ナノ位相トモグラフィー走査型透過電子顕微鏡の開発

2010 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 18GS0211
• 研究種目: 学術創成研究費
• 配分区分: 補助金
• 研究機関: 大阪電気通信大学
• 研究代表者: 生田 孝 大阪電気通信大学, 工学部, 教授 (20103343)
• 研究分担者: 日坂 真樹 大阪電気通信大学, 医療福祉工学部, 准教授 (40340640) ; 市橋 幹雄 名古屋大学, エコトピア科学研究所, 客員教授 (90345869) ; 臼倉 治郎 名古屋大学, エコトピア科学研究所, 教授 (30143415) ; 川崎 忠寛 名古屋大学, 工学研究科, 助教 (10372533) ; 木村 吉秀 大阪大学, 工学研究科, 准教授 (70221215) ; 大江 俊美 名城大学, 理工学部, 教授 (30076632) ; 児玉 哲司 名城大学, 理工学部, 教授 (50262861) ; 松谷 貴臣 近畿大学, 理工学部, 講師 (00411413) ; 安江 常夫 大阪電気通信大学, 情報通信工学部, 教授 (00212275)
• 研究期間 (年度): 2006 – 2010
• キーワード: 走査型透過電子顕微鏡 / 位相コントラスト / FE電子銃 / Csコレクター

研究概要

走査型透過電子顕微鏡によるナノ位相トモグラフィー実現を目指し、長焦点深度の振幅・位相像分離再生手法を提案している。これに必要な4技術要素である、磁場界浸型電界放出電子銃、小型収差補正システム、円環状対物絞りと円環状アレイ型検出器の研究・開発を行い、試作走査型透過電子顕微鏡を用いてこの新結像手法を評価した。

研究成果

• [雑誌論文] Characteristics of an optical fiber array detector for phase shift measurement in the STEM, (2011)
  • 著者名/発表者名: T.Ishida, T.Kodama, K.Ogai, T.Ikuta
  • 雑誌名: Proceedings of the 8th International Symposium on Atomic Level Characterizations for New Materials and Devices '11 (ALC'11), held in Seoul, Korea ページ: 221-222
• [雑誌論文] 走査型透過電子顕微鏡への輪帯瞳を用いた電子光学システムの開発 (2010)
  • 著者名/発表者名: 松谷貴臣,田中武雄,川崎忠寛,田屋昌樹,生田孝
  • 雑誌名: 平成22年電気学会基礎・材料・共通部門大会論文集 ページ: 482-485
• [雑誌論文] Simulation Study of a Hollow Cone-Shaped Probe in Aberration-Corrected STEM for High-resolution Tomography (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Kawasaki, T.Matsutani, T.Ikuta, M.Ichihashi, T.Tanji
  • 雑誌名: Ultramicroscopy Vol.110 ページ: 1332-1337
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of Parallel Image Detection System Using Annular Pupils for Scanning Transmission Electron Microscope (2010)
  • 著者名/発表者名: Takaomi Matsutani, Masaki Taya, Takeo Tanaka, Yoshihide Kimura, Yoshizo Takai, Tadahiro Kawasaki, Mikio Ichihashi, Takashi Ikuta
  • 雑誌名: AIP Conference Proceedings Vol.1282 ページ: 111-114
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of Parallel Detection and Processing System using Multidetector Array in Scanning Transmission Electron Microscope with Annular Pupil (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Matsutani, M.Taya, T.Fujimura, H.Inui, T.Tanaka, Y.Kimura, Y.Takai, Kawasaki, M.Ichihashi, T.Ikuta
  • 雑誌名: Plasma Application and Hybrid Functionally Materials Vol.19 ページ: 87-88
• [雑誌論文] Transmission and Scanning-transmission Microscopy using Annular Objective Pupil (Invited) (2009)
  • 著者名/発表者名: 生田孝
  • 雑誌名: Proceedings of the 7th International Symposium on Atomic Level Characterization for New Materials and Devices '09 (ALC'09), held in Maui, Hawaii, USA, 10AM02 (2009年12月10日発表) ページ: 395-399
