2016 Fiscal Year Annual Research Report
情報欠落のない非線形再構成法による高速オンライン電子線トモグラフィの開発と応用
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15H03538
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| Research Institution | Kogakuin University |
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Principal Investigator |
馬場 則男 工学院大学, 情報学部(情報工学部), 教授 (80164896)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
馬場 美鈴 工学院大学, 総合研究所(付置研究所), 研究員 (80435528)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 電子線トモグラフィ / 電子顕微鏡 / 逆問題 / 画像再構成 / 情報欠落問題 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題で重要な位置を占める新たな再構成法“濃度量子単位を用いる非線形離散濃度階調再構成法”について、前年度に大きく改良した点を推し進め、概ね実用レベルに達成することができた。これにより、これまで複雑な構造には対応が難しかった試料にも応用が行えるようになった。その達成に至った重要な改善点は、再構成に至る処理過程で、①低精細度から高精細度に、また低濃度階調数から高階調数へと徐々に精度を上げていく方式にしたこと、②本方式では投影データに基づくある領域内の一定量子単位数の条件下で濃度量子を移動することで再構成が行われるが、ここで、各方位の投影データとの誤差を常に下げるようにアルゴリズム化できたことである。これらによって本格的な応用実験が行える準備ができた。
もう一つの計画の、オンライン電子線CTシステムが完成した。様々な試料であってもスポットオートフォーカス（スポットAF）によって、傾斜軸上付近を常に正確に焦点合わせできる手法・システムが必要であったが、これが実験室レベルではあるが完成した。既に、オンライン実験を行っており、そこでは高速化のため、AFのみで連続試料傾斜し、シリーズの撮影後に、既に開発済みの正確な位置合わせ処理を行っている。スポットAF以外の本システムの他にない利点は、少ない方位数シリーズ（例えば10°刻みなど）であっても高精度の位置合わせが行えることである。エコマテリアル薄膜積層デバイス（TiO2/Ti/炭化層/生分解性樹脂、など）で界面の３D解析実験を行った。本年度、独自に改良して導入（購入）した、“３D解析ホルダー”（汎用性の高い試料回転機構をもつ）が本応用実験に役立っている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
１）新たな再構成法の進捗
実績の概要で述べたように新たな改良によって概ね本格的な応用実験が行えるまでに至ったことで順調であるといえる。ただ処理時間は数時間あるいはそれ以上に掛かる場合もあるため高速化の課題は残っている。
２）オンライン電子線CTシステムの進捗
こちらも概要で述べたように、実験室レベルではあるがオンラインシステムを完成できたことで順調である。更なる高速化のため前年度より計画を少し変更し、試料傾斜ごとの撮影視野のオートトラキング制御は外した。傾斜シリーズの撮影後に高精度の位置合わせを行うので問題は無い。
以上、昨年度の進捗状況で述べたように応用試料の準備も出来ていることから順調に進展しているといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
１）先に述べたように、新たな再構成法の処理時間の短縮が課題である。2つの改善案を進める。①本年度実験的試みから非線形再構成法の高速化手法を考案した。濃度量子単位を使う本来の手法よりも精度は劣るが高速処理が可能である。オンラインCTには欠かせないためこちらの開発も進める。②並列処理への改良とGPUによる高速化を推進する。
２）応用実験の試料は準備できているが、実際の実験ではその都度結果に応じて細かな試料作製が追加されることが予想される。従って、試料の専門の協力研究者や連携研究者、あるいは外部の専門家や外部の試料作製機関にも依頼し、試料作製には万全を期す。
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