ZEISS Sigma

高度なイメージングと解析を実現するFE-SEM

ZEISS Sigmaファミリーは、電界放出型走査電子顕微鏡（FE-SEM）のテクノロジーと優れたユーザーエクスペリエンスを兼ね備えています。イメージングと解析ルーチンを構造化することで生産性が向上し、新しい材料、品質検査用の粒子試料、生物・地質試料などの観察に活用できます。妥協のない高分解能イメージングにより、1 kV以下の低電圧でも高い解像度とコントラストを達成します。さらに、クラス最高のEDSジオメトリを使用して高度な解析を実行し、より正確な解析データを二倍の速さで取得することができます。

Sigmaファミリーは、ユーザーをハイエンドなナノ解析の世界へと導きます。

Sigma 360は、直感的な操作でイメージングと解析ができるFE-SEMとしてコアファシリティに選ばれています。
Sigma 560は、クラス最高のEDSジオメトリによりハイスループット解析を実現し、in situ実験の自動化も可能にします。

特長

Sigma 360

コアファシリティとして選ばれる直感的なイメージング

セットアップからAIによる結果取得まで、専用のガイドに従って操作するだけです。直感的なイメージングワークフローをご体験ください。
1 kV以下でも優れた解像度と最適なコントラストを実現します。
VPイメージングでは、非導電体の非常に困難な試料でも優れた結果が得られます。

Connect Toolkitではマルチモーダル実験を組み合わせられます。また、Materials Appsによる微細構造、粒径、層厚の解析も可能です。

直感的なイメージングワークフロー

セットアップからAIによる結果取得まで

初心者でも専門知識に基づいた結果取得が可能。使いやすく覚えやすいワークフローにより、ナビゲーションから後処理までの各ステップが効率化され、高速イメージングを実現。また、トレーニングに必要な時間も短縮できます。

ZEISS SmartSEM Touchのソフトウェア自動化によって、ナビゲーション、パラメータ設定、画像取得を開始できます。

ここで、タスク固有のツールキットを備えた、後処理に最適なZEN coreが役立ちます。最もおすすめなのは、機械学習に基づいて画像のセグメンテーションが可能なAI Toolkitです。

1 kV以下で強みを発揮

優れた解像度と最適なコントラスト

イメージング・解析パフォーマンスの鍵となるのは光学カラムです。ZEISS Gemini 1電子光学系を搭載したSigmaは、特に低電圧において、あらゆる試料に対して優れた分解能を発揮します。
Sigma 360の低電圧分解能の仕様は、1.9 nmで500 Vになりました。色収差を最小限に抑えることで、1 kVの分解能が1.3 nmで10%以上向上しています。
可変圧力（VP）モードでの後方散乱検出や観察が困難な試料でも、これまで以上にイメージングが容易になりました。

ポリマーの界面における亀裂の形成と接着について調べるために破壊されたポリスチレン試料。Sigma 360、C2D、3 kV、NanoVP liteモード、チャンバー内圧60 Pa。

非常に困難な条件でもVPイメージングを実現

解析・イメージング用NanoVP liteモード

新登場のNanoVP liteモードと新しい検出器が、5 kV以下における非導電体からの高品質データの取得を簡素化します。
強化されたイメージングとEDS解析により取得時間が短縮され、表面感度の高い情報と、高速EDSマッピングのための一次ビーム電流が提供されます。
aBSD1（環状後方散乱電子検出器）や次世代C2D（カスケード電流検出器）などの新しい検出器を使用することで、低電圧でも優れたイメージングが可能です。

Sigma 560

ハイスループット解析とin situ実験の自動化

試料を効率的に解析：スピードと汎用性を兼ね備えた解析が可能です。
in situ実験の自動化：無人検査のための完全統合型ラボを実現します。
1 kV以下のイメージングが困難な試料にも対応：包括的な試料情報を収集できます。

Al2O3パーティクル。最表面を加速電圧500Vで高分解能イメージングし、粒子のステップを可視化。ステップ間の距離はわずか3 nm。Sigma 560、500 V、Inlens SE。

試料を効率的に解析

EDSで汎用性の高い観察と高速イメージングを実現

Sigma 560のクラス最高のEDSジオメトリにより、解析の生産性が向上。180°正反対に位置する2つのEDSポートが、低ビーム電流や低加速電圧においても優れたスループットとシャドーフリーマッピングを保証します。

