特許 7372626 容器、及び光学顕微鏡の温度調整装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-10-24

(45)【発行日】2023-11-01

(54)【発明の名称】容器、及び光学顕微鏡の温度調整装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 24/10 20060101AFI20231025BHJP

   G02B 21/30 20060101ALI20231025BHJP

【ＦＩ】

G01N24/10 520A

G01N24/10 520T

G02B21/30

【請求項の数】 17

(21)【出願番号】P 2019086354

(22)【出願日】2019-04-26

(65)【公開番号】P2019194589

(43)【公開日】2019-11-07

【審査請求日】2022-04-21

(31)【優先権主張番号】P 2018085225

(32)【優先日】2018-04-26

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】504147243

【氏名又は名称】国立大学法人 岡山大学

(73)【特許権者】

【識別番号】504139662

【氏名又は名称】国立大学法人東海国立大学機構

(74)【代理人】

【識別番号】100168583

【弁理士】

【氏名又は名称】前井 宏之

(72)【発明者】

【氏名】藤原 正澄

(72)【発明者】

【氏名】湯川 博

(72)【発明者】

【氏名】馬場 嘉信

【審査官】横尾 雅一

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－１６２９１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－０９６４０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０３５５７８５５（ＣＮ，Ａ）

【文献】特開昭６２－１３２１５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５８－１０８４２１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｎ ２２／００ － Ｇ０１Ｎ ２２／０４

Ｇ０１Ｎ ２４／００ － Ｇ０１Ｎ ２４／１４

Ｇ０１Ｒ ３３／００ － Ｇ０１Ｒ ３３／２６

Ｇ０１Ｒ ３３／２８ － Ｇ０１Ｒ ３３／６４

Ｇ０１Ｎ ２１／００ － Ｇ０１Ｎ ２１／７４

Ｇ０２Ｂ １９／００ － Ｇ０２Ｂ ２１／００

Ｇ０２Ｂ ２１／０６ － Ｇ０２Ｂ ２１／３６

Ｈ０１Ｌ ２１／６６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

試料を収納する容器であって、
ガラス板と、
前記ガラス板の一方側の面上に固定された筒状の容器本体と
を備え、
前記試料は、前記ガラス板および前記容器本体に囲まれた空間内に収納され、
前記ガラス板には、マイクロ波を前記試料に照射するアンテナが形成される、容器。

【請求項2】

前記ガラス板は、前記容器本体の開口を覆う、請求項１に記載の容器。

【請求項3】

前記容器本体は、孔が設けられた底面を有しており、
前記アンテナは、前記孔から露出されるように配置される、請求項１または２に記載の容器。

【請求項4】

蓋を更に備え、
前記蓋は、前記容器本体を閉塞する、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の容器。

【請求項5】

前記アンテナに前記マイクロ波を伝送する第１導線と、
前記アンテナに前記マイクロ波を伝送し、前記第１導線と相違する第２導線と
を更に備え、
前記第１導線の一方端は、前記アンテナの一方端に接続され、
前記第２導線の一方端は、前記アンテナの他方端に接続される、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の容器。

【請求項6】

前記第１導線及び前記第２導線の各々は、薄板状に形成され、
前記第１導線の一方端の幅は、前記アンテナの一方端の幅と略同一であり、
前記第２導線の一方端の幅は、前記アンテナの他方端の幅と略同一である、請求項５に記載の容器。

【請求項7】

前記第１導線の長手方向の中心線は、直線状であり、
前記第１導線の幅方向の両端部の各々は、前記第１導線の長手方向に直線状に形成され、
前記第２導線の長手方向の中心線は、直線状であり、
前記第２導線の幅方向の両端部の各々は、前記第２導線の長手方向に直線状に形成される、請求項６に記載の容器。

【請求項8】

前記第１導線の他方端は、第１同軸ケーブルの一方端に接続され、
前記第２導線の他方端は、前記第１同軸ケーブルと相違する第２同軸ケーブルの一方端に接続され、
前記第１同軸ケーブルの他方端と、前記第２同軸ケーブルの他方端とは、マイクロ波発生器に接続され、
前記マイクロ波発生器は、前記マイクロ波を出力する、請求項６又は請求項７に記載の容器。

【請求項9】

前記第１導線の他方端と前記第１同軸ケーブルの一方端とは、第１コネクタを介して接続され、
前記第２導線の他方端と前記第２同軸ケーブルの一方端とは、前記第１コネクタと相違する第２コネクタを介して接続され、
前記第１導線の他方端の幅は、前記第１コネクタの電極の幅と略同一に形成され、
前記第２導線の他方端の幅は、前記第２コネクタの電極の幅と略同一に形成される、請求項８に記載の容器。

【請求項10】

前記第１導線の他方端と前記第１コネクタの電極とは、圧着されて接続され、
前記第２導線の他方端と前記第２コネクタの電極とは、圧着されて接続される請求項９に記載の容器。

【請求項11】

前記第１導線の他方端と前記第１コネクタの電極とは、銀ペーストによって接続され、
前記第２導線の他方端と前記第２コネクタの電極とは、銀ペーストによって接続される、請求項９又は請求項１０に記載の容器。

【請求項12】

前記アンテナは、共振構造を有する、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の容器。

【請求項13】

前記アンテナに前記マイクロ波を伝送する導線を更に備え、
前記アンテナは、前記導線と対向して配置される、請求項１２に記載の容器。

【請求項14】

前記アンテナは、
前記導線に対して一方側に配置される第１導電部と、
前記導線に対して他方側に配置される第２導電部と
を有する、請求項１３に記載の容器。

【請求項15】

前記アンテナは、前記導線の延びる方向と平行に延びた形状を有している、請求項１３又は請求項１４のいずれか１項に記載の容器。

【請求項16】

請求項１から請求項１５のいずれか１項に記載の容器と、
前記容器が載置されるステージと、
対物レンズを加熱又は冷却する第１加熱冷却部と、
前記容器を覆うカバーと、
前記カバーを加熱又は冷却する第２加熱冷却部と、
前記第１加熱冷却部と前記第２加熱冷却部とを制御する温度制御部と
を備える、光学顕微鏡の温度調整装置。

【請求項17】

マイクロ波を出力するマイクロ波発生器と、
前記マイクロ波を前記アンテナに伝送する同軸ケーブルと、
前記同軸ケーブルの端部に接続されたコネクタと、
前記コネクタを支持する支持部材と
を更に備え、
前記支持部材は、前記ステージに固定される、請求項１６に記載の光学顕微鏡の温度調整装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電子スピン共鳴を用いた実験に用いる容器、及び光学顕微鏡の温度調整装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１に記載の顕微鏡には、金属製のステージの中央部に、ガラス板が配置される。また、ガラス板の上面には、例えば、ガラス製のペトリディシュ型の培養容器が載置される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００９－３００８４１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１に記載の顕微鏡では、アンテナの位置を調整するために、時間を要する可能性がある。例えば、電子スピン共鳴（ＥＰＲ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｐａｒａｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）による検出を実行するためには、試料にマイクロ波を照射する必要がある。また、試料にマイクロ波を的確に照射するためには、アンテナの位置を調整する必要がある。よって、アンテナの位置を調整するために、時間を要する可能性がある。したがって、電子スピン共鳴を用いた実験の効率が低下する可能性がある。

【0005】

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、電子スピン共鳴を用いた実験の効率を向上可能な容器、及び光学顕微鏡の温度調整装置を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明に係る容器は、試料を収納する。前記容器は、前記容器の底面に配置されるガラス板を備える。前記ガラス板には、マイクロ波を前記試料に照射するアンテナが形成される。

【0007】

本発明に係る容器において、前記アンテナは、蒸着によって前記ガラス板に形成されることが好ましい。

【0008】

本発明に係る容器において、前記アンテナは、フォトリソグラフィによって前記ガラス板に形成されることが好ましい。

【0009】

本発明に係る容器は、蓋を更に備えることが好ましい。前記蓋は、前記容器を閉塞することが好ましい。

【0010】

本発明に係る容器は、第１導線と、第２導線とを更に備えることが好ましい。前記第１導線は、前記アンテナに前記マイクロ波を伝送することが好ましい。前記第２導線は、前記アンテナに前記マイクロ波を伝送し、前記第１導線と相違することが好ましい。前記第１導線の一方端は、前記アンテナの一方端に接続されることが好ましい。前記第２導線の一方端は、前記アンテナの他方端に接続されることが好ましい。

