2つの可干渉光源と高度情報科学を用いた透過電子顕微鏡ダメージレス観察法の開発

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K21150
• Research Institution: Japan Fine Ceramics Center
• Principal Investigator: 平山 司 一般財団法人ファインセラミックスセンター, その他部局等, 執行理事 ナノ構造研究所副所長 (50399599)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 穴田 智史 一般財団法人ファインセラミックスセンター, その他部局等, 上級研究員 (40772380)
• Project Period (FY): 2020-07-30 – 2023-03-31
• Keywords: ２光源 / 可干渉 / 高度情報科学 / 像再生 / ダメージレス

Outline of Annual Research Achievements

本研究は，量子力学の基本的原理を活用した「干渉」と近年非常に進歩している「高度情報科学」による情報解析やイメージング法によって，TEM観察における試料への電子線照射量を最小にして照射損傷を抜本的に回避しながら良質な像を得る技術を確立し，電子線照射に弱いナノ材料の解析・評価法を格段に進歩させることを目的としている．

本研究において，令和２年度は「電子線で試料を照らすときのフーリエ面での複素波動場」を計算できるようにした．２つの可干渉な光源で試料面上の微小物体を照射する場合，試料面上には電子線の干渉縞が形成されるが，その強度分布のどこに微小物体を置くかによって，微小物体のフーリエ面上での情報に大きな影響が現れ，微小物体を干渉縞の強度がゼロのところに置いた場合，フーリエ面上に現れる微小物体の情報が，予想よりはるかに小さいことがわかった．

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

令和２年度に計画したことは実施したので「おおむね順調に進展している」と言える．ただし，その結果「フーリエ面に現れる試料の情報が予想より小さい」という予想外の結果が得られた．

上記の「フーリエ面上に現れる試料の情報が，予想よりはるかに小さい」ことは，今後像を再生するときの最大の問題となる可能性がある．よって，今後その原因を突き止め，解決策を練る必要がある．

Strategy for Future Research Activity

フーリエ面上での強度分布から高度情報科学的手法を使って，必要な試料の情報を抽出し，試料面での実像を再構成する精密解析方法を開発する．

すでに記述したように，「フーリエ面上に現れる試料の情報が，予想よりはるかに小さい」ことは，今後像を再生するときの最大の問題となる可能性がある．よって，試料があるときと無いときのフーリエ面上での電子線強度分布のわずかな違いが，試料の有無によるものか，他のシステマティックな要因（例えば検出器のピクセルの数や大きさ，配置の歪み等）によるものかを慎重に検証する必要がある．その上で，試料の情報を効率よく抽出し，実空間での像を再生する手法を検討する．提案時には想定していなかった問題であるため，量子力学の根本に立ち返った注意深い考察と，慎重な条件設定下でのシミュレーションが必要である．