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目視観察の重要性

 
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 形態観察は、文字通り対象物の形、特に表面などの外見上の形状を観察することである。現在、形態観察の方法には様々なものが選択可能であるが、それらの中でも最も簡便で、意図するか否かにはかかわらず最初に実行されるのが、肉眼による観察、「目視」である。ほとんどの方は、形態観察というとSEMやSPMなどを最初に思い浮かべるであろう。このように目視をいわゆる機器分析と同列に並べることに違和感を覚える方も少なくないと想像される。肉眼の観察倍率はもちろん1倍であり、この点からは得られる情報は非常に限定的なものであるというのが多くの認識であろう。

 しかし、人間の目は想像に以上に多くの情報を与えてくれる非常に優れた分析プローブであるといえる。そして、分析の必要性を生む多くのきっかけは肉眼が与えているというのも紛れもない事実である。例えば、材料の劣化等に伴う変色において人の目は非常に高感度な検出器と言える。事実、多くの変色の事例で、肉眼では明確な色の変化が見られているにもかかわらず、紫外可視分光法以外の方法では有効な情報が得られないばかりか、未変色品との差異も検出できないことは珍しいことではない。

 そして、この色という点では、肉眼は機器分析では得ることのできない複合情報を与えてくれる。加えて、二つの目を使うことで、立体的な位置情報も得ることができる。形状情報と色情報を同時に得ることができるのは、最近になってCCD顕微鏡などで実現されているが、従来は肉眼以外にはなかったと言っても過言ではない。さらに、人の空間認識能力はテクノロジーの発達した現代においても非常にハイレベルなものであり、そこから生まれる空間認識によって膨大な情報の中から意味のある情報を抜き出すことができる。

 このように、観察倍率や定量的な評価という意味では機器分析には劣る部分もあるが、特に形態観察の初期段階における有効性は特筆すべきものがあると言える。そして、この肉眼の能力を飛躍的に向上させてくれるのが、前述のCCD顕微鏡なども含まれる光学顕微鏡である。光学顕微鏡による観察では、形状情報はもちろんのこと、色情報や質感などの感覚的情報も損なうことなく取得できる。そして、光学系の高性能化によって観察倍率も1000倍以上が簡単に実現でき、数千倍での観察も可能となっている。

さらに、オートステージと制御ソフトの連携によって、立体情報を得ることもでき、さらに半定量解析によってプロファイルを得ることもできるようになってきている。また、大気中での観察が可能なことから生体試料などの観察も容易であり、実空間座標での取り扱いが可能なことから試料の観察と加工を直感的に行うことができる点も得られる情報の多様化や、他の手法の連携という点で有効であると言える。

 このように、光学観察は多くの場面で軽視されがちであるにもかかわらず、非常に多様な複合的情報を得られるという点において、非常に強力な武器となる。ただし、決して光学観察が万能という意味ではなく、現状が軽視されすぎている傾向にあるということであり、基本的には初期分析の方法という位置づけと考えるのが妥当であろう。光学観察によって、必要となる詳細情報の「当たり」をつけて、その後の手法選択や分析方針の決定の基礎情報とするという考え方が適切であるといえる。

 もちろん、前述のように光学顕微鏡等の補助機器は使用するにしても目に観察で全てが解決するわけではなく、目的に応じた適切な選択は必要である。例えば、原子レベルでの表面形態に関する情報が必要な場合には、SPM等の機器分析を用いる必要があることは言うまでもない。しかし、ここで見方を変えるとそのような場合でも目に観察が意味を持つケースもある。

 特に産業界では必須の条件となるが、研究開発においてはその成果を実社会に応用することが望まれる。もちろん、半導体産業に代表されるように目に触れることなく機能を発現するものもあるが、多くのものはケースでは人が触れたり、目にしたりするものである。すなわち、ナノやミクロのオーダーがマクロな特性へと繋がって、その機能が発言されていることになる。したがって、ミクロオーダーとマクロオーダーの両方の情報を議論する必要があるといえる。そして、このような場合のマクロ情報の中の重要なものが、最終的な判断をする人間の得る情報であり、その代表的なものの一つが目による観察であるといえる。こういった意味で、ミクロオーダーの分析が中心となる場合でも、ある部分では目などによるマクロ観察の情報も重要な意味を持つことが少なくないといえる。

 いずれにしても、機械的に機器分析を選択して、特に、高倍率ほど有効な情報を与えてくれるというような妄信をするのではなく、様々な面から複合的に情報を得て、それらを総合的に判断することを心がける必要がある。

 

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