【0011】

本発明に係る容器は、前記第１導線及び前記第２導線の各々が、薄板状に形成されることが好ましい。前記第１導線の一方端の幅は、前記アンテナの一方端の幅と略同一であることが好ましい。前記第２導線の一方端の幅は、前記アンテナの他方端の幅と略同一であることが好ましい。

【0012】

本発明に係る容器は、前記第１導線の他方端が、第１同軸ケーブルの一方端に接続されることが好ましい。前記第２導線の他方端は、前記第１同軸ケーブルと相違する第２同軸ケーブルの一方端に接続されることが好ましい。前記第１同軸ケーブルの他方端と、前記第２同軸ケーブルの他方端とは、マイクロ波発生器に接続されることが好ましい。前記マイクロ波発生器は、前記マイクロ波を出力することが好ましい。

【0013】

本発明に係る容器は、前記第１導線の他方端と前記第１同軸ケーブルの一方端とは、第１コネクタを介して接続されることが好ましい。前記第２導線の他方端と前記第２同軸ケーブルの一方端とは、前記第１コネクタと相違する第２コネクタを介して接続されることが好ましい。前記第１導線の他方端の幅は、前記第１コネクタの電極の幅と略同一に形成されることが好ましい。前記第２導線の他方端の幅は、前記第２コネクタの電極の幅と略同一に形成されることが好ましい。

【0014】

本発明に係る容器は、前記第１導線の長手方向の中心線が、直線状であることが好ましい。前記第１導線の幅方向の両端部の各々は、前記第１導線の長手方向に直線状に形成されることが好ましい。前記第２導線の長手方向の中心線は、直線状であることが好ましい。前記第２導線の幅方向の両端部の各々は、前記第１導線の長手方向に直線状に形成されることが好ましい。

【0015】

本発明に係る容器は、前記第１導線の他方端と前記第１コネクタの電極とは、圧着されて接続されることが好ましい。前記第２導線の他方端と前記第２コネクタの電極とは、圧着されて接続されることが好ましい。

【0016】

本発明に係る容器は、前記第１導線の他方端と前記第１コネクタの電極とは、銀ペーストによって接続されることが好ましい。前記第２導線の他方端と前記第２コネクタの電極とは、銀ペーストによって接続されることが好ましい。

【0017】

本発明に係る容器において、前記アンテナは、共振構造を有する。

【0018】

本発明に係る容器は、前記アンテナに前記マイクロ波を伝送する導線を更に備え、前記アンテナは、前記導線と対向して配置される。

【0019】

本発明に係る容器において、前記アンテナは、前記導線に対して一方側に配置される第１導電部と、前記導線に対して他方側に配置される第２導電部とを有する。

【0020】

本発明に係る容器において、前記アンテナは、前記導線の延びる方向と平行に延びた形状を有している。

【0021】

本発明に係る光学顕微鏡の温度調整装置は、ステージと、第１加熱冷却部と、カバーと、第２加熱冷却部と、温度制御部とを備える。前記ステージは、前記容器が載置されるように構成される。前記第１加熱冷却部は、対物レンズを加熱又は冷却する。前記カバーは、前記容器を覆う。前記第２加熱冷却部は、前記カバーを加熱又は冷却する。前記温度制御部は、前記第１加熱冷却部と前記第２加熱冷却部とを制御する。

【0022】

本発明に係る光学顕微鏡の温度調整装置は、マイクロ波発生器と、同軸ケーブルと、コネクタと、支持部材とを更に備えることが好ましい。前記マイクロ波発生器は、マイクロ波を出力することが好ましい。前記同軸ケーブルは、前記マイクロ波を前記アンテナに伝送することが好ましい。前記コネクタは、前記同軸ケーブルの端部に接続されることが好ましい。前記支持部材は、前記コネクタを支持することが好ましい。前記支持部材は、前記ステージに固定されることが好ましい。

【発明の効果】

【0023】

本発明の容器、及び光学顕微鏡の温度調整装置によれば、電子スピン共鳴を用いた実験の効率を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】本発明の実施形態に係る容器の構成の一例を示す図である。（ａ）は、容器の構成の一例を示す側面図である。（ｂ）は、容器の構成の一例を示す底面図である。

【図2】本発明の実施形態に係る容器の構成の一例を示す平面図である。

【図3】本発明の他の実施形態に係る容器の構成の一例を示す図である。（ａ）は、容器の構成の一例を示す側面図である。（ｂ）は、容器の構成の一例を示す底面図である。

【図4】本発明の実施形態に係る温度調整装置の一例を示す図である。

【図5】本発明の実施形態に係るステージの一例を示す斜視図である。

【図6】ステージの一例を示す分解斜視図である。

【図7】ステージの一例を示す斜視図である。

【図8】温度調整装置による温度の制御結果の一例を示すグラフである。

【図9】実験結果の一例を示すグラフである。（ａ）は、光検出スピン共鳴スペクトルの一例を示すグラフである。（ｂ）は、光検出スピン共鳴スペクトルのピーク値の温度依存性の一例を示すグラフである。

【図10】実験結果の一例を示すグラフである。（ａ）は、Ｓ１１値の強度分布の一例を示すグラフである。（ｂ）は、Ｓ２１値の強度分布の一例を示すグラフである。

【図11】本発明の他の実施形態に係る容器の構成の一例を示す図である。（ａ）は、容器の構成の一例を示す底面図であり、（ｂ）は、アンテナの構成を示す模式図である。

【図12】本発明の実施形態に係る容器の構成の一例を示す平面図である。

【図13】（ａ）は、図１に示した容器において発生する磁場分布を示す図であり、（ｂ）は、図１に示した容器において発生する磁場の強度を示すグラフであり、（ｃ）は、（ｂ）の領域Ｒ１を拡大したグラフである。

【図14】（ａ）は、図１１に示した容器において発生する磁場分布を示す図であり、（ｂ）は、図１１に示した容器において発生する磁場の強度を示すグラフであり、（ｃ）は、（ｂ）の領域Ｒ２を拡大したグラフである。

【図15】（ａ）は、図１に示した容器における電場分布の一例を示す図であり、（ｂ）は、図１１に示した容器における電場分布の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

以下、本発明の実施形態について、図面（図１～図１５）を参照しながら説明する。なお、図中、同一又は相当部分については同一の参照符号を付して説明を繰り返さない。

【0026】

まず、図１を参照して本発明の実施形態に係る容器１の構成について説明する。図１は、容器１の構成の一例を示す図である。図１（ａ）は、容器１の構成の一例を示す側面図である。図１（ｂ）は、容器１の構成の一例を示す底面図である。図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、容器１は、容器本体１１と、蓋１２と、ガラス板１３と、アンテナ１４と、導線１５とを備える。容器１は、図略の試料Ｍを収納する。試料Ｍは、例えば細胞である。

【0027】

容器本体１１は、有底の円筒状に形成される。容器本体１１は、樹脂で形成される。容器本体１１は、例えばポリスチレンで形成される。容器本体１１の直径は、例えば３５ｍｍである。容器本体１１には、孔１１１が形成される。孔１１１は、容器本体１１の底面の中央部に円形状に形成される。孔１１１の直径は、例えば１０ｍｍである。

【0028】

蓋１２は、容器１を閉塞する。蓋１２は、容器本体１１の上部に載置される。蓋１２は、容器本体１１の上面の開口を覆う。蓋１２は、容器本体１１に着脱自在である。蓋１２は、樹脂で形成される。蓋１２は、例えばポリスチレンで形成される。

【0029】

ガラス板１３は、矩形の板状に形成される。ガラス板１３は、例えば、正方形の板状に形成される。ガラス板１３は、容器本体１１の底面に固定される。ガラス板１３は、容器本体１１の底面に、例えば接着剤で固定される。ガラス板１３は、孔１１１を覆う。ガラス板１３の中央部に孔１１１が位置するように、ガラス板１３は容器本体１１の底面に固定される。ガラス板１３の上面には、試料Ｍが載置される。ガラス板１３の厚みは、例えば０．１７ｍｍである。ガラス板１３の一辺の長さは、例えば２０ｍｍである。

