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JP7459738B2 - Method for preparing resin-embedded samples and method for analyzing porous samples - Google Patents
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JP7459738B2 - Method for preparing resin-embedded samples and method for analyzing porous samples - Google Patents

Method for preparing resin-embedded samples and method for analyzing porous samples Download PDF

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Description

本発明は、樹脂包埋試料の作製方法および多孔質試料の分析方法に関する。 The present invention relates to a method for preparing a resin-embedded sample and a method for analyzing a porous sample.

例えば粒状試料などを分析する場合、粉状試料を分析装置に導入して分析しやすくするため、粉状試料を樹脂中に包埋して樹脂包埋試料を作製することが開示されている(例えば特許文献1を参照)。樹脂包埋試料は、例えば研磨や切断により分析対象を断面に露出させて、分析に供される。このような樹脂包埋試料によれば、試料を樹脂で固定できるので、試料を精度よく分析することが可能となる。 For example, when analyzing granular samples, it has been disclosed that a powdered sample is embedded in resin to make it easier to introduce the powdered sample into an analytical device and analyze it (see, for example, Patent Document 1). The resin-embedded sample is subjected to analysis by exposing the analysis target on a cross section, for example by polishing or cutting. Such a resin-embedded sample allows the sample to be fixed with resin, making it possible to analyze the sample with high accuracy.

特開2016-50918号公報Unexamined Japanese Patent Publication No. 2016-50918

ところで、分析対象となる試料の中には、表面や内部に空隙を有する多孔質な試料もある。多孔質試料では、試料を構成する元素成分だけでなく、例えば空隙がどの程度の大きさを有し、その比率(体積割合など)がどの程度であるかといったような、空隙の大きさごとの存在比率が分析されることがある。 By the way, some samples to be analyzed are porous samples that have voids on the surface or inside. For porous samples, we need to know not only the elemental components that make up the sample, but also the size of each void, such as how large the void is and what its ratio (volume ratio, etc.) is. The abundance ratio may be analyzed.

しかし、多孔質試料を樹脂で包埋して例えば光学顕微鏡により空隙を観察しようとしても、空隙に充填された樹脂と試料の構成成分との間で色彩として明確な差が得られないことがある。また一方、電子顕微鏡で空隙を観察する場合には、電子線の照射によりチャージアップが生じ、樹脂が充填されていない空隙をその他の部分と誤認識してしまうことがある。このように多孔質試料を精度よく分析できないことがある。 However, even if a porous sample is embedded in resin and the voids are observed, for example, using an optical microscope, it may not be possible to obtain a clear difference in color between the resin filling the voids and the constituent components of the sample. On the other hand, when observing voids using an electron microscope, charge-up occurs due to the irradiation of the electron beam, and voids not filled with resin may be mistaken for other parts. In this way, it may not be possible to analyze porous samples accurately.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、多孔質試料を精度よく分析する技術を提供することを目的とする。 The present invention was made in consideration of the above problems, and aims to provide a technology for analyzing porous samples with high accuracy.

本発明の第1の態様は、
空隙を有する多孔質試料を準備する準備工程と、
前記多孔質試料を樹脂で包埋して固結体を形成する第1包埋工程と、
前記多孔質試料を分断するように前記固結体を切断し、前記多孔質試料の断面が露出する切断片を形成する切断工程と、
前記切断片を樹脂で包埋し、前記多孔質試料の断面に存在する前記空隙を前記樹脂で埋める第2包埋工程と、を有する、
樹脂包埋試料の作製方法が提供される。
The first aspect of the present invention is
a preparation step of preparing a porous sample having voids;
a first embedding step of embedding the porous sample in a resin to form a solid body;
a cutting step of cutting the solid body so as to divide the porous sample to form a cut piece in which a cross section of the porous sample is exposed;
a second embedding step of embedding the cut piece in a resin and filling the voids existing in the cross section of the porous sample with the resin;
A method of making a resin-embedded sample is provided.

本発明の第2の態様は、第1の態様において、
前記第2包埋工程では、前記切断片を前記断面が下向きとなるように液状樹脂に浸漬させて前記液状樹脂を硬化させる。
A second aspect of the present invention is a method for producing a composition comprising the steps of:
In the second embedding step, the cut piece is immersed in liquid resin with the cross section facing downward, and the liquid resin is hardened.

本発明の第3の態様は、第1又は第2の態様において、
前記多孔質試料は、断面積の最大値が2mm以上、700mm以下となるような大きさを有する。
A third aspect of the present invention is, in the first or second aspect,
The porous sample has a size such that the maximum cross-sectional area is 2 mm 2 or more and 700 mm 2 or less.

