永久磁石レンズを使った卓上型走査電子顕微鏡 Tiny-SEM の紹介

Presentation on theme: "永久磁石レンズを使った卓上型走査電子顕微鏡 Tiny-SEM の紹介"— Presentation transcript:

1 永久磁石レンズを使った卓上型走査電子顕微鏡 Tiny-SEM の紹介
（株）テクネックス工房 大野輝昭 ツリガネニンジンの花粉

2 Tiny-SEMの設計方針 現場で使える（卓上型） 価格がリーズナブル 光顕のような手軽さ（永久磁石レンズ） 基本性能は落とさない
目的に応じてカスタマイズしやすい

3 Tiny-SEMシリーズ Mighty-8DX Tiny-SEM 530 加速電圧：2ｋV,5kV 分解能： 30nm

4 小型走査電子顕微鏡の歴史 1939 電顕小委員会（電顕開発のはじまり） 1966 商用SEM国産1号機（JEOL)
1939　電顕小委員会（電顕開発のはじまり） 1966　商用SEM国産1号機（JEOL) 1972　mini-SEM（明石） 1974　JSM-P15（JEOL) 1976　S-310　FE-SEM（日立） 2002　Tiny-SEM　（テクネックス工房） 2002　VE-7800（キーエンス） 2004　Carryscope（JEOL) 2005　Miniscope（日立） 第一次小型SEMブーム 第二次小型SEMブーム

5 Tiny-SEM構造図 高圧電源へ ガンアライメント用ノブ フィラメント 電子銃 ウェネルト ガンモニタコイル アノード
第１コンデンサレンズ コンデンサ絞り ターボ分子ポンプ ピラニ真空計 第２コンデンサレンズ 第２コンデンサレンズ 対物絞り 偏向コイル TMP 2次電子検出器 対物レンズ 試料室 サンプル ダイアフラムポンプ

6 電子銃

7 電子銃 従来の汎用小型SEM Tiny-SEM 交換方法 ベースごと使い捨て リサイクル方式 線材のみ交換 コスト 割高 非常に低コスト

8 ガンモニタ機能 （フィラメントイメージ） 軸出し フィラメントの飽和

9 電子レンズ

10 電子線 加速電圧 永久磁石レンズの 動作原理 E=Eo E=Eo+ΔE N S 焦点面

11 永久磁石の作る磁場 出典：KLEMPERE； ELECTRON OPTICS （1953）
参考ソフトウェア： EXCELによる磁界型レンズの焦点距離、収差係数（球面、色）の計算

12 永久磁石を使用した電子レンズ例（RCA)
磁石（Alnico V）　4本 出典：KLEMPERE；　ELECTRON OPTICS （1953）

13 永久磁石を使用した電子レンズ例(日立製作所）
出典： 木村 ：日立評論　39,3　(195７)

14 永久磁石を使用した電子顕微鏡例(日立製作所）
出典：木村：日立評論　39,3　(195７)　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　P.W.Hawkes ：Topics in Current Physics:Magnetic Electron Lenses(1982)

15 電子レンズ 従来の汎用小型SEM Tiny-SEM 種類 電磁レンズ 永久磁石レンズ 特徴 ・高性能定電流電源必要 収差が出やすい
　収差が出やすい ・サイズ、重量大 ・発熱対策 ・コスト高 ・電源不要 　電源による収差なし ・サイズ、重量非常に小 　交換レンズ可能 ・発熱なし ・低コスト ・非点収差合わせ容易 ・像が無回転

16 試料微動、検出器

17 試料微動、検出器 ユーセントリックステージ（傾斜容易） 高角度傾斜可能 振動に強い フィードスルー 取付可能
　　取付可能 高感度二次電子検出感度 　　深い焦点深度；ステレオ写真 　　チャージアップが少ない；無蒸着観察

18 制御ユニット 基本機能に限定 アナログ主体の操作系 デジカメ感覚 CFカード保存 PC画像取込みインター フェイス（USB）
電子ビーム制御（DBC)可能

19 530分解能

20 Mighty-8DX　分解能 1710分解能写真

21 モルフォ蝶の色の不思議（構造色）

22 スギ花粉と抗原

23 応用例１ カーボンナノチューブ CMC

24 応用例２ コピー用紙（無蒸着） 小麦粉（無蒸着）　

25 応用例３　(低加速電圧) スギ花粉（無蒸着） 2kV 5kV Ｘ2000 Ｘ6000

26

27 高分解能スペクトル ・Si-PIN検出器； 11Na以上（150eV） SDD検出器；６C以上（135eV）

28 元素マッピング（最大8元素同時） 　　　　　　　　　 サンプル（鉛はんだ）　

29 アスベスト分析

30 実際の使われ方 現場でのSEM観察 特別な場所、設備必要なし 見たいときにすぐに見られる
高級FE-SEMを使用する前の事前チェック 　大型、小型の役割分担で効率アップ カスタマイズ 　改造自由自在　

31 カスタマイズ例 マニュピュレータ 予備排気付き 試料交換装置

32 小型化による特徴 １．検出感度が高い ２．チャージアップ現象が少ない ３．焦点深度が深い ４．振動に強い ５．非点収差補正がしやすい
６．消費電力が少ない ７．改造しやすい Tiny-SEMには、小型装置ならではのメリットが最大限に盛り込まれています。