6回シリーズウェビナー 1 低加速電圧

低・超低加速電圧で、試料表面の「ありのまま」をとらえる

ZEISS Gemini 3 カラム

試料表面にコーティングを施さず、非導電性試料や磁性試料の表面を高分解能 SEMで観察できれば、試料本来の起伏情報を遮ることなく取得できるため非常に有用となります。真の試料表面を高分解能でとらえるには、低加速電圧での観察が望ましいですが、低・超低加速電圧 での SEM 観察 には次のような技術的な課題があります。

・S/N比が悪くなる
・画像解像度が低下しやすい
・低エネルギービームのアライメント不良によって像が歪む

これらの課題に対して、ZEISS Gemini 3カラム搭載の 「Nano-twin」 レンズ と 電子光学エンジン 「Smart Autopilot」の組み合わせが相乗効果を発揮します。
ぜひウェビナーでご確認ください

ウェビナー内容

本ウェビナーは英語ですが、日本語字幕を選択いただけます。機械翻訳のため、その点ご了承ください。

ZEISS Gemini 3カラムに搭載された新開発 Nano-twin レンズと、電子光学エンジン Smart Autopilot の組み合わせがどのように相乗効果を生み出し、低〜超低kV条件下でも非導電性試料や磁性試料表面のサブナノ分解能イメージングを実現しているのかをご紹介します。

表面コーティングやステージバイアスなしで真の試料表面情報をとらえる超低kV高分解能イメージングの手法、低kVでも組成コントラストを最大限に引き出す使いこなし、柔軟なイメージングパラメータ設定によるベストバランスな画像取得、そして磁性ナノ粒子を歪みなく描き出すイメージングについて学ぶことができます。

スピーカー Feng Lin Ng, PhD ZEISS 顕微鏡部門 APAC 材料研究担当 ビジネス開発スペシャリスト

Feng Lin Ng 博士は、ZEISS 顕微鏡部門において、アジア太平洋地域の材料研究分野を担当するビジネス開発マネージャーです。

彼女はシンガポールの南洋理工大学で材料科学・工学の博士号を取得し、ポリマーを用いた細胞培養システム開発に取り組みました。ZEISS入社前は、A*STAR傘下のSIMTechで研究員として、医療技術、航空宇宙、サステナビリティといった分野を対象に、ポリマー成形プロセス開発や材料・プロセス・特性の関係解明に従事していました。現在は、材料科学研究向け電子顕微鏡および、X線顕微鏡ソリューションのビジネス開発を通じて、お客さまの研究・開発を支援しています。

  • 加速電圧 500 Vにおけるメソポーラスシリカ

    表面コーティングやステージバイアスなしで、 ナノ材料の高分解能イメージングを実現している

    加速電圧 500 Vにおけるメソポーラスシリカ

    表面コーティングやステージバイアスなしで、 ナノ材料の高分解能イメージングを実現している

1. 超低加速電圧による高分解能イメージングで真の試料表面をとらえる方法

Gemini 3 カラムに搭載されたビームブースター技術、Smart Autopilot、Nano-twinレンズがいかに相乗効果を発揮しているかご確認ください。これらは、一次ビームの広がりを抑えてレンズ収差の影響を最小限にすることで、超低加速電圧での高分解能イメージングをサポートする優れた信号検出効率を実現しています。

また、メソポーラスシリカ、SiCファイバー、CNTなどの非導電性試料に対する超低加速電圧イメージングの効果もご覧いただけます。これらの試料は、表面コーティングやステージバイアスを用いることなく、0.5〜1 kV の範囲で撮像され、高倍率・高分解能イメージングを実現しています。

*メソポーラスシリカ:2〜50nmの極小で均一な孔であるメソ孔が規則正しく並んだ二酸化ケイ素
*SiCファイバー:炭化ケイ素繊維、1000〜1800℃以上の耐熱性、高強度、軽量性を誇る先端無機繊維
*CNT:カーボンナノチューブ、炭素原子のみで構成される直径ナノメートルの筒状物質