【0030】

アンテナ１４は、ガラス板１３に形成される。アンテナ１４は、例えばガラス板１３の上面に形成される。アンテナ１４は、マイクロ波を試料Ｍに照射する。アンテナ１４は、孔１１１の中心を通るように配置される。

【0031】

ここでは、アンテナ１４は、直線状に延びる。アンテナ１４は、孔１１１の一方端（左端）から孔１１１の他方端（右端）まで形成される。アンテナ１４は、例えば直線状に形成される。アンテナ１４の幅は、例えば２５μｍである。アンテナ１４の幅が比較的細いことにより、広範囲の周波数のマイクロ波をアンテナ１４に供給できる。例えば、アンテナ１４は、金属から形成される。一例では、アンテナ１４は、銅で形成される。アンテナ１４は、蒸着によってガラス板１３に形成される。具体的には、アンテナ１４は、フォトリソグラフィによってガラス板１３に形成される。

【0032】

導線１５は、アンテナ１４にマイクロ波を伝送する。導線１５は、薄板状に形成される。導線１５の一部は、図１（ａ）に示すように、ガラス板１３の上面と容器本体１１の底面との間に配置される。導線１５の一部は、導線１５のうちのガラス板１３で覆われる部分を示す。導線１５は、例えば銅で形成される。

【0033】

導線１５は、第１導線１５１と、第２導線１５２とを有する。第２導線１５２は、第１導線１５１と相違する。第１導線１５１の一方端（例えば、右端）は、アンテナ１４の一方端（例えば、左端）に接続される。第２導線１５２の一方端（例えば、左端）は、アンテナ１４の他方端（例えば、右端）に接続される。

【0034】

以上、図１を参照して説明したように、本発明の実施形態では、ガラス板１３には、マイクロ波を試料Ｍに照射するアンテナ１４が形成される。よって、アンテナ１４の位置を調整する必要がない。したがって、電子スピン共鳴を用いた実験の効率を向上できる。また、アンテナ１４の位置を調整するために蓋１２を開ける必要がない。したがって、試料Ｍにコンタミネ－ションが発生することを抑制できる。

【0035】

また、アンテナ１４は、蒸着によってガラス板１３に形成される。したがって、所望する形状のアンテナ１４を容易に形成できる。

【0036】

また、アンテナ１４は、フォトリソグラフィによってガラス板１３に形成される。したがって、所望する形状のアンテナ１４を更に容易に形成できる。

【0037】

また、蓋１２は容器１を密閉する。したがって、試料Ｍにコンタミネ－ションが発生することを抑制できる。

【0038】

また、第１導線１５１の一方端は、アンテナ１４の一方端に接続され、第２導線１５２の一方端は、アンテナ１４の他方端に接続される。したがって、第１導線１５１及び第２導線１５２を介してアンテナ１４にマイクロ波を供給できる。

【0039】

なお、本発明の実施形態では、アンテナ１４がガラス板１３の上面に形成されるが、本発明はこれに限定されない。アンテナ１４がガラス板１３に形成されればよい。アンテナ１４が、例えば、ガラス板１３の下面に形成されてもよい。この場合には、ガラス板１３を、容器本体１１の底面に容易に固定できる。

【0040】

また、本発明の実施形態では、アンテナ１４が銅で形成されるが、本発明はこれに限定されない。アンテナ１４が導電体で形成されればよい。例えば、アンテナ１４が銀で形成されてもよい。また、アンテナ１４が金で形成されてもよい。

【0041】

また、本発明の実施形態では、アンテナ１４が直線状に形成されるが、本発明はこれに限定されない。アンテナ１４の形状は、試料Ｍに照射するマイクロ波の強度、及び周波数と、量子計測の測定モードと、試料Ｍのサイズとに応じて決定すればよい。なお、量子計測の測定モードは、温度測定モード、磁場測定モード、及び電場測定モードを含む。

【0042】

次に、図１及び図２を参照して、本発明の実施形態に係る容器１の構成について更に説明する。図２は、容器１の構成の一例を示す平面図である。図２に示すように、第１導線１５１の他方端（左端）は、第１コネクタ２１の電極２１１に接続され、第２導線１５２の他方端（右端）は、第２コネクタ２２の電極２２１に接続される。具体的には、第１導線１５１の他方端は、第１コネクタ２１の電極２１１に圧着されて接続される。また、第２導線１５２の他方端は、第２コネクタ２２の電極２２１に圧着されて接続される。

【0043】

第１コネクタ２１は、第１同軸ケーブル３１の一方端に接続される。すなわち、第１導線１５１の他方端は、第１同軸ケーブル３１の一方端と、第１コネクタ２１を介して接続される。第２コネクタ２２は、第２同軸ケーブル３２の一方端に接続される。すなわち、第２導線１５２の他方端は、第２同軸ケーブル３２の一方端と、第２コネクタ２２を介して接続される。このため、マイクロ波の透過特性を示すＳ２１値を取得することにより、アンテナ１４から照射されるマイクロ波の強度をマイクロ波の周波数に応じて取得できる。なお、以下の説明において、第１コネクタ２１と第２コネクタ２２とをコネクタ２と総称する場合がある。コネクタ２は、例えばＳＭＡコネクタである。すなわち、コネクタ２は、ＭＩＬ－ＰＲＦ－３９０１２に規定されたＳＭＡ形（Ｓｕｂ Ｍｉｎｉａｔｕｒｅ ＴｙｐｅＡ）に準拠して作られたコネクタである。

【0044】

第１同軸ケーブル３１の他方端と、第２同軸ケーブル３２の他方端とはマイクロ波発生器に接続される。マイクロ波発生器は、マイクロ波を出力する。マイクロ波発生器については、後述にて図４を参照して詳細に説明する。以下の説明において、第１同軸ケーブル３１と第２同軸ケーブル３２とを同軸ケーブル３と総称する場合がある。

【0045】

第１導線１５１の一方端（右端）は、アンテナ１４の一方端（左端）に接続される。また、第１導線１５１の一方端の幅がアンテナ１４の一方端の幅と同一になるように、第１導線１５１が形成される。本発明の実施形態では、アンテナ１４の幅は、２５μｍである。そこで、第１導線１５１の一方端の幅は、２５μｍである。

【0046】

第２導線１５２の一方端（左端）は、アンテナ１４の他方端（右端）に接続される。また、第２導線１５２の一方端の幅がアンテナ１４の他方端の幅と同一になるように、第２導線１５２が形成される。本発明の実施形態では、アンテナ１４の幅は、２５μｍである。そこで、第２導線１５２の一方端の幅は、２５μｍである。

【0047】

第１導線１５１の他方端（左端）の幅が第１コネクタ２１の電極２１１の幅と同一になるように、第１導線１５１が形成される。本発明の実施形態では、第１コネクタ２１の電極２１１の幅は、例えば１ｍｍである。そこで、第１導線１５１の他方端の幅は、１ｍｍに形成される。

【0048】

第２導線１５２の他方端（右端）の幅が第２コネクタ２２の電極２２１の幅と同一になるように、第２導線１５２が形成される。本発明の実施形態では、第２コネクタ２２の電極２２１の幅は、例えば１ｍｍである。よって、第２導線１５２の他方端の幅は、１ｍｍに形成される。

【0049】

第１導線１５１の長手方向（左右方向）の中心線は、直線状である。第１導線１５１の幅方向（上下方向）の両端部の各々は、第１導線１５１の長手方向に直線状に形成される。すなわち、第１導線１５１は、台形状に形成される。なお、台形の高さ方向（左右方向）は、台形の幅方向（上下方向）と比較して長い。

【0050】

第２導線１５２の長手方向（左右方向）の中心線は、直線状である。第２導線１５２の幅方向（上下方向）の両端部の各々は、第２導線１５２の長手方向に直線状に形成される。すなわち、第２導線１５２は、台形状に形成される。なお、台形の高さ方向（左右方向）は、台形の幅方向（上下方向）と比較して長い。