本発明の第4の態様は、
空隙を有する多孔質試料を準備する準備工程と、
前記多孔質試料を樹脂で包埋して固結体を形成する第1包埋工程と、
前記多孔質試料を分断するように前記固結体を切断し、前記多孔質試料の断面が露出する切断片を形成する切断工程と、
前記切断片を樹脂で包埋し、前記多孔質試料の断面に存在する前記空隙を前記樹脂で埋める第2包埋工程と、
前記第2包埋工程で得られる樹脂包埋試料の前記多孔質試料が露出する面に電子線を照射し、電子像を取得する取得工程と、
前記電子像に基づいて、前記多孔質試料を分析する分析工程と、を有する、多孔質試料の分析方法が提供される。
The fourth aspect of the present invention is
a preparation step of preparing a porous sample having voids;
a first embedding step of embedding the porous sample in a resin to form a solid body;
a cutting step of cutting the solid body so as to divide the porous sample to form a cut piece in which a cross section of the porous sample is exposed;
a second embedding step of embedding the cut piece in a resin and filling the voids present in the cross section of the porous sample with the resin;
an acquisition step of irradiating an electron beam to a surface of the resin-embedded sample obtained in the second embedding step where the porous sample is exposed to obtain an electron image;
A method for analyzing a porous sample is provided, the method comprising: analyzing the porous sample based on the electron image.

本発明の第5の態様は、第4の態様において、
前記取得工程の後に、前記電子像を二値化する画像処理工程をさらに有し、
前記分析工程では、二値化された画像に基づいて前記空隙を分析する。
A fifth aspect of the present invention is the fourth aspect,
The method further comprises, after the acquiring step, an image processing step of binarizing the electronic image,
In the analyzing step, the void is analyzed based on the binarized image.

本発明の第6の態様は、第5の態様において、
前記二値化工程では、前記電子像について、前記多孔質試料に対応する画素と前記樹脂に対応する画素とを区別するための階調を設定し、画素ごとに前記設定した階調を閾値として二値化する。
A sixth aspect of the present invention is the fifth aspect,
In the binarization process, a gradation is set for the electronic image to distinguish between pixels corresponding to the porous sample and pixels corresponding to the resin, and each pixel is binarized using the set gradation as a threshold value.

本発明の第7の態様は、第4~第6の態様のいずれかにおいて、
前記電子像は、反射電子像である。
A seventh aspect of the present invention is the method according to any one of the fourth to sixth aspects,
The electron image is a backscattered electron image.

本発明の第8の態様は、第4~第7の態様のいずれかにおいて、
前記取得工程では、全自動鉱物分析装置を用いる。
The eighth aspect of the present invention is the method according to any one of the fourth to seventh aspects,
In the acquisition step, a fully automated mineral analysis device is used.

本発明の第9の態様は、第4~第8の態様のいずれかにおいて、
前記分析工程では、前記空隙について大きさごとの体積割合を測定する。
A ninth aspect of the present invention is any one of the fourth to eighth aspects,
In the analysis step, the volume ratio of each size of the void is measured.

本発明によれば、多孔質試料を精度よく分析することができる。 According to the present invention, porous samples can be analyzed with high accuracy.

図1は、本発明の一実施形態に係る樹脂包埋試料の概略構成を示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of a resin-embedded sample according to an embodiment of the present invention. 図2は、固結体の概略構成を示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing a schematic configuration of the solidified body. 図3は、切断片の概略構成を示す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view showing the schematic structure of the cut piece. 図4は、切断片の容器内への配置方法を説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining a method of arranging a cut piece in a container. 図5は、樹脂包埋試料の断面についての反射電子像の模式図である。FIG. 5 is a schematic diagram of a backscattered electron image of a cross section of a resin-embedded sample.

<本発明の一実施形態>
以下、本発明の一実施形態について図を用いて説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る樹脂包埋試料の概略構成を示す斜視図である。図2は、固結体の概略構成を示す斜視図である。図3は、切断片の概略構成を示す斜視図である。図4は、切断片の容器内への配置方法を説明するための図である。
<One embodiment of the present invention>
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. Fig. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of a resin-embedded sample according to an embodiment of the present invention. Fig. 2 is a perspective view showing a schematic configuration of a solidified body. Fig. 3 is a perspective view showing a schematic configuration of a cut piece. Fig. 4 is a view for explaining a method of arranging the cut piece in a container.

(準備工程)
まず、測定対象となる多孔質試料を準備する。
(preparation process)
First, a porous sample to be measured is prepared.

多孔質試料としては、表面や内部に空隙を有するものであれば特に限定されない。例えば、多孔質試料は多孔質な金属化合物であって、金属元素とその酸化物や硫化物を含むものである。 The porous sample is not particularly limited as long as it has voids on its surface or inside. For example, a porous sample is a porous metal compound that contains metal elements and their oxides and sulfides.

