2021 Fiscal Year Research-status Report
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
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20K21150
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| Research Institution | Japan Fine Ceramics Center |
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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)
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| 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)
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| Project Period (FY) |
2020-07-30 – 2023-03-31
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| Keywords | ２光源 / 可干渉 / 高度情報科学 / 像再生 / ダメージレス |
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| 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年度には，初期計画で想定した実験条件では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．このことは，フーリエ面に形成されるパターンを情報科学的手法を用いて処理することによって像再生を目指す本研究において，重要な課題であるため，令和３年度には次の２つの項目について理論的に検討・考察した．
まず，点物体からの前方散乱波強度の散乱角度依存性についての理論的考察を行った．点物体を反位相の２つの完全可干渉平面波で照射した場合に発生する散乱球面波の強度は本研究で想定する実験条件下では角度によらずほぼ一定であり，２つの散乱波は打ち消し合ってその強度は非常に小さくなることが示唆された．次に，完全可干渉性を持つ２つの平面波が試料面で干渉した場合，電子線強度がゼロになる場所での複素波動場についての理論的考察を行った．その結果，波動場そのものがゼロになることがわかった．このことは，そこに置かれた点物体からは散乱波が発生しない可能性を示唆しており，２つの平面波によって発生する２つの球面波の情報を分離結像するという本研究の手法が，簡単には成り立たないことを意味する．このため，点物体からなんらかの方法で散乱球面波を発生させる手法が望まれる．
一方，初期計画で想定した干渉実験は実際の電子顕微鏡を用いて可能であることがわかった．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
「研究実績の概要」のところで述べたとおり，想定したフーリエ面での試料情報獲得は，初期計画で考えていたより困難であることが理論的考察から推測された．このため，入射波強度がゼロの場所においた点物体から散乱球面波を発生させる何らかの技術が必要であることが新たに判明した．このため，当初計画に比べると問題が明らかになり，「やや遅れている」と判断せざるを得ない．
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| Strategy for Future Research Activity |
初期計画には含まれていない課題（入射波強度がゼロの場所においた点物体から散乱球面波を発生させる何らかの技術）が明らかになったので，今後は次の方針で研究を進める．
（１）「入射波強度がゼロの場所においた点物体から散乱球面波を発生させる何らかの技術」を考案する．
（２）上記の手法をシミュレーションまたは電子顕微鏡を用いた干渉実験で実証する．
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| Causes of Carryover |
新型コロナ感染拡大のために，海外出張（情報収集・成果発表）が全くできず，令和３年度に計画していたその費用が残っている．令和４年度に感染状況が好転して海外渡航が可能になれば，ぜひ出張したい．また，電子顕微鏡のオーバーホールまたは劣化している部品の交換・修理などにも予算を使いたい．
令和４年度の支出計画概略は，消耗品費：83万円，海外出張旅費：40万円，国内旅費：40万円，電子顕微鏡の保守・修理：60万円，講演謝金：11万円，論文の英文添削：5万円，学会参加費：5万円，補助員人件費：9万円，合計：253万円．
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