【0051】

以上、図１及び図２を参照して説明したように、第１導線１５１の一方端の幅がアンテナ１４の一方端の幅と同一になるように、第１導線１５１が形成され、第２導線１５２の一方端の幅がアンテナ１４の他方端の幅と同一になるように、第２導線１５２が形成される。よって、アンテナ１４の一方端と第１導線１５１の一方端との接続部、及びアンテナ１４の他方端と第２導線１５２の一方端との接続部におけるマイクロ波の伝送損出を低減できる。したがって、アンテナ１４にマイクロ波を効率的に供給できる。

【0052】

また、第１導線１５１の他方端は、第１同軸ケーブル３１の一方端に接続され、第２導線１５２の他方端は、第２同軸ケーブル３２の一方端に接続される。また、第１同軸ケーブル３１の他方端と、第２同軸ケーブル３２の他方端とはマイクロ波発生器に接続される。したがって、第１同軸ケーブル３１及び第２同軸ケーブル３２を介して、マイクロ波発生器からのマイクロ波を第１導線１５１及び第２導線１５２に伝送できる。

【0053】

また、第１導線１５１の他方端の幅が第１コネクタ２１の電極２１１の幅と同一になるように、第１導線１５１が形成され、第２導線１５２の他方端の幅が第２コネクタ２２の電極２２１の幅と同一になるように、第２導線１５２が形成される。よって、第１導線１５１の他方端と第１コネクタ２１との接続部、及び第２導線１５２の他方端と第２コネクタ２２との接続部におけるマイクロ波の伝送損出を低減できる。したがって、アンテナ１４にマイクロ波を更に効率的に供給できる。

【0054】

また、第１導線１５１の幅方向の両端部の各々は、第１導線１５１の長手方向に直線状に形成され、第２導線１５２の幅方向の両端部の各々は、第２導線１５２の長手方向に直線状に形成される。よって、第１導線１５１及び第２導線１５２の各々におけるマイクロ波の伝送損出を更に低減できる。したがって、アンテナ１４にマイクロ波を更に効率的に供給できる。

【0055】

また、第１導線１５１の他方端と第１コネクタ２１の電極２１１とは、圧着されて接続され、第２導線１５２の他方端と第２コネクタ２２の電極２２１とは、圧着されて接続される。よって、第１導線１５１の他方端と第１コネクタ２１の電極２１１との着脱が容易であり、第２導線１５２の他方端と第２コネクタ２２の電極２２１との着脱が容易である。したがって、電子スピン共鳴を用いた実験の効率を更に向上できる。

【0056】

なお、本発明の実施形態では、第１導線１５１と第１コネクタ２１の電極２１１とが、圧着されて接続され、第２導線１５２と第２コネクタ２２の電極２２１とが、圧着されて接続されるが、本発明はこれに限定されない。第１導線１５１と第１コネクタ２１の電極２１１とが、着脱自在に接続され、第２導線１５２と第２コネクタ２２の電極２２１とが、着脱自在に接続されればよい。

【0057】

例えば、第１導線１５１と第１コネクタ２１の電極２１１とが、銀ペーストによって接続され、第２導線１５２と第２コネクタ２２の電極２２１とが、銀ペーストによって接続されてもよい。この場合には、第１導線１５１と第１コネクタ２１の電極２１１との接続部、及び第２導線１５２と第２コネクタ２２の電極２２１との接続部の各々におけるマイクロ波の伝送損出を更に低減できる。したがって、アンテナ１４にマイクロ波を更に効率的に供給できる。

【0058】

また、本発明の実施形態では、第１導線１５１の一方端の幅がアンテナ１４の一方端の幅と同一になるように、第１導線１５１が形成され、第２導線１５２の一方端の幅がアンテナ１４の他方端の幅と同一になるように、第２導線１５２形成されるが、本発明はこれに限定されない。第１導線１５１の一方端の幅がアンテナ１４の一方端の幅と略同一になるように、第１導線１５１が形成され、第２導線１５２の一方端の幅がアンテナ１４の他方端の幅と略同一になるように、第２導線１５２が形成されればよい。第１導線１５１の一方端の幅とアンテナ１４の一方端の幅との差が小さい程、アンテナ１４の一方端と第１導線１５１の一方端との接続部におけるマイクロ波の伝送損出を低減できる。第２導線１５２の一方端の幅とアンテナ１４の他方端の幅との差が小さい程、アンテナ１４の一方端と第１導線１５１の一方端との接続部におけるマイクロ波の伝送損出を低減できる。

【0059】

また、本発明の実施形態では、第１導線１５１の他方端の幅が第１コネクタ２１の電極２１１の幅と同一になるように、第１導線１５１が形成され、第２導線１５２の他方端の幅が第２コネクタ２２の電極２２１の幅と同一になるように、第２導線１５２が形成されるが、本発明はこれに限定されない。第１導線１５１の他方端の幅が第１コネクタ２１の電極２１１の幅と略同一になるように、第１導線１５１が形成され、第２導線１５２の他方端の幅が第２コネクタ２２の電極２２１の幅と略同一になるように、第２導線１５２が形成されればよい。第１導線１５１の他方端の幅と第１コネクタ２１の電極２１１の幅との差が小さい程、第１導線１５１の他方端と第１コネクタ２１との接続部におけるマイクロ波の伝送損出を低減できる。第２導線１５２の他方端の幅と第２コネクタ２２の電極２２１の幅と幅との差が小さい程、第２導線１５２の他方端と第２コネクタ２２との接続部におけるマイクロ波の伝送損出を低減できる。

【0060】

また、本発明の実施形態では、第１コネクタ２１の電極２１１の幅、及び第２コネクタ２２の電極２２１の幅は、１ｍｍであるが、本発明はこれに限定されない。第１コネクタ２１の電極２１１の幅とアンテナ１４の幅との差が小さい程、第１導線１５１におけるマイクロ波の伝送損出を低減できる。第２コネクタ２２の電極２２１の幅とアンテナ１４の幅との差が小さい程、第２導線１５２におけるマイクロ波の伝送損出を低減できる。

【0061】

次に、図１～図３を参照して、本発明の他の実施形態に係る容器１の構成について更に説明する。図１に示す容器１の容器本体１１が有底の円筒状であるのに対して、図３に示す容器１の容器本体１１が円筒状である点で相違している。以下の説明では、図１に示す容器１と相違する点について主に説明する。

【0062】

図３に示すように、容器１は、容器本体１１と、蓋１２と、ガラス板１３と、アンテナ１４と、導線１５とを備える。

【0063】

容器本体１１は、円筒状に形成される。容器本体１１の直径は、例えば１０ｍｍである。ガラス板１３は、矩形状に形成される。ガラス板１３の厚みは、例えば０．１７ｍｍである。ガラス板１３の一辺の長さは、例えば２０ｍｍである。容器本体１１は、ガラス板１３の中央部に配置される。

【0064】

アンテナ１４は、ガラス板１３の上面に形成される。アンテナ１４は、容器本体１１の中心を通るように配置される。アンテナ１４は、容器本体１１の一方端（左端）から容器本体１１の他方端（右端）まで形成される。アンテナ１４は、例えば直線状に形成される。

【0065】

導線１５の一部は、ガラス板１３の上面に配置される。導線１５の一部は、導線１５のうちのガラス板１３での上面に配置される部分を示す。

【0066】

以上、図３を参照して説明したように、本発明の実施形態では、容器１の容器本体１１は、円筒状に形成される。したがって、図１に示す容器１と比較して簡素な構成で、容器１を形成できる。

【0067】

また、容器１は、図１に示す容器１と比較して小さい。具体的には、図１に示す容器１の容器本体１１の直径が３５ｍｍであるのに対して、容器１の容器本体１１の直径が１０ｍｍである。よって、容器１の内部の気体の体積を削減できる。したがって、試料Ｍにコンタミネ－ションが発生することを抑制できる。

【0068】

なお、図１～図３を参照した説明では、アンテナ１４の両端は、第１導線１５１及び第２導線１５２に接続されるとともに、第１導線１５１は第１コネクタ２１の電極２１１に接続され、第２導線１５２は第２コネクタ２２の電極２２１に接続されたが、本実施形態はこれに限定されない。アンテナ１４の一方端が導線１５に接続される一方で、アンテナ１４の他方端が導線１５に接続されなくてもよい。この場合でも、アンテナ１４の一方端に接続された導線１５は同軸ケーブルを介してマイクロ波発生器に接続される。このため、同軸ケーブルを介して、マイクロ波発生器からのマイクロ波を導線１５に伝送できる。また、マイクロ波の反射特性を示すＳ１１値を取得することにより、アンテナ１４から照射されるマイクロ波の強度をマイクロ波の周波数に応じて取得できる。