多孔質試料の形状は、例えば球形状である。その大きさは、特に限定されないが、断面積の最大値が2mm~700mmの範囲内にあることが好ましい。最大直径は、例えば10mm~20mmとなる。多孔質試料が大きくなるほど、断面出しを行ったときに観察する領域が増えるため、多孔質試料を評価する効率が低くなるおそれがある。この点、全自動鉱物分析装置(Mineral Liberation Analyzer、以下単にMLAともいう)を用いることにより、上記のような大きさを有する多孔質試料であっても断面全体の観察を一度で行うことができ、評価効率を高く維持することができる。 The shape of the porous sample is, for example, spherical. Its size is not particularly limited, but it is preferable that the maximum value of the cross-sectional area is within the range of 2 mm 2 to 700 mm 2. The maximum diameter is, for example, 10 mm to 20 mm. The larger the porous sample, the more area is observed when the cross-section is taken, and there is a risk that the efficiency of evaluating the porous sample will decrease. In this regard, by using a fully automatic mineral liberation analyzer (hereinafter also referred to simply as MLA), it is possible to observe the entire cross-section at once even for porous samples having the above-mentioned size, and the evaluation efficiency can be maintained high.

(第1包埋工程)
続いて、多孔質試料を樹脂で包埋する。具体的には、容器に多孔質試料を配置し、その容器内に液状樹脂を添加し、多孔質試料を液状樹脂に浸漬させる。そして、液状樹脂を硬化させて、固結体を得る。固結体14は、図2に示すように、硬化した樹脂13中に多孔質試料10が包埋されたものであって、例えば円柱形状を有する。固結体14の大きさは、多孔質試料10を包埋できれば特に限定されず、多孔質試料10の大きさに応じて適宜変更するとよい。
(First embedding step)
Subsequently, the porous sample is embedded in resin. Specifically, a porous sample is placed in a container, a liquid resin is added into the container, and the porous sample is immersed in the liquid resin. Then, the liquid resin is cured to obtain a solid body. As shown in FIG. 2, the solidified body 14 has a porous sample 10 embedded in a hardened resin 13, and has, for example, a cylindrical shape. The size of the solid body 14 is not particularly limited as long as it can embed the porous sample 10, and may be changed as appropriate depending on the size of the porous sample 10.

液状樹脂としては、例えばエポキシ樹脂やアクリル樹脂などを用いることができる。この中でも容易に硬化できることから、エポキシ樹脂が好ましい。 As the liquid resin, for example, epoxy resin or acrylic resin can be used. Among these, epoxy resin is preferred because it can be easily cured.

(切断工程)
続いて、円柱状の固結体14を切断する。このとき、例えば、多孔質試料10を分断するように固結体14を図2中の点線に沿って切断する。これにより、図3に示すような切断片15を得る。切断片15においては、その切断面に多孔質試料10の断面11が露出している。多孔質試料10の断面11には空隙12(または空隙に由来する陥没)が存在している。第1包埋工程では多孔質試料10の内部まで液状樹脂が入り込めないので、断面11の空隙12には樹脂13が埋め込まれていないためである。なお、図3では、円柱状の固結体14を高さ方向に向かって切断しているが、多孔質試料10を断面出しできれば、切断方向は特に限定されない。また、固結体14の切断方法は従来公知の方法を採用するとよい。
(Cutting process)
Next, the cylindrical solidified body 14 is cut. At this time, for example, the solidified body 14 is cut along the dotted line in FIG. 2 so as to divide the porous sample 10. As a result, a cut piece 15 as shown in FIG. 3 is obtained. In the cut piece 15, the cross section 11 of the porous sample 10 is exposed on the cut surface. The cross section 11 of the porous sample 10 has voids 12 (or depressions caused by the voids). This is because the resin 13 is not embedded in the voids 12 of the cross section 11 because the liquid resin cannot penetrate into the inside of the porous sample 10 in the first embedding step. In FIG. 3, the cylindrical solidified body 14 is cut in the height direction, but the cutting direction is not particularly limited as long as the cross section of the porous sample 10 can be exposed. In addition, a conventionally known method may be used as a cutting method for the solidified body 14.

(第2包埋工程)
切断片15では多孔質試料10の空隙12に樹脂13が埋め込まれていないため、切断片15をそのままの状態で観察しようとすると、空隙12と多孔質試料10を構成する部分とを明確に区別できない。そこで、本実施形態では、多孔質試料10の空隙12に樹脂13を埋め込むため、第1包埋工程とは別に第2包埋工程を設ける。
(Second embedding step)
In the cut piece 15, the resin 13 is not embedded in the voids 12 of the porous sample 10, so if you try to observe the cut piece 15 as it is, it will be difficult to clearly distinguish between the voids 12 and the parts that make up the porous sample 10. Can not. Therefore, in this embodiment, a second embedding step is provided separately from the first embedding step in order to embed the resin 13 into the voids 12 of the porous sample 10.

