WO1982000890A1 - Ultramicrotome knife of alpha-alumina single crystal - Google Patents

Ultramicrotome knife of alpha-alumina single crystal Download PDF

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Shinkosha KK
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    • G01N2001/061Blade details

Definitions

  • the present invention relates to a microtome knife made of ⁇ -alumina single crystal, and particularly to a ultra-microtome knife and its manufacturing method. About.
  • Ultramicron 7 is used for cutting ultra-thin sections for electron microscopy from materials such as organic tissues. .
  • This ultra-thin section has a thickness of ⁇ / mm and has a number of defects exceeding the level of hindering electron microscopy.
  • Knife has the following problems.
  • the production of Daimon Mondai 7 requires special ripening and know-how, its production technology is not open to the public, and only a few people in the world It is said that it is manufactured by the hands of the Japanese people, and it is very expensive and very difficult to access.
  • glass sniffs are cheap, but they have problems with their sharpness and durability, and if they are not manufactured and cut, their appearance will be sure. It is not recognized, and even if it comes out well, the performance will be reduced after several cuts, so that the observer of the slice itself cuts out the slice. The big problem is that you have to make it every time you think.
  • microtomizers we have considered that no one exists in the market, and that no one has ever grown up, and that In order to manufacture microtomizers, we have been conducting diligent research, and have finally obtained a small number of ultra-thin sections that do not have any scratches that may hinder electron microscope observation. In particular, we succeeded in manufacturing a micro-microtome knife that could be cut several hundred times from ct-alumina single crystal, and completed the present invention. .
  • the present invention is based on the fact that the present invention is a knife composed of an X-alumina single crystal and having two mating ridges at its leading edge.
  • the microscopic observation of about 00 times or more there is a problem that obstructs electron microscope observation, which is characterized in that it has substantially no chipped part that can be recognized.
  • ultra-mixed seedlings that can cut ultra-thin sections for scratchless electron microscopy several hundred times or more.o
  • the present invention provides a method for cutting a parallelepiped of a £ -alumina single crystal, grinding the surface at an appropriate angle with respect to the / face of the parallelepiped, and forming a two-sided intersection thereof.
  • the microscope is further subjected to a microscope with a magnification of about s-oo or more. Therefore, it is difficult to observe the electron microscopy, which is a special feature of chemical polishing until the chippings that can be found are not substantially present over the entire ridge line. Electron microscope without scratches
  • a single crystal of t-alumina which is obtained by cutting out a piece and causing chipping after use, or having a reduced sharpness, is used.
  • the knife whose cutting edge is the intersecting ridge line of the above, until the chipped portion that can be recognized by microscopic observation with a magnification of about 0 or more over the entire ridge line is substantially eliminated. It relates to a method for regenerating ultra-micro mouth tom-nife, which specializes in chemical polishing.
  • Fig. / Is an enlarged perspective view of the knife of the present invention.
  • the 2nd gI (A) is a micrograph of a knife edge with a ridge notch (photo magnification / J00 times), and (B) is a microtome using a 7 in (A).
  • FIG. ( ⁇ ) shows a microscope photograph of a knife edge without edge chipping (photo magnification / JOO times), and (B) shows a microphone mouth with a knife of (A).
  • a micrograph of the unscratched section (photograph magnification ⁇ 2) obtained from the micro-tome using the knife in (A) above is shown in a dog. The myocardium was embedded in epoxy resin, and a section was cut.
  • Figure ⁇ is a photomicrograph ( ⁇ / 3 °, dark field) of the polished surface of ⁇ -Alumina single crystal after mechanical polishing.
  • FIG. 2 is a photomicrograph showing the relationship between a chipped edge of a knife and an etch bit (dislocation defect). Is a low-quality aluminum single crystal with a large chip, and is a high quality Ct-alumina single crystal. Photomicrograph
  • the knife according to the present invention is approximately the same
  • the first / S is an enlarged perspective ⁇ of the knife of Honoki Akira.
  • / is a ridge line
  • 2 and J are two faces forming the ridge line /. Is the angle between the surface 2 and the surface.
  • 3 is a plane parallel to the ridge line /
  • is a plane perpendicular to the ridge line /.
  • the knife has a face
  • the t-alumina single crystal has a C face (000 /) at 4.
  • the surface forming the cutting edge ⁇ 2, J should be selected in consideration of sufficient sharpness of section cutting efficiency and the durability of the cutting edge. It can be used satisfactorily within the range of ⁇ 7 ⁇ f. O
  • the cutting edge of the wire / is theoretically too sharp, has poor durability, and has too large roundness. Inferior in taste However, it is difficult to accurately measure the radius of the cutting edge and the radius of curvature of the tip, so the range of the necessary and sufficient radius of curvature of the cutting edge is specified. Although it is difficult to do so, it is not difficult to produce a cutting edge with sufficient sharpness and durability for practical use.