【0069】

次に、図１、図２及び図４を参照して、本発明の実施形態に係る温度調整装置１００について説明する。図４は、温度調整装置１００の一例を示す図である。図４に示すように、温度調整装置１００は、容器１と、同軸ケーブル３と、マイクロ波発生器４と、ステージ５１と、ステージ駆動部５と、第１加熱部６１と、カバー７と、第２加熱部７１と、温度調整部８と、光センサ９とを備える。容器１には、アンテナ１４が配置されている。温度調整装置１００は、光学顕微鏡に配置される。

【0070】

同軸ケーブル３は、アンテナ１４にマイクロ波を伝送する。同軸ケーブル３と、アンテナ１４とは、図２に示すコネクタ２を介して接続される。

【0071】

マイクロ波発生器４は、マイクロ波を発生する。マイクロ波の周波数は、例えば３ＧＨｚである。マイクロ波発生器４によって発生されたマイクロ波は、同軸ケーブル３によってアンテナ１４に伝送される。そして、マイクロ波は、アンテナ１４から試料Ｍに照射される。

【0072】

ステージ５１には、容器１が載置される。ステージ５１は水平方向に移動可能に構成される。ステージ駆動部５は、図略のモータを備え、ステージ５１を駆動する。ステージ５１は、例えば、測定位置と待機位置との間を移動可能に構成される。「測定位置」は、容器１が対物レンズ６の直上に位置するようなステージ５１の位置を示す。「待機位置」は、ステージ５１に載置された容器１が別の容器１に取り換えられるようなステージ５１の位置を示す。すなわち、ステージ５１を測定位置に移動して、試料Ｍにマイクロ波を照射しながら光学顕微鏡で試料Ｍを観察する。そして、試料Ｍの観察が終了した後に、別の試料Ｍを観察するために、ステージ５１を待機位置に移動して、容器１を、別の試料Ｍが収納された別の容器１に取り換える。

【0073】

対物レンズ６は、光学顕微鏡の一部を構成する。容器１に収納された試料Ｍを観察する際に、対物レンズ６は、容器１の裏面に近接して配置される。蛍光励起レーザー光は、対物レンズ６を通して、試料Ｍに照射される。また、対物レンズ６は、蛍光を集光する。

【0074】

第１加熱部６１は、対物レンズ６を加熱する。第１加熱部６１は、例えばセラミックヒータで構成される。第１加熱部６１は、「第１加熱冷却部」の一例に相当する。

【0075】

光センサ９は、対物レンズ６によって集光された蛍光の強度を検出する。光センサ９は、例えばフォトダイオードのような光電センサで構成される。

【0076】

カバー７は、容器１を覆う。カバー７は、箱状に形成され、容器１に被せられる。カバー７は、熱伝導性の良好な材料で形成される。カバー７は、例えばジュラルミンで形成される。

【0077】

第２加熱部７１は、カバー７を加熱する。第２加熱部７１は、例えばセラミックヒータで構成される。第２加熱部７１は、「第２加熱冷却部」の一例に相当する。カバー７の内部には、図略の温度センサＳが配置される。温度センサＳは、例えば１００Ωの白金抵抗温度計である。

【0078】

温度調整部８は、プロセッサー及び記憶部を備える。プロセッサーは、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）を備える。記憶部は、半導体メモリーのようなメモリーを備え、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）を備えてもよい。記憶部は、制御プログラムを記憶している。プロセッサーは、制御プログラムを実行することによって、容器１の温度を制御する。具体的には、温度調整部８は、温度センサＳの検出結果に基づき、第１加熱部６１及び第２加熱部７１を制御する。

【0079】

以上、図１、図２及び図４を参照して説明したように、容器１はステージ５１に載置され、カバー７に覆われる。第２加熱部７１は、カバー７を加熱する。第１加熱部６１は、対物レンズ６を加熱する。温度調整部８は、第１加熱部６１及び第２加熱部７１を制御する。したがって、容器１を所望する温度に制御することができる。

【0080】

また、カバー７の内部には、図略の温度センサＳが配置される。温度調整部８は、温度センサＳの検出結果に基づき、第１加熱部６１及び第２加熱部７１を制御する。したがって、容器１の温度を更に正確に制御できる。

【0081】

なお、本発明の実施形態では、温度調整装置１００が第１加熱部６１及び第２加熱部７１を備えるが、本発明はこれに限定されない。温度調整装置１００が、対物レンズ６を加熱又は冷却する第１加熱冷却部と、カバー７を加熱又は冷却する第２加熱冷却部とを備えればよい。例えば、温度調整装置１００が、対物レンズ６を冷却する第１冷却部と、カバー７を冷却する第２冷却部とを備えてもよい。第１冷却部及び第２冷却部の各々は、例えばペルチェ素子で構成される。この場合には、温度調整装置１００は、容器１を室温以下の温度に制御できる。

【0082】

また、本発明の実施形態では、マイクロ波発生器４は、周波数が３ＧＨｚのマイクロ波を発生するが、本発明はこれに限定されない。マイクロ波発生器４が発生するマイクロ波の周波数は、量子計測の測定モードに応じて決定すればよい。

【0083】

次に、図４～図７を参照して、本発明の実施形態に係るステージ５１について更に説明する。図５は、ステージ５１の一例を示す斜視図である。図５は、上方からステージ５１を見た斜視図である。図６は、ステージ５１の一例を示す分解斜視図である。図７は、ステージ５１の一例を示す斜視図である。図７は、下方からステージ５１を見た斜視図である。なお、図５～図７では、便宜上、ガラス板１３、アンテナ１４及び導線１５の記載を省略している。図５～図７に示すように、ステージ５１は、支持部材５２を備える。また、図６及び図７に示すように、ステージ５１は、通光孔５１１を更に備える。

【0084】

図６及び図７に示すように、通光孔５１１は、円形に形成されている。通光孔５１１は、図４に示す対物レンズ６から蛍光励起レーザー光を試料Ｍに照射するように形成される。すなわち、通光孔５１１は、対物レンズ６と容器１との間に形成される。容器１は、通光孔５１１の直上に載置される。通光孔５１１の直径は、容器１の直径未満である。通光孔５１１の直径は、例えば２０ｍｍである。

【0085】

支持部材５２は、ステージ５１に固定される。ステージ５１は、図４に示すステージ駆動部５によって方向Ｄ１に移動される。方向Ｄ１は、ステージ５１の移動方向を示す。支持部材５２は、ステージ５１から方向Ｄ２に突出して形成される。方向Ｄ２は、方向Ｄ１と直交する方向を示す。方向Ｄ１と方向Ｄ２とは水平方向を示す。支持部材５２は、コネクタ２を支持する。支持部材５２は、第１支持部材５２１と第２支持部材５２２とを有する。第１支持部材５２１は、第１コネクタ２１を支持する。第２支持部材５２２は、第２コネクタ２２を支持する。

【0086】

具体的には、図７に示すように、第１コネクタ２１は、第１支持部材５２１の下面側に固定される。第２コネクタ２２は、第２支持部材５２２の下面側に固定される。また、図５に示すように、第１コネクタ２１の電極２１１は、第１支持部材５２１の上面側に固定される。すなわち、第１コネクタ２１の電極２１１は、第１支持部材５２１の下面側から第１支持部材５２１の上面側に向けて、第１支持部材５２１を挿通される。第２コネクタ２２の電極２２１は、第２支持部材５２２の上面側に固定される。すなわち、第２コネクタ２２の電極２２１は、第２支持部材５２２の下面側から第２支持部材５２２の上面側に向けて、第２支持部材５２２を挿通される。

【0087】

以上、図４～図７を参照して説明したように、本発明の実施形態では、支持部材５２は、コネクタ２を支持し、ステージ５１に固定される。よって、容器１に形成されたアンテナ１４に容易にマイクロ波を伝送できる。したがって、実験の効率を更に向上できる。

