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電子顕微鏡

国内特許コード P160012831
掲載日 2016年3月10日
出願番号 特願2012-508141
登録番号 特許第5626694号
出願日 平成23年2月22日(2011.2.22)
登録日 平成26年10月10日(2014.10.10)
国際出願番号 JP2011053790
国際公開番号 WO2011122171
国際出願日 平成23年2月22日(2011.2.22)
国際公開日 平成23年10月6日(2011.10.6)
優先権データ
  • 特願2010-074008 (2010.3.29) JP
発明者
  • 田中 信夫
  • 中西 彊
  • 竹田 美和
  • 浅野 秀文
  • 齋藤 晃
  • 宇治原 徹
  • 桑原 真人
出願人
  • 国立研究開発法人科学技術振興機構
発明の名称 電子顕微鏡
発明の概要 偏極電子線を用いる透過型電子顕微鏡であり、試料を透過した電子線の強度分布を記録することで高いコントラストの像が得られる電子顕微鏡を提供する。レーザー光発生装置2と、レーザー光を円偏光レーザー光に偏光するとともに、円偏光の方向を経時的に反転可能な偏光装置11と、円偏光レーザー光に照射されると偏極電子線を発生する歪み超格子半導体層を備えている半導体光陰極16と、偏極電子線を利用する透過型電子顕微鏡24と、試料を透過した偏極電子線の到達面に配置されている電子線強度分布記録装置34と、偏光装置に円偏光の方向を反転させる指示を送るととともに、それに同期して電子線強度分布記録装置にも指示を送る反転指示装置40を備えている。電子線強度分布記録装置は、偏極電子線の反転の前後に強度分布を記録し、差分装置36がその差分を求める。
従来技術、競合技術の概要


スピン方向が偏在している電子線を用いる電子顕微鏡が特開2008-218063号公報に開示されている。偏極電子線を利用すると、タンパク質等の分子構造や磁性体の磁区構造等の観察が可能となる。

産業上の利用分野


本出願は、2010年3月29日に出願された日本の特許出願2010-74008号に基づく優先権を主張する。本出願では、前記日本出願の明細書と図面を参照することによって、前記日本出願の明細書と図面に開示されている全事項が記載されているものとする。



本発明は、下記の特長を備えた電子顕微鏡に関する。
(1)スピンの偏極度が高い電子線を利用する。
(2)試料を透過した電子線の強度分布という解析しやすい観測結果を提供する。
(3)アップスピンによる観察結果とダウンスピンによる観察結果の差分からコントラストの高い像を提供する。
実施例では、100%に近い偏極度を持つ電子線を利用した電子顕微鏡を紹介する。また、偏極電子線のパルスを利用して高いS/N比を実現した電子顕微鏡を紹介する。また、偏極電子線のスピン方向を分散させないで偏極電子線の進行方向を回転させる電子線進行方向回転装置を備えた電子顕微鏡を紹介する。また、偏極電子線のスピン方向に影響しない収束レンズ系を備えた電子顕微鏡を紹介する。さらに、偏極電子線の収束度に影響を与えることなくスピン方向を回転させるスピン方向回転レンズを備えた電子顕微鏡を紹介する。

特許請求の範囲 【請求項1】
スピン方向が偏在しているとともに偏在しているスピン方向が経時的に反転する電子線を用いる透過型電子顕微鏡であり、
レーザー光発生装置と、
そのレーザー光発生装置が発生したレーザー光を円偏光レーザー光に偏光するとともにその円偏光の方向を経時的に反転可能な偏光装置と、
その偏光装置が偏光した円偏光レーザー光に照射されるとスピン方向が偏在している偏極電子線を発生する歪み超格子半導体層を備えている半導体光陰極と、
その半導体光陰極が発生した偏極電子線を利用する透過型電子顕微鏡と、
試料を透過した偏極電子線の到達面に配置されている電子線強度分布記録装置と、
前記偏光装置に円偏光の方向を反転させる指示を送るとともに、それに同期して前記電子線強度分布記録装置にも指示を送る反転指示装置と、
その反転指示装置が前記指示を送る前に前記電子線強度分布記録装置が記録した電子線強度分布と、その反転指示装置が前記指示を送った後に前記電子線強度分布記録装置が記録した電子線強度分布の差分を算出する差分装置を備えている電子顕微鏡。

【請求項2】
前記レーザー光発生装置がパルス状レーザー光を発生することを特徴とする請求項1に記載の電子顕微鏡。

【請求項3】
前記半導体光陰極が、パルス毎にスピン方向が反転するパルス状偏極電子線を発生することを特徴とする請求項2に記載の電子顕微鏡。

【請求項4】
前記レーザー光発生装置と前記偏光装置の間に分岐器が挿入されており、
その分岐器で分岐した一方のレーザー光が前記偏光装置に入射し、その分岐器で分岐した他方のレーザー光が試料を照射することを特徴とする請求項1から3のいずれかの1項に記載の電子顕微鏡。

【請求項5】
試料を透過した電子線に磁場および/または電場を加えて電子線の軌道を屈曲させることによってエネルギーによって電子線を分光する分光器が付加されていることを特長とする請求項1から4のいずれかの1項に記載の電子顕微鏡。

【請求項6】
半導体光陰極は、スピン方向が電子線の進行方向に沿った方向に偏在している偏極電子線を発生する歪み超格子半導体層を備えており、
半導体光陰極と透過型電子顕微鏡の間に電子線進行方向回転装置が付加されており、
その電子線進行方向回転装置は、磁場がスピン方向を回転させる力と電場がスピン方向を回転させる力が相殺し、かつ、磁場が電子線の進行方向を回転させる力と電場が電子線の進行方向を回転させる力によって電子線の進行方向を90°回転させる関係に調整されている磁場と電場を加えることを特長とする請求項1から5のいずれかの1項に記載の電子顕微鏡。

【請求項7】
電子線進行方向回転装置が、偏極電子線の軌道中心を中心とする部分球形状を備えているとともに電圧が印加される一対の球形コンデンサ型の電極と、向かい合って配置されている一対のコイルと、一対の電極間に印加する電圧を調整する電圧調整器と、一対のコイルに通電する電流を調整する電流調整器と、電圧調整器の電圧調整値と電流調整器の電流調整値を電場がスピン方向を回転させる力と磁場がスピン方向を回転させる力が相殺する関係に設定する設定器とを備えていることを特徴とする請求項6に記載の電子顕微鏡。

【請求項8】
透過型電子顕微鏡が複数の収束レンズを備えており、各々の収束レンズが、偏極電子線のスピン方向を回転させる磁場成分において、反対向きで同一強度の磁場を発生させる一対のコイルを備えているダブルギャップレンズで構成されていることを特徴とする請求項1から7のいずれかの1項に記載の電子顕微鏡。

【請求項9】
前段の収束レンズによって偏極電子線が収束する位置に磁場を発生させるスピン方向回転レンズが付加されていることを特徴とする請求項8に記載の電子顕微鏡。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2012508141thum.jpg
出願権利状態 登録
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