当社（以下、「TRC」)は、高性能フェムト秒レーザー照射型誘導結合プラズマ質量分析装置(fsLA-ICP-MS)^※1を用いた微量元素の三次元イメージング技術を開発し、従来技術である二次イオン質量分析(SIMS) ^※2では分析が困難だったmm² ～ cm²の広領域かつppm以下の検出濃度での高感度元素分布可視化の課題を解決し、受託サービスを開始しました。
　この技術は、広範 な分野で試料中微量元素の三次元分布を高感度に可視化することができる新技術として期待され、製品開発、製造、品質管理のあらゆる現場で威力を発揮します。製品中の微量元素の三次元の分布状態（拡散、局在、偏在、蓄積など）の解析や存在量の把握が可能となり、製品の品質や性能の向上に貢献できます。例えばライフサイエンス分野では、人間の身体の生体組織中で起こっている数多くの化学反応（酵素反応、抗原 抗体 反応、情報伝達、薬物反応など）において触媒として働き、生命活動を維持する微量元素の分布を調べることで、この微量元素が引き起こす病気のメカニズム解明や生体における薬効評価に貢献できます。
　TRCは、今後も「高度な技術で社会に貢献する」という基本理念に基づき、より一層の分析技術水準の向上に努めていくと共に、最新の先端分析サービスをいち早く提供し、少しでもお客様の製品開発に役立てるように、分析技術の開発に邁進してまいります。
　
【背景】
　fsLA-ICP-MSは、フェムト秒レーザー光を固体試料に直接照射し、微粒子（エアロゾル)を発生させてICP-MSで元素分析を行う手法です。フェムト秒レーザーは、試料の熱拡散よりも早い試料表面の蒸発が可能で、発生するエアロゾルが微細化され、従来のナノ秒レーザーによりも、はるかに安定した信号と高い信号強度を得ることができます。また、レーザーの照射条件をコントロールすることで、分析深さを制御できます。
　TRCは2020年に高性能のfsLA-ICP-MSを受託分析会社で初めて導入し、微量元素分布の可視化技術の開発に取り組んできました。このたび、試料の深さ方向に二次元イメージング測定を繰り返すことで、「面積：数十　mm²、深さ：数百　nm」領域の三次元イメージ像を構築する技術を開発しました。この技術は、広範な 分野の材料中微量元素の三次元分布を高感度に可視化することができる新技術として期待されます。
　
【測定事例】
　高耐圧、低電力損失、高温安定性等の優れた特性を有し、パワー半導体用材料として期待されているSiCに対して、イオン注入^※3によってNiとGeを注入した試料をfsLA-ICP-MSで三次元イメージング分析しました。
　図1(a)は、2 mm×5 mmの長方形のエリアについて、深さ方向にNiとGeの二次元イメージング測定を10回繰り返し行い、得られた二次元イメージ像10枚から構築した三次元イメージ像です。ここでは1回の測定で約35 nmの領域を蒸発させることで、表面から約350 nm程度の深さまでの三次元イメージ像を取得しています。両元素ともに二次元の面内(2 mm×5 mmエリア)には均一に存在しており、Niは表面から約100 nm、Geは約200 nmの深さ位置で最も高濃度に分布している結果が得られました。また、Niの注入深さは、最高濃度位置を中心に前後50 nm程度、Geは前後100 nm程度である結果が得られ、Niに比べGeは注入深さが大きいことが確認できました。
この結果は、イオン注入シミュレーション^※4によって得られた深さ方向の濃度分布や注入深さ(図1(b))と同様の傾向を示し、ほぼ設計通りの材料ができていることを三次元イメージ像で確認できました。