【0088】

なお、本発明の実施形態では、第１コネクタ２１が第１支持部材５２１の下面側に固定され、第２コネクタ２２が第２支持部材５２２の下面側に固定されるが、本発明はこれに限定されない。第１コネクタ２１が第１支持部材５２１に固定され、第２コネクタ２２が第２支持部材５２２に固定されればよい。例えば、第１コネクタ２１が第１支持部材５２１の上面側に固定され、第２コネクタ２２が第２支持部材５２２の上面側に固定されてもよい。この場合には、第１コネクタ２１の電極２１１が第１支持部材５２１を挿通する必要がなく、第２コネクタ２２の電極２２１が第２支持部材５２２を挿通する必要がない。したがって、温度調整装置１００の構成を簡素化できる。

【0089】

次に、図４～図８を参照して、温度調整装置１００による温度の制御結果について説明する。図８は、温度の制御結果の一例を示すグラフである。図８に示すグラフの横軸は、設定温度ＴＳを示し、縦軸は、容器内部温度ＴＭを示す。

【0090】

設定温度ＴＳは、図４に示す温度調整部８に対してユーザーが設定する温度を示す。容器内部温度ＴＭは、温度センサＳが検出する温度を示す。温度センサＳは、容器１の内部に配置される。よって、容器内部温度ＴＭは、容器１の内部の温度を示す。グラフＧ６は、容器内部温度ＴＭと設定温度ＴＳとの関係を示す。

【0091】

図８に示すように、グラフＧ６は直線状であった。すなわち、容器内部温度ＴＭと設定温度ＴＳとは、補正を行うことによって、容易に一致させ得ることが判明した。したがって、容器内部温度ＴＭの制御精度を向上できることが判明した。

【0092】

以上、図４～図８を参照して説明したように、本発明の実施形態では、温度調整装置１００によって、容器１を所望する温度に制御できることが判明した。

【0093】

次に、図１～図１０を参照して、容器１が配置された顕微鏡による実験結果について説明する。図９は、実験結果の一例を示すグラフである。ここでは、容器１には、ダイヤモンドナノ粒子を添加している。図９（ａ）は、光検出スピン共鳴スペクトルの一例を示すグラフである。図９（ｂ）は、光検出スピン共鳴スペクトルのピーク値の温度依存性の一例を示すグラフである。

【0094】

図９（ａ）に示すグラフの横軸は、周波数Ｆを示し、縦軸はＯＤＭＲコントラストＣＴを示す。周波数Ｆは、アンテナ１４から照射されるマイクロ波の周波数を示す。ＯＤＭＲ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｄｅｔｅｃｔｅｄ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）コントラストＣＴは、マイクロ波の照射による蛍光の減衰量を示す。すなわち、ＯＤＭＲコントラストＣＴは、マイクロ波を照射した場合の蛍光量を、マイクロ波を照射しない場合の蛍光量で除した商を示す。なお、蛍光量は、図４に示す光センサ９によって検出される。

【0095】

ＯＤＭＲ（光検出磁気共鳴、又は光検出電子スピン共鳴）は、以下に示す現象を示す。ダイヤモンド中の結晶欠陥である窒素－空孔中心の電子基底状態は三重項となり、共鳴周波数のマイクロ波を吸収して電子スピン共鳴を示す。なお、電子スピン共鳴時には、電子励起状態において無輻射のエネルギー失活が増大するという特性を有する。そのため、マイクロ波照射時には、マイクロ波非照射時と比較して蛍光量が減少する。外部磁場がゼロ磁場の場合には、電子スピン共鳴は周波数Ｆが２．８７ＧＨｚにおいて発生する。

【0096】

グラフＧ１に示すように、周波数Ｆが２．８７ＧＨｚ近傍のマイクロ波を照射した場合に、蛍光量が０．０３程度減衰することが判る。ピーク（極小値）が２つに分かれているのは、結晶歪みによる効果である。第１周波数Ｆ１及び第２周波数Ｆ２の各々は、蛍光量が極小値となる周波数を示す。第２周波数Ｆ２は、第１周波数Ｆ１より大きい。

【0097】

図９（ｂ）に示すグラフの横軸は、温度Ｔを示し、縦軸は、周波数Ｆを示す。温度Ｔは、容器１の内部の温度を示す。周波数Ｆは、アンテナ１４から照射されるマイクロ波の周波数を示す。グラフＧ２は、温度Ｔの変化に対する第２周波数Ｆ２の変化を示す。グラフＧ３は、温度Ｔの変化に対する第１周波数Ｆ１の変化を示す。

【0098】

具体的には、図９（ａ）に示す第１周波数Ｆ１及び第２周波数Ｆ２の各々について、スペクトルピークをローレンツ型ピーク関数でフィッティングすることによって中心周波数を決定した。第１周波数Ｆ１の中心周波数と温度Ｔとの関係をプロットしたものがグラフＧ３である。第２周波数Ｆ２の中心周波数と温度Ｔとの関係をプロットしたものがグラフＧ２である。

【0099】

グラフＧ２及びグラフＧ３に示すように、温度Ｔの上昇に伴って、第１周波数Ｆ１及び第２周波数Ｆ２の各々が低周波側にシフトすることが判る。近似線形フィットを行った結果、グラフＧ２の傾きは－５６ｋＨｚ／Ｋであり、グラフＧ３の傾きは－６５ｋＨｚ／Ｋであった。温度Ｔの上昇に伴って、第１周波数Ｆ１及び第２周波数Ｆ２の各々が低周波側にシフトすることは、ダイヤモンドのナノ粒子の温度が変化したことを示す。

【0100】

図１０（ａ）は、Ｓ１１値の強度分布の一例を示すグラフである。図１０（ｂ）は、Ｓ２１値の強度分布の一例を示すグラフである。

【0101】

図１０（ａ）の横軸は、周波数Ｆを示し、縦軸はＳ１１値を示す。Ｓ１１値は、いわゆるＳパラメータのうちのパラメータＳ１１の値を示す。すなわち、Ｓ１１値は、第１コネクタ２１から出射するマイクロ波のパワー量と、第１コネクタ２１に入射するマイクロ波のパワー量との比を示す。つまり、Ｓ１１値は、マイクロ波の反射特性を示す。Ｓ１１値が小さくなる程、マイクロ波の反射量が小さいことを示す。すなわち、Ｓ１１値が小さくなる程、第１コネクタ２１からマイクロ波がアンテナ１４に注入されていることを示す。

【0102】

図１０（ｂ）の横軸は、周波数Ｆを示し、縦軸はＳ２１値を示す。Ｓ２１値は、いわゆるＳパラメータのうちのパラメータＳ２１の値を示す。すなわち、Ｓ２１値は、第２コネクタ２２から出射されるマイクロ波のパワー量と、第１コネクタ２１に入射するマイクロ波のパワー量との比を示す。つまり、Ｓ２１値は、マイクロ波の透過特性を示す。Ｓ２１値が小さくなる程、マイクロ波の透過量が小さいことを示す。

【0103】

図１０（ａ）に示すグラフＧ４におけるピーク位置と、図１０（ｂ）に示すグラフＧ５におけるピーク位置とは一致していない。その理由は、マイクロ波がアンテナ１４から自由空間内に放出されるためである。なお、アンテナ１４から放出されるマイクロ波の空間分布については、シミュレーション解析によって求めることができる。電子スピン共鳴を用いた実験において、主に使用する周波数Ｆの帯域は２．７～２．９ＧＨｚである。

【0104】

なお、図１～図４を参照して上述した説明では、アンテナ１４は、直線状に延びていたが、本実施形態はこれに限定されない。アンテナ１４は、共振構造を有してもよい。

【0105】

次に、図１１～図１５を参照して、本発明の他の実施形態に係る容器１Ａの構成の一例を説明する。図１１（ａ）は、容器１Ａの構成の一例を示す底面図である。なお、図１１（ａ）の容器１Ａは、アンテナ１４の形状が異なり、かつ、第２導線１５２を有しない点を除き、図１（ｂ）に示した容器１と同様の構成を有しており、冗長を避けるために重複する記載を省略する。