第2包埋工程では、まず、切断片15を容器20内に配置する。このとき、切断片15の切断面(多孔質試料10が露出する面)を上向きとなるように切断片15を配置する。その後、容器20内に液状樹脂を添加し、切断片15を液状樹脂に浸漬させる。続いて、脱泡処理を行う。液状樹脂に浸漬された切断片15では空隙12に液状樹脂が流れ込まず、気泡が残存することがある。脱泡処理によれば、空隙12に液状樹脂をより確実に充填することができる。脱泡処理方法は、特に限定されず、例えば真空脱泡などを採用することができる。 In the second embedding step, first, the cut piece 15 is placed in the container 20. At this time, the cut piece 15 is arranged so that the cut surface (the surface where the porous sample 10 is exposed) of the cut piece 15 faces upward. Thereafter, a liquid resin is added into the container 20, and the cut piece 15 is immersed in the liquid resin. Subsequently, defoaming treatment is performed. In the cut piece 15 immersed in the liquid resin, the liquid resin may not flow into the voids 12 and bubbles may remain. According to the defoaming process, the void 12 can be more reliably filled with the liquid resin. The defoaming treatment method is not particularly limited, and for example, vacuum defoaming can be employed.

続いて、図4に示すように、脱泡処理を施した後、液状樹脂13´に浸漬する切断片15の向きを変える。具体的には、切断面が上向きで配置される切断片15を、その切断面が下向きとなり、多孔質試料10の断面11が容器20の底面に接するように、液状樹脂13´中で切断片15の向きを変えて配置する。 Subsequently, as shown in FIG. 4, after performing a defoaming process, the direction of the cut piece 15 immersed in the liquid resin 13' is changed. Specifically, the cut piece 15, which is arranged with the cut surface facing upward, is placed in the liquid resin 13' so that the cut surface faces downward and the cross section 11 of the porous sample 10 is in contact with the bottom surface of the container 20. 15 and place it in a different direction.

続いて、液状樹脂13´を硬化させ、図1に示すような樹脂包埋試料1を得る。樹脂包埋試料1では、多孔質試料10の断面11にある空隙12に液状樹脂13´を入り込ませて硬化させることで、空隙12を樹脂13で埋め込むことができる。 Next, the liquid resin 13' is hardened to obtain the resin-embedded sample 1 as shown in FIG. 1. In the resin-embedded sample 1, the liquid resin 13' is allowed to penetrate into the voids 12 in the cross section 11 of the porous sample 10 and hardened, so that the voids 12 are filled with the resin 13.

液状樹脂13´の硬化方法は、多孔質試料10を変質させないようなものであれば特に限定されず、例えば室温乾燥などとするとよい。 The method for hardening the liquid resin 13' is not particularly limited as long as it does not alter the porous sample 10, and may be, for example, drying at room temperature.

樹脂包埋試料1においては、観察面となる多孔質試料10の断面11が樹脂13で覆われて平滑でなかったり、覆う樹脂13が厚くなったりすることで、分析が妨げられることがある。そのため、必要に応じて、樹脂包埋試料1における多孔質試料10の断面11がある面側を研磨するとよい。研磨方法としては、例えばバフ研磨機を用いて粗研磨、中間研磨および鏡面研磨を行ってもよい。また例えば、バフ研磨の他にクロスセクションポリッシャーや集束イオンビーム加工等のイオン研磨を行ってもよい。 In the case of the resin-embedded sample 1, the cross section 11 of the porous sample 10, which is the observation surface, may be covered with the resin 13 and not be smooth, or the covering resin 13 may be thick, which may hinder analysis. For this reason, if necessary, it is advisable to polish the side of the resin-embedded sample 1 on which the cross section 11 of the porous sample 10 is located. As a polishing method, for example, rough polishing, intermediate polishing, and mirror polishing may be performed using a buff polishing machine. In addition to buff polishing, for example, ion polishing such as using a cross-section polisher or focused ion beam processing may be performed.

容器20内への切断片15の配置方法は、切断面が上向きとなるように配置してもよいが、下向きとなるように配置することが好ましい。切断片15を切断面が上向きとなるように配置して液状樹脂を添加すると、多孔質試料10の断面11上に樹脂13が厚く形成されることがある。この場合、断面11を露出させるために、厚く形成された樹脂13を研磨する必要があり、作製効率を損ねるおそれがある。この点、下向きとなるように配置することにより、図1に示すように、断面11を樹脂包埋試料1の表面近傍に配置させて、研磨する樹脂13の厚さを薄くすることができるので、作製効率を向上させることができる。 The cut pieces 15 may be arranged in the container 20 with the cut surface facing upward, but it is preferable to arrange them with the cut surface facing downward. If the cut pieces 15 are arranged with the cut surface facing upward and liquid resin is added, a thick layer of resin 13 may be formed on the cross section 11 of the porous sample 10. In this case, in order to expose the cross section 11, it is necessary to polish the thick resin 13, which may impair the production efficiency. In this regard, by arranging the cut pieces 15 with the cut surface facing downward, as shown in Figure 1, the cross section 11 can be placed near the surface of the resin-embedded sample 1, and the thickness of the resin 13 to be polished can be made thinner, thereby improving the production efficiency.

