合体の製造方法としては、任意の適切な方法を採用し得る。

本発明の分析用除電部材が含み得るカーボンナノチューブ集合体の製造方法としては、例えば、平滑な基板の上に触媒層を構成し、熱、プラズマなどにより触媒を活性化させた状態で炭素源を充填し、カーボンナノチューブを成長させる、化学気相成長法（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＣＶＤ法）によって、基板からほぼ垂直に配向したカーボンナノチューブ集合体を製造する方法が挙げられる。この場合、例えば、基板を取り除けば、長さ方向に配向しているカーボンナノチューブ集合体が得られる。

上記基板としては、任意の適切な基板を採用し得る。例えば、平滑性を有し、カーボンナノチューブの製造に耐え得る高温耐熱性を有する材料が挙げられる。このような材料としては、例えば、石英ガラス、シリコン（シリコンウェハなど）、アルミニウムなどの金属板などが挙げられる。上記基板は、そのまま、本発明の分析用除電部材が含み得るカーボンナノチューブ集合体が備え得る基材として用いることができる。

本発明の分析用除電部材が含み得るカーボンナノチューブ集合体を製造するための装置としては、任意の適切な装置を採用し得る。例えば、熱ＣＶＤ装置としては、図５に示すような、筒型の反応容器を抵抗加熱式の電気管状炉で囲んで構成されたホットウォール型などが挙げられる。その場合、反応容器としては、例えば、耐熱性の石英管などが好ましく用いられる。

本発明の分析用除電部材が含み得るカーボンナノチューブ集合体の製造に用い得る触媒（触媒層の材料）としては、任意の適切な触媒を用い得る。例えば、鉄、コバルト、ニッケル、金、白金、銀、銅などの金属触媒が挙げられる。

本発明の分析用除電部材が含み得るカーボンナノチューブ集合体を製造する際、必要に応じて、基板と触媒層の中間にアルミナ／親水性膜を設けても良い。

アルミナ／親水性膜の作製方法としては、任意の適切な方法を採用し得る。例えば、基板の上にＳｉＯ_２膜を作製し、Ａｌを蒸着後、４５０℃まで昇温して酸化させることにより得られる。このような作製方法によれば、Ａｌ_２Ｏ_３が親水性のＳｉＯ_２膜と相互作用し、Ａｌ_２Ｏ_３を直接蒸着したものよりも粒子径の異なるＡｌ_２Ｏ_３面が形成される。基板の上に、親水性膜を作製することを行わずに、Ａｌを蒸着後に４５０℃まで昇温して酸化させても、粒子径の異なるＡｌ_２Ｏ_３面が形成され難いおそれがある。また、基板の上に、親水性膜を作製し、Ａｌ_２Ｏ_３を直接蒸着しても、粒子径の異なるＡｌ_２Ｏ_３面が形成され難いおそれがある。

本発明の分析用除電部材が含み得るカーボンナノチューブ集合体の製造に用い得る触媒層の厚みは、微粒子を形成させるため、好ましくは０．０１ｎｍ〜２０ｎｍであり、より好ましくは０．１ｎｍ〜１０ｎｍである。本発明の分析用除電部材が含み得るカーボンナノチューブ集合体の製造に用い得る触媒層の厚みが上記範囲内にあることによって、該カーボンナノチューブ集合体は優れた機械的特性および高い比表面積を兼ね備えることができ、さらには、該カーボンナノチューブ集合体は優れた粘着特性を示し得る。したがって、このようなカーボンナノチューブ集合体を用いた分析用除電部材は、原子間力顕微鏡を用いる分析などの精密分析において、分析対象試料周辺により十分に貼着でき、分析対象試料や周辺環境が汚染されることなく、分析対象試料周辺の帯電をより抑制できる。また、本発明の分析用除電部材を用いれば、分析対象試料周辺に金属が存在していてもスパークのおそれがなく、チャンバーで覆って分析することも物理的に容易に可能であり、高温環境下や真空環境下での分析も一層問題なく行える。

触媒層の形成方法は、任意の適切な方法を採用し得る。例えば、金属触媒をＥＢ（電子ビーム）、スパッタなどにより蒸着する方法、金属触媒微粒子の懸濁液を基板上に塗布する方法などが挙げられる。

本発明の分析用除電部材が含み得るカーボンナノチューブ集合体の製造に用い得る炭素源としては、任意の適切な炭素源を用い得る。例えば、メタン、エチレン、アセチレン、ベンゼンなどの炭化水素；メタノール、エタノールなどのアルコール；などが挙げられる。