  • タングステン – ニッケル – 鉄合金(W-Ni-Fe)
    表面形状観察用SE像の取得にInlens検出器を適用している

    タングステン – ニッケル – 鉄合金(W-Ni-Fe)
    表面形状観察用SE像の取得にInlens検出器を適用している

2. 低加速電圧で材料組成コントラストを最大限に引き出す方法

Gemini 3カラムに搭載された、静電レンズとカラム内 EsB (Energy Selective Backscatter)フィルターグリッドによるが、電子をカラム内へと効率よく導いて取り込み、検出信号を強化する仕組みについてご紹介します。

フィルターグリッドにより、反射電子信号を選択的に取り出すことで、低加速電圧でも組成コントラストを向上させることができます。ウェビナーの本セクションでは、NiOドープ CNT、タングステン合金、シリカ・アルミナドープナノ粒子などの試料を取り上げます。表面形状観察に用いる Inlens 検出器によるイメージングと、組成コントラストを強調する EsB 検出器によるイメージングとの間に現れる明確な組成コントラストをご確認ください。

  • ゼオライトを作動距離 1.0 mmで観察

    試料表面を遮ることなく高品位な表面形状イメージングを達成している

    ゼオライトを作動距離 1.0 mmで観察

    試料表面を遮ることなく高品位な表面形状イメージングを達成している

3. 柔軟なパラメータ設定で、「Sweet Spot」(ちょうど良い)条件を実現する方法

低加速電圧時において、作動距離などのパラメータを自在に調整しながら最適な表面形状コントラストを得ることができます。Gemini 3カラムでは、低加速電圧観察時にステージバイアスが必要としないため、作動距離に制限がありません。

CNT、シリカ微粒子、カーボン系薄膜材料などの試料に対して、加速電圧と作動距離を小さく設定することで、どのように表面形状コントラストを向上できるのかをご紹介します。

  • マグネタイト

    ナノ材料を 1 kV・作動距離 0.9 mm で高分解能イメージング

    マグネタイト

    ナノ材料を 1 kV・作動距離 0.9 mm で高分解能イメージング

4. 歪みのない磁性ナノ粒子イメージング

Gemini 3カラムに搭載された Nano-twin レンズは、静電場と磁場分布を精密に重ね合わせることで、試料表面の残留磁場を大きく抑えるよう設計されています。低加速電圧で二次電子を効率よく検出する Inlens 検出器との組み合わせにより、磁性試料でも1 kV未満でサブナノメートル分解能のイメージングを実現します。

マグネタイト試料の高分解能イメージングは作動距離 0.9 mm という条件で撮像されており、これは試料が受ける磁場の影響がきわめて低いことを裏付けています。

Gemini 3 カラムとは

Gemini 3 光学系は、低電圧領域での高分解能化とコントラスト向上に特化して設計されているため、試料を電磁場に影響されることなく、1 kV未満でサブナノ分解能イメージングが可能で、1〜30 kV までのあらゆる観察条件で最大限の分解能を確保します。

Gemini 3は、相乗効果を発揮する2つのコンポーネントである、「Nano-twin」 レンズ と 電子光学エンジン 「Smart Autopilot」 から構成されています。Nano-twin レンズは、低加速電圧でも高い信号検出効率を維持しながらサブナノ分解能を提供します。標準的な Gemini 対物レンズと比較して、低加速電圧でのレンズ収差が大幅に低減され、Inlens 検出器信号を強化します。Nano-twin レンズと組み合わせた Smart Autopilot は、ビーム収束角をコンデンサ側で最適化することで、各観察条件において最良の分解能を引き出します。

また、広視野オーバービューモードにより、試料ナビゲーションと高分解能イメージングをシームレスに切り替えられ、新しいオートフォーカス機能により、高速でも最適な画質を実現できます。