また、樹脂包埋試料1の形状は特に限定されない。好ましくは、後述の取得工程で使用する分析装置に保持しやすい形状とするとよく、例えば図1に示すような円柱形状が好ましい。 The shape of the resin-embedded sample 1 is not particularly limited. It is preferable that the shape be such that it is easy to hold in the analysis device used in the acquisition process described below, and for example, a cylindrical shape as shown in Figure 1 is preferable.

なお、樹脂包埋試料1の観察面には、電子線照射によるチャージアップを抑制するために必要に応じてカーボン等の導電性物質を蒸着させて導電膜を設けてもよい。 If necessary, a conductive film may be provided on the observation surface of the resin-embedded sample 1 by vapor deposition of a conductive material such as carbon to suppress charging due to electron beam irradiation.

また、第2包埋工程で用いる液状樹脂は、第1包埋工程で用いるものと同じでもよく、異なっていてもよい。また、使用する液状樹脂の粘度は、空隙12に埋め込む観点からは低粘度であることが好ましい。 In addition, the liquid resin used in the second embedding step may be the same as or different from that used in the first embedding step. In addition, it is preferable that the viscosity of the liquid resin used is low from the viewpoint of embedding in the void 12.

(取得工程)
続いて、樹脂包埋試料1をMLAに導入し、図1に示すように、MLAにて樹脂包埋試料1の観察面(多孔質試料10の断面11)に電子線を照射することで、観察面の電子像として、反射電子像(以下、BSE像ともいう)を取得する。
(Acquisition process)
Subsequently, the resin-embedded sample 1 is introduced into the MLA, and as shown in FIG. A backscattered electron image (hereinafter also referred to as a BSE image) is acquired as an electron image of the observation surface.

BSE像では、観察面における組成分布が、複数の階調を有するグレイレベル(白黒の濃淡)で表示される。樹脂包埋試料の観察面のBSE像では、例えば、多孔質試料の構成成分(金属元素など)に対応する画素はグレイレベルの階調が比較的大きな明部(白色)として表示される。一方、樹脂に対応する画素はグレイレベルの階調が比較的小さな暗部(黒色)として表示される。本実施形態のBSE像では、多孔質試料の表面を覆う樹脂と空隙に埋め込まれる樹脂とが黒色として表示される。具体的には、図5に示すように、白色部分20が多孔質試料10を示す。また、黒色部分(ハッチング箇所)21のうち、多孔質試料10内にある部分21aが空隙12に対応し、多孔質試料10の周囲を覆う部分21bが樹脂13に対応する。 In a BSE image, the composition distribution on the observation plane is displayed as a gray level (black and white shading) having a plurality of gradations. In a BSE image of the observation surface of a resin-embedded sample, for example, pixels corresponding to constituent components (metal elements, etc.) of the porous sample are displayed as bright areas (white) with relatively large gray levels. On the other hand, pixels corresponding to resin are displayed as dark areas (black) with relatively small gray levels. In the BSE image of this embodiment, the resin covering the surface of the porous sample and the resin embedded in the voids are displayed as black. Specifically, as shown in FIG. 5, the white portion 20 represents the porous sample 10. Further, of the black portion (hatched portion) 21, a portion 21a located within the porous sample 10 corresponds to the void 12, and a portion 21b surrounding the porous sample 10 corresponds to the resin 13.

なお、BSE像は、MLAに限らず、例えば走査電子顕微鏡(SEM)などを用いて取得することもできる。 Note that BSE images can also be obtained using a scanning electron microscope (SEM) or other devices other than MLA.

(画像処理工程)
得られたBSE像によれば、黒色で表示される画素のうち空隙に対応するものを抽出し、その形状から空隙を評価することができるが、より精度よく評価する観点からは、分析工程の前に画像処理工程を設けることが好ましい。画像処理工程としては、BSE画像を二値化処理するとよい。
(Image processing process)
From the obtained BSE image, pixels displayed in black corresponding to voids can be extracted and the voids can be evaluated from their shapes, but from the viewpoint of more accurate evaluation, it is preferable to provide an image processing step before the analysis step. As the image processing step, it is preferable to perform binarization processing on the BSE image.

