ナノ位相トモグラフィー走査型透過電子顕微鏡の開発

2007 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18GS0211
• Research Institution: Osaka Electro-Communication University
• Principal Investigator: 生田 孝 Osaka Electro-Communication University, 情報通信工学部, 教授 (20103343)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 市橋 幹雄 名古屋大学, エコトピア科学研究所, 客員教授 (90345869) ; 川崎 忠寛 名古屋大学, 工学研究科, 助教 (10372533) ; 木村 吉秀 大阪大学, 工学研究科, 准教授 (70221215) ; 大江 俊美 名城大学, 理工学部, 教授 (30076632) ; 松谷 貴臣 近畿大学, 理工学部, 講師 (00411413)
• Keywords: 電子顕微鏡 / 走査型透過電子顕微鏡 / 位相コントラスト / CT / Csコレクター / FE電子銃 / ナノ材料 / ナノデバイス

Research Abstract

走査型透過電子顕微鏡(STEM)に円環状対物瞳と透過電子用アレイ型検知器を装着し、並列フーリエフィルタリングによる開口合成を行えば、高分解能のまま焦点深度の深い位相像が観察できる。これにCT技術を組み合わせ、3Dナノ位相トモグラフィーを実現する事が本研究の目的である。
円環状対物瞳製作にはFIB加工を用いる。今年度はTa薄板に外径40-120μm、種々の外形内径比対物瞳を製作すると共に、瞳内壁からの散乱防止用として側壁のテーパー加工を実施している。アレイ型透過電子検知器については高効率光ファイバー結合方式の検知器を試作、リレーレンズを介して真空外に配置して予備検出実験を行っている。今後リレーレンズを廃し真空内に実装して効率を一層改善する予定。
上記の位相像観察技術を本格的に実用化するには、鏡体にCsコレクタと高輝度電子銃を装備する事が強く望まれる。Csコレクタについては、前年度の機能検討に基づいて設計図面を作成し、装置部品作製・組立を実施した。また、コレクタを駆動する高安定電源を作製し、必要性能が得られていることを確認した。更に、コレクタ電源制御のためのソフトウェアも開発し、その動作確認も完了している。現在、各開発要素を実機に搭載して、単体評価・光学系軸調整法の確立を実施している段階であり、次年度には、収差補正用ソフトウェアの開発、コレクタ装置の完成、性能評価、および改良を鋭意推進する予定である。
高輝度FE電子銃については、永久磁石と磁路材料の磁気特性実測値から高精度(誤差<数%)磁場分布解析手法を得た上で、永久磁石レンズを設計・製作し、30kVSEM用界浸型FE電子銃を試作した。さらにUHV下で冷陰極W(310)FE放出特性を実測した。今後、試作電子銃の問題点抽出と改良及び焦点特性や収差係数のシミュレーションによって電子光学系の最適化を図り、200kV界浸型FE電子銃を製作する予定である。

