電子顕微鏡など電子線を出すのはどういう原理で電子を出しているのでしょうか。
トンネル効果が使われているのでしょうか?
フィラメントですか?

A 回答 (3件)

 #2の補足見ました。


 実際高温にしたフィラメントは明るく輝きます。正確には「輝いていたような記憶がある」とすべきですが。しかし、光が出ても加速系や磁界レンズには特に影響はないので問題はないと思います。ただ、装置内を清浄に保ち真空度を高くしないと、高温のためにフィラメントが切れやすくなるのは確かのようでした。
 また厳密なことをいうと、熱電子放射型電子銃でも高温にしたフィラメントから電子を引き出すためにバイアス電圧をかけますので、実はこれも電界が関与します。しかしフィラメントが高温のために電子を引き出しやすく、電界放射型電子銃のような高電界や先端の特殊加工は不要です。
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 電子顕微鏡で電子を取り出す装置を電子銃といい、熱電子放射型と電界放射型があります。

(CRTでも電子銃といいますけど)
 熱電子放射型電子銃は、真空中で陰極を高温にして、陰極の表面から熱電子を放出させるものです。陰極として、タングステン・フィラメントや6ホウ化ランタン(LaB6)などを用います。
 これに対し電界放射型電子銃(FEG:Field Emission Gun)は、針状に尖らせた陰極の先端に超高真空下で強電界をかけて、その表面から強制的に電子を引きずり出すものです。陰極として、先端を電界研磨したタングステン単結晶などが使用されます。電界放射型は熱電子放射型に比べ、電子の放出源が極めて小さくエネルギーが揃っているために高分解能が得やすく、単位面積当りに放出される電子の数が多いために高輝度でS/N比の良い鮮明な画像が得られます。
 私が院生のときは6ホウ化ランタン(ラブロクと呼んでいた)を使っていました。

この回答への補足

詳しい解説ありがとうございました
しかし、タングステンなどを使った場合ですが
確か、普通の証明(電球など)でもタングステンを使っていますよね
タングステンを使ったら可視光が出て電子だけを取り出すことはできないような気がするのですが
そのへんはどうなっているのでしょう?

補足日時:2000/12/02 01:40
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フィラメントを加熱すると電子が飛び出し易くなります。


このフィラメントの試料側にリング状の+の電極をおくと、ー電子がひきつけられてそのまま試料の方へ突き抜けます。あとは、途中で磁界をかけたりして、この電子線を曲げたり、絞ったりします。テレビのブラウン管と同じでしょう。
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1.光が 1/2波長以下であれば透過しないということなのでしょうか?
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>SEMの電子線断面形状は、円形と思っていたのですが
「電子線断面形状」というのは画面で見たときの映像ですか?
(因みに,SEMの場合は断面を見ているわけではなく表面上数nmの領域をみています)
矩形(四角)です.これを一般にナイフエッジといいます.

SEMの日本語から分かるように走査型というのは,ある「形状をなぞっていく部類のもの」です.(良い例が思いつきませんが,たとえば)ジグソーパズルをきれいに右上とかから順番に作っていき一つの画にするような感覚です.それを高速に行なえば,動画も見れます.

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>コンタミネーションなどによる損傷
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実際,SEMは通常(高)真空中で扱うためコンタミネーションはあまり考えられません.

(質問内容を把握しきれていませんが(ちょっと大凡にですが)答えます)

>SEMの電子線断面形状は、円形と思っていたのですが
「電子線断面形状」というのは画面で見たときの映像ですか?
(因みに,SEMの場合は断面を見ているわけではなく表面上数nmの領域をみています)
矩形(四角)です.これを一般にナイフエッジといいます.

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現在パートで接客販売の仕事をしながら、電気の勉強をしています。スキルアップを計るためにも、良い求人を探していた所、SEMを使用する仕事がありました。 SEMは電子材料や半導体ウェハの断面評価に使用するものらしいのですが、ご質問したいのは以下の点です。
(1)工学の分野で言えば、SEMはどの分野のどの部署で 使用する機器なのでしょうか?
(2)電気電子の技術者を目指す者にとってSEMの使用経 験は、採用の際能力のひとつとして判断して貰える ものなのでしょうか?

 自分では、SEMは身に付けておいた方が良いのか必要ないのか、判断できず困っております。その筋の方がいらっしゃいましたら宜しくお願いします。

Aベストアンサー

>SEMはどの分野のどの部署で 使用する機器なのでしょうか?

