電子ビーム顕微鏡 スペルマンの役割と応用
著者 マーカス・フォックスウェル
スペルマンの電子ビーム顕微鏡ソリューションは、極めて高い精度と正確性を維持しながら、イメージングに必要な電圧を提供します。
電子顕微鏡は、さまざまな産業で使用され、私たちの生活のあらゆる場面で役割を果たしながら、日常的に応用されています。材料科学、医学、法医学などの分野はすべて、こうした顕微鏡の使用法の進歩によって革命的な変化を遂げました。
例えば、がん研究において、電子ビーム顕微鏡（EBM）は、医師が異常な細胞構造を早期に発見し、発見と治療を改善するのに役立っています。材料科学では、科学者はナノ構造を探求し理解することができ、エレクトロニクスやエネルギー効率の高い技術の革新を推進することができます。科学捜査では、残留物や繊維の詳細な分析が犯罪解決に重要な役割を果たします。
スペルマンは、電子顕微鏡用高精度高電圧ソリューションの世界的リーディング・サプライヤーです。当社のEBMソリューションは、極めて高い精度と正確性を維持しながら、電子ビームを用いたイメージングを実現するために必要な電圧を提供します。5kVから120kVまで、お客様の用途に応じたユニットをご用意しています。スペルマンの製品のほとんどは、お客様向けの特注ソリューションで構成されていますが、標準的な製品も提供しています。
高精細画像のための強力なテクニック
走査型電子顕微鏡（SEM）は、高精細な3次元画像を提供する卓越した精度で広く評価されています。高電圧の電子ビームを使って試料表面と相互作用させ、放出電子と後方散乱電子を検出し、その結果、高解像度の画像が得られます。SEMの主な構成要素には、電子ビーム発生、ビーム集束、試料相互作用、画像検出、結像が含まれます。
電子ビームの発生には、スペルマンEBM電源ユニット（PSU）などの電子銃を使用します。電子は、5kVから30kVの間の典型的な電圧を使って試料に向かって加速されます。これは加速電圧と呼ばれ、スペルマンのEBM PSUの主な高電圧出力です。SEMの電圧は、分解能と試料への浸透深さを高めるために、最大75kVに達することがあります。この顕微鏡の典型的な倍率範囲は20倍から100万倍です。参考までに、通常の光学顕微鏡の倍率は2,000倍です。
高解像度の画像生成を実現するためには、ビームを集束させるプロセスが最も重要です。ビームは、一連の電磁レンズを使って綿密に集束されます。ビームは試料を走査し、電子や放射線が吸収、偏向、放出されます。検出器は、二次電子や後方散乱電子と呼ばれるこれらの放出電子を捕らえます。その後、コンピュータが捕獲した電子を使って、標本の画像を生成します。
一方、透過型電子顕微鏡（TEM）は、3次元画像を提供するSEMとは異なり、物質の内部構造をほぼ原子レベルの分解能で画像化することに重点を置いています。TEMは試料に電子ビームを通すことで二次元画像を生成し、それをCMOS（相補型金属酸化膜半導体）カメラで撮影します。偏向した電子を検出するSEMとは異なり、TEMは試料を透過した電子を捕らえるため、試料内部の組成や形態に関する詳細な知見が得られます。これらのシステムは、極めて高い精度を維持しながら、数百キロボルトの範囲の電圧を必要とします。この種の顕微鏡の典型的な倍率範囲は50倍から5000万倍です。
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