具体的には、まず、図5に示すBSE像において、多孔質試料10とそれを覆う外側の樹脂13との境界を特定し、画像処理対象から外側の樹脂13に対応する黒色部分21bを除外する。次に、多孔質試料10に対応する白色部分20内において、空隙12を充填する樹脂に対応する黒色部分21aに対し二値化処理を施す。二値化では、黒色部分21aにおける各画素について、その階調と閾値とを比較し、画素の階調が閾値よりも小さければ、樹脂に対応するものと判断して黒色(例えば0階調)に変換する。一方、画素の階調が閾値以上であれば、多孔質試料の構成成分に対応するものと判断して白色(例えば255階調)に変換する。これにより、モノクロ2階調の画像を取得する。この画像によれば、空隙13の形状を正確に把握することができるので、空隙13をより精度よく評価することが可能となる。 Specifically, first, in the BSE image shown in FIG. 5, the boundary between the porous sample 10 and the outer resin 13 covering it is identified, and the black portion 21b corresponding to the outer resin 13 is excluded from the image processing target. Next, in the white portion 20 corresponding to the porous sample 10, the black portion 21a corresponding to the resin filling the voids 12 is subjected to binarization processing. In binarization, the gradation of each pixel in the black portion 21a is compared with a threshold value, and if the gradation of the pixel is smaller than the threshold value, it is judged to correspond to the resin and converted to black (e.g., 0 gradation). On the other hand, if the gradation of the pixel is equal to or greater than the threshold value, it is judged to correspond to a component of the porous sample and converted to white (e.g., 255 gradation). In this way, a monochrome two-tone image is obtained. This image allows the shape of the voids 13 to be accurately grasped, making it possible to evaluate the voids 13 with greater precision.

なお、多孔質試料の構成成分と樹脂とを切り分ける階調の閾値は、特に限定されず、構成成分や使用する樹脂に応じて適宜変更するとよい。 The threshold value of the gradation that separates the constituent components of the porous sample from the resin is not particularly limited, and may be changed as appropriate depending on the constituent components and the resin used.

(分析工程)
続いて、得られたモノクロ2階調の画像に基づいて空隙を分析する。分析項目としては、空隙の形状や大きさに限らず、例えば空隙について大きさごとの体積割合などをあげることができる。
(Analysis process)
Next, the voids are analyzed based on the obtained monochrome two-tone image. The analysis items are not limited to the shape and size of the void, but may include, for example, the volume ratio of each void size.

空隙の体積は、例えば以下のように求めることができる。まず、二値化された画像について、画像解析ソフト(例えばImage Jなど)を用いて、各空隙に対応する箇所の面積を求める。次に、各空隙を円とみなしたときの直径を各面積から算出する。そして、各空隙を、算出された直径を有する球とみなして、その体積を求める。 The volume of the voids can be calculated, for example, as follows. First, the area of the location corresponding to each void is calculated for the binarized image using image analysis software (such as Image J). Next, the diameter of each void, when considered as a circle, is calculated from each area. Then, each void is considered as a sphere having the calculated diameter, and its volume is calculated.

空隙について大きさごとの体積割合は、上記で求められた空隙の直径と体積割合との相関から取得することができる。この体積割合によれば、多孔質試料において空隙のサイズ分布を把握することができる。 The volume fraction of each size of pore can be obtained from the correlation between the pore diameter and volume fraction calculated above. This volume fraction allows the size distribution of pores in a porous sample to be understood.

以上により、多孔質試料における空隙を評価することができる。 This makes it possible to evaluate voids in porous samples.

なお、電子像としてはBSE像に限定されず二次電子像を用いることもできる。ただし、電子像において、多孔質試料10に対応する箇所と空隙12に対応する箇所との間で高いコントラスト比を実現し、空隙12をより精度よく分析する観点からは、電子像はBSE像であることが好ましい。 Note that the electron image is not limited to the BSE image, and a secondary electron image can also be used. However, from the viewpoint of achieving a high contrast ratio between the part corresponding to the porous sample 10 and the part corresponding to the voids 12 in the electron image and analyzing the voids 12 with more precision, the electron image is a BSE image. It is preferable that there be.

<本発明の他の実施形態>
以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明は、上述した実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々に改変することができる。
<Other embodiments of the present invention>
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be modified in various ways without departing from the gist of the present invention.

<本実施形態に係る効果>
本実施形態によれば、以下に示す1つ又は複数の効果を奏する。
<Effects of this embodiment>
According to this embodiment, one or more of the following advantages are achieved.