SEMはメーカーの研究開発部門が独自に持って
いる場合もありますが、多くは分析室とか
品質保証部門といった部署が持っていて
社内の各部門、あるいは社外からの要求に応じて
専門の担当技術者が使用するようになっています。

 最近ではキーエンスという会社が簡易型
SEMというのを出していて、通常の光学顕微鏡の
ように簡単な操作を覚えるだけで使用できる
ものも出回り始めていますが、基本的のは
サンプルの用意などにノウハウがあり、
その装置専門の担当がいるのが普通です。

 装置内を安定した真空状態に保っていないと
いけませんので、電源を入れればすぐ使える
ようなものではなく、保守、管理体制が必要です。


 電子ビームをサンプルに当てるので、チャージアップ
と言って、サンプル表面に電荷がたまり観察が
できなくなることがあります。サンプル周囲に
伝導性の炭素の粉を付着させて電荷を逃がして
やるのですが、材料の性質をよく理解してある程度
の使用経験がないと使いこなせないのが普通です。


>SEMの使用経 験は、採用の際能力のひとつとして判断して貰える ものなのでしょうか?

 製造工程での確認にSEMを使用したりしている
場合、いつも観察するサンプルが同じようなもの
ですから、高卒の人が社内教育をうけて使って
いる場合もありますが、いろいろな分析依頼が
来る分析室、特に外部からいろいろな分析を
請け負うことを本業としているようなところでは、
材料に対する高度な知識と経験が要求されますから、
いろいろなSEMでいろいろなサンプルを観察した
実績があれば評価してくれるかもしれません。

 大学によっては、学生実験で学生全員が
SEMの使用経験があることを売りにしている
ところもあります。 

 卒業研究でSEMを使う人もかなりいますから、
単なる使用経験だと、ちゃんとした研究部門を
持っているような大企業ではあまり評価されない
かもしれませんが、マニュアルを見れば
すぐ使えるというものでもないので、
分析部門拡張に伴う中途採用のような
場合、有利かと思います。

>SEMはどの分野のどの部署で 使用する機器なのでしょうか?

SEMはメーカーの研究開発部門が独自に持って
いる場合もありますが、多くは分析室とか
品質保証部門といった部署が持っていて
社内の各部門、あるいは社外からの要求に応じて
専門の担当技術者が使用するようになっています。

 最近ではキーエンスという会社が簡易型
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サンプルの用意などにノウハウがあ...続きを読む

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Aベストアンサー

>透過電子顕微鏡は100KeV程度に加速した電子線を用いるのは何故なんでしょうか?
端的に言えば、原子レベルの構造(nmオーダー)のものを見たいからすす。

一般に顕微鏡の最小の分解能δは、
δ=0.61λ/NA
で決まります。λは観測に使う波の波長、NAは開口数(つまりレンズの大きさ)です。
分解能δを小さくしたかったら(小さいものを見たかったら)、波長を小さくする(λを小さくする)か、レンズを大きくする(NAを大きくする)か、しかありません。

光学顕微鏡では、λは可視光なので400nmくらい、開口数はでっかいレンズを作れば0.8くらいにはできるので、分解能は0.5μmくらいです。つまりこれより小さなものは見えません。紫外線を使えばもうちょっと分解能あげられますがそれでも、0.2μmくらいが限界です。細菌は見えますがウイルスはほぼ見えません。個々の分子や原子は全く見えません。

で、電子顕微鏡の場合は、電子線を波として使うことで(ドブロイ波)、すごい小さなλを実現できます。一方で、電子顕微鏡ではレンズはつまり電磁石で作るので大きくできないので実用上の開口数NAは0.02くらいです。

で、100keVの電子線を使えば、ドブロイ波長λは0.0086nmなんで、分解能δは0.26nmになります。原子1個がだいたい0.1nm~1nmくらいですから、これくらいの分解能があれば、個々の原子が観測可能になるわけです。
もし、1MeVの電子線を使えば、分解能は0.08nmになります。これくらいあれば、最も小さい水素原子もなんとなく見えてきます。

>透過電子顕微鏡は100KeV程度に加速した電子線を用いるのは何故なんでしょうか?
端的に言えば、原子レベルの構造(nmオーダー)のものを見たいからすす。

一般に顕微鏡の最小の分解能δは、
δ=0.61λ/NA
で決まります。λは観測に使う波の波長、NAは開口数(つまりレンズの大きさ)です。
分解能δを小さくしたかったら(小さいものを見たかったら)、波長を小さくする(λを小さくする)か、レンズを大きくする(NAを大きくする)か、しかありません。

光学顕微鏡では、λは可視光なので400nmくらい、開...続きを読む

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Aベストアンサー

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