2015年2月19日
日立製作所、世界最高性能の電子顕微鏡開発 高機能材開発に貢献
日立製作所は18日、1・2メガボルトの加速電圧を備えた「原子分解能・ホログラフィー電子顕微鏡」を開発し、世界最高の分解能(点分解能)となる43ピコメートル(ピコは1兆分の1)を達成したと発表した。原子レベルで電磁場を計測でき、磁石、電池、超電導材などの高機能材料の機能・特性を生み出す量子現象の解明など先端機能材料の開発に貢献するものとして期待される。
開発した電子顕微鏡では、抵抗器、高電圧伝達用のケーブル、制御回路の改善により、高出力でありながらバラつきを抑えた電子ビームを得ることに成功した。また10時間以上安定して電子ビームを放出できる電子銃を開発。これにより、超高圧電子顕微鏡として初めて、焦点ぼけを補正する球面収差補正器を搭載することが可能になった。
また、電子顕微鏡専用の頑強な建屋を建設。吸音材の貼り付けや精密な室温制御に加え、磁気シールド機能を有するパーマロイという特殊な合金で装置の周囲を覆うなどして振動、音響、磁場など外部からの乱れ要因を排除した。
タングステンの単結晶を試料に用いて検証した結果、球面収差を補正した状態で世界一の分解能となる43ピコメートルの結晶構造情報を伝達できることを確認した。また、撮影した窒化ガリウム(GaN)結晶の顕微鏡像において44ピコメートル間隔のガリウム原子を分離して観察できることも確認。試料の構造や電磁場を原子レベルで観察・計測できることを示した。
同社は国の最先端研究開発支援プログラム「原子分解能・ホログラフィー電子顕微鏡の開発とその応用」において装置開発を進めてきた。今後理化学研究所など研究機関との連携により、量子力学や物性物理の発展、新材料の開発を進める。
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