空隙12を有する多孔質試料10を樹脂13で包埋し樹脂包埋試料1に加工するときに、本実施形態では、まず多孔質試料10を樹脂13で包埋して硬化させて固結体14を形成した後、この固結体14を多孔質試料10を分断するように切断し、得られる切断片15を再度樹脂13で包埋し硬化させている。1回目の樹脂包埋では、多孔質試料10の内部に存在する空隙12に樹脂13を十分に埋め込むことができないものの、切断した後に再度樹脂包埋を行うことにより、1回目では埋められない空隙12に対して樹脂13を埋め込むことができる。これにより、観察面となる多孔質試料10の断面11に対して一面にわたって樹脂13を覆うことができ、その断面11に存在する空隙12に樹脂13を埋め込むことができる。このような工程で得られる樹脂包埋試料1によれば、反射電子像を取得したときに、多孔質試料10を構成する成分と空隙12を埋める樹脂13とを明確に区別することが可能となり、空隙12を精度よく分析することができる。また空隙12の分析から多孔質試料10についても精度よく分析することができる。 When a porous sample 10 having voids 12 is embedded in resin 13 and processed into a resin-embedded sample 1, in this embodiment, the porous sample 10 is first embedded in resin 13 and hardened to form a solidified body 14, and then the solidified body 14 is cut to divide the porous sample 10, and the resulting cut pieces 15 are embedded in resin 13 again and hardened. In the first resin embedding, the resin 13 cannot be sufficiently embedded in the voids 12 present inside the porous sample 10, but by performing resin embedding again after cutting, the resin 13 can be embedded in the voids 12 that were not filled in the first time. As a result, the resin 13 can be covered over the entire surface of the cross section 11 of the porous sample 10, which is the observation surface, and the resin 13 can be embedded in the voids 12 present in the cross section 11. According to the resin-embedded sample 1 obtained by such a process, when a backscattered electron image is acquired, it is possible to clearly distinguish the components that constitute the porous sample 10 from the resin 13 that fills the voids 12, and the voids 12 can be analyzed with high accuracy. Furthermore, the analysis of the voids 12 allows for accurate analysis of the porous sample 10.

また本実施形態においては、切断により得られる切断片15を液状樹脂に浸漬させた後、その断面11が下向きとなるように容器20に配置したうえで、液状樹脂を硬化させることが好ましい。このように樹脂13で包埋することにより、観察面となる断面11を樹脂包埋試料1の表面近傍に配置させるとともに、観察面上に堆積する樹脂13の厚みを少なくすることができる。この結果、樹脂13を研磨する厚みを薄くできるので、作業効率を高めることができる。 In the present embodiment, it is preferable that the cut pieces 15 obtained by cutting are immersed in a liquid resin, placed in the container 20 with the cross section 11 facing downward, and then the liquid resin is cured. By embedding with the resin 13 in this manner, the cross section 11 serving as the observation surface can be placed near the surface of the resin-embedded sample 1, and the thickness of the resin 13 deposited on the observation surface can be reduced. As a result, the thickness of the resin 13 to be polished can be reduced, so that work efficiency can be improved.

また本実施形態においては、得られるBSE像をそのまま評価するのではなく、BSE像を二値化して画像処理し、その画像に基づいて空隙を評価することが好ましい。二値化された画像によれば、多孔質試料10を構成する成分と空隙12を埋める樹脂13とをより明確に区別することができるので、空隙12をより精度よく評価することができる。 In addition, in this embodiment, it is preferable to binarize the BSE image and perform image processing on it, rather than evaluating the obtained BSE image as is, and to evaluate the voids based on the image. The binarized image makes it possible to more clearly distinguish between the components that make up the porous sample 10 and the resin 13 that fills the voids 12, so that the voids 12 can be evaluated more accurately.

また樹脂包埋試料1からBSE像を取得するときに全自動鉱物分析装置(MLA)を用いることが好ましい。MLAによれば、観察領域が大きいので、多孔質試料10が、断面積の最大値が2mm~700mmの範囲内となるような大きな塊状形状を有する場合であっても、断面全体の観察を一度で行うことができ、評価効率を高く維持することができる。 Further, when acquiring a BSE image from the resin-embedded sample 1, it is preferable to use a fully automatic mineral analyzer (MLA). According to MLA, since the observation area is large, even if the porous sample 10 has a large block shape with a maximum cross-sectional area in the range of 2 mm 2 to 700 mm 2 , the entire cross section can be observed. can be done in one go, and evaluation efficiency can be maintained at a high level.

1 樹脂包埋試料
10 多孔質試料
11 断面
12 空隙
13 樹脂
14 固結体
15 切断片
Reference Signs List 1: resin-embedded sample 10: porous sample 11: cross section 12: void 13: resin 14: solidified body 15: cut piece

Claims (8)