• [雑誌論文] Development of Electron Optical System Using Annular Pupils for Scanning Transmission Electron Microscope (2009)
  • 著者名/発表者名: T.Matsutani, M.Taya, T.Tanaka, Y.Kimura, Y.Takai, T.Kawasaki, M.Ichihashi, T.Ikuta
  • 雑誌名: Proceedings of the 7th International Symposium on Atomic Level Characterizations for New Materials and Devices '09 (ALC'09), held in Maui, Hawaii, USA, 08P37 (2009年12月8日発表) ページ: 245-248
• [雑誌論文] Focal Depth Extension by Hollow-cone Illumination with Annular Pupils for 200kV-Scanning Transmission Electron Microscope Tomography (2009)
  • 著者名/発表者名: T.Kawasaki, T.Matsutani, M.Taya, Y.Kimura, M.Ichihashi, T.Ikuta
  • 雑誌名: Advances in Applied Plasma Science ページ: 261-262
  • 査読あり
• [雑誌論文] Annular Pupils for Electron Optics Able to Suppress High-Energy Electron Scattering Formed by Focused Ion Beam Technique (2009)
  • 著者名/発表者名: T.Matsutani, M.Taya, T.Fujimura, H.Inui, T.Tanaka, Y.Kimura, Y.Takai, T.Kawasaki, M.Ichihashi, T.Ikuta
  • 雑誌名: Advances in Applied Plasma Science Vol.7 ページ: 259-260
  • 査読あり
• [雑誌論文] (講座)結像光学系の3次元結像特性(Three-dimensional Imaging Characteristics in Imaging Optical Systems) (2009)
  • 著者名/発表者名: 生田孝
  • 雑誌名: 顕微鏡 Vol.44 ページ: 121-129
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evaluation of annular pupil for scanning transmission electron microscope formed by focused ion beam technique (2009)
  • 著者名/発表者名: Takaomi Matsutani, Masaki Taya, Takashi Ikuta, Tetsuya Fujimura, Hirohiko Inui, Takeo Tanaka, Ippei Shimizu, Yoshihide Kimura, Yoshizo Takai, Tadahiro Kawasaki, Mikio Ichihashi
  • 雑誌名: Vacuum Vol.83 ページ: 201-204
  • 査読あり
• [雑誌論文] Wave Field Restoration using Focal-depth Extension Techniques under dynamic hollow-cone illumination (2008)
  • 著者名/発表者名: Masaki Taya, Takashi Ikuta, Yoshizo Takai
  • 雑誌名: Optik Vol.119 ページ: 153-160
  • 査読あり
• [雑誌論文] Aberration Analysis of Cs-corrector System with Twin Hexapoles and Transfer Lens Doublet in Scanning Transmission Electron Microscope by Simple Ray Tracing Based on Geometrical Optics (2008)
  • 著者名/発表者名: 川崎忠寛, 市橋幹雄, 松谷貴臣, 木村吉秀, 生田孝
  • 雑誌名: Surf.Interface Analysis Vol.40 ページ: 1732-1735
  • 査読あり
• [雑誌論文] 走査電子顕微鏡のための新しい収差補正法 (2008)
  • 著者名/発表者名: 小粥啓子,田屋昌樹,松谷貴臣,生田孝,田中武雄,高井義造
  • 雑誌名: 金属 Vol.78 ページ: 1075-1078
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of Coulomb Interaction between Photoelectrons on XPEEM (2007)
  • 著者名/発表者名: Tuneo Yasue, A.Nakaguchi, M.Hashimoto, T.O.Mentes, A.Locatelli, E.Bauer, Takanori Koshikawa
  • 雑誌名: Proceedings of the 6th International Symposium on Atomic Level Characterizations for New Materials and Devices '07 (ALC'07), held in Kanazawa, Japan, TuP-33 (2007年10月30日発表) ページ: 207-211