  • Ultra-thin sections can be judged by using an optical microscope with a magnification of about ⁇ ⁇ or more to determine whether or not the cutting edge does not cause scratches to the extent that it hinders electron microscopy. What we can do is rather surprising. This finding is one of the important grounds of the present invention.
  • Fig. 2 is a microscopic photograph of the knife edge taken with a microscope (magnification magnification) ( ⁇ ) and the knife cut through a microtome. Micrograph showing the scratches on the protruded section (photo magnification / 100x) (shows 3 ⁇ 4. (In ⁇ , the blade is shown as a white part. Shown with an arrow.) Thus, it can be seen that the lack of the blade seen in ( ⁇ ) corresponds well with the scratches seen in ( ⁇ ).
  • Fig. 2 shows the same magnification as that shown in Fig.
  • the production of the ultra-micron life of the present invention was first performed by ⁇
  • the formed ridge line / has many chippings, and no effective knife is obtained.
  • a mechanically distorted layer is formed on the polished surface by the mechanical polishing and remains. If this surface is further polished with a mechanical or chemical polishing (mechano-chemical polishing), for example, a dispersion of colloidal silica is polished, A chemical reaction occurs between the surface aluminum and the Kodiri-shiri force, which is an abrasive, to form a mulite layer, which is mechanically The removal leaves a much smoother aluminum surface. This surface shows almost no flaws on the surface even with a microscope, and the surface strained layer becomes extremely small. Even with such mechanical and chemical polishing, there can be obtained a super-mixed tom-nife that gives ultra-thin sections without any scratches, but the probability is too small. It ’s a big deal.
  • mm plane (40.), aa plane (), ma (i3 °) (m: ⁇ / 0/0 ⁇ , a: ⁇ / 2/0 ⁇ ) is acceptable. This is more desirable.
  • One may be the low-index surface of m or a, and the other may be any surface. Also, it is not necessary to set both surfaces to the low index surface.
  • a conventional polishing method using, for example, a diamond fine powder may be used. It is advisable to use the customary methods of using felicitc silica, but it is not necessarily limited to these methods ⁇
  • the chemical polishing method requires that an appropriate chemical polishing agent capable of dissolving Ct-alumina at an appropriate speed can be used, as long as the function is achieved.
  • an appropriate chemical polishing agent capable of dissolving Ct-alumina at an appropriate speed
  • polishing is not a problem because surface J is parallel to surface. According to this method, many nail-blocks are attached to each other, and the surface 2 of each book is polished as one plane. It is desirable that the agent layer be as thin as possible. Otherwise, when polishing, the soft adhesive layer is first cut by the fine abrasive particles of the hard abrasive, and the ridge forming the cutting edge is rounded off, resulting in a very thin layer. The reason for this is that the section is rounded to an insufficient degree so that the section can be cut well. In this sense, the thickness of the adhesive layer should not exceed.
  • the ultra-microtome knife of the cow invention is used for mechanical polishing, mechanical cutting, or cutting when a number of ultra-thin sections are cut out and then chipped or become dull.
  • chemical polishing alone can be used to regenerate the composite knife of ultra-mixtures without chemical polishing.
  • the m-side of the side surface was polished as it is, but the m-side of the hexahedral slope was polished, and the m-side of the hexahedron was Plane m plane
  • the thickness of the adhesive layer was about // ⁇ , and when the thickness was increased, the diameter of diamond particles was reduced. The edge of the knives may be erased during polishing by grinding, and the sharpness of the knife edge may become poor.Then, the mechanical and chemical polishing by colloidal silica is required.
  • a 7 was made in the same manner as in Example 1 except that the two faces forming the ridge forming the tip were designated as a-face and & -face (the intersection angle was). Very similar results were obtained for ultrathin sections.