空隙を有する多孔質試料を準備する準備工程と、
前記多孔質試料を樹脂で包埋して固結体を形成する第1包埋工程と、
前記多孔質試料を分断するように前記固結体を切断し、前記多孔質試料の断面が露出する切断片を形成する切断工程と、
前記切断片を樹脂で包埋し、前記多孔質試料の断面に存在する前記空隙を前記樹脂で埋める第2包埋工程と、を有し、
前記第2包埋工程では、液状樹脂であるエポキシ樹脂に、前記切断片を前記断面が上向きとなるように浸漬させて脱泡処理を行った後、前記液状樹脂中で前記切断片を前記断面が下向きとなるように向きを変えて配置して、前記液状樹脂を硬化させる、
樹脂包埋試料の作製方法。
a preparation step of preparing a porous sample having voids;
a first embedding step of embedding the porous sample in a resin to form a solid body;
a cutting step of cutting the solid body so as to divide the porous sample to form a cut piece in which a cross section of the porous sample is exposed;
a second embedding step of embedding the cut piece in a resin and filling the voids existing in the cross section of the porous sample with the resin ;
In the second embedding step, the cut piece is immersed in an epoxy resin, which is a liquid resin, so that the cross section faces upward to perform a defoaming treatment, and then the cut piece is immersed in an epoxy resin, which is a liquid resin, so that the cross section is curing the liquid resin by changing the direction so that the liquid resin faces downward;
Method for preparing resin-embedded samples.
前記多孔質試料は、断面積の最大値が2mm以上700mm以下となるような大きさを有する、
請求項1に記載の樹脂包埋試料の作製方法。
The porous sample has a size such that the maximum cross-sectional area is 2 mm2 or more and 700 mm2 or less.
A method for preparing a resin-embedded sample according to claim 1.
空隙を有する多孔質試料を準備する準備工程と、
前記多孔質試料を樹脂で包埋して固結体を形成する第1包埋工程と、
前記多孔質試料を分断するように前記固結体を切断し、前記多孔質試料の断面が露出する切断片を形成する切断工程と、
前記切断片を樹脂で包埋し、前記多孔質試料の断面に存在する前記空隙を前記樹脂で埋める第2包埋工程と、
前記第2包埋工程で得られる樹脂包埋試料の前記多孔質試料が露出する面に電子線を照射し、電子像を取得する取得工程と、
前記電子像に基づいて前記多孔質試料を分析する分析工程と、を有し、
前記第2包埋工程では、液状樹脂であるエポキシ樹脂に、前記切断片を前記断面が上向きとなるように浸漬させて脱泡処理を行った後、前記液状樹脂中で前記切断片を前記断面が下向きとなるように向きを変えて配置して、前記液状樹脂を硬化させる、
多孔質試料の分析方法。
a preparation step of preparing a porous sample having voids;
a first embedding step of embedding the porous sample in a resin to form a solid body;
a cutting step of cutting the solid body so as to divide the porous sample to form a cut piece in which a cross section of the porous sample is exposed;
a second embedding step of embedding the cut piece in a resin and filling the voids present in the cross section of the porous sample with the resin;
an acquisition step of irradiating an electron beam to a surface of the resin-embedded sample obtained in the second embedding step where the porous sample is exposed to obtain an electron image;
an analysis step of analyzing the porous sample based on the electron image ,
In the second embedding step, the cut piece is immersed in an epoxy resin, which is a liquid resin, so that the cross section faces upward to perform a defoaming treatment, and then the cut piece is immersed in an epoxy resin, which is a liquid resin, so that the cross section is curing the liquid resin by changing the direction so that the liquid resin faces downward;
Analysis method for porous samples.
前記取得工程の後に、前記電子像を二値化する画像処理工程をさらに有し、
前記分析工程では、二値化された画像に基づいて前記空隙を分析する、
請求項3に記載の多孔質試料の分析方法。
The method further comprises, after the acquiring step, an image processing step of binarizing the electronic image,
In the analyzing step, the void is analyzed based on the binarized image.
The method for analyzing a porous sample according to claim 3.
前記画像処理工程では、前記電子像について、前記多孔質試料に対応する画素と前記樹脂に対応する画素とを区別するための階調を設定し、画素ごとに前記設定した階調を閾値として二値化する、
請求項4に記載の多孔質試料の分析方法。
In the image processing step, a gradation is set for the electron image to distinguish between pixels corresponding to the porous sample and pixels corresponding to the resin, and the set gradation is used as a threshold value for each pixel to perform binarization.
The method for analyzing a porous sample according to claim 4.
前記電子像は、反射電子像である、
請求項3~5のいずれか1項に記載の多孔質試料の分析方法。
The electron image is a reflected electron image.
The method for analyzing a porous sample according to any one of claims 3 to 5.
前記取得工程では、全自動鉱物分析装置を用いる、
請求項3~6のいずれか1項に記載の多孔質試料の分析方法。
In the acquisition step, a fully automatic mineral analyzer is used,
The method for analyzing a porous sample according to any one of claims 3 to 6.
前記分析工程では、前記空隙について大きさごとの体積割合を測定する、
請求項3~7のいずれか1項に記載の多孔質試料の分析方法。
In the analysis step, the volume ratio of each size of the void is measured.
The method for analyzing a porous sample according to any one of claims 3 to 7.
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