EBSDとWDS用のポートをチャンバーに追加することで、EDSをさらに上回る解析が可能になります。

新しいNanoVP liteモードにより、非導電体に対しても高いシグナルとコントラストで解析が可能です。

新開発のaBSD4検出器なら、高度なトポグラフィーの試料でも容易にイメージングできます。

In situ加熱および鋼の引張実験。応力のひずみ曲線検査のためにSEMイメージングとEBSD解析を同時に実行。

in situ実験の自動化

無人検査のための完全統合型ラボを実現

完全統合型ソリューションであるSigma向けin situラボは、自動化されたワークフローで、無人の加熱・引張試験の結果を取得します。

3DのSTEMトモグラフィーやAIベースの画像セグメンテーションなど、ナノスケールの3D解析によってワークフローをさらに拡張可能です。

新開発のaBSD4では、3Dサーフェスモデリング（3DSM）をライブで実行できます。

低電圧でイメージングしたカーボンナノチューブ（CNT）。Sigma 560、500 V、Inlens SE検出器。

イメージングが困難な試料にも対応

1 kV以下で強みを発揮

1 kV、500 Vでも豊富な情報量のイメージング・解析を実現：Sigma 560の低電圧分解能の仕様は500 Vで1.5 nmです。
新しいNanoVP liteモードでは、可変圧力などの困難な条件でも試料の観察が容易にできます。
新たに搭載されたaBSDまたはC2D検出器を使用することで、最低3 kVの低加速電圧で観察が可能です。
電子機器を調査をする場合、クリーンな環境を維持する必要があります。プラズマクリーナー（推奨）や、6インチウェーハのシャトル化を可能にする大型エアロックを仕様することで、チャンバーを不純物による汚染から保護できます。

テクノロジー

ビームブースター、Inlens検出器、Gemini対物レンズを搭載したGemini光学カラムの断面図。

Gemini 1光学系

Gemini 1の光学系は、対物レンズ、ビームブースター、Inlens検出コンセプトの3つの要素で構成されています。対物レンズの設計には静電場と磁場が組み合わせられており、磁場が試料に与える影響を最小限に抑えながら、光学性能を最大限に高めます。
これにより、磁性材料のように困難な試料であっても優れたイメージングが可能となります。Inlensは、二次電子（SE）や反射電子（BSE）を検出することにより、イメージング時間を最大限短縮しつつ、効率的なシグナル検出を実現することをコンセプトにしています。
ビームブースターテクノロジーが小さなプローブサイズと高いSN比を保証します。

Gemini 1の光学カラムと検出器の断面図

柔軟な検出機能でクリアな画像を取得

様々な検出器を搭載したSigmaでは、最新の検出テクノロジーにより、あらゆる試料の特性評価が可能です。
ETSEと高真空モード用のInlens検出器が、高分解能のトポグラフィー取得をサポートします。
低真空モードでVPSEやC2D検出器を使用することで、鮮明な画像を取得できます。
aSTEM検出器では高分解能の透過画像を生成可能です。
様々なオプションが揃ったBSE検出器（aBSD検出器など）で組成やトポグラフィーを観察できます。

Standard VPモード（左）とNanoVP liteモード（右）、ガスの分布（ピンク）、電子ビームのスカート（緑）。

NanoVP liteモード

NanoVP liteモードを使用して解析やイメージングを行えば、低真空モードでの画質が向上し、正確な解析データをより速く取得できます。

NanoVP liteモードでは、スカート効果が低減され、ビームガスの光路長（BGPL）が短くなります。スカートを抑えることで、SEおよびBSEイメージングにおけるSN比が向上します。

5つの環状セグメントを持つ格納式のaBSDは、優れた材料コントラストを実現します。ビームスリーブを搭載しており、NanoVP liteモードでの操作時はポールピースの下に設置されます。ハイスループットと低電圧での組成・トポグラフィーコントラストイメージングを実現し、VPやHV（高真空）に適しています。

アプリケーション

材料科学

ポリマーの界面における亀裂の形成と接着について調べるために、ポリスチレン試料の表面を破壊。Sigma 560、3 kV、NanoVP liteモード、チャンバー圧力60 Pa、C2D F2。

薬物搬送用MSCカプセル（中空メソポーラスシリカ）。後方散乱イメージングにより、シリカナノカプセル内の酸化鉄コアが明らかに。Sigma 560、HDBSD、5 kV。試料ご提供：Dr. V. Brune, Institute of Inorganic Chemistry, University of Cologne, Germany