• [雑誌論文] Development of Annular Pupil for Electron Optics by Focused Ion Beam Technique (2007)
  • 著者名/発表者名: Takaomi Matsutani, Masaki Taya, Takashi Ikuta, Tetsuya Fujimura, Hrihiko Inui, Takeo Tanaka, Yoshihide Kimura, Yoshizo Takai, Tadahiro Kawasaki, Mikio Ichihashi
  • 雑誌名: Proceedings of the 6th International Symposium on Atomic Level Characterizations for New Materials and Devices '07 (ALC'07), held in Kanazawa, Japan, TuP-13 (2007年10月30日発表) ページ: 147-150
• [雑誌論文] Development of an Aberration-free Phase Imaging System using a Detector Array and an Annular Pupil in Scanning Transmission Electron Microscopy (2007)
  • 著者名/発表者名: Masaki Taya, Takashi Ikuta, Takaomi Matsutani, Makoto Fujiwara, Takeo Tanaka, Keiko Ogai, Yoshihito Harada, Hidekazu Saito, Yoshizo Takai
  • 雑誌名: Proceedings of the 6th International Symposium on Atomic Level Characterizations for New Materials and Devices '07 (ALC'07), held in Kanazawa, Japan, TuP-7 (2007年10月30日発表) ページ: 132-135
• [雑誌論文] Interpretation of Cs-corrector System with Twin Hexapoles and Transfer Doublet based on Geometrical Optics Theory (2007)
  • 著者名/発表者名: Tadahiro Kawasaki, Mikio Ichihashi, Taisuke Nakamura, Takeshi Kawasaki, Takaomi Matsutani, Yoshihide Kimura, Takashi Ikuta
  • 雑誌名: Proceedings of the 6th International Symposium on Atomic Level Characterizations for New Materials and Devices '07 (ALC'07), held in Kanazawa, Japan, TuP-2 (2007年10月30日発表) ページ: 119-122
• [雑誌論文] Phase Imaging Microscopy with Increased Depth of Focus by TEM and STEM (Invited) (2007)
  • 著者名/発表者名: 生田孝, 市橋幹雄
  • 雑誌名: Proceedings of the 6th International Symposium on Atomic Level Characterizations for New Materials and Devices '07 (ALC'07), held in Kanazawa, Japan, MoA-2 (2007年10月29日発表) ページ: 56-60
• [雑誌論文] Development of a Parallel Detection and Processing System using a Multidetector Array for Wave Restoration in Scanning Transmission Electron Microscopy (2007)
  • 著者名/発表者名: Masaki Taya, Takaomi Matsutani, Takashi Ikuta, Hidekazu Saito, Keiko Ogai, Yoshihito Harada, Takeo Tanaka, Yoshizo Takai
  • 雑誌名: Rev.Sci.Instrum. Vol.78 ページ: 083705-1-083705-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Aberration Analysis of Cs-corrector System with Twin Hexapoles and Transfer Lens Doublet in Scanning Transmission Electron Microscope by Simple Ray Tracing Based on Geometrical Optics (2007)
  • 著者名/発表者名: 川崎忠寛, 市橋幹雄, 松谷貴臣, 木村吉秀, 生田孝
  • 雑誌名: Proceedings of the International Symposium on EcoTopia Science Vol.1 ページ: 1245-1247
• [雑誌論文] 集束イオンビームを用いた電子光学系輪帯瞳用アパーチャの作製 (2007)
  • 著者名/発表者名: 藤原誠,田中武雄,志水一平,松谷貴臣,日坂真樹,安江常夫,生田孝,田屋昌樹,木村吉秀,高井義造,川崎忠寛,市橋幹雄
  • 雑誌名: 真空(J.Vac.Soc.Jpn) Vol.50 ページ: 639-643