Research Products

• [Journal Article] ´Wave Field Restoration using Focal-depth Extension Techniques under dynamic hollow-cone illumination,´Masaki Taya, Takashi Ikuta and Yoshizo Takai (2008)
  • Author(s): Masaki Taya
  • Journal Title: Optik Vol,119 Pages: 153-160
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] ´Development of a Parallel Detection and Processing System using a Multidetector Array for Wave Restoration in Scanning Transmission Electron Microscopy,´Masaki Taya, Takaomi Matsutani, Takashi Ikuta, Hidekazu Saito, Keiko Ogai, Yoshihito Harada, Takeo Tanaka and Yoshizo Takai (2007)
  • Author(s): Masaki Taya
  • Journal Title: Rev. Sci. Instrum. Vol.78 Pages: 083705-1-083705-5
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] ´Aberration Analysis of Cs-corrector System with Twin Hexapoles and Transfer Lens Doublet in Scanning Transmission Electron Microscope by Simple Ray Tracing Based on Geometrical Optics,´Tadahiro Kawasaki, Mikio Ichihashi, Takaomi Matsutani, Yoshihide Kimura and Takashi Ikuta (2007)
  • Author(s): Tadahiro Kawasaki
  • Journal Title: Proc. of International Symposium on Eco Topia Science Vol.1 Pages: 1245-1247
• [Journal Article] ´Development of Annular Pupil for Scanning Transmission Electron Microscope by Focused Ion Beam Technique,´Takaomi Matsutani, Masaki Taya, Takashi Ikuta, Tetsuya Fujimura, Hrihiko Inui, Takeo Tanaka, Yoshihide Kimura, Yoshizo Takai, Tadahiro Kawasaki, Mikio Ichihashi (2007)
  • Author(s): Takaomi Matsutani
  • Journal Title: Advances in Applied Plasma Science Vol.6 Pages: 209-212
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 集束イオンビームを用いた電子光学系輪帯瞳用アパーチャの作製,´藤原誠、田中武雄、志水一平、松谷貴臣、日坂真樹、安江常夫、生田孝、田屋昌樹、木村吉秀、高井義造、川崎忠寛、市橋幹雄 (2007)
  • Author(s): 藤原 誠
  • Journal Title: 真空(J. Vac. Soc. Jpn) Vol.50 Pages: 639-643
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] ´反射型超音波変調スペックル光計測,´笹倉 祐,日坂 真樹 (2007)
  • Author(s): 笹倉 祐
  • Journal Title: 生体医工学 Vol.45 Pages: 235-241
  • Peer Reviewed
• [Presentation] ´Interpretation of Cs-corrector System with Twin Hexapoles and Transfer Doublet based on Geometrical Optics Theory,´Tadahiro Kawasaki, Mikio Ichihashi, Taisuke Nakamura, Takeshi Kawasaki, Takaomi Matsutani, Yoshihide Kimura and Takashi Ikuta (2007)
  • Author(s): Tadahiro kawasaki
  • Organizer: 6th International Symposium on Atomic Level Characterizations for New Materials and Devices´07 (ALC´07), held in Kanazawa, Japan, Oct.28-Nov.2, 2007, TuP-2
  • Place of Presentation: Kanazawa
  • Year and Date: 2007-10-30
• [Presentation] ´Development of an Aberration-free Phase Imaging System using a Detector Array and an Annular Pupil in Scanning Transmission Electron Microscopy,´Masaki Taya, Takashi Ikuta, Takaomi Matsutani, Makoto Fujiwara, Takeo Tanaka, Keiko Ogai, Yoshihito Harada, Hidekazu Saito and Yoshizo Takai (2007)
  • Author(s): Masaki Taya
  • Organizer: 6th International Symposium on Atomic Level Characterizations for New Materials and Devices´07 (ALC´07), held in Kanazawa, Japan, Oct.28-Nov.2, 2007, TuP-7
  • Place of Presentation: Kanazawa
  • Year and Date: 2007-10-30
• [Presentation] ´Restoration of Phase and Amplitude Components using Dynamic Follow-cone Illumination in Transmission Electron Microscopy,´H. Yoshimori, Masaki Taya, Takashi Ikuta, and Yoshizo Takai (2007)
  • Author(s): H. Yoshimori
  • Organizer: 6th International Symposium on Atomic Level Characterizations for New Materials and Devices´07 (ALC´07), held in Kanazawa, Japan, Oct.28-Nov.2, 2007, TuP-8
  • Place of Presentation: Kanazawa
  • Year and Date: 2007-10-30
• [Presentation] 'Development of Annular Pupil for Electron Optics by Focused Ion Beam Technique,' Takaomi Matsutani, Masaki Taya, Takashi Ikuta, Tetsuya Fujimura, Hrihiko Inui, Takeo Tanaka, Yoshihide Kimura,Yoshizo Takai, Tadahiro Kawasaki, and Mikio Ichihashi (2007)
  • Author(s): Takaomi Matsutani
  • Organizer: 6th International Symposium on Atomic Level Characterizations for New Materials and Devices '07 (ALC'07), held in Kanazawa, Japan, Oct.28-Nov.2, 2007, TuP-13
  • Place of Presentation: Kanazawa
  • Year and Date: 2007-10-30
• [Presentation] 'Effects of Coulomb Interaction between Photoelectrons on XPEEM,' Tuneo Yasue, A. Nakaguchi, M. Hashimoto, T. O. Mentes, A. Locatelli, E. Bauer and Takanori Koshikawa (2007)
  • Author(s): Tuneo Yasue
  • Organizer: 6th International Symposium on Atomic Level Characterizations for New Materials and Devices '07 (ALC'07), held in Kanazawa, Japan, Oct.28-Nov.2, 2007, TuP-33
  • Place of Presentation: Kanazawa
  • Year and Date: 2007-10-30
• [Presentation] ´Phase Imaging Microscopy with Increased Depth of Focus by TEM and STEM (Invited),´Takashi Ikuta and Mikio Ichihashi (2007)
  • Author(s): Takashi Ikuta
  • Organizer: 6th International Symposium on Atomic Level Characterizations for New Materials and Devices´07 (ALC´07), held in Kanazawa, Japan, Oct.28-Nov.2, 2007, MoA-2
  • Place of Presentation: Kanazawa
  • Year and Date: 2007-10-29
• [Presentation] ´Development of Annular Pupil for Scanning Transmission Electron Microscope by Focused Ion Beam Technique,´Takaomi Matsutani, Masaki Taya, Takashi Ikuta, Makoto Fujiwara, Takeo Tanaka, Yoshihide kimura, Yoshizo Takai, Tadahiro Kawasaki and Mikio Ichihashi (2007)
  • Author(s): Takaomi Matsutani
  • Organizer: The 6th International Symposium on Applied Plasma Science, held in Nikko, Japan, Sep. 24-28, 2007
  • Place of Presentation: Nikko
  • Year and Date: 2007-09-27
• [Presentation] ´Observation of surface dynamic processes by LEEM/YEEM,´Tuneo Yasue (2007)
  • Author(s): Tuneo Yasue
  • Organizer: 19th Int. Cong. On X-ray Optics and Microanalysis, held in Kyoto, Japan, Sep., 2007
  • Place of Presentation: Kyoto
  • Year and Date: 2007-09-19
• [Presentation] ´LEEM/PEEMにおける離散的クーロン効果,´安江常夫 (2007)
  • Author(s): 安江常夫
  • Organizer: 分子研研究会「放射光と表面電子顕微鏡-顕微ナノ材料科学の新しい進展-」
  • Place of Presentation: 岡崎カンファレンスセンター
  • Year and Date: 2007-09-10
• [Presentation] ´LEEM/PEEMにおけるMCPでの分解能劣化,´安江常夫 (2007)
  • Author(s): 安江常夫
  • Organizer: 第68回応用物理学会学術講演会
  • Place of Presentation: 北海道工業大学
  • Year and Date: 2007-09-04