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Description

一 / 一 明 細 書 α - アル ミ ナ単結晶からなる超ミ ク 口 トーム甩ナイ フ
. 技 分
本発 明 は 、 Λ - ア ル ミ ナ 単 結 晶 か ら な る ミ ク ロ ト ー ム 用 ナ イ フ 、 特 に 超 ミ ク ロ ト ー ム 甩 ナ イ フ 並 び に そ の 製造法 に 関 す る 。
背 景技術
超 ミ ク ロ ト 一 ム 甩 ナ イ 7 は 、 有機 体組織 等 の 物 質 か ら 電子 顕 微鏡観 察甩 の 超薄切片 を 切 り 出 す 為 に 用'レ、 る ナ イ 7 で あ る 。 こ の 超薄切片 は 〜 /り の 才 一 ダ 一 の 厚 さ で 、—電子 顕 微鏡観察 に 支障 を き た す 程 度 を 超え る メ ス キ ズ を 有 し てレ、 て は な ら な レ、 ο
こ れ ま で 超 ミ ク ロ ト ー ム 甩 ナ イ フ と し て は 、 ダ イ ヤ モ ン ド ナ イ フ と ガ ラ ス ナ イ フ が 用 い ら れ て 来 た が 、 こ れ ら の ナ イ フ は 次 の よ う な 問 題 点 を 持っ て レ、 る 。 ダ イ ャ モ ン ド ナ イ 7 の 製造 に は 特別 な 熟 線 と ノ ゥ ハ ウ を 必 要 と し 、 そ の 製作 技 術 も 公 開 さ れ て お ら ず 世 界 で も 僅 か 数人 の 手 に よ っ て 製 造 さ れ て い る と 言 わ れ 、 非 常 に 高価 で し か も 入 手 が 極 め て 困 難 で あ る 。 一 方 ガ ラ ス ナ ィ フ は 、 材 料 は 安 レ、 が 、 その 切 れ 味 と 耐久 性 に 問 題 が あ り 、 製作 し て 切 っ て 見 な い と そ の 出 来栄 え が 確 認 で き な い し 、 良 く 出 来 て も 数 回 の 切 り 出 し で 性 能 が 低 下 し て し ま う の で 、 切片 の 観察 者 自 身 が 切片 切 り 出 し 察の 都度製作 し な け れ ばな ら な い と い う 大き な 問題が め 。
本発明者 ら は 、 市場に は存在 し て お ら ず、 こ れ ま で 誰 も 成坊 し てレ、 な レ、 と 考え ら れ る 、 - ア ル ミ ナ 単結 晶か ら な る 超 ミ ク ロ ト ー ム甩 ナ.ィ フ を 製造す る 為鋭意 研究を か さ ね 、 遂に電子顕徵鏡観察 に支障 を き た す メ ス キ ズ を 有 し な い 超薄切片 を 少 な く と も 数百 回切 ffi し 得る 超 ミ ク ロ ト ー ム 用 ナ イ フ を ct - ア ル ミ ナ 単結 晶か ら 製造す る こ と に成功 し 、 本発明 を な す に至っ た。
発 明の 開示
mち 、 本発 明 は 、 (X - ア ル ミ ナ単結晶か ら な り 、 2 面の 交接稜籙を 先 と する ナ イ フ で あ っ て 、 そ の 全稜 鎳に :つ て倍率約 00 倍以'上の 顕微鏡観察'に おレ、 て認 讓し得 る 欠け部分 を実質 的に有 し な い こ と を特徵 と す る 電子顕徴鏡観察に支障 を き た す メ ス キ ズ を 有 し な い 電子顕微鏡観察用超薄切片 を 数百回以上切 ffi し 得る 超 ミ ク ト ー ム 苗 ナ イ フ に 関 す る も の あ る o
更に本発 明は 、 £ - ア ル ミ ナ 単結 晶 の 平行六面体を 切 り a し 、 該平行六面体の / 面に対 し て 適 当 角度 を な す面を 研削 し て そ の 2 面交接稜線に よ っ て ナ イ フ 刃先 を 形成せ し め 、 該 《2 面を 機械研磨又は / 及ぴ機械 · 化 学研磨 し た 後、 更に 約 s-oo 以上 の 倍率の 顕 鏡 fe察 に よ っ て 知見 し 得 る 欠け が全稜線に亘つ て実質 的に 存在 し な く な る ま で化学研磨す る こ と を 特歡 と す る 電子顕 微鏡観察 に 支障 を き た す メ ス キ ズ を 有 し な い 電子顕微
CMPI 鏡観察甩超薄切片 を 数 百 回以上切 り 出 し 得 る 超 ミ ク 0 ト ー ム 用 ナ イ フ の 製造法に 関 す る も の で あ る 。
本発明は 、 又切片切 り 出 し 使甩後刃先に欠け を 生 じ- 又は ノ及 ぴ切れ 味 が悪 く な っ た * t - ア ル ミ ナ 単結 晶 か ら な り 、 ·2 面の 交接稜線 を 刃先 と する ナ イ フ を 、 そ の 全稜線に 亘つ て 倍率約 び 0以上 の 顕 微鏡 観察 に お い て 認識 し 得 る 欠け 部分 が実質的 に な く な る ま で 化学研 磨に付す こ と を 特徵 と す る 超 ミ ク 口 ト ー ム 甩 ナ イ フ の 再生方法に関 す る も の で あ る 。