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of Annular Pupil for Scanning Transmission Electron Microscope by Focused Ion Beam Technique (2007)
  • 著者名/発表者名: Takaomi Matsutani, Masaki Taya, Takashi Ikuta, Tetsuya Fujimura, Hrihiko Inui, Takeo Tanaka, Yoshihide Kimura, Yoshizo Takai, Tadahiro Kawasaki, Mikio Ichihashi
  • 雑誌名: Advances in Applied Plasma Science Vol.6 ページ: 209-212
  • 査読あり
• [雑誌論文] New Computer Simulation Software of Electron Trajectories for Evaluation of Magnetic Field Immersion-Type Field Emission Gun (2007)
  • 著者名/発表者名: K.Tamura, T.Ikuta, R.Shimizu, M.Ichihashi
  • 雑誌名: Japanese J.of Appl.Phys. Vol.46 ページ: 834-837
  • 査読あり
• [雑誌論文] 反射型超音波変調スペックル光計測 (2007)
  • 著者名/発表者名: 笹倉祐,日坂真樹
  • 雑誌名: 生体医工学 Vol.45 ページ: 235-241
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effective Resolution of Phase-contrast Images in X-ray Microscopy (2006)
  • 著者名/発表者名: Y.Yamaguchi, R.Shimizu, T.Ikuta, T.Kikuchi, S.Takahashi
  • 雑誌名: Journal of Surface Analysis Vol.13 ページ: 223-233
  • 査読あり
• [雑誌論文] Anomalous Step Contrast in LEEM during Growth of Pb on W(110) (2006)
  • 著者名/発表者名: T.Yasue, R.Amakawa, H.Shimizu, A.Nakaguchi, T.Koshikawa, E.Bauer
  • 雑誌名: Proceedings of the 5th International Symposium on Atomic Level Characterizations for New Materials and Devices ALC'05 ページ: 680-683
• [雑誌論文] Ultrasound-modulated optical parallel speckle measurement with stroboscopic illumination in a coaxial reflection system (2006)
  • 著者名/発表者名: M.Hisaka
  • 雑誌名: Applied Physics Letters Vol.88 ページ: 033901-1-033901-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Atomic Level Characterization Based on Defocus Modulation Electron Microscopy (2006)
  • 著者名/発表者名: Y.Takai, M.Taya H.Chikada, Y.Kimura
  • 雑誌名: Microchimica Acta Vol.155 ページ: 11-17
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cross-sectional image obtained from spherical aberration-free three-dimensional image intensity distribution in transmission electron microscopy (2006)
  • 著者名/発表者名: M.Taya, T.Kawasaki, Y.Takai
  • 雑誌名: Journal of Electron Microscopy Vol.55 ページ: 27-30
  • 査読あり
• [学会発表] S(T)EMアレイ検出器の試作 (2010)
  • 著者名/発表者名: 小粥啓子,児玉哲司,生田孝
  • 学会等名: 真空表面科学合同講演会予稿集(4P-097)
  • 発表場所: 大阪大学コンベンションセンター(2010年11月4日発表)
  • 年月日: 20101100
• [学会発表] 走査型透過電子顕微鏡への輪帯瞳を用いた電子光学システムの開発 (2010)
  • 著者名/発表者名: 松谷貴臣,田中武雄,川崎忠寛,田屋昌樹,生田孝
  • 学会等名: 平成22年電気学会基礎・材料・共通部門大会
  • 発表場所: 沖縄
  • 年月日: 20100900
• [学会発表] Development of Electron Optical System Using Annular Pupils for Scanning Transmission Electron Microscope by Focused Ion Beam (2010)
  • 著者名/発表者名: Takaomi Matsutani, Tsuchika Yasumoto, Takeo Tanaka, Tadahiro Kawasaki, Mikio Ichihashi, Takashi Ikuta