本発明の分析用除電部材が含み得るカーボンナノチューブ集合体の製造における製造温度としては、任意の適切な温度を採用し得る。たとえば、本発明の効果を十分に発現し得る触媒粒子を形成させるため、好ましくは４００℃〜１０００℃であり、より好ましくは５００℃〜９００℃であり、さらに好ましくは６００℃〜８００℃である。

以下、本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、各種評価や測定は、以下の方法により行った。

＜繊維状柱状物の長さＬの測定＞
繊維状柱状物の長さＬは、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）によって測定した。

＜分析用除電部材のせん断接着力の測定＞
ガラス（ＭＡＴＳＵＮＡＭＩスライドガラス２７ｍｍ×５６ｍｍ）に、１ｃｍ^２単位面積に切り出した分析用除電部材の貼着面が接触するように載置し、５ｋｇのローラーを一往復させて分析用除電部材の貼着面をガラスに圧着した。その後、３０分間放置した。引張り試験機（ＩｎｓｔｒｏｎＴｅｎｓｉｌｅＴｅｓｔｅｒ）で引張速度５０ｍｍ／ｍｉｎにて、室温（２５℃）にてせん断試験を行い、得られたピークをせん断接着力とした。

＜カーボンナノチューブ集合体におけるカーボンナノチューブの層数・層数分布の評価＞
カーボンナノチューブ集合体におけるカーボンナノチューブの層数および層数分布は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）および／または透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）によって測定した。得られたカーボンナノチューブ集合体の中から少なくとも１０本以上、好ましくは２０本以上のカーボンナノチューブをＳＥＭおよび／またはＴＥＭにより観察し、各カーボンナノチューブの層数を調べ、層数分布を作成した。

＜除電性の評価＞
原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）による分析における分析対象試料の測定箇所周辺の除電性を、温度２５℃で常圧下での分析環境下、温度２００℃で常圧下での分析環境下、温度２００℃で真空下での分析環境下のそれぞれについて評価した。
すなわち、分析対象試料の測定箇所を２回測定し、１回目（Ｔｒａｃｅ）と２回目（Ｒｅｔｒａｃｅ）の表面形状のピーク値を比較した。
評価基準は下記の通りとした。
○：測定した表面形状のピーク値が１回目（Ｔｒａｃｅ）と２回目（Ｒｅｔｒａｃｅ）とで±６０％未満
×（ａ）：測定した表面形状のピーク値が１回目（Ｔｒａｃｅ）と２回目（Ｒｅｔｒａｃｅ）とで±６０％以上異なる。
×（ｂ）：装置の構造上、施策が困難。
×（ｃ）：水分が蒸発してしまい、除電を実現できず。

＜汚染性の評価＞
原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）による分析における分析対象試料の測定箇所の汚染性を、温度２５℃で常圧下での分析環境下、温度２００℃で常圧下での分析環境下、温度２００℃で真空下での分析環境下のそれぞれについて評価した。
すなわち、電界放出型電子顕微鏡（ＦＥ−ＳＥＭ）により分析対象試料の測定箇所を観察し、物理的な異物の有無を調べた。またＸ線光電子分光分析装置（ＥＳＣＡ）にて分析対象試料の測定箇所の有機物由来の炭素を検出し、化学的な汚染の有無について調べた。
評価基準は下記の通りとした。
○：ＦＥ−ＳＥＭ、ＥＳＣＡのいずれの分析によっても汚染が検出されない。
×（ｄ）：ＦＥ−ＳＥＭの分析によって汚染が検出。
×（ｅ）：ＥＳＣＡの分析によって汚染が検出。

［実施例１］
あらかじめ１０ｍｍ×１０ｍｍにカットされた基板としてのシリコンウェハ（シリコンテクノロジー製）上に、スパッタ装置（ＵＬＶＡＣ製、ＲＦＳ−２００）により、アルミナ薄膜（厚み２０ｎｍ）を形成した。このアルミナ薄膜上に、さらにスパッタ装置（ＵＬＶＡＣ製、ＲＦＳ−２００）にてＦｅ薄膜（厚み１．０ｎｍ）を蒸着した。
その後、この基板を３０ｍｍφの石英管内に載置し、水分６００ｐｐｍに保ったヘリウム／水素（９０／５０ｓｃｃｍ）混合ガスを石英管内に３０分間流して、管内を置換した。その後、電気管状炉を用いて管内を７６５℃まで昇温させ、７６５℃にて安定させた。７６５℃にて温度を保持したまま、ヘリウム／水素／エチレン（８５／５０／５ｓｃｃｍ、水分率６００ｐｐｍ）混合ガスを管内に充填させ、5分間放置してカーボンナノチューブを基板上に成長させ、カーボンナノチューブが長さ方向に配向しているカーボンナノチューブ集合体（１）を得た。
カーボンナノチューブ集合体（１）が備えるカーボンナノチューブの長さは１００μｍであり、直径は４．８ｎｍであった。
カーボンナノチューブ集合体（１）が備えるカーボンナノチューブの層数分布において、最頻値は２層に存在し、相対頻度は７５％であった。
カーボンナノチューブ集合体（１）をピンセットによって基板から剥がし、縦１０ｍｍ×横１０ｍｍのシート状の分析用除電部材（１）とした。
得られた分析用除電部材（１）について各種評価を行った。
結果を表１にまとめた。