面の 簡単な 説 明
第 / 図 は 、 本発 明の ナ イ フ の 拡大斜視 で あ る 。
第 2 gI (A) は 、 稜線欠け の あ る ナ イ フ 刃先の 顕微鏡写 真 ( 写真倍率 / J00 倍 ) 、 (B) は(A) の ナ イ 7 を 甩い た ミ ク ロ ト ー ム に よ っ て切 り ffi し た切片の メ ス キ ズ を 表 わ す顕微鏡写真 ( 写真倍率 / Jり σ 倍 ) 、
第 図(Α) は 、 稜線欠け の な い ナ イ フ 刃先の 顕微鏡莩 真 ( 写真倍率 / J O O 倍 ) 、 (B) は(A) の ナ イ フ を 用 い た ミ ク 口 ト ー ム に よ っ て切 り 出 し た メ ス キ ズ の な い 切片 の 顕微鏡写真 ( 写真倍率 り 倍 ) 、 は(A) の ナ イ フ を 甩い た ミ ク ロ ト ー ム を 甩レ、 て犬 の 心筋 を エ ポ キ シ 樹脂 で包埋 し た も の を 切 り 出 し た 切片 を 日 立電子顕微鏡
Ηϋ- / A を 用 い て得 た 電子顕微鏡写真 ( 倍率 2·りりり 倍 ) 、
第 ^ 図 は 、 機械研磨後 の α - ア ル ミ ナ 単結 晶 の 研磨 表面の 顕微鏡写真 ( χ /3ο 、 暗 視野 ) 、
ΟΜΡΙ ー 屮 ー 第 ぶ 図 は、 ナ イ フ の 稜線欠け と エ ッ チ ビ ッ ト ( 転位 欠陷 ) と の 関係 を 示す 顕微鏡写真 ( 写真倍率 / りり倍), (A)は / 假の 機械的な 大 き な欠け を 有する 低品 質の - ア ル ミ ナ 単結晶 か ら な る ナ イ フ 、 )、 は 比較 的高品 質の Ct - ア ル ミ ナ 単锆晶 か ら な る ナ イ ブ の 顕微鏡写真
、 あ る o
癸明を実施するための最良の形態
本発 明 の ナ イ フ は 、 2 面の 交接全稜線に亘つ て 約
<rひ σ 倍以上の 倍率の 光学顕微鏡観察 に よ っ て 認識 し 得 る 欠け を 実質的に有 し な レ、 こ と を 特镦 と す る - ア ル ミ ナ 単結晶か ら な る.超 ミ ク ロ ト ー ム 用 ナ イ 7 で あ る が、 通常の 光学顕微鏡観察用切片 を切 り 出 す為の 通常の ミ ク ロ.ト ー ム 甩 ナ イ 7 と し て も 勿論使甩 し 得る も の で あ る ο
第 / S は本癸 明の ナ イ フ の 拡大斜視 ^で め る 。 図 に お い て 、 / は稜線、 2 、 J は稜線 / を形成す る 2 面で あ る 。 は 面 2 と 面 の な す角度で あ る 。 3 . は 稜 線 / に平行な 面 、 ぶ 、 は稜線 / に 直角な 面であ る 。
好ま し レ、 ナ イ フ は 面 、 4 に t - ア ル ミ ナ 単結晶 の C 面 ( 000 / ) を 有す る も の で あ る 。 刃先を 形成 す る 面 ■2 、 J の な す 角度 は 、 切片切 り ffi し の 十分な 切れ味 と 刃先の 耐久性 を 考慮 し て 選べば良 く 、 / 以下で も 使用 で き る が 、 f 〜 7 <f 範 囲な ら 十分使用可能で め o ¾ 線 / の 刃 先は 理論 的 に は 余 り 鋭 く て は 耐久性が劣 り 、 又余 り 大 き な 丸味 を 有 し て いて は切 れ 味が劣る な る が、 こ の 刃先の 丸味 の 大 き さ 、 31 ち 先端 の 曲 率半 径 を正確に測定す る こ と が 困難な為、 必要か つ 十分な 刃先の 丸味 の 曲率半径の 範囲 を規定す る こ と は 困難-で あ る が、 実用上十分な 切 れ味 と 耐久 性を 有す る 刃先 を 製造す る こ と は 困難で な い。 最 も 重要な 点 は、 刃先 を 形成す る 稜 線の 全域 に 亘つ て ぐ 実質上有害な メ ス キ ズ を 超薄切片 に与え る 欠け部分を有 し な レ、 こ と で あ る 。 本発明者 ら は 、 実際 の 超薄切片の 切 り 出 し と そ の 電子 顕微鏡に よ る 観察 と ^先の 検查 を 対照 し て 操 り 返え す 研究 を行な っ た結果、 倍率約 倍以上の 顕微鏡 に よ る 観察に よ っ て 、 十分な 精度 を 以つ て 、 その 欠 け を 検 出 可能であ る こ と を 突き 止め た。 電子顕微鏡 観察甩超 '薄切片の 電子顕微鏡観察 に支障 を き た す程度の メ ス キ ズ を生 じ な い刃先で あ る か否 か の 判定が倍率約 εο ο 倍 以上の 光学顕微鏡観察に よ っ て行な え る こ と は 、 む し ろ 驚 く べ き こ と に思 わ れ る 。 こ の 発見 は本発 明の 重要 な根拠の 一 つ で あ る 。