  • 学会等名: 17th International Conference on Ion Beam Modification of Materials
  • 発表場所: Montreal, Canada
  • 年月日: 20100822-20100827
• [学会発表] 収差補正STEMにおける輪帯絞りを用いたプローブ形成-シミュレーション解析- (2010)
  • 著者名/発表者名: 川崎忠寛,松谷貴臣,生田孝,市橋幹雄,丹司敬義
  • 学会等名: 日本物理学会第65回年次大会
  • 発表場所: 岡山大学(2010年3月21日発表)
  • 年月日: 20100320-20100323
• [学会発表] Development of Parallel Detection and Processing System using Multidetector Array in Scanning Transmission Electron Microscope with Annular Pupil (2010)
  • 著者名/発表者名: Takaomi Matsutani, Masaki Taya, Takeo Tanaka, Yoshihide Kimura, Yoshizo Takai, Tadahiro Kawasaki, Mikio Ichihashi, Takashi Ikuta
  • 学会等名: The 17th Annual Meeting of IAPS International Workshop 2010 in Busan
  • 発表場所: Busan, Korea
  • 年月日: 2010-02-26
• [学会発表] 集束イオンビームによる走査型透過電子顕微鏡用輪帯アパーチャの開発 (2009)
  • 著者名/発表者名: 松谷貴臣,田中武雄,木村吉秀,高井義造,川崎忠寛,市橋幹雄,生田孝
  • 学会等名: 第50回真空に関する連合講演会
  • 発表場所: 学習院大学,東京(2009年11月5日発表)
  • 年月日: 20091104-20091106
• [学会発表] 磁場界浸型C-FE電子銃の開発(2)理論解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 田村圭司,大西崇,渡辺 俊一,市橋幹雄
  • 学会等名: 日本顕微鏡学会第65回学術講演会
  • 発表場所: 仙台国際センター(2009年5月27日発表)
  • 年月日: 20090526-20090529
• [学会発表] 磁場界浸型C-FE電子銃の開発(1)機構設計 (2009)
  • 著者名/発表者名: 大西崇,田村圭司,渡辺俊一,大江俊美,市橋幹雄
  • 学会等名: 日本顕微鏡学会第65回学術講演会
  • 発表場所: 仙台国際センター(2009年5月27日発表)
  • 年月日: 20090526-20090529
• [学会発表] 集束イオンビームによるテーパを有した電子光学系輪帯瞳の開発 (2009)
  • 著者名/発表者名: 松谷貴臣,田中武雄,木村吉秀,高井義造,川崎忠寛,市橋幹雄,生田孝
  • 学会等名: 平成21年電気学会全国大会
  • 発表場所: 北海道
  • 年月日: 20090300
• [学会発表] Formation of High-energy Electron Scattering Suppressible Annular Pupils for Electron Optics by Focused Ion Beam Technique (2008)
  • 著者名/発表者名: Takaomi Matsutani, Masaki Taya, Takashi Ikuta, Tetsuya Fujimura, Hirohiko Inui, Takeo Tanaka, Yoshihide Kimura, Yoshizo Takai, Tadahiro Kawasaki, Mikio Ichihashi, Toshimi Ohye
  • 学会等名: The 15th Annual Meeting of Institute of Applied Plasma Science
  • 発表場所: held in Tairen, China
  • 年月日: 20080514-20080516
• [学会発表] 走査型透過電子顕微鏡における輪帯照明システムの開発 (2008)
  • 著者名/発表者名: 松谷貴臣,田屋昌樹,生田孝,田中武雄,木村吉秀,高井義造,川崎忠寛,市橋幹雄
  • 学会等名: 日本顕微鏡学会第64回学術講演会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 20080500
• [学会発表] Aberration-Free Imaging by Dynamic Hollow-cone Illumination in Transmission Electron Microscopy (2008)
  • 著者名/発表者名: K.Kitade, H.Yoshimori, T.Ikuta, Y.Kimura, Y.Takai
  • 学会等名: Proc.of the 9th Asia-Pacific Microscopy Conference (APMC9)(2-7 Nov.)
  • 発表場所: held in Jeju island, Korea
  • 年月日: 20080000
• [学会発表] Focal Depth Extension by Hollow-cone Illumination with Annular Pupil for STEM Tomography (2008)
  • 著者名/発表者名: T.Kawasaki, T Matsutani, M.Taya, T.Ikuta
  • 学会等名: Proc.of the 9th Asia-Pacific Microscopy Conference (APMC9)(2-7 Nov.)
