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リアルタイムトモグラフへのアプローチ

論文紹介:リアルタイムトモグラフへのアプローチ

In-situ straining and time-resolved electron tomography data acquisition in a transmission electron microscope

著者(太字は当社メンバー)

S. Hata¹, S. Miyazaki^2,3, T. Gondo³, K. Kawamoto⁴, N. Horii⁴, K. Sato⁵, H. Furukawa⁶, H. Kudo^7,8, H. Miyazaki³, and M. Murayama^9,1

¹Department of Electrical and Materials Science and Engineering and The Ultramicroscopy Research Center, ²FEI Company Japan Ltd., ³Mel-Build Corporation, ⁴Engineering Department System in Frontier Inc., ⁵Research Center for Ultra-High Voltage Electron Microscopy, ⁶System in Frontier Inc., ⁷Faculty of Engineering, Information and Systems, ⁸JST-ERATO, Momose Quantum-Beam Phase Imaging Project, ⁹Department of Materials Science and Engineering, Virginia Tech

掲載誌

Microscopy, Volume 66, Issue 2, April 2017, Pages 143‒153,
https://doi.org/10.1093/jmicro/dfw109

Abstract

This paper reports the preliminary results of a new in-situ three-dimensional (3D) imaging system for observing plastic deformation behavior in a transmission electron microscope (TEM) as a directly relevant development of the recently reported straining-and-tomography holder [Sato K et al. (2015) Development of a novel straining holder for transmission electron microscopy compatible with single tilt-axis electron tomography. Microsc. 64: 369‒375]. We designed an integrated system using the holder and newly developed straining and image-acquisition software and then developed an experimental procedure for in-situ straining and time-resolved electron tomography (ET) data acquisition. The software for image acquisition and 3D visualization was developed based on the commercially available ET software TEMographyTM. We achieved time-resolved 3D visualization of nanometer-scale plastic deformation behavior in a Pb-Sn alloy sample, thus demonstrating the capability of this system for potential applications in materials science.

解説

この論文は、国立研究開発法人・科学技術振興機構(JST)の先端計測分析技術・機器開発プログラムに採択された“マテリアル開発系リアルタイム電子線トモグラフィーシステムの開発”(チームリーダー : 九州大学波多聡教授)における研究成果の一つである、“(透過型電子 顕微鏡TEM)を使った時間分解型三次元観察”について報告したものです。
TEMを使ったトモグラフィーは、ナノメートルスケールの微細構造を三次元構造を観察する手法ですが、その撮影に0.5時間-2時間程度がかかる為に動的な観察ができませんでした。このプロジェクトでは試料のホルダ、撮影システム、三次元再構成手法、三次元表示機能のそれぞれにおける課題を克服して、世界で初めてとなる動的な三次元の可視化に成功しています。
当社は、この四年間のプロジェクトに副社長(当時)の古河弘光がサブリーダとして参画し、データ収集から4D可視化までのすべてのソフトウエアの開発に、のべ4名のエンジニアが研究を担当しました。
以下のムービーでは三次元の動的観察のプロセスと事例を紹介しています。
https://www.youtube.com/watch?v=Ic7zREgSIMU

このプロジェクトの成果としては、以下のReview論文も発表されています。

タイトル

Electron tomography imaging methods with diffraction contrast for materials research

著者:(太字は当社メンバー)

S. Hata, H. Furukawa, Takashi Gondo, Daisuke Hirakami, Noritaka Horii, Ken-Ichi Ikeda, Katsumi Kawamoto, Kosuke Kimura, Syo Matsumura, Masatoshi Mitsuhara, Hiroya Miyazaki, Shinsuke Miyazaki, Mitsu Mitsuhiro Murayama, Hideharu Nakashima, Hikaru Saito, Masashi Sakamoto, and Shigeto Yamasaki

掲載誌

Microscopy, March 2020, Pages 1‒15,
https://doi.org/10.1093/jmicro/dfaa002