【0106】

図１１（ａ）に示すように、容器１Ａは、容器本体１１と、蓋１２と、ガラス板１３と、アンテナ１４と、導線１５とを備える。アンテナ１４は、共振構造を有する。導線１５を伝送するマイクロ波は、アンテナ１４に供給され、アンテナ１４から容器本体１１に向けて照射される。ここでは、アンテナ１４は、導線１５と接続せず、導線１５と対向する。例えば、アンテナ１４と導線１５との間の距離は、０．０１ｍｍ以上１ｍｍ以下である。導線１５は、第１導線１５１を有する。第１導線１５１の一方端（例えば、右端）は、アンテナ１４の一方端（例えば、左端）に対向して配置される。導線１５は、Ｘ方向に延びており、アンテナ１４は、導線１５と同様にＸ方向に延びる。

【0107】

図１１（ｂ）は、アンテナ１４の構成を示す模式図である。図１１（ａ）及び図１１（ｂ）に示すように、アンテナ１４は、導電部１４ａを有する。導電部１４ａは、導電部材から形成される。導電部１４ａは、導線１５に対して一方側に位置する。導電部１４ａは略環状構造であるが、導電部１４ａの両端は接続していない。ここでは、導電部１４ａは、一部切り欠かれた矩形外縁状である。導電部１４ａのＸ方向に沿った長さは、導電部１４ａのＹ方向に沿った長さよりも長い。導電部１４ａの幅は０．０１ｍｍ以上１ｍｍ以下である。

【0108】

また、アンテナ１４は、導電部１４ｂを有する。導電部１４ｂは、導線１５に対して他方側に位置する。導電部１４ｂは略環状構造であるが、導電部１４ａの両端は接続していない。導電部１４ｂは、導電部１４ａと同様の構造を有する。

【0109】

導電部１４ａは、端部ａ１と、端部ａ２と、連絡部ａ３を有する。端部ａ１は、導電部１４ａの一端であり、端部ａ２は、導電部１４ａの他端である。連絡部ａ３は、端部ａ１と、端部ａ２とを連絡する。

【0110】

導電部１４ａの端部ａ１と端部ａ２とは接続しない。導電部１４ａの端部ａ１と端部ａ２との間には、隙間が設けられており、導電部１４ａの端部ａ１と端部ａ２とは互いに対向する。導電部１４ａの端部ａ１と端部ａ２とにより、共振構造のキャパシタが形成される。例えば、導電部１４ａの端部ａ１と端部ａ２との間の距離は、０．０１ｍｍ以上１ｍｍ以下である。

【0111】

連絡部ａ３の経路長は、共振構造のインダクタンスに相当する。例えば、導電部１４ａの経路長は、１０ｍｍ以上５００ｍｍ以下である。連絡部ａ３の長手方向は、導線１５と平行である。連絡部ａ３と導線１５とは互いに対向する。連絡部ａ３のうち導線１５と対向する長さは、例えば、１０ｍｍ以上１００ｍｍ以下である。

【0112】

連絡部ａ３は、部分ａ３１と、部分ａ３２と、部分ａ３３と、部分ａ３４と、部分ａ３５とを有する。部分ａ３１は、Ｘ方向に延びる。部分ａ３１の一端は、端部ａ１と連絡し、部分ａ３１の他端は、部分ａ３２と連絡する。

【0113】

部分ａ３２は、Ｙ方向に延びる。部分ａ３２の一端は、部分ａ３１と連絡し、部分ａ３２の他端は、部分ａ３３と連絡する。部分ａ３３は、Ｘ方向に延びる。部分ａ３３の一端は、部分ａ３２と連絡し、部分ａ３３の他端は、部分ａ３４と連絡する。また、部分ａ３４は、Ｙ方向に延びる。部分ａ３４の一端は、部分ａ３３と連絡し、部分ａ３４の他端は、部分ａ３５と連絡する。部分ａ３５は、Ｘ方向に延びる。部分ａ３５の一端は、部分ａ３４と連絡し、部分ａ３５の他端は、端部ａ２と連絡する。

【0114】

上述したように、図１１（ｂ）に示したアンテナ１４では、導電部１４ａのＸ方向に沿った長さは、導電部１４ａのＹ方向に沿った長さよりも長い。このため、部分ａ３３の長さは、部分ａ３２及び部分ａ３４の長さよりも大きい。

【0115】

なお、図１１（ｂ）に示したアンテナ１４では、導電部１４ａの端部ａ１及び端部ａ２は、連絡部ａ３の内側に向けて延びる。これにより、キャパシタの容量を増大できる。なお、図１１（ｂ）に示したアンテナ１４では、導電部１４ａの端部ａ１及び端部ａ２は、連絡部ａ３の内側に向かって延びたが、導電部１４ａの端部ａ１及び端部ａ２は、連絡部ａ３の外側に向かって延びてもよい。あるいは、導電部１４ａの端部ａ１及び端部ａ２は、連絡部ａ３の内側及び外側の両方に向かって延びてもよい。

【0116】

導電部１４ｂは、導線１５に対して、導電部１４ａと対称構造であることが好ましい。図１１（ｂ）に示したアンテナ１４では、導電部１４ｂの構成は導電部１４ａと対称構造であり、冗長を避けるために導電部１４ｂの構成の説明を省略する。

【0117】

本実施形態の容器１Ａでは、アンテナ１４が共振構造を有する。このため、容器１Ａは、特定の周波数のマイクロ波を比較的広い照射面積から比較的強い強度で照射できる。また、アンテナ１４は、対象構造の導電部１４ａと導電部１４ｂとを有する。このため、アンテナ１４は、マイクロ波の共振による照射強度を増加できる。

【0118】

次に、図１２を参照して、本発明の実施形態に係る容器１Ａの構成について更に説明する。図１２は、容器１Ａの構成の一例を示す平面図である。図１２に示すように、第１導線１５１の他方端（左端）は、第１コネクタ２１の電極２１１に接続される。具体的には、第１導線１５１の他方端は、第１コネクタ２１の電極２１１に圧着されて接続される。なお、図１２の容器１Ａは、第２導線１５２及び第２コネクタ２２を有さない点を除いて、図２を参照して上述した容器１と同様の構成を有しており、冗長を避けるために重複する記載を省略する。

【0119】

第１コネクタ２１は、第１同軸ケーブル３１の一方端に接続される。すなわち、第１導線１５１の他方端は、第１同軸ケーブル３１の一方端と、第１コネクタ２１を介して接続される。

【0120】

なお、図１１及び図１２に示した容器１では、容器本体が有底の円筒状であったが、本実施形態はこれに限定されない。容器本体は図３に示したような円筒状であってもよい。

【0121】

図１１に示した容器１Ａは、図１に示した容器１よりもマイクロ波の磁場の発生領域を増大できる。

【0122】

次に、図１、図１１及び図１３～図１５を参照して、図１１に示した容器１Ａと図１に示した容器１とのマイクロ波の磁場発生領域の違いを説明する。まず、図１及び図１３を参照して、図１に示した容器１において発生するマイクロ波の磁場について説明する。図１３（ａ）は、容器１において発生する磁場分布を示す図であり、図１３（ｂ）は、アンテナ１４の位置を基準としてＹ方向に沿って容器１において発生する磁場の強度を示すグラフであり、図１３（ｃ）は、図１３（ｂ）の領域Ｒ１の拡大図である。なお、図１３（ｃ）の横軸の値は、図１３（ｂ）の横軸の値と異なることに留意されたい。

【0123】

図１３（ａ）に示すように、容器１では、磁場は、直線状のアンテナ１４に沿って発生する。図１３（ｂ）に示すグラフＧ７におけるピーク位置は、アンテナ１４の上部である。より詳細には、磁場の強度は、ガラス板１３とアンテナ１４との界面においてより高くなっており、図１３（ｃ）に示すように、グラフＧ７におけるピーク位置は、アンテナ１４の上部において２つに分かれる。

【0124】

例えば、ＯＤＭＲの検出限界は５Ａ／ｍであるが、図１３（ｃ）に示すグラフＧ７の磁場は、直線状のアンテナ１４の近傍において検出限界値を超える。図１３（ｃ）において、長さＬ１は、磁場強度が検出限界値を超えるＹ方向の長さを示す。ここでは、長さＬ１は約０．３ｍｍである。例えば、アンテナ１４のＸ方向の長さが１５ｍｍである場合、アンテナ１４からのマイクロ波の照射領域は４．５ｍｍ²となる。

