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位相シフト電子線ホログラフィー Phase-Shifting Electron Holography

位相シフト電子線ホログラフィー [Phase-Shifting Electron Holography]

 電子線の波長が約1/500ナノと極めて短いため、高感度の計測が期待されます。しかし、電子線干渉性 の問題、そして電子ビームを光のように自由自在に操作することが非常に難しいため、高精度・高感度の計測に依然多く の課題が残っています。

 当社は、光の干渉計測の分野で高精度な位相計測手法としてよく使われている位相シフト法 (Phase-shifting)、あるいは縞走査法(Fringe-Scanning)を電子線版に応用しました。

 位相シフト法とは、干渉波の初期位相を幾通り変化させて得られる干渉縞パターンを数値解析すること により、干渉縞に含まれている被検波面分布を高精度に計測する方法です。電子線の場合、初期位相を変化させるには、 入射ビームをティルトさせる手段と、電子線の分割に使われるバイプリズムを横移動させる手段とが考えられます。

 位相シフト法のアルゴリズムは、ホログラムの空間軸でのフーリエ変換ではなく、一連のホログラムの 時間軸でのフーリエ変換を行っていることに相当します。従って、一枚のホログラムから位相情報を抽出するのに用いられ ている(空間)フーリエ変換法に比べて、位相シフト法には、二つの顕著なメリットがあります。得られる位相像の空間分 解能が縞間隔に制限されないこと、高い位相精度が期待できること。

 位相シフト法を実現するためのハードウェア(ビームティルト制御装置やバイプリズム駆動装置)および 専用の位相解析ソフトウェアをご希望に合わせて作製いたします。

 ■鞭毛のホログラフィー観察例 (空間分解能が高いことを示す例)
  • 左上:TEM像
  • 右上:ホログラム
  • 左下:従来法の位相像
      (空間分解能低下で鞭毛が途切れた像)
  • 右下:縞走査法の位相像
      (途切れていない理想な位相像)

 ■単層ナノチューブのホログラフィー観察例 (位相精度が高いことを示す例)

  • 左上:TEM像
  • 右上:ホログラム
  • 左下:縞走査法の位相像
      (高いコントラスト)
  • 右下:その位相プロファイル
      (わずかな位相変化が定量的に検出された)


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