第 2 図 は 、 顕微鏡 を 甩い て撮っ た ナ イ フ 刃先 の 顕微 鏡写真 ( 写真倍率 倍 ) (Α) と そ の ナ イ フ を 甩レ、 た ミ ク ロ ト ー ム に よ っ て切 り 出 し た 切片 の メ ス キ ズ を 表 わ す顕微鏡写真 ( 写真倍率 / 0 0倍 ) (¾ を 示 す 。 (^ に おい て 刃 は 白色部分 で示 さ れ る 。 矢 印 で示 す よ う に(Α) に お い て 見 ら れ る 刃 の 欠 け と (Β)で 見 ら れ る メ ス キ ズ が よ く 対応 し てレ、 る こ と が分る 。
第 図 は 、 第 ·2 図で 甩い た と 同 じ 倍率 り 倍 の 顕
ΟΜΡΙ 微'鏡 ^真 実質的に欠け の ない刃先を 示 し た も の(Α) と, こ の ^先の ナ イ ァで切 り ffi し た切片 を 対応 し て示 し た も の 0B)で あ り 、 刃に実質的な欠け はな く 、 切片には メ ス キ ズが 現わ れてレ、 な い 。 そ し て こ の ナ イ 7 で切 り 出 し た切片 の 鼋子顕微鏡写真 ( 倍率 ·2 0 (7 ί?倍 ) (C) に見 ら れる よ う に 、 こ の 刃で は 、 り ffi し た 多数の 切片 の 電 子顕微鏡写真 ( 倍率 / 0 00〜 0 00 0 倍 ) か ら 電子顕微鏡 観察に支障 を き た す メ ス キ ズが生 じ な い こ と が確認 さ れ た O
努明 に お い て欠け が実質的に な い と は 、 全稜線に 亘つて 儸 も 発見で き な い 場合が該 当 す る が、 通常の 超薄切片の 大き さ は /. σ應平方以下で あ る か ら 、 /.0 i よ り も 十分大き な長さ で欠けがな け れ ば 、 欠け場所 を 認 諉 し て切 り 出 し にそ の 部分を避ける こ と に よ っ て十分 目 的を 達 し 得 る の で 、 こ の よ う な場合 を も 包含す る 。
本発明 の 超 ミ ク ロ ト 一ム ナ イ フ の 製逢は 、 ま ず α
- ア ル ナ 単結晶 を 第 / 図に示す よ う な 適 当な 大 き さ
( 例え ば ぶ X V- χ / σ纖 ) の 直方体の ブ ロ ッ ク に切 り ffi し 、 ダ イ ヤ モ ン ド微粉末 を植 ん だ グ ィ ン ダ ー を 甩い て 研削 し て刃形 を 作 り 、 機械研磨 ( メ 力 二 カ ル ボ リ シ ン グ ) 例 え ば ダ イ ャ モ ン ド微粉末 に よ る 研磨 を 行 な う o 通常装身具製作に は の 研磨で十分で あ る が、
•3F磨後 の 面 を 顕微鏡で 見る と 、 第 図 の 顕微鏡写真
( X / S 0 0 、 暗視野 ) で見る よ う に無数の 紲溝か ら な る キ ズが 残 る 。 こ の よ う な 研磨で は ·2 面 《2 3 に よ一
OlviPI 一 形成さ れ る 稜線 / に は 多数 の 欠 け が生 じ 、 実 に な る ナ イ フ は 得 ら れ な い。 又 こ の 機械研磨 に よ っ て研磨 面 に加工歪層 が 形成 さ れ て残 る。 こ の 面を 更 に 、 機械 · 化学研磨 ( メ カ ノ ケ ミ カ ル ボ リ シ ン グ ) 例 え ば コ ロ イ ダ ル · シ リ カ の 分散液 を 甩い て 研磨す る と 、 研磨面の ア ル ミ ナ と 研磨剤 で あ る コ ィ ダ ル · シ リ 力 と の 間 に 化学反応 を 生 じて ム ラ イ ト 層 を形成 し 、 こ の ム ラ ィ ト 層 が機械 的 に 除去 さ れ て 、 あ と に か な り 平滑 な ア ル ミ ナ 面が残 る 。 こ の 面 は顕微鏡に よ っ て も 表面 の キ ズ溝 は殆ん ど 観察 さ れ ず、 又表 面の 加工歪層 も 極 め て小 と な る 。 こ の よ う な 機械 · 化学研磨で も 、 メ ス キ ズ の な い 超薄切片 を 与 え る 超 ミ ク 口 ト ー ム 甩ナ イ フ は 得 ら れ る が、 そ の 確率は余 り 大 き く な レヽ。
機械 ' 化学研磨 し た後の 《2 面を更に所謌化学研磨 ( ケ ミ カ ル ボ リ シ ン グ ) し て 表面 を 更に溶解除去す る こ と に よ り 、 第 《2 図(A)で見 ら れ る よ う な稜鎳 に お レ、 て僅 か に存在 し た三角形の 欠け が面 《2 、 J の 表面の 溶解 、 従っ て 稜鎳部分の 溶解に よ っ て 次第に な だ ら か な 凹部 と な り 、 遂に稜鎳欠け の な い 第 J 図(A)で 見 ら れ る よ う な 稜線が得 ら れ る 。 し か し な が ら 化学研磨 に よ っ て 稜 線の欠け が 常に 消失す る だ け で は な く 、 ま た 現 わ れ る こ と が あ る 。 