低電圧でイメージングしたカーボンナノチューブ（CNT）。Sigma 560、500 V、Inlens SE検出器。

Al2O3パーティクル。最表面を加速電圧500Vで高分解能イメージングし、粒子のステップを可視化。

Si/SiO2基板上にCVD成長したMoS2 2D結晶：MoS2結晶（緑）、多層膜（青）、単層膜（赤）のしわや重複部分を示すRISE画像（画像幅32 μm）。

Si/SiO2基板上にCVD成長したMoS<sub>2</sub><br/> 2D結晶：MoS2結晶（緑）、多層膜（青）、単層膜（赤）のしわや重複部分を示すRISE画像（画像幅32 μm）。

電池の正極箔の粒子表面。材料コントラストを使用してLi-NMC上のバインダー（黒っぽい物質）を同定。aBSDでイメージング。

In situ加熱および鋼の引張実験。応力のひずみ曲線検査のためにSEMイメージングとEBSD解析を同時に実行。

生命科学

放散虫構造の繊細な開放構造。ETSE検出器を使用して高真空において1 kVでイメージング。画像幅 183 µm。

キノコの胞子。高真空において1 kVでイメージング。繊細で壊れやすいこのような構造も、Sigma 500なら低加速電圧で簡単にイメージングできます。

海産無脊椎動物Tricellaria inopinataの超微細構造（視野30 μm）。試料ご提供：Anna Seybold and Harald Hausen, Sars Centre for Marine Molecular Biology, University of Bergen, Norway.ZEISS Sigma 560、Sense BSD検出器、1 kV、30 pAで取得。

シリアルブロックフェイスイメージングを用いた3D脳内超微細構造の自動取得。アストロサイト（シアン）を同定しセグメンテーション。試料ご提供：Dr. Peter Munro and Hannah Armer, UCL Institute of Ophthalmology

地球科学および天然資源

YAG結晶の導光性能を活かした高速の画像取得が可能なYAG-BSDでイメージングした岩石試料（20 μm）。

硫化ニッケル鉱。鉱物のEDSマップ。

鉄鉱物：鉄鉱石鉱物のラマン同定（RISE/SEM画像オーバーレイ、画像幅66 µm）。

赤鉄鉱のスペクトルに見られる差異は、結晶の配向の違いによるものです（ラマンスペクトル：赤鉄鉱は赤、青、緑、オレンジ、ピンク、針鉄鉱は水色）。

主要鉱物内の地化学区分を強調して示す定量的EDS主要元素ヒートマップ（Ca）またはガーネット含有片麻岩。

工業アプリケーション

顔料や不透明化剤として使用される非導電性酸化チタンナノ粒子。C2Dを使用して、VPモード、40 Paでイメージング。

顔料や不透明化剤として使用される非導電性酸化チタンナノ粒子。C2Dを使用して、VPモード、画像幅10 μm、40 Paで容易にイメージング。

25～50 nmの酸化鉄粒子。aSTEM検出器を使用して、暗視野モード、20 kVでイメージング。

aBSDを使用して1 kVでイメージングした超伝導合金試料。（スケールバー20 µm）

アクセサリ

SmartEDX

組み込み式エネルギー分散型X線分析

SEMイメージングだけでは試料を完全に理解するための情報が得られない場合、SEMでの微量解析が可能な組み込み式EDSをご利用ください。低電圧アプリケーション用に最適化されたソリューションにより、空間的に分解された元素化学情報が取得できます。

検出器の保護ウィンドウが窒化ケイ素で優れた透過率を持つため、日常的な微量解析アプリケーションや、軽元素から発生する低エネルギーのX線検出のための最適化が可能
ワークフローをガイドするグラフィカルなユーザーインターフェースにより、複数のユーザーがいる環境での使いやすさと再現性が向上
ZEISSのエンジニアによるトータルサービスとシステムサポートが、インストール、予防保全、保証をワンストップで提供

ラマンイメージングと走査型電子顕微鏡

完全統合型RISEのメリットを活用

ラマン分光イメージングを追加すれば、材料の特性評価を補完できます。ZEISS Sigma 300を共焦点ラマンイメージング機能で拡張することで、試料の化学的な情報を更に多く取得可能になります。