【0125】

次に、図１１及び図１４を参照して、容器１Ａにおいて発生するマイクロ波の磁場について説明する。図１４（ａ）は、容器１Ａにおいて発生する磁場分布を示す図であり、図１４（ｂ）は、アンテナ１４の位置を基準としてＹ方向に沿って容器１Ａにおいて発生する磁場の強度を示すグラフであり、図１４（ｃ）は、図１４（ｂ）の領域Ｒ２の拡大図である。

【0126】

図１４（ａ）に示すように、容器１Ａでは、マイクロ波の磁場は、導電部１４ａ及び導電部１４ｂによって囲まれた領域において発生する。マイクロ波の磁場の強度は、導電部１４ａ及び導電部１４ｂによって囲まれた領域においてほぼ一定である。ここでは、導電部１４ａ及び導電部１４ｂのそれぞれのＸ方向の長さは１１ｍｍであり、Ｙ方向の長さは３ｍｍである。

【0127】

図１４（ｂ）に示すグラフＧ８は、４つのピークを有する。グラフＧ８は、中心に対して略対称である。グラフＧ８は、中心に対して一方側に位置する内側のピーク及び外側のピークと、中心に対して他方側に位置する内側のピーク及び外側のピークとを有する。一方側の内側のピークは、導電部１４ａのうち内側の部分（部分ａ３３）に対応するピークであり、一方側の外側のピークは、導電部１４ａのうちの外側の部分（部分ａ３５）に対応するピークである。他方側の内側のピークは、導電部１４ｂのうち内側の部分（部分ｂ３３）に対応するピークであり、他方側の外側のピークは、導電部１４ｂのうちの外側の部分（部分ａ３５）に対応するピークである。例えば、ＯＤＭＲの検出限界は５Ａ／ｍであるが、図１４（ｃ）に示すグラフＧ８の磁場は、導電部１４ａの内側から外側までの領域にわたって検出限界値を超える。図１４（ｃ）において、長さＬ２は、磁場強度が検出限界値を超える長さを示す。ここでは、長さＬ２は約４．５ｍｍである。例えば、導電部１４ａ及び導電部１４ｂのそれぞれに囲まれた領域をマイクロ波の照射領域とすると、アンテナ１４のマイクロ波照射領域は６６ｍｍ²である。このように、容器１Ａでは、より広い範囲にマイクロ波を照射できるため、細胞のみならず組織又は個体について好適に観察できる。

【0128】

図１３と図１４との比較から理解されるように、容器１Ａは、容器１よりもマイクロ波の磁場発生領域を広くできる。さらに、容器１では、磁場は電場とほぼ同じ領域において発生するが、容器１Ａでは、磁場は電場とは異なる領域で発生できる。

【0129】

なお、ダイヤモンドの窒素欠陥は、マイクロ波の磁場を吸収して電子スピン共鳴を示す。容器１及び容器１Ａにおいてダイヤモンドの窒素欠陥によるマイクロ波の磁場の吸収を測定する場合、マイクロ波の電場は、マイクロ波の磁場とは異なる領域に発生することが好ましい。マイクロ波の電場がマイクロ波の磁場と同じ領域に発生すると、マイクロ波の電場によって試料の状態が変化してしまうことがあるからである。一例では、容器に試料として細胞を載置した場合、細胞に電場が印加されると、測定時に細胞の温度が変化したり、細胞に毒性が生じたりして、意図した状態の細胞を測定できないことがある。

【0130】

次に、図１５を参照して、容器１及び容器１Ａによる電場分布について説明する。図１５（ａ）は、容器１における電場分布の一例を示す図であり、図１５（ｂ）は、容器１Ａにおける電場分布の一例を示す図である。

【0131】

図１５（ａ）に示すように、容器１では、アンテナ１４に沿って電場が発生する。詳細には、容器１では、電場は、直線状に発生する。

【0132】

図１３（ａ）と図１５（ａ）との比較から理解されるように、容器１において電場の発生する領域は、容器１において磁場の発生する領域とほぼ等しい。このため、容器１内においてマイクロ波の磁場が発生する領域には、電場も発生することになる。

【0133】

一方、図１５（ｂ）に示すように、容器１Ａでは、アンテナ１４の一部において電場が発生する。容器１Ａでは、アンテナ１４と導線１５との結合部分、導電部１４ａの端部ａ１と端部ａ２との間、及び、導電部１４ｂの端部ｂ１と端部ｂ２との間に強く電場が発生する一方、導電部１４ａ及び導電部１４ｂに囲まれた領域の電場は比較的低い。

【0134】

図１４（ａ）と図１５（ｂ）との比較から理解されるように、容器１Ａにおいて電場の発生する領域は、容器１Ａにおいて磁場の発生する領域とは異なる。図１４（ａ）に示すように、磁場は、導電部１４ａによって規定される領域において発生する。このため、容器１Ａでは、マイクロ波の磁場が発生する領域に、電場はそれほど発生しない。したがって、容器１Ａでは、試料の状態を変化させることなく、試料にマイクロ波を照射できる。

【0135】

以上、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明した。ただし、本発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能である（例えば、下記に示す（１）～（５））。図面は、理解し易くするために、それぞれの構成要素を主体に模式的に示しており、図示された各構成要素の厚み、長さ、個数等は、図面作成の都合上から実際とは異なる場合がある。また、上記の実施形態で示す各構成要素の形状、寸法等は一例であって、特に限定されるものではなく、本発明の構成から実質的に逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

【0136】

（１）図１を参照して説明したように、本発明の実施形態では、容器１がポリスチレンで形成されるが、本発明はこれに限定されない。容器１が試料Ｍを収納すればよい。例えば、容器１がガラスで形成されてもよい。

【0137】

（２）図１を参照して説明したように、本発明の実施形態では、容器１が円筒状に形成されるが、本発明はこれに限定されない。容器１が試料Ｍを収納すればよい。例えば、容器１が矩形筒状に形成されてもよい。

【0138】

（３）図１を参照して説明したように、本発明の実施形態では、アンテナ１４が、ガラス板１３の上面に形成されるが、本発明はこれに限定されない。アンテナ１４が、ガラス板１３に形成されればよい。例えば、アンテナ１４が、ガラス板１３の下面に形成されてもよい。

【0139】

（４）図１１を参照して説明したように、本発明の実施形態では、アンテナ１４の導電部１４ａ、１４ｂは、一部切り欠かれた矩形外縁状であったが、本発明はこれに限定されない。アンテナ１４の導電部１４ａ、１４ｂは、一部切り欠かれた環状であってもよい。ただし、導電部１４ａ、１４ｂの形成面積を小さくするとともに、導電部１４ａ、１４ｂと導線１５との結合距離を長くするために導電部１４ａ、１４ｂは部切り欠かれた矩形外縁状であることが好ましい。

【0140】

（５）図１１を参照して説明したように、本発明の実施形態では、アンテナ１４は、導線１５と平行に延びた形状を有していたが、本発明はこれに限定されない。アンテナ１４は、導線１５に対して直交する方向（Ｙ方向）に延びた形状を有してもよい。ただし、より小さいガラス板１３にアンテナ１４を形成するためには、アンテナ１４は、導線１５と平行に延びた形状を有することが好ましい。

【産業上の利用可能性】

【0141】

本発明は、電子スピン共鳴を用いた実験に用いる容器、及び光学顕微鏡の温度調整装置の分野に利用可能である。

【符号の説明】

【0142】

１００ 温度調整装置
１ 容器
１１ 容器本体
１１１ 孔
１２ 蓋
１３ ガラス板
１４ アンテナ
１５ 導線
１５１ 第１導線
１５２ 第２導線
２ コネクタ
２１ 第１コネクタ
２１１ 電極
２２ 第２コネクタ
２２１ 電極
３ 同軸ケーブル
３１ 第１同軸ケーブル
３２ 第２同軸ケーブル
４ マイクロ波発生器
５ ステージ駆動部
５１ ステージ
５１１ 通光孔
６ 対物レンズ（光学顕微鏡の一部）
６１ 第１加熱部（第１加熱冷却部）
７ カバー
７１ 第２加熱部（第２加熱冷却部）
８ 温度調整部
９ 光センサ
Ｓ 温度センサ
Ｆ 周波数

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】