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2011 Fiscal Year Annual Research Report

メゾスケール3次元観察のための次世代電子線トモグラフィー法の開発

Research Project

Project/Area Number 21241030
Research InstitutionKyushu University

Principal Investigator

陣内 浩司  九州大学, 先導物質化学研究所, 特任教授 (20303935)

Keywords電子線トモグラフィー法 / 走査型光学系 / 被写界深度
Research Abstract

透過型電子顕微鏡法(TEM)と計算機トモグラフィ(CT)を組み合わせ、材料の内部構造をナノメートル(nm)スケールで3次元可視化できる電子線トモグラフィー法(Transmission Electron Microtomography, TEMT)に注目が集まっている。本研究の目的は、メゾスケール(nmとμmの間のスケール)の3次元観察が可能な"被写界深度が深い"光学系を備えた次世代のTEMTを開発することである。通常、TEMTでは試料(板状試料)を70°程度まで傾斜させ多数の透過像を撮影する。試料の傾斜に伴い、入射電子線に対する"実効的な"試料厚みは増加し、従って、本申請のように数μmの試料の3次元観察を可能とするためには、被写界深度の深い長焦点光学系を実現することが必須となる。本申請の全ての検討・開発項目は、いかにして被写界深度の深い明るい光学系を実現するか、という一点に集約されていると書いても過言ではない。
3年の研究期間を通して、長焦点光学系を実現するための高コントラスト走査型ポールピースと高感度検出器などの開発を行い、これらを実際に電子顕微鏡に組み込んだ。また、試料内での電子の多重散乱による(=色収差による)像のボケを低減するために「磁場制御型Ωフィルター」も電子顕微鏡に組み込んだ。この新型電子顕微鏡において、被写界深度の実測(実測で数μmを実現)、長焦点光学系による走査電子ビームの収束角度の実測、走査系の動作プログラムの開発、明るい光学系の実現のためのレンズパラメーターの最適化、検出器の高感度化など様々な装置開発・改良を行い、上に述べた「被写界深度の深い明るい光学系」を実現した。さらに、この新型顕微鏡を用いて厚み数百nm~数μmの複数の高分子試料の3次元観察を行ったところ、3次元画像の分解能は試料の厚みとともに劣化するものの、2μm程度の厚みの高分子試料の観察は可能であること、数nm程度の分解能を保った状態での3次元観察は0.5μm程度が限界であること、などの上重要な知見を得ることができた。

  • Research Products

    (7 results)

All 2012 2011 Other

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 6 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Morphological Transition of Triblock Copolymer Cylindrical Micelles Responding to Solvent Change2012

    • Author(s)
      D.Han, et al
    • Journal Title

      Soft Matter

      Volume: 8 Pages: 2144-2151

    • DOI

      10.1039/C2SM07020K

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Creating Suprapolymer Assemblies : Nanowires, Nanorings, and Nanospheres Prepared from Symmetric Block-Copolymers Confined in Spherical Particles2012

    • Author(s)
      H.Yabu, et al
    • Journal Title

      J.Mater.Chem.

      Volume: 22 Pages: 7672-7675

    • DOI

      10.1039/C2JM30236E

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Tilt-angle measurement of a sample stage using a capacitive liquid-based inclinometer2012

    • Author(s)
      M.Matoba, et al
    • Journal Title

      J.Electron.Microsc.

    • DOI

      10.1093/jmicro/dfs034

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Single chain distribution analysis near a substrate using a combined method of three-dimensional imaging and SCF simulation2011

    • Author(s)
      H.Morita, et al
    • Journal Title

      Eur.Polymer J.

      Volume: 47 Pages: 685-691

    • DOI

      10.1016/j.europolymj.2010.09.038

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Structural characterization of the Fddd phase in a diblock copolymer thin film by electron microtomography2011

    • Author(s)
      J.Jung, et al
    • Journal Title

      Soft Matter

      Volume: 7 Pages: 10424-10428

    • DOI

      10.1039/clsm06236k

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Three-dimensional observation of confined phase-separated structures in block copolymer nanoparticles2011

    • Author(s)
      T.Higuchi, et al
    • Journal Title

      Soft Matter

      Volume: 8 Pages: 3791-3797

    • DOI

      10.1039/c2sm07139h

    • Peer Reviewed
  • [Remarks]

    • URL

      http://muse.ifoc.kyushu-u.ac.jp/TLAB/TINNAI_LABORATORY/Welcome.html

URL: 

Published: 2013-06-26  

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