2022 Fiscal Year Annual Research Report
Development of electron schlieren microscopy to visualize and measure the three-dimensional distribution of spatial electromagnetic fields
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20K20555
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
原田 研 国立研究開発法人理化学研究所, 創発物性科学研究センター, 上級研究員 (20212160)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
森 茂生 大阪公立大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (20251613)
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| Project Period (FY) |
2020-07-30 – 2023-03-31
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| Keywords | シュリーレン法 / ホロコーン照明法 / ラミノグラフィー / 空間電磁場 / ３次元観察 / トモグラフィー / トリゴノグラフィー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、干渉に強く依存しない位相分布可視化法としてのシュリーレン法と３次元計測法の一つのラミノグラフィーに注目し、試料の内部だけでなく、試料周りの空間電磁場の３次元分布を可視化し、計測できるシュリーレン電子顕微鏡法の開発を目的としていた。
2022年度には、前年度からの持ち越しとなっていたカメラシステムの立ち上げを実施した。これらシステムと前年度に開発した対物レンズを磁場印加機構として利用し、かつ、印加磁場と観察条件をほぼ独立して制御できる光学系をさらに修正し、500mT（ミリテスラ）近傍までの磁場印加状態でホログラフィー観察が可能な光学系を考案、構築した。この手法により、バブル磁区とストライプ磁区間の微弱な磁場分布、相互作用の様子を観察することが可能となった。また、前年度にホロコーン・シュリーレン法と双対な観察法として開発したローレンツSEM法はTEMでも有効で、試料像とともに試料周囲の電磁場観察が可能であることを確認した。
また、カメラシステムとの連動により、方位角分解型のホロコーン・シュリーレン法を実現した。この新手法を電磁場に対して実施し、当初目的通り、空間の電磁場を計測可能であることを確認した。さらに、シュリーレン法の欠点の一つである定量性に関しては、ホロコーン（光軸周回）照明時の照射電子線の光軸に対する傾斜角度を変更しつつ、複数の観察を実施することにより、定量観察の目処を得た。ただし、計測にかかる電磁場は、光軸方向への投影の結果であるため、光軸方向を含むリアルな３D分布を実現するにはトモグラフィー技術との併用が現実的であると判断した。
さらに、新３D観察法として開発したトリゴノグラフィー（直交３軸観察法）では、非透過試料では、影の部分の情報不足により真の形状からのずれが発生することを確認した。この対策として、透過像（透過強度分布）による補正手法を開発中である。
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[Journal Article] NanoMi: Progress on an Open-Source Electron Microscope2023
Author(s)
Makoto Schreiber, Marek Malac, Mark Salomons, Darren Homeniuk, Sam Ruttiman, Xuanhao Wang, Olivier Adkin-Kaya, Mohammad Kamal, Jesus Alejandro, Marin Calzada, Patrick Price, Martin Cloutier, Misa Hayashida, Ray Egerton, Ken Harada, Yoshio Takahashi, Heiko Muller
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Journal Title
Microscopy & Microanalysis
Volume: 29
Pages: -～-
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Presentation] NanoMi: an Introduction to an Open-Source Electron Microscope2023
Author(s)
Marek Malac, Mark Salomons, Darren Homeniuk, Makoto Schreiber, Sam Ruttiman, Xuanhao Wang, Olivier Adkin-Kaya, Mohammad Kamal, Jesus Alejandro, Marin Calzada, Patrick Price, Martin Cloutier, Misa Hayashida, Ray Egerton, Ken Harada, Yoshio Takahashi, Heiko Muller
Organizer
International Union of Microbeam Analysis Societies Joint with Annual Microscopical Society if Canada and FIB SEM Meetings (IUMAS8)
Int'l Joint Research
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[Presentation] NanoMi: Progress on an Open-Source Electron Microscope2023
Author(s)
Makoto Schreiber, Marek Malac, Mark Salomons, Darren Homeniuk, Sam Ruttiman, Xuanhao Wang, Olivier Adkin-Kaya, Mohammad Kamal, Jesus Alejandro, Marin Calzada, Patrick Price, Martin Cloutier, Misa Hayashida, Ray Egerton, Ken Harada, Yoshio Takahashi, Heiko Muller
Organizer
Microscopy & Microanalysis (M&M2023)
Int'l Joint Research
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[Presentation] NanoMi: An Open Source Electron Microscope2023
Author(s)
Marek Malac, Mark Salomons, Darren Homeniuk, Makoto Schreiber, Sam Ruttiman, Xuanhao Wang, Olivier Adkin-Kaya, Mohammad Kamal, Jesus Alejandro, Marin Calzada, Patrick Price, Martin Cloutier, Misa Hayashida, Ray Egerton, Ken Harada, Yoshio Takahashi, Heiko Muller
Organizer
The 20th International Microscopy Congress (IMC20)
Int'l Joint Research
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[Presentation] NanoMi: A Modular Platform For Terahertz-integrated UTEM2023
Author(s)
Samuel Ruttiman, Makoto Schreiber, Mark Salomons, Darren Homeniuk, Xuanhao Wang, Olivier Adkin-Kaya, Mohammad Kamal, Jesus Alejandro, Marin Calzada, Patrick Price, Martin Cloutier, Misa Hayashida, Ray Egerton, Ken Harada, Yoshio Takahashi, Heiko Muller, Marek Malac, Frank Hegmann,
Organizer
The 2023 48th International Conference on Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves (IRMMW-THz)
Int'l Joint Research
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