SEMについて
hiroshima-u.ac.jp, 内線：2483)電子顕微鏡とは？
光学顕微鏡が可視光を利用して物質の形や構造を知るのに対して、電子顕微鏡は電子を利用して物質の形や構造を知る。 光学顕微鏡では可視光の波長（約1µm）以下の分解能は得られないが、可視光に比べて波長の極めて短い電子を用いることで、電子顕微鏡の分解能はnmオーダーに及ぶ。 特に，電子線は加速電圧で波長を制御でき，ナノスケールの観測を得意とする。
電子顕微鏡で何がわかる？
試料表面に電子線を照射すると、様々な情報が発生する。例を挙げると、二次電子、反射電子、特性Ｘ線などである。 これらの情報を適宜利用することで、以下のことを明らかにできる。
試料の大きさ、形状(主に二次電子を利用)
二次電子のエネルギーは極めて低いため、試料表面の凹凸に敏感である。これを利用して、試料の表面構造、粒度分布などを知ることができる。
試料の化学組成(特性Ｘ線を利用)
試料の化学組成(特性Ｘ線を利用)特性X線は元素ごとに異なるエネルギーを持つ。これを利用して試料の化学組成を知ることができる。 本センターでは、FE-SEM付属のEDS(エネルギー分散型X線分析装置)を用いて化学組成分析を行うことが できる。EDSはWDS(波長分散型X線分析装置、通常はEPMAに付属)と異なり、同時に複数の元素を測定できる(B以上の元素番号の元素が対象)。 また、元素マッピングを撮像することも可能 あり、試料全体が組成的に均質なのか不均質なのかを容易に判断できる。
電子顕微鏡の利点
非破壊観察である
SEM並びにFE-SEMによる観察は他の手法による観察・分析と比べて試料に与えるダメージが少ない。 そのため、比較的電子線の影響を受けやすい軽元素であっても、ダメージを気にすることなく観察・測定することができる。
汎用SEMに比べて、高分解能である(FE-SEMの利点)
本センターには、一般的な汎用SEM（タングステンファイラメントを利用したＳＥＭ）ではなく、FE-SEMが導入されている。 FE-SEMは汎用SEMに比べて極めて分解能が高いため(詳しくは後述)、ナノスケールでの組織観察が可能である。
試料作製が容易である。
固体物質であれば試料表面を研磨するだけで、粉体試料であれば試料台に固定するだけで、観察・分析可能である。 有機系分子などの絶縁体試料は，導電性コートをすることで試料として用いることができる。
SEMとFE-SEMの違い
どちらの装置も、真空中でフィラメントに電流を流すことで熱電子を生み出し、その熱電子に加速電圧をかけることで電子線を制御している。 高分解能を得るためには、輝度の高い、細く絞られた、平行性の高い、電子線が必要である。しかし、単純にフィラメントに流す電流量を増加させても、これらの条件を満たす電子線は得られない。何故なら、フィラメントに流す電流量を増加させると、放出される熱電子の量は増えるが、電子線自体は太くなってしまう。さらに、放出される熱電子のエネルギー幅が大きくなるので電子線の平行性が悪くなってしまう。従って、単純に電流量を増加させても細く絞られた輝度の高い電子線を生み出すことは出来ない。しかし、FE-SEMはフィラメントの先端に強電界をかけることでトンネル効果を引き起こし、フィラメントに過大な電流を流すことなく、輝度の高い、細く絞られた、平行性の高い、熱電子を得ることが できる。また本センター保有のFE-SEMは、タングステンフィラメントに比べて熱電子の放出効率が高いLaB6フィラメントを使用しているため、（一般的なSEMはタングステンを利用している）低い電流量であっても高輝度な電子線が得られる。 結果として、本センター保有のFE-SEMの分解能は数nm以下に及ぶ(汎用SEMの分解能は通常数百nm程度)。
試料に関して
SEMで観察する試料は導通を確保するため、導電物質による蒸着作業が必須である。但し、試料そのものに導電性がある場合はその必要はない。 なお、蒸着装置(カーボン蒸着)ならびにイオンスパッタリング装置（Pt, Osなど）も本センターで保有しており、申請を出すことで誰でも利用可能である。
技術的なサポートに関して
技術的なサポートに関しては、担当技術職員である前田が責任を持って対応致します。 どのような試料が分析可能か、どのようなデータが取得出 できるか、といった相談にも対応したいと考えております。どうぞ、お気軽にご連絡下さい。