  • 発表場所: held in Jeju island, Korea
  • 年月日: 20080000
• [学会発表] 3次元フーリエフィルタリング法と動的ホローコーン照明法の原理と応用 (2008)
  • 著者名/発表者名: 生田孝
  • 学会等名: 日本顕微鏡学会関西支部特別企画講演会-電子顕微鏡イメージング法の展開
  • 発表場所: 岡崎カンファレンスセンター
  • 年月日: 2008-12-21
• [学会発表] Restoration of Phase and Amplitude Components using Dynamic Follow-cone Illumination in Transmission Electron Microscopy (2007)
  • 著者名/発表者名: H.Yoshimori, Masaki Taya, Takashi Ikuta, Yoshizo Takai
  • 学会等名: Proceedings of the 6th International Symposium on Atomic Level Characterizations for New Materials and Devices '07 (ALC'07)(TuP-8)
  • 発表場所: held in Kanazawa, Japan(2007年10月30日発表)
  • 年月日: 20071028-20071102
• [学会発表] A Process for Exit Wave Restoration Using Through-focus Series (2007)
  • 著者名/発表者名: N.Nomaguchi, Yoshihide Kimura, Yoshizo Takai
  • 学会等名: Proceedings of the 6th International Symposium on Atomic Level Characterizations for New Materials and Devices '07 (ALC'07)(TuP-9)
  • 発表場所: held in Kanazawa, Japan(2007年10月30日発表)
  • 年月日: 20071018-20071102
• [学会発表] Development of Annular Pupil for Scanning Transmission Electron Microscope by Focused Ion Beam Technique (2007)
  • 著者名/発表者名: Takaomi Matsutani, Masaki Taya, Takashi Ikuta, Makoto Fujiwara, Takeo Tanaka, Yoshihide Kimura, Yoshizo Takai, Tadahiro Kawasaki, Mikio Ichihashi
  • 学会等名: The 6th International Symposium on Applied Plasma Science
  • 発表場所: held in Nikko, Japan(2007年9月27日発表)
  • 年月日: 20070900
• [学会発表] Observation of surface dynamic processes by LEEM/PEEM (2007)
  • 著者名/発表者名: 安江常夫
  • 学会等名: 19th Int.Cong.On X-ray Optics and Microanalysis
  • 発表場所: held in Kyoto, Japan(2007年9月19日発表)
  • 年月日: 20070900
• [学会発表] 集束イオンビームを用いた電子光学系輪帯照明用アパーチャの開発 (2007)
  • 著者名/発表者名: 松谷貴臣,生田孝,田屋昌樹,高井義造,川崎忠寛,市橋幹雄,志水一平,藤原誠,田中武雄
  • 学会等名: 2007年度春季第54回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 神奈川
  • 年月日: 20070300
• [学会発表] LEEM/PEEMにおける離散的クーロン効果 (2007)
  • 著者名/発表者名: 安江常夫
  • 学会等名: 放射光と表面電子顕微鏡-顕微ナノ材料科学の新しい進展-(分子研研究会)
  • 発表場所: 岡崎カンファレンスセンター
  • 年月日: 2007-09-10
• [学会発表] LEEM/PEEMにおけるMCPでの分解能劣化 (2007)
  • 著者名/発表者名: 安江常夫
  • 学会等名: 第68回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 北海道工業大学
  • 年月日: 2007-09-04
• [備考] 日経産業新聞2007年4月6日p.8「微小構造3次元で観察、大阪電通大電子顕微鏡実用化へ」
• [産業財産権] 磁場界浸型電子銃及び電子線装置 (2010)
  • 発明者名: 市橋幹雄,大西崇,渡辺俊一,田村圭司
  • 権利者名: 株式会社日立ハイテクノロジーズ
  • 産業財産権番号: 特願2010-056095号
  • 出願年月日: 2010-03-12
• [産業財産権] 電子銃 (2009)
  • 発明者名: 市橋幹雄,大西崇,渡辺俊一,田村圭司
  • 権利者名: 株式会社日立ハイテクノロジーズ
  • 産業財産権番号: 特願2009-123684号
  • 出願年月日: 2009-05-22