そ の 理 由 は 、 - ア ル ミ ナ 単結 晶 に は 泡、 ミ ス オ リ エ ン テ ー シ ョ ン 、 リ ネ ー ジ 、 脈理等 マ ク ロ な 欠 ί(§ と 所謂転位 に 代表 さ れ る ミ ク 口 な 欠陥 を 有 し て い る 。 こ れ ら の マ ク ロ な 欠陥 が丁度稜線に か か る 時は勿 <Γ 一 論そ の 欠 S は ナ イ 7 に 現わ れ る が 、 ¾位の よ う な ク π な欠陷 も 稜線に銳い 三角形の 欠け と し て現わ れ る 。 第 ぶ ϋ (Α) 、 (Β)、 (0 の 顕微鏡写真 ( 写真倍率 / 3 0 0 倍 ) は稜線に お け る 三角形 の 欠け と 面に現わ れた エ ツ チ ビ ッ 卜 ( 転位を 表わ す ) と の 対応 を 萌睽に示 し てレ、 る o 従っ て 、 材料 の な - ア ル ミ ^ 単結 SB は 、 前記 マ ク 口 な 欠陥の み な ら ず ミ ク 口 な 欠路の で き る だ け少 な い 林料 を 選ぶ こ と が望 ま し レ" * ο σπ質 の 悪い 材料 を 甩レ、 る と 、 現わ れ てい た欠けが化学研磨に よ つ て消失し て も 新 し レ、欠け ( 材料単結晶に存在 し て い た 位欠陷等 に 基づ く ) が発生 し 、 全稜線に亘つ て 実質的に欠け の な レ、 刃 を も っ た ナ イ フ が得 ら れ る 確率が小 さ く な り 、 合格品 の 歩留が低下する か ら で あ O o の 意味で、 でき る だ け純度の 良い ア ル ミ ナ を原科 と し 、 転位 ( エ ッ チ ビ ッ ト ) 密度がで き る だ け 少 な く な る よ う な 単锆 晶成長法 に よ っ て 製造さ れ た a - 了 ル ミ ナ 单結 BH の で き る だけ 内部応力の 少 な レ、 欠陷 の な い部分の も の を 甩レ、 る こ と が望ま し い 。 そ の 意味で装飾甩、 軸受石甩サ フ ア イ ャ を 大量生産す べ く 開発 さ れ た ベ ル ヌ ィ 法に よ る よ り も 電子工学用 の 目 的で内部欠陷 を 重視 し て 開発 ざれ た チ
3 ク ル ス キ ー法、 熱交換法、 バ グ ダ サ σ フ 法等に よ つ て 入念に 製造 さ れ た - ア ル ミ ナ 単結晶が一殺 に 望 ま し レ、 ο
又、 α - ア ル ミ ナ 単結晶の C 軸 と 稜籙が平行で な い ナ イ フ と す る と 、 化学研磨 に お い て稜線上に欠 δ§ が発
( OMPI 一 i 生する 確率が 多い こ と が見出 さ れ た 。 従っ て、 面 が 稜鎳 と 直角 を な す側面 と なる う な ナ イ' ァ が望 ま し レ、 稜線 を 形成す る 2 面は、 '必ずし も 特定の 低面指数面 と する 必 要は な い が 、 ·2 面共に低面指数面 を 用い 、 例
5 え ば mm 面 ( 40。 ) 、 aa 面 ( )、 ma ( i3° ) (但 し m : { /0/0} 、 a : { /2/0}) を 甩レ て も 良 レ、 し 、 こ の 方 が よ り 望ま し い。 一方 を m 又 は a の 低面指数 面 と し 他 を任 意の 面 と し て も 良 い。 又、 ·2 面共に低 面指数面 と し な く て も ょ レ、 ο
本発萌 に お け る 機械研磨に は 、 例 え ば ダ イ ヤ モ ン ド 微粉末に よ る 慣甩 の 研磨法 を 採用 す れ ば良 く 、 又 、 機 械 ' 化学研磨 には コ ロ イ ダ ル シ リ カ を 甩い る 慣甩 の 方 法を甩い れ ば良い が 、 必ず し も こ れ ら の 方法 に限定さ れる も の でな い ο
又 、 化学研磨法 と し て は 、 Ct - ア ル ミ ナ を 適当 な速 度で溶解 でき る 適 当 な 化学研磨剤を 用い れ ば よ ぐ 、 そ の 機能 を 果す 限 り に お い て 、 特に 限定さ れ な い。 化学 研磨法 と し て は 、 ¾P04、 KOH、 KHS04、 H2S04+ H3PO4 等 の 加熱溶液が甩 い ら れ る が 、 例 え ば、 正憐酸瀵厚溶液 を 甩レ、 て 200 〜 Jri?0°C で 、 よ り 具体的に は % 濃度 の
¾P04 溶液中 に 3 0 "C で /0分間浸漬 す る 等の 方法 が十 分実用的で あ る 。
尚機械研磨 及 び機械 , 化学研磨 は 適 当 な 材質 の ラ ッ ブ板上に 研磨剤 を 塗 り 、 被研磨物に 種 々 の 回 転 を 与 え- て 、 ラ ッ プ板上で 面研磨 を 行 な う が 、 第 / 図 の 面 J の
