株式会社東レリサーチセンター(所在地：東京都中央区日本橋本町一丁目1番1号、社長：川村邦昭)は、このたび、最先端の走査透過型電子顕微鏡（STEM）※１装置であるGrand ARMⅡ(日本電子製)を、受託分析会社として日本で初めて導入し、受託サービスを開始します。Grand ARMⅡは世界最高レベルの空間分解能（約0.05 nm）を有しており、物質を構成する原子の配列を直接観察することが可能です。観察時に照射する電子線の強度を下げても鮮明な像を得られる機能を搭載しており、電子線によるダメージによって従来では観察が難しかった金属リチウムについても原子レベルの観察を行うことができます。
当社がこれまで培ってきた高度な前処理技術や分析ノウハウと組み合わせ、ナノテクノロジー・材料分野における界面等の局所観察・解析ニーズに応え、お客様の製品開発、課題解決に貢献してまいります。

【背景】
STEMは、～1 nmまで収束させた電子ビーム(電子線)を、電子線が透過する厚さにまで薄片化した試料に照射し、透過した電子線を捉えて結像することで、試料の内部構造を“見える化(可視化)”する装置です。その空間分解能は電子線の径に依存し、近年では結晶を構成する原子と原子を識別できるほど、電子線を細い径に収束させることが可能であり、様々な分析手法の中でも格段に高い空間分解能を有しています。現在の世界最高性能は東京大学と日本電子株式会社の共同チームが2017年に達成した0.0405 nmであり、弊社が導入したSTEMは、この装置と同等の性能を有しています。
STEMは、SPring-8などの大型実験施設を使用しない実験室系でも原子レベルで局所構造観察が可能な唯一の手法として、これまで半導体や蓄電デバイス・材料分野など多岐に亘る分野の研究・開発に多大な貢献をしてきました。一方で、高い加速電圧を印加して形成する電子線を利用するため、例えば金属リチウムのように電子線照射によってダメージを受けやすい試料には適用が難しいという課題がありました。さらに、原子の配列が分かる像は得られても、元素種(例えば原子番号の小さい炭素や酸素等)によっては捉えにくいなどの課題もありました。

【今回の装置導入の重要性】
これに対して、今回弊社が導入したGrand ARMⅡは、従来のSTEMに比べてきわめて高い空間分解能を有しているとともに、電子線の強度を下げても炭素や酸素原子など原子番号が小さい元素の鮮明な像が得られる機能を搭載しており、様々な分野・材料について、新しい知見を得られるデータを提供できることが期待できます。
Grand ARMⅡの外観と装置本体の写真を図1に示します。装置本体は、エンクロージャーと呼ばれる筐体の中に収納されています。このエンクロージャーにより、装置の動作を乱す外的要因(例えば磁場やエアコンの風等)から守られているため、設計能力を安定的に発揮することができます。また、近年のSTEMの加速電圧は、一般的には200 kVで設定されていますが、当社のGrand ARMⅡでは、電子線ダメージをより小さく抑えるための低加速電圧(40 kV)から、空間分解能向上のための高加速電圧(300 kV)への調整が行えるので、様々な試料に対して最適な状態での形態観察と元素分析が可能です。
さらに、元素分析に関して、EDS※３検出器(組成分析の高い定量性が特長)とEELS※４検出器(電子状態の知見獲得が特長)を搭載しており、相互補完したデータの取得が可能です。特にEDS検出器は従来の1.5倍の検出効率(当社比)で元素分析を行うことが可能です。