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組成分析で得られた元素マップを3Dで視覚化する機能は、材料の真の元素分布や組成を得るために不可欠であり、最終的に試料の構造と機能の関連性について新たな知見をもたらします。
現代の材料研究は、3次元ナノスケール分析への依存度が高まっています。完全な3D解析には画像データのみならず化学的データも含まれるため、3Dエネルギー分散型X線分光法(EDS、EDX、またはXEDS)が不可欠な手法となっています。最高品質の結果を得るには、ダイナミックな高分解能イメージング機能と、迅速かつ定量的なデータ取得機能を備えた装置が必要です。ナノマテリアルの3D構造と組成を正しく把握するには、取得モード(TEM、STEM、EDS)の柔軟な組み合わせ、簡単かつ再現可能な実験の最適化、高速かつ高感度な元素分布データの収集が必要条件となります。
電子線トモグラフィーでは、試料を観察する角度を段階的に調整することにより、材料の3D再構成を行います。これにより、一連の傾斜シリーズが生成され、これらをデジタルバックプロジェクションにより、試料のボリュームレンダリングが行われます。EDSスペクトルを電子顕微鏡(EM)画像と一緒に取得することで、詳細な元素マッピングを得ることができます。以下にさまざまなスケール、分解能、アプリケーションに対応したEDSトモグラフィーの事例を紹介します。
サーモフィッシャーサイエンティフィックは、さまざまな機能の自動化を進めており、これらを装備した機器では、マッピング、ドリフト補正、オートフォーカス、オートチルト、検出器の各種パラメータなどの条件の事前指定が可能です。このレベルの自動化では、EDSトモグラフィー測定のセットアップ後にシステムを無人で作動させ、データ取得プロセスをすべて完了させることも可能です。可視化と再構築の処理にはThermo Scientific Inspect 3DおよびAvizoソフトウェアが用いられています。
ナトリウムイオンやリチウムイオン電池の電極材料に用いられているP-Zn-InナノチューブのEDSトモグラフィー。これまで合成段階での亜鉛の偏析についてはあまり知られていなかったが、この元素データでは、他の元素に対する相対的な亜鉛の分布を明確に確認できる。ストレートナノチューブには亜鉛がほとんど存在しないことが明瞭に示されている。試料提供:Reza Shahbazian Yassar博士、ミシガン工科大学。
触媒粉末のEDSトモグラフィーデータ。試料提供:タンペレ工科大学、フィンランド。
硫化銅インジウム(CuInS2)ナノ構造のEDSトモグラフィーデータ。試料提供:Neerish Revaprasadu教授、ズールーランド大学、南アフリカ。
ナトリウムイオンやリチウムイオン電池の電極材料に用いられているP-Zn-InナノチューブのEDSトモグラフィー。これまで合成段階での亜鉛の偏析についてはあまり知られていなかったが、この元素データでは、他の元素に対する相対的な亜鉛の分布を明確に確認できる。ストレートナノチューブには亜鉛がほとんど存在しないことが明瞭に示されている。試料提供:Reza Shahbazian Yassar博士、ミシガン工科大学。
触媒粉末のEDSトモグラフィーデータ。試料提供:タンペレ工科大学、フィンランド。
硫化銅インジウム(CuInS2)ナノ構造のEDSトモグラフィーデータ。試料提供:Neerish Revaprasadu教授、ズールーランド大学、南アフリカ。
近年の産業では、確かなプロセス制御によって維持される優れた品質とスループットの両立が求められています。専用の自動化ソフトウェアを搭載したSEMおよびTEMツールは、プロセスモニタリングおよびプロセス改善のための迅速なマルチスケール情報を提供します。
近年の産業では、品質管理と品質保証が不可欠です。私たちは、欠陥をマルチスケールかつ多モードで分析可能なEMおよび分光ツールを提供しており、これらにより得られる信頼性の高い十分な情報によりプロセス制御および改善のための決定が可能となります。
現代の製造では、これまで以上に信頼性の高い高品質の部品が必要とされています。走査電子顕微鏡を使用することで、部品のクリーン度分析を社内で実施でき、幅広い分析データが得られ、製造サイクルの短縮が可能です。
新材料開発では、その物理的および化学的特性を最大化するために、より小さなスケールでの研究がなされています。電子顕微鏡は、マイクロスケールからナノスケールのさまざまな材料特性について重要な情報を研究者に提供します。
合成繊維の直径、形態、密度は、フィルターの寿命と機能性を決定する重要なパラメーターです。走査電子顕微鏡法(SEM)は、これらの特徴を迅速かつ容易に調査するための理想的な手法です。
最適なシステム性能をお届けするため、当社は国際的なネットワークで、分野ごとのサービスエキスパート、テクニカルサポート、正規交換部品などを提供しています。