［実施例２］
あらかじめ１０ｍｍ×１０ｍｍにカットされた基板としてのシリコンウェハ（シリコンテクノロジー製）上に、スパッタ装置（ＵＬＶＡＣ製、ＲＦＳ−２００）により、アルミナ薄膜（厚み２０ｎｍ）を形成した。このアルミナ薄膜上に、さらにスパッタ装置（ＵＬＶＡＣ製、ＲＦＳ−２００）にてＦｅ薄膜（厚み２．０ｎｍ）を蒸着した。
その後、この基板を３０ｍｍφの石英管内に載置し、水分６００ｐｐｍに保ったヘリウム／水素（９０／５０ｓｃｃｍ）混合ガスを石英管内に３０分間流して、管内を置換した。その後、電気管状炉を用いて管内を７６５℃まで昇温させ、７６５℃にて安定させた。７６５℃にて温度を保持したまま、ヘリウム／水素／エチレン（８５／５０／５ｓｃｃｍ、水分率６００ｐｐｍ）混合ガスを管内に充填させ、１０分間放置してカーボンナノチューブを基板上に成長させ、カーボンナノチューブが長さ方向に配向しているカーボンナノチューブ集合体（２）を得た。
カーボンナノチューブ集合体（２）が備えるカーボンナノチューブの長さは３００μｍであり、直径は１０．１ｎｍであった。
カーボンナノチューブ集合体（２）が備えるカーボンナノチューブの層数分布において、最頻値は３層に存在し、相対頻度は７２％であった。
カーボンナノチューブ集合体（２）をピンセットによって基板から剥がし、縦１０ｍｍ×横２０ｍｍのシート状の分析用除電部材（２）とした。
得られた分析用除電部材（２）について各種評価を行った。
結果を表１にまとめた。

［実施例３］
基板としてのシリコンウェハ（シリコンテクノロジー製）上に、スパッタ装置（ＵＬＶＡＣ製、ＲＦＳ−２００）により、アルミナ薄膜（厚み２０ｎｍ）を形成した。このアルミナ薄膜上に、さらにスパッタ装置（ＵＬＶＡＣ製、ＲＦＳ−２００）にてＦｅ薄膜（厚み１．０ｎｍ）を蒸着した。その後、フォトリソグラフィ加工により、直径３０μｍにパターン化した。
その後、この基板を３０ｍｍφの石英管内に載置し、水分６００ｐｐｍに保ったヘリウム／水素（９０／５０ｓｃｃｍ）混合ガスを石英管内に３０分間流して、管内を置換した。その後、電気管状炉を用いて管内を７６５℃まで昇温させ、７６５℃にて安定させた。７６５℃にて温度を保持したまま、ヘリウム／水素／エチレン（８５／５０／５ｓｃｃｍ、水分率６００ｐｐｍ）混合ガスを管内に充填させ、２分間放置してカーボンナノチューブを基板上に成長させ、カーボンナノチューブが長さ方向に配向しているカーボンナノチューブ集合体（３）を得た。
カーボンナノチューブ集合体（３）が備えるカーボンナノチューブの長さは３０μｍであり、直径は４．８ｎｍであった。
カーボンナノチューブ集合体（３）が備えるカーボンナノチューブの層数分布において、最頻値は２層に存在し、相対頻度は７５％であった。
カーボンナノチューブ集合体（３）をピンセットによって基板から剥がし、直径３０μｍのプローブ状の分析用除電部材（３）とした。
得られた分析用除電部材（３）について各種評価を行った。
結果を表１にまとめた。

