CT-SEM
特徴
CT-SEM(シィ・ティ・セム、Computed Tomography - Scanning Electron Microscope)は、ナノメートルオーダーの分解能を有したSEMを基本体として、その試料室に導入されたレーザーによって有機物表面をアブレーションさせながら取得したSEM画像を3次元再構築するナノレベルのCT装置です。 断層撮像は、レーザー照射による試料表面のアブレーションとSEMによる表面画像取得を交互に行います。
- 特徴
- 仕様
- アプリケーション
- PR動画
アブレーション光源について
本装置の最大の特徴は、アブレーションの際に、ほとんど熱を発生しないので試料を傷めずに表面層を掘削する事です。 1回の掘削面積は最大で2mm×2mmと非常に広範囲であり、その際のレーザー強度を制御することで1回の掘削量をも10nmから400nm程度まで連続的に制御可能です。またレーザーは100Hzのパルス照射なので1秒当たり最大で40 μm以上の高速掘削も可能にしていることが挙げられます。
・光源にはAr-Fエキシマレーザーを用いています。Ar-Fエキシマレーザーは波長193nm(6.30eV)であり、C=C結合の結合解離エネルギーに相当し、C=C結合を化学的に切断することで試料表面をアブレーションしています。
- 1.照射レーザは有機体構成の主結合である C=C（電子対を共有する不飽和分子結合）に吸収
- 2.励起された分子はピコ秒の時間スケールで光分解
- 3.物質表面でのAblation 光解離で全エネルギーを消費するので熱変性はほぼ発生しない
・Ablation ： レーザ照射による材料物質の除去/切削/蒸散/消失/溶融作用
- 1.大面積を高速に掘削が可能
- 2.熱変性の少ない掘削が期待される
- 3.電子線（e-）を中和するので、絶縁分表面での電子によるcharge-upが発生しにくい
3Dデータ生成フロー
前処理として、生体試料やソフトマテリアルをエポキシで包埋し、装置に設置します。エキシマレーザー照射による掘削と、SEMによる最表面層の画像取得を交互に繰り返し、コンピュータに画像格納し、三次元再構築をし、三次元CTモデルとして保存されます。
腎臓をエポキシにより包埋 |
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LANTome-SEMにセット |
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エキシマレーザー |
SEMにより |
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コンピュータに画像格納 |
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コンピュータ内部で3D化再構成 |
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3Dモデル構成 |
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3Dモデルの元データは |
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CT-SEMの動作原理を解説した映像もご覧下さい。
比較表
本CT-SEMとの比較参照として、生体試料を測定する場合のX線CT、半導体材料加工を行う場合のFIB-SEMとの比較を以下に示します。
| 項目 | X線CT装置 | FIB-SEM | CT-SEM | 比較 |
| 分解能 | 0.5mm（500um） | 10nm | 10nm | ○ |
| 領域 | ∼ 2m | 100um × 100um | 2mm × 2mm | ○ |
| 処理速度 | 非常に早い | 遅い | 高速 | ○ |
| 設置面積 | 3m×4m（制御系含め） | 1.5m × 2.5m（同左）程度 | 1.0m × 1.2m（同左） | ○ |
主な仕様
| レーザー波長 | 193nm |
| レーザー出力 | 2W |
| レーザー光源 | ArFエキシマレーザー |
| 試料サイズ | 10mm×10mm |
| エミッター | ZrO/W |
| 加速電圧 | 1 ∼ 5kV （連続可変） |
| 分解能 | 10nm |
| 倍率 | ×50 ∼ ×500,000 |
| 試料搬送 | 全自動 |
アプリケーション
CT-SEM動作原理
CT-SEMの特徴や原理を、1分程度のCGアニメーションで紹介しています。