2019 Fiscal Year Research-status Report
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19K22442
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
小椋 俊彦 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 上級主任研究員 (70371028)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山本 条太郎 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 研究員 (20585088)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2022-03-31
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| Keywords | 走査電子顕微鏡 / 赤外線 / 窒化シリコン / 金属薄膜層 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究提案で開発を進めている走査電子赤外線顕微鏡では、走査電子線による赤外線を試料に間接的に照射することで観察を行う。溶液中の生物試料や有機材料は、２枚の窒化シリコン薄膜で挟み込み密閉する。ホルダ上部の窒化シリコン薄膜には、金属薄膜層が形成されており、ここに集束した電子線を走査させながら入射させる。電子線照射位置では局所的な熱スポットが生じ、ここから赤外線が放出される。この赤外線を薄膜直下のサンプルを透過させた後に検出することで画像化を行う。本年度は、走査電子顕微鏡内へ赤外線センサーを導入し、電子線入射に伴う金属・窒化シリコン薄膜からの赤外線の検出し画像化の原理検証システムの開発を行った。赤外線センサーは、波長が２～６μmまで高感度検出が可能なInAsSb光起電力素子を使用し、これに超高感度かつ高帯域の初段アンプを独自に設計することで、高感度・広帯域の観察システムを開発した。さらに、窒化シリコン薄膜上の金属に関しても、より効率的に電子線から赤外線を放出する薄膜構成を検討した。これまで窒化シリコン膜上に積層した金属は、金、プラチナ、タングステン及びチタンであり、それぞれの観察結果から最良の金属薄膜構成の分析を進めている。観察に用いたサンプルは、プラスチック粒子や金属粒子等であり、それぞれで特徴的な観察画像を示しており、現在分析を行っている。以上のように本年度は、当初の目標をほぼ達成したものと考える。
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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
本年度は、高感度かつ広帯域の赤外線検出システムを独自に開発し、赤外線による画像取得の原理検証を行った。さらに、有機材料であるプラスチック粒子の観察や金属粒子との違いも分析を進めており、当初の計画通りに、おおむね順調に進展しているものと考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究提案の走査電子赤外線顕微鏡では、窒化シリコン薄膜上の金属層に電子線を照射し、局所的な熱スポットを生じさせ、ここから放出される赤外線を間接的に試料に照射し観察を行う。こうした熱による赤外線は、２～６μmの波長にブロードに広がっており、生物試料中のタンパク質や脂質等の有機物の種類により赤外線の吸収が大きく異なる。そのため、赤外線フィルターを用いて分光することで、複数の赤外線波長による画像を撮像し、スペクトル成分を分析することが可能となる。
２年次では、赤外線センサーの上部に赤外線フィルターを設置し、分光画像とスペクトル分析を同時に行えるよう開発を進める。赤外線フィルターとしては、小型で赤外線の透過波長を電圧により制御可能なファブリペロー干渉フィルター等を用いることを想定している。現在、超小型のファブリペロー干渉フィルターが半導体プロセスにより実現されており、幾つかの企業から販売されている。また、これを内蔵した赤外線センサーもすでに市販されており、こうしたセンサーを購入し使用する予定である。この干渉フィルターは電圧を印加することで透過波長を制御するため、波長制御用の回路やシステムも同時に開発を行う。さらに、観察を行った分光画像からスペクトル成分を自動的に分析し、その組成を同定する解析アルゴリズムの開発も行う。この開発には、情報処理・画像処理ソフトであるMatlabを活用することで、高度な情報処理システムを短期間に構築する予定である。本システムを用いて観察する試料としては、培養細胞の他に、抗体医薬等のタンパク質が溶解したサンプル、さらには有機ナノ材料を想定している。
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| Causes of Carryover |
本年度の２月～３月に観察用試料や実験に使用する部材を購入予定であったが、実験装置の準備の関係で購入の遅延が生じたことによる。そのため、次年度使用額に関しては、本年度の６月に当初予定していた観察試料の購入を行う。
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Research Products
(6 results)
