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低加速走査電子顕微鏡に向けた色収差補正光学系の構築

研究課題

研究課題/領域番号 19K04489
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分21050:電気電子材料工学関連
研究機関福井工業大学 (2021-2022)
大阪大学 (2019-2020)

研究代表者

西 竜治  福井工業大学, 工学部, 教授 (40243183)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2021年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2020年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2019年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
キーワード電子顕微鏡 / 収差補正 / 微分代数 / 微分代数法 / 色収差 / 対称線電流 / 偏向 / SIMD / 並列化 / 収差理論 / SYLC
研究開始時の研究の概要

走査電子顕微鏡では電子顕微鏡のレンズ性能を高める収差補正器は実用化されていない。我々は走査電子顕微鏡に搭載できるようなシンプルな構造の収差補正器の開発を目指している。これまで実用化されてきた収差補正器では12個の電磁石と電極を多段に精緻に組み合わせた構造であったが、複雑ゆえコスト高になっている。本研究は、磁性体を持たないシンプルな構造で走査電子顕微鏡で使える球面収差・色収差補正器の新たな構成を研究する。

研究成果の概要

走査電子顕微鏡(SEM)では、観察に用いる電子ビームのエネルギーが低いため、相対的に用いる電子レンズの色収差が大きくなり、分解能を低下させる。この色収差を改善するための収差補正器の性能をシミュレーションにより検討を行い、より効果的な収差補正器の構成を探った。収差補正器のモデルとして新しいタイプの電磁多極子として対称線電流(SYLC)を発展させたものを用いた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

電子顕微鏡の分解能を向上させる収差補正器の性能を高めるためには、その性能を表す収差係数(ボケの大小をあらわす指標)を効率的に求め、それらが小さくなるように収差補正器を構成する。微分代数という新しい数学的手法を用いたシミュレーションをSYLC収差補正器の計算およびプリズム光学系の計算に拡張し、特性を向上させた。走査電子顕微鏡の分解能の向上と必要な収差補正器のコスト低減が期待される。

報告書

(5件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (2件)

すべて 2023 2019

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (1件)

  • [雑誌論文] Low-aberration ExB deflector optics for scanning electron microscopy2023

    • 著者名/発表者名
      Enyama Momoyo、Nishi Ryuji、Ito Hiroyuki、Yamasaki Jun
    • 雑誌名

      Microscopy

      巻: - 号: 5 ページ: 399-407

    • DOI

      10.1093/jmicro/dfad001

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 低加速SEMに向けた対称線電流補正器の色収差補正への拡張2019

    • 著者名/発表者名
      西竜治、ホックシャヘドゥル、伊藤博之、鷹岡昭夫
    • 学会等名
      日本顕微鏡学会 第75回学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2024-01-30  

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