［実施例４］
あらかじめ１０ｍｍ×１０ｍｍにカットされたシリコン基板（ＫＳＴ製、熱酸化膜付ウェハ、厚み１０００μｍ）上に、真空蒸着装置（ＪＥＯＬ製、ＪＥＥ−４ＸＶａｃｕｕｍＥｖａｐｏｒａｔｏｒ）により、Ａｌ薄膜（厚み１０ｎｍ）を形成した後、４５０℃で１時間酸化処理を施した。このようにして、シリコン基板上にＡｌ_２Ｏ_３膜を形成した。このＡｌ_２Ｏ_３膜上に、さらにスパッタ装置（ＵＬＶＡＣ製、ＲＦＳ−２００）にてＦｅ薄膜（厚み２．０ｎｍ）を蒸着させて触媒層を形成した。
次に、得られた触媒層付シリコン基板をカットして、３０ｍｍφの石英管内に載置し、水分３５０ｐｐｍに保ったヘリウム／水素（１２０／８０ｓｃｃｍ）混合ガスを石英管内に３０分間流して、管内を置換した。その後、電気管状炉を用いて管内を７６５℃まで３５分間で段階的に昇温させ、７６５℃にて安定させた。７６５℃にて温度を保持したまま、ヘリウム／水素／エチレン（１０５／８０／１５ｓｃｃｍ、水分率３５０ｐｐｍ）混合ガスを管内に充填させ、１５分間放置してカーボンナノチューブを基板上に成長させ、カーボンナノチューブが長さ方向に配向しているカーボンナノチューブ集合体（４）を得た。
カーボンナノチューブ集合体（４）が備えるカーボンナノチューブの長さは４００μｍであり、直径は１４．６ｎｍであった。
カーボンナノチューブ集合体（４）が備えるカーボンナノチューブの層数分布において、層数分布の分布幅は１７層（４層〜２０層）であり、最頻値は４層と８層に存在し、相対頻度はそれぞれ２０％と２０％であった。
カーボンナノチューブ集合体（４）をピンセットによって基板から剥がし、縦１０ｍｍ×横１０ｍｍのシート状の分析用除電部材（４）とした。
得られた分析用除電部材（４）について各種評価を行った。
結果を表１にまとめた。

［比較例１］
分析用除電部材を用いずに、各種評価を行った。
結果を表１にまとめた。

［比較例２］
分析用除電部材として、カーボンナノチューブの粉末（Ｎａｎｏｃｙｌ製、商品名：ｓｈｏｒｔ−ＤＷＮＴ）０．１ｍｇを用いて、各種評価を行った。
結果を表１にまとめた。

［比較例３］
分析用除電部材を用いず、静電ブロワー（ＫＥＹＥＮＣＥ製、商品名：ＳＪ−５０２０）を用いて、各種評価を行った。具体的には、静電ブロワーを用いて、サンプル表面に対して数秒間照射した。その後、サンプルをチャンバー内にセットし、測定を行った。
結果を表１にまとめた。

［比較例４］
分析用除電部材を用いず、高湿度条件下（湿度６５％）で各種評価を行った。具体的には、温度２５℃、湿度５０％ＲＨに保たれたチャンバー内にサンプルおよび純水を入れたシャーレを静置した。その後、１時間程度放置した後、測定を行った。
結果を表１にまとめた。

各種除電手法を行った試料表面を分解能１ｎｍ以下のＦＥ−ＳＥＭを用い観察した結果、カーボンナノチューブ粉末では分析目的箇所への汚染物飛散が確認された。一方、流動性がなく、粉末の飛散がないカーボンナノチューブ集合体（繊維状柱状構造体）では試料の汚染がないことが確認された。

高湿度条件下で行った試料表面をＥＳＣＡにて分析した結果、水分が容易に吸着しうる有機成分が観測された。一方、汚染物を含まないカーボンナノチューブ集合体（繊維状柱状構造体）は汚染がないことが確認された。

除電を行う手法として導電性物質によるアース以外に除電ブロアーによる中和もあるが、除電ブロアーでは試料を環境制御のためチャンバーで覆う必要があるので、高温高湿や真空条件下では利用できない。これに対し環境制御された条件下でも汚染のないカーボンナノチューブ集合体（繊維状柱状構造体）を用いることでチャンバー内部においても除電効果が確認された。

本発明の分析用除電部材は、原子間力顕微鏡を用いる分析などの精密分析に好適に用いることができる。

１０００分析用除電部材
１００繊維状柱状構造体
１基材
２繊維状柱状物
２ａ繊維状柱状物の片端

Claims

繊維状柱状物を複数備える繊維状柱状構造体を含む、分析用除電部材。
室温におけるガラス面に対するせん断接着力が１Ｎ／ｃｍ^２以上である、請求項１に記載の分析用除電部材。
前記繊維状柱状構造体が、複数のカーボンナノチューブを備えるカーボンナノチューブ集合体である、請求項１または２に記載の分析用除電部材。
シート状である、請求項１から３までのいずれかに記載の分析用除電部材。
プローブ状である、請求項１から３までのいずれかに記載の分析用除電部材。