分子・結晶の情報を認識
ラマンマッピングとEDSデータを使用して、3D解析およびSEMイメージングとの相関が可能
完全統合型RISEにより、クラス最高のSEMおよびラマンシステムの両方を活用

SEMチャンバーに統合されたin situラボ

ZEISS FE-SEMのIn Situラボで材料性能を微細構造に紐付け

統合ソリューションのメリット

材料開発において、材料性能を微細構造に紐付ける必要がある場合は、ZEISSの自動化されたin situ加熱・引張実験ラボをご利用ください。これにより、応力・ひずみ曲線をその場でプロットしながら、熱が加えられ張力がかかっている材料を自動的に観察できます。また、ZEISSのFE-SEM（電界放出型走査電子顕微鏡）に加熱・引張実験用のin situソリューションを追加することもでき、金属、合金、ポリマー、プラスチック、複合材料、セラミックスなどの材料を観察可能です。

さらに、機械的引張または圧縮ステージ、加熱ユニット、専用高温二次電子検出器（SE）、および反射電子検出器（BSE）を、EDSやEBSDによる解析と組み合わせることができます。ZEISS Gemini電子光学系の設計により、in situハードウェアの統合は非常に簡単です。統一されたソフトウェア環境が無人自動材料試験を可能にし、1台のパソコンからすべてのシステムを制御できます。自動特徴追跡機能は、複数の関心領域を定義しつつ、EDSやEBSDマッピングなどの自動連続イメージングと解析における新たな標準を確立します。

メリット：

取得中のシステム監視は不要、簡単・迅速な実験セットアップ
自動化されたin situワークフローが、オペレーターによるばらつきのない、正確かつ再現性、信頼性の高いデータ収集を実現
高分解能・ハイスループットのデータ取得により、統計的に代表性の高い結果を素早く提供
GOMのデジタル画像相関法（DIC）を使用したひずみマッピングなど、信頼性の高い後処理のための高画質データを提供
容易なデータ管理

SEMチャンバーに取り付けられた引張ステージ。

ソフトウェア

ZEISS SmartSEM Touch - 目標の実現をさらにサポート

SmartSEM Touchをアドオンとして従来のオペレーションシステムに追加することで、複数のユーザーがいる環境に対応したシンプルなユーザーインターフェースが利用できます。経験豊富なユーザーはもちろん、初心者の方にも使いやすい優れた操作性を備えています。実際のラボ環境によっては、SEMの操作は専門の電子顕微鏡技師の独占領域となってしまうことがあります。しかし、学生、研修生、品質エンジニアなど、専門家以外のユーザーがSEMからデータを取得する必要も多々あることから、この状況が課題となっています。これを受け、Sigma 300およびSigma 300 VPには、経験豊富な顕微鏡技師だけでなく、専門家以外のユーザーの操作上のニーズに応えるユーザーインターフェースオプションを搭載しました。

ZEISS Atlas 5 – マルチスケールにおける課題を克服

Atlas 5では、試料重視の相関環境で広範なマルチスケール、マルチモーダル画像を作成し、実験を容易化することができます。パワフルかつ直感的なハードウェアとソフトウェアを備えたパッケージが、ZEISS走査型電子顕微鏡（SEM）の能力を拡張します。

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3Dサーフェスモデリング – 3DSM

走査型電子顕微鏡は、あらゆる種類の試料を2Dで測定・解析します。試料表面の3D解析には、ZEISSのオプションソフトウェア3DSMを使用可能です。反射電子検出器のシグナルによって試料表面の完全な3Dモデルを再構築し、トポグラフィー情報を取得できます。

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ビジュアライゼーションおよび解析ソフトウェア

ZEISS推奨：Object Research Systems（ORS）社 Dragonfly Pro
ORS Dragonfly Proは、X線、FIB-SEM、SEMおよびヘリウムイオン顕微鏡などの様々な技術を用いて取得した3Dデータに対し、高度な解析およびビジュアライゼーションを行えるソフトウェアソリューションです。

大型3Dグレースケールデータの可視化・解析に対応する、直感的で完全かつカスタム可能なツールキットで、ZEISSが独占的に提供しています。Dragonfly Proでは、3Dデータのナビゲーション、注釈機能、ビデオ制作などのメディアファイル作成が可能です。画像処理、セグメンテーション、オブジェクト解析により、結果を定量化することができます。

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