0MP1 一/ σ — 研磨は面 J と 面 が平行な 為問題な い が 、 面 2 の 研磨 では、 面 ·? 、 に よ っ て 多 く の ナイ ァ - ブ ロ ッ ク を接 着して 各 ブ ッ ク の 面 ·2 を一つ の 平面 と し て 研磨す る 方法を 甩い る が 、 こ の 時接着剤層はで き る だ け 薄 く す る こ と が望 ま し い 。 そ う でな い と 、 研磨の 際、 柔か い接 着剤層 が 硬い 研磨剤の 微粒ネに よ っ て ま ず削 ら れ 、 刃 先を な す稜線が丸 く 削 ら れ 、 超薄切片 を切れ 味良 く 切 り ffiす には不 十分な 程度に ま で丸味 を 帯び た も の と な る か ら であ る 。 こ の 意味で接着剤層 の 厚み は を超 え ない方が 良い 。
牛発明の 超 ミ ク ロ ト ー 厶 甩 ナ イ フ は 、 多数 回 の 超薄 切片切 り 出 し の 後、 先に欠け を生じ 又は 及び切れ 味が悪 く なっ た場合に、 機械研磨、 機械 · 学研磨な し に、 化学研磨の みに よ り 、 超 ミ ク ト ー ム 甩の 合褡 ナ イ フ を再生 し 得 る こ と が多い。 勿論、 非常に大き い 欠け が生 じ た 場合は 、 機械研磨又は Ζ及 び機械 * 化学 研磨を 化学 研磨の 前に行な う こ と が必要であ り 望ま し レ、 o
本癸明 に お い て 、 化学研磨 に よ っ て刃先で あ る 稜線 の丸味が增 し て切れ味が低下す る こ と な し に、 十分な 切れ味 を 保持 し た ま ま 機械 研磨又は機械 · 化学研磨に 基づ く 稜線 の 欠け を 瘃少 し 得る こ と 、 更に化学研磨 .
みに よ っ て ナ イ フ の 再生が実施で き る 場合 の 多い こ と, 転位欠陥が欠 け と し て 現わ れ て は消え る こ と 等の 発見 は 、 こ れ ま で知 ら れて レ、 な レ、 発見で あ っ て 、 こ れ ら の
OM 1 一 / /一 i 発見は 、 本発 明 の 重要 な ^拠 を な す も の で あ る 。
以下 、 実施例 を 示す 。
実施例 /
パ ク ダ サ ロ フ 法に よ っ て 得 ら れ た 高品質 サ フ ア イ ャ s 一 ( エ ッ チ ビ ッ ト 密度 2 X / (? cm ) か ら 、 C 面 と m 面 を 側面 と す る X X / Ocmの 直方体 を 切 り 出 し 、 そ の m 面に対 し て m 面 を 以つ て稜鎳 を 形或せ し め る よ う に ( 刃の 角度 ^ )研削 し 、 こ の 両 mm面 を 〜 径の ダ イ ャ モ ン ド微粒子に よ り 、 次レ、 で ½〜 J 径の ダ イ ヤ モ ン ド微粒子を 甩ぃ 《2 段階 に ラ ッ プ盤上で研磨 し 、 次い で 300 〜 ΨΟΟ A の 微粒か ら な る コ ロ イ ダ ル シ リ 力 の ァ ル カ リ 溶液 を ®レ、 、 ポ リ ウ レ タ ン ス ポ ン ジノ、 · ッ ド か ら なる ラ ッ ブ盤上で 研磨 し た o こ の 場合側 面の m 面はそ の ま ま 研磨 し た が 、 六面体の 斜面 を な す m 面の 研磨は、 J 假の 六面体の 側 面 m 面で斜 面 m 面が / つ の 平面 を な す よ う に接着 し て 研磨 し た。 こ の 場合接着剤 層 の 厚み は約 / /ί であ っ た 。 こ の 厚 さ を 厚 く す る と ダ イ ヤ モ ン ド微粒子に よ る 研磨 の 際稜線部が消滅 し 、 ナ イ フ 刃先 の 切れ 味 が悪 く な る こ と が あ る 。 次い で コ ロ イ ダ ル シ リ カ に よ る 機械 · 化学研磨 に付 し た 後、 接着剤層 を 溶 剤で溶か し 、 / 個 、 / 個 に 離 し た 後 、 % の H3P04水溶 液中で J J iTC で 約 / 0分間 化学研磨 を 行 な っ て 、 と り 出 し 、 よ く 洗滌 し て 乾燥 し 、 倍率 の 顕微鏡 で刃先 を 検査 し た と こ ろ 欠 け は 検 ffiで き な か っ た 。 こ の ナ イ フ を 超 ミ ク ロ ト ー ム ( ラ イ ヘ ル ト ウ ル ト ラ カ ツ ト OmU4 ) — /·2一 に装着 し エ ポ キ シ 樹脂 に よ っ て包埋 し た プ ロ ッ ク を 薄切 り し た と こ ろ 、 所謂 シ ル バ ー の 厚さ ( 約 έ Ο Ο A ) の 超薄切片が切 り ffi さ れ た。 0 0 回の 連練切 り a し に よ っ て も 何 ら 切れ 味に変化な く 、 メ ス キ ズ の 発生 も な い こ と が確認さ れ た O
実施例 2. ,
刃先を形成す る 稜鎳を な す 《2 面 を m 面 ( 側 面 ) と a 面 と す る ( 交面角度は )以外 は 実施例 / と 同様に し て ナ イ ブ を作っ た o こ の ナ イ フ に よ っ て も 実施例 / と 同様な 超薄切片 の 切 り ffi し 結果が得 ら れ た。.
