物質中での電子線多重散乱過程解明に基づく形状も密度も正しい三次元再構成法の実現

2021 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19H02600
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分29020:薄膜および表面界面物性関連
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 山崎 順 大阪大学, 超高圧電子顕微鏡センター, 教授 (40335071)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: 電子線トモグラフィー / 密度定量 / 多重散乱 / 非線形強度減衰

研究成果の概要

全角傾斜試料ホルダーの製作とサブミクロンサイズ試料の取り付け技術の開発を行い、トモグラフィー再構成に重要な画像アライメントの新手法を開発することにより、三次元形状を高精度に再構成できる汎用性の高い手段を確立した。また三次元密度も高精度に再現するために、物質厚さと電子顕微鏡像強度の非線形関係を調べ、その結果に基づく非線形処理手法をノイズを含む実験画像に施す方法も確立した。これによって本課題の目的である密度定量電子線トモグラフィーの手法を確立した。

自由記述の分野

電子顕微鏡学

研究成果の学術的意義や社会的意義

長年にわたり物質厚さと電子顕微鏡像強度の関係式が未解明であったが、電子顕微鏡の２大観察方式であるTEM像もSTEM像も数式で表せることになり、高エネルギー電子の多重散乱過程の理解につながる学術的意義のある成果が得られた。また汎用電子顕微鏡の観察スケール(ナノメーター)とX線による観察スケール（マイクロメーターからミリメーター）をつなぐサブミクロンスケールの物質の三次元構造を高精度に観察できるようになったため、そのサイズの物質群を活用した科学技術や応用技術への貢献が期待できる。