走査型電子顕微鏡(SEM)

詳細・スペック

詳細・スペック

＜SEMの特徴＞

SEMは電子線を試料に当てて表面を観察する装置であり、光学顕微鏡をはるかに凌ぐ分解能を有するため、材料や半導体デバイス、医学、生物学など、様々な分野で幅広く利用されています。
SEMの長所としては、光学顕微鏡(最大で1000倍くらい)の倍率に比べ、SEMは～数十万倍程度まで観察することができます。また、EDX装置と組み合わせると、電子線を照射した際に試料から出るX線から試料表面の元素分析ができます。さらにSEMは焦点深度が深いため、広範囲に焦点があった立体的な像を得ることができます。 一方短所としては、画像がモノクロのため、カラーでの観察や色の違いの比較はできません。

観察する際には、試料を入れる場所を真空状態しないといけないため、一般的には真空状態にできない物質は観察することは困難になります。そのため、生体試料や溶媒を使用して合成した試料から水分や溶媒を取り除かないといけません。
また、前処理として、試料表面の帯電を防ぐためと、二次電子の発生量を多くし、きれいな画像信号を得るために、金や白金パラジウムを使用して、スパッタ法や蒸着法により試料表面を金属粒子で薄く一様に被覆する必要があります。
SEMは観察試料の外形を観察することには向いていますが、観察試料内部に関する情報は得ることができません。しかし、観察試料を破断させて断面を観察するなど処理すれば、ある程度の内部観察もできます。

＜SEMの原理＞

電子銃では電子源から電子線を発生させて加速し、集束レンズと対物レンズにより加速した電子線を試料上に電子スポットとして集束します。
検出器は試料の電子線照射点から発生した信号電子を検出し、信号電子の量を各点の明るさとして表示したのがSEM 像です。
信号電子の発生量は表面の凹凸構造で変化するため、SEM像には試料の表面形態が映し出されます。
正常に観察するために電子源から発生した電子がガス分子と衝突しないようにしなければならず、真空状態が必要です。
また、分解能は高い加速電圧を用いると高くなりますが、試料へのダメージが増加します。そのため、試料へのダメージの影響を小さくして観察したい場合には、数kV の低い加速電圧が利用されます。

可能な実験例

〇レジストのパターン形成の観察

露光、現像後の半導体のパターンを観察することができます。

〇複合材料(樹脂)の断面の観察

フィラーや強化繊維などを樹脂に分散させた際に、断面観察により分散状態を観察することができます。

〇電極断面の観察

LEDの金属電極断面について、低加速電圧で反射電子像を観察することにより、金属薄膜の結晶の状態を観察することができます。

〇金属材料の破損原因の分析

金属材料が破損した際に、原因を分析する1つの手段として、破断面の状態を観察し、原因を分析することができます。

※組織により上記実験ができない場合がございます。

場所・アクセス

備考

東京都千代田区神田須田町２丁目３−１２KTCビル４F

※提供組織の状況によりご要望に添えない場合がございます。まずはご相談ください。

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