実施例 3
先を 形成す る 稜線を なす 2 面を a 面 と & 面 と す る ( 交面角度は )以外は実施例 / と 同様に し て ナ イ 7 を作っ た o こ の ナ イ フ に よ っ て も 実雄例 / と 同様な超 薄切片の 切 り 出 し 結果 が得 ら れ た
Ο Π

Claims

— /3— 請求の 範囲
/. t - ア ル ミ ナ 単結晶か ら な り 、 2 面の 交接稜線を 刃先 と す る ナ イ フ で あ っ て 、 そ の 全稜線 に亘つ て倍 率約 <τσ 以'上の 顕微鏡観察に ぉ レ、 て 認識 し 得 る 欠 け 部分 を 実質 的に 有 し ない こ と を 特徵 と す る 超 ミ ク ロ ト ー ム 用 ナ イ フ 0
2. C 面 ( ΟΟΟί ) を 刃 先甩稜線に 直角 な 雨側 面 と す る 特許請求の 範 囲第 / 項記載 の 超 ミ ク 口 ト ー ム 甩 ナ イ フ ο
3. 刃先用稜線を 形成す る ·2 面の な す角度が / 〜 70° で あ る 特許請求 の 範囲第 / 項又は 第 ·2 項記 載の 超 ミ' ク ロ ト ー ム 用 ナ イ フ ο ·
4 ^先甩稜線を形成す る ·2 面が 、 mm面、 aa面、 iは ma面であ る 特許請求の 範囲第 / 頊又は 第 裒 IS載の 超 ミ ク ロ ト ー ム 甩 ナ イ マ 。
. 0: - ア ル ミ ナ 単結 晶 の 平行六面体 を 切 り .出 し 、 該 平行六面体の / 面に対 し て適当 角度 を な す 面 を研削 し て そ の ·2 面 の 交接稜線に よ っ て ナ イ 7 刃先 を形成 せ し め 、 該 ·2 面 を 機械研磨又 は ノ 及 び機械 · 化学研 磨 し た 後、 更 に倍率約 f 00 以上 の 顕微鏡観 察に よ つ て知見 し 得 る 欠け が全刃先稜線 に 亘つ て実質的 に 存 在 し な く な る ま で化学研磨 す る こ と を 特徵 と す る 超 ミ ク 口 ト ー ム 用 ナ イ フ の 製造方 法。
6. 刃 先で あ る 稜線 に直角 な 側 面 に C 面 を 用 い る 特許 請求 の 範 囲 第 項記載 の 超 ミ ク ロ ト ー ム 用 ナ イ フ の 一 / ^一 製逄方
7. a - Τ ル % ナ 単結 晶に転位欠硌の 少 ない 高品質単 結晶を い る 特許請求の 範 if 第 ぶ 項又 は 第 頊記載 の 超 ミ ク σ ト ー ム 甩 ナ イ フ の 製造方法
8: 化学研磨 を 正燧漦濃厚溶液を 甩い て S00 C で行な う 特許請求 の 範 Η*·第 項な い し 第 7 項の い ず れか に記載の 超 ミ ク ロ ト ー ム 用 ナ イ フ の 製逢方法 o
9. 切片切 り ffi し 使用後刃先に欠け を 生 じ 、 又は 及 ぴ切れ 昧が悪 く なつ た 、 ct - ア ル ミ ナ 単結晶か ら な り ·2 面 の 交接稜線を 先 と する ナ イ 7 を 、 その 全稜 籙に亘つ て倍率—約 f 00 以上の 顕微鏡観察 に お い て認 識 し 得 る 欠け部分が実質的にな く な る まで化学研磨 に付す を 特镦 と す る 超 ミ ク ロ ト ー ム 用 ナ イ 7 の 再生方法
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