ダウンロードいただける技術資料一覧

ZEISSの低加速電圧イメージングをさらに知っていただくために、視聴登録と同時にダウンロードいただける技術資料をご用意いたしました。

・500V 低加速電圧イメージングの利点(ZEISS FE-SEM)
本資料では、ZEISSのフィールドエミッション走査電子顕微鏡(FE-SEM)を用いた低加速電圧、超低加速電圧イメージング技術について紹介しています。ポリマー、リチウムイオン電池のセパレータ膜、グラファイト、酸化鉄粒子、シリカナノカプセル、アルミナ粒子、キチンなどの材料試料において、低加速電圧イメージングがサンプルの損傷や帯電をいかに防ぐか、特にZEISS Gemini 光学技術を活用することで、500V~2kVの範囲において、高解像度かつ表面感度の高いイメージングを実現可能かについて掲載しています。

低加速電圧 反射電子イメージングの利点(ZEISS GeminiSEM)
本資料では、低加速電圧反射電子(BSE)イメージングの利点を紹介しています。従来の高加速電圧(5kV以上)でのBSEイメージングと比較して、低電圧では相互作用体積が大幅に減少し、表面感度が向上します。そのため、材料コントラストを維持しながら空間分解能が向上できます。ZEISS GeminiSEM 300 / 500は、500Vまでの低電圧で効果的なBSEイメージングを可能にし、材料コントラストやトポグラフィー情報を高解像度で取得できます。

・非導電性生物試料の低電圧イメージング(ZEISS GeminiSEM)
本資料では、非導電性でビームに敏感な生物試料を低加速電圧でイメージングする技術について紹介しています。低加速電圧(50eV~5kV)を使用することで、表面感度が向上し、ビーム損傷や帯電が最小限に抑えられます。ZEISS GeminiSEM ファミリーの技術を活用することで、コーティングなしでも高解像度の構造情報を取得可能です。

・磁性試料のイメージングにおける Gemini 光学技術の利点(ZEISS FE-SEM)
本資料では、磁性試料を ZEISS FE-SEM でイメージングする際の課題と解決策について紹介しています。磁性試料は、適切に消磁されていれば高解像度でイメージング可能です。Gemini光学技術は、レンズの収差を低減し、高解像度を実現する設計となっており、磁性試料のイメージングにおいても安全かつ効果的です。

・ペロブスカイト触媒のナノ粒子イメージング(ZEISS FE-SEM)
本資料では、ペロブスカイト触媒におけるナノ粒子の構造と形態を正確に把握するためのイメージング技術について説明します。ZEISS Sigma および GeminiSEM シリーズを使用し、低加速電圧と適切な検出器を選択することで、触媒活性や安定性を評価するための詳細な画像が取得可能です。特に、Inlens SE技術がナノ粒子の装飾を観察する上で重要であるとされています。

・(日本語)電池材料のイメージング方法:ZEISS FE-SEM を用いたNMC、LFP、LCO カソードの低加速電圧での特性評価

本資料は、FE-SEM を用いた NMC・LFP・LCO カソードの粒子、バインダー、アルミ集電箔を低加速電圧で高精度に評価するための実践ガイドです。加速電圧・検出器(SE/Inlens)・作動距離の最適条件を具体例とともに示し、2 kVでの粒子観察、Inlens 500 Vでのバインダー可視化とセグメンテーション、SEでの集電箔評価、SEM-EDSによる元素マッピングの活用法をご紹介します。電池材料の研究開発や製造・品質評価の効率化に貢献します。

下記フォームよりご登録いただくことにより、技術資料ダウンロード、公開中のシリーズ全視聴ページを視聴いただけます

本ウェビナー視聴で分かること

  • 表面コーティングやステージバイアスに頼ることなく、超低加速電圧で試料表面を高分解能かつ「ありのまま」に観察する方法
  • 低加速電圧で材料組成によるコントラストを最大限に引き出す方法
  • 柔軟な条件設定による「スイートスポット」イメージングと、像歪みを抑えた磁性ナノ粒子イメージングを実現する方法

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