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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。


リソース

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。

AlMgSi合金中析出物の3D EDS TEMトモグラフィー。試料提供:Thomas Kremmer氏、Stefan Pogatscher氏、レオーベン大学、オーストリア。

ポリマーシート中の有機ナノ粒子のEDSトモグラフィーデータ。

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。

Talos S/TEMでのEDSトモグラフィーのワークフロー例。
老朽化した車両用触媒材料の他の元素に対するパラジウム粒子(赤)の分布を示すSTEMおよびEDSトモグラフィー。
再構築されたAg-Ptコアシェルナノ粒子のスライス像試料提供:Yi Ding教授、Jun Luo教授、天津工科大学電子顕微鏡センター。
ナノ粒子のサーフェスレンダリング。AgコアとPtシェル(視認性を高めるためプラチナシェルは半透明で表示)。

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。

AlMgSi合金中析出物の3D EDS TEMトモグラフィー。試料提供:Thomas Kremmer氏、Stefan Pogatscher氏、レオーベン大学、オーストリア。

ポリマーシート中の有機ナノ粒子のEDSトモグラフィーデータ。

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。

Talos S/TEMでのEDSトモグラフィーのワークフロー例。
老朽化した車両用触媒材料の他の元素に対するパラジウム粒子(赤)の分布を示すSTEMおよびEDSトモグラフィー。
再構築されたAg-Ptコアシェルナノ粒子のスライス像試料提供:Yi Ding教授、Jun Luo教授、天津工科大学電子顕微鏡センター。
ナノ粒子のサーフェスレンダリング。AgコアとPtシェル(視認性を高めるためプラチナシェルは半透明で表示)。

応用例

電子顕微鏡を使用したプロセス制御

電子顕微鏡を使用したプロセス制御

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。

 

電子顕微鏡を使用した品質管理と不良解析

品質管理と不良解析

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。

部品のクリーン度テストにてSEMで確認されたアルミニウム鉱物粒

クリーン度

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。

Fundamental Materials Research_R&D_Thumb_274x180_144DPI

基礎材料研究

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。

 


サンプル


電池の研究

SEM、TEM、microCT、ラマン分光、XPS、および3次元データの可視化と解析により、マルチスケールの情報を得られます。これは電池の開発に大きく貢献します。どうやってもっと優れた電池を開発するための構造情報および組成情報を提供するかをご覧ください。

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高分子材料の研究

高分子材料の微細構造によって、材料のバルク特性と性能が決まります。電子顕微鏡法により、R&Dおよび品質管理のアプリケーションにおける、ポリマーの形態および組成の包括的なマイクロスケール分析が可能になります。

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金属材料の研究

金属材料を効果的に生産するには、介在物および析出物を正確にコントロールする必要があります。当社の自動化ソリューションを利用することで、ナノ粒子の計数、EDS元素分析、TEM試料作製など、金属分析に不可欠なさまざまなタスクを実行できます。

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ナノ粒子

材料のナノスケールの性質と特性はマクロスケールの特性と根本的に異なります。それで材料解析を行う時、S/TEMの技術とエネルギー分散型X線分光法を組み合わせることが効果的であり、ナノメートルまたはサブナノメートルの分解能のデータを得ることができます。

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石油およびガス

石油およびガスの需要が続く中で、炭化水素を効率的かつ効果的に抽出する必要があります。サーモフィッシャーサイエンティフィックは、さまざまな石油科学アプリケーションに対応する、幅広い顕微鏡および分光法ソリューションを提供しています。

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地質学研究

地球科学は、岩石試料内の構造特徴の正確なマルチスケール観察に頼っています。SEM-EDSを自動化ソフトウェアと組み合わせることで、岩石学および鉱物学の研究におけるテクスチャおよび鉱物組成の直接的かつ大規模な分析が可能になります。

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触媒研究

触媒は現代の工業プロセスに不可欠です。触媒の活性は、触媒粒子の微細な組成と形態に依存します。電子顕微鏡のEDS分析は、これらの特性の研究に最適です。

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自動車用材料の試験

現代の自動車部品のすべては、安全性、効率性、性能を考慮して設計されています。電子顕微鏡と分光法を用いた自動車材料の詳細な解析は、重要なプロセスの決定、製品の改善、および新材料開発に必要な情報を提供します。

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繊維およびフィルター

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。

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製品

Style Sheet for Instrument Cards Origin

Helios 5 Laser PFIB

  • ミリメートルスケールの高速な断面加工
  • 統計的に重要な深部までの表面下3Dデータ解析
  • Helios 5 PFIBのすべての機能を利用可能

Spectra Ultra TEM

  • 最もビームに敏感な材料に対応する新しいイメージングおよび分析の性能
  • Ultra-X検出器によるEDX検出の飛躍的進歩
  • サンプルの完全性を維持するよう設計されたカラム。

Spectra 300 TEM

  • 最高レベルの分解能による原子レベルの構造および化学情報
  • 30~300 kVの柔軟な加速電圧範囲
  • 3レンズコンデンサーシステム

Spectra 200 TEM

  • 30~200 kVの加速電圧設定で高解像度かつ高コントラストのイメージング
  • 5.4 mmのワイドギャップポールピース設計の対称S-TWIN/X-TWIN対物レンズ
  • 60 kV~200 kVでサブオングストロームの分解能を有するSTEMイメージング

Talos F200C TEM

  • 幅広い材料で使えるEDS分析により、元素分布情報が分かります
  • 高コントラスト、高品質のTEMおよびSTEMイメージング
  • Ceta 16メガピクセルCMOSカメラにより広視野と高速読み出しを実現

Talos L120C TEM

  • 安定性の向上
  • 4K x 4K Ceta CMOSカメラ
  • 25~650 kXのTEM倍率範囲
  • 幅広い材料で使えるEDS分析により、元素分布情報が分かります

Talos F200i TEM

  • 高品質なS/TEM画像と正確なEDS
  • Dual EDSテクノロジーを装備可能
  • 最高かつオールラウンドなin situ機能
  • 高速での広視野イメージング

Talos F200S TEM

  • 正確な化学組成データ
  • 高性能イメージングと精密な組成分析により、動的顕微鏡解析を実現します
  • 多種類の分析データの迅速かつ簡単な取得を可能にするVeloxソフトウェアを搭載

Talos F200X TEM

  • STEMイメージングおよび元素分析における高分解能と高速データ取得
  • 動的実験用のin situサンプルホルダーを追加
  • 多種類の分析データの迅速かつ簡単な取得を可能にするVeloxソフトウェアを搭載

Velox Software

  • パネル表示で取得済のデータを簡単に確認。
  • ライブ定量マッピング
  • インタラクティブな検出器図による再現性の高い試験の制御と設定

Inspect 3D Software

  • 画像処理ツールおよび相互相関フィルター
  • 特徴点トラッキングを用いた画像アライメント
  • 代数的再構成法を用いた反復的投影比較

Avizo Software
材料科学

  • マルチデータ/マルチビュー、マルチチャンネル、時系列、非常に大きなデータのサポート
  • 高度なマルチモード2D/3D自動位置合わせ
  • アーチファクト削減アルゴリズム

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