私は製造業に携わっているのですが、ものづくりは非常に小さいスケールを考慮しなくてはいけないことが多々あり、ナノメートル(1メートルの10億分の1)の観察や分析が重要になることもございます。今回はナノメートルの大きさを実感しつつ、走査電子顕微鏡の原理についてご説明いたします。このページの目次ナノメートルの世界へようこそ!目に見えるのはサブミクロンの世界ナノメートルの技術が急激に発展している!不具合のレベルもナノメートルの世界へ目に見えない世界に答えがある同じ材料なのにロットで違う。今目の前にあるもの、例えば最近髪の毛がごわついてしまって...と悩んでいる方いらっしゃいますよね。そんな時に、自分の髪の毛ってどういう状態なんだろうって考えたことありませんか?探究心の強い人は、ちょっと虫眼鏡で拡大して見たりしているかもしれません。それで見える世界はせいぜいサブミクロンから数ミクロンの世界です。大きさのことで、単位は「μm」と書きます。サブミクロンというのは数百ミクロンのことを指します。髪の毛表面を覆うキューティクルの外形サイズは100ミクロン程度ですが、厚みとなると1ミクロン程度、キューティクルの隙間ともなると、0.1ミクロンとごくわずかな値になってきます。0.1ミクロンというのは、100ナノメートルのことです。単位は「nm」と書きます。このわずかな隙間から、シャンプーやコンディショナーの成分が入っていき、髪の毛に作用していくのです。ナノメートルの技術が急激に発展している!髪の毛といった生物の話だけでなく、今の科学技術の結晶「スマートフォン」にもナノメートルの技術がたくさん使われています。10年前のことを思い出してみてください。スマートフォンがまだごくわずかだった時代、ガラケーを皆さん使用していたことでしょう。液晶画面が大きくなったカメラが小さくなって綺麗になった処理能力がアップした...と取り上げればきりがないぐらい技術は進化しています。ここにはナノメートルの技術がぎゅっと詰まっています。10年前の半導体は65ナノメートルという配線サイズが基本でしたが、今年度発売するiPhoneはなんと7ナノメートルという配線サイズになり、よりトランジスタが高集積化しています。想像を絶する細かさです!不具合のレベルもナノメートルの世界へ”ナノ”のイメージは持っていただけたでしょうか?私たちの周りには色々な”ナノ”が存在しております。実はこの”ナノ”は製造業でも大変重要な役割を担っています。皆さん、ものをつくるとき失敗したことはありますよね?サイズを間違えたなんかが典型的な例かもしれません。この失敗(不具合)は、製造業ではつきものなんです。いう不具合が起きないように、製造業ではナノメートルでの対策をしているのです。次章から製造業の世界を少しのぞいてみましょう。目に見えない世界に答えがある同じ材料なのにロットで違う。質問です!金属材料、例えばフライパンに使われている金属は、同じ製品なら全て同じでしょうか。厳密に言えば「NO!」です。金属材料はその製造工程でわずかに「組成」や「微細組織」が変わってしまいます。あ、安心してください、工業製品はものづくりの工程内で一定の品質を保つために納入・出荷管理をしています。いうものの、思い出されるのが、先日発生した「新幹線の台車割れ」のニュースです。詳細は割愛しますが、納入部品が「データ偽装」されていたことが一つの原因とされています。同じ品質のものが納入されなかったということです。同じ品質のものだと確認するためには、材料の素性を確認する必要があります。このわずかな「組成」や「微細組織」の違いを見るのもナノメートルの世界なのです。材料選定や工程変更のために必要なこと工業製品はこのように、目に見えない世界との戦いなのです。良い製品を作りたい、新しい材料を採用したいということがありますね。このような場面でナノメートルの世界を確認せずに世の中に出すことはありません。通称「SEM(セム)」と呼ばれています。Microscopeの略になります。(スキャニング)とあるように、Electron(電子)をプローブから飛ばして、物体の上をスキャンして撮像します。一般的に使われる顕微鏡は「光学顕微鏡」のことを指すことが多いです。光学顕微鏡は目に見える波長(400〜700ナノメートル)で観察しています。ナノメートルの構造を確認したい場合、この波長では大きすぎて鮮明に観察できないのです。走査電子顕微鏡は電子を物体の表面に飛ばすことで、物体から反射してくるX線を検出して撮像するのです。X線は波長10ナノメートル以下なので、可視光より鮮明に撮像できます。走査電子顕微鏡でできること物質に電子を飛ばして得られるX線には様々な情報があります。物体表面の凹凸がわかりやすいです。反射してきたX線の位相差(どれぐらい遅れてきたか)や強度を分析して凹凸を撮像します。光学顕微鏡より焦点深度が深く、広範囲で構造が確認しやすいです。観察しながら測長も可能です。撮像の機能だけではありません。物質から反射したX線分析すると、金属などの組成がわかります。合金がどんな金属組成で出来ているかが分かります。合金の結晶状態を確認することもできます。結晶状態を確認することで、その材料の「脆さ」が分かります。不具合の原因を突き止めるために走査電子顕微鏡が1台あれば、ナノメートルの世界に起こっていることが分かりやすくなります。前述したように、ナノメートルが当たり前になってきた世の中で、不具合もナノメートルの世界で起こっています。不具合を根本から確認するためにはナノメートルの世界を手中にしておく必要があるんですね。走査電子顕微鏡のお値段は?走査電子顕微鏡を用いる測定はとても微細なので、電車が通ったときのわずかな揺れでも影響があります。本格的な分析会社等では建物の土台から装置が動かないようにしています。そこで導入されるハイエンドモデルは5,000万円から...です。付帯工事を入れると、それだけでは済みません...工事込みで数億という世界です。一方でお気軽な卓上の走査電子顕微鏡もあります。光学顕微鏡のように気軽に使えるのでとても人気があります。撮像できる細かさはハイエンドより落ちますが、免震台などの工夫をすればかなり綺麗に撮像できます。卓上タイプは500万円からあります。買えるお値段ではないですね...。いって、ハイエンドを導入している分析会社に依頼すると、1検体で20万ぐらいかかります。中古やレンタルのオプションも走査電子顕微鏡は非常に高額ですが、ものづくりには必要な装置です。いえ、もっと気軽に使って欲しいのです。ナノメートルの世界を知れば知るほど製品に対する品質意識が変わるからです。売買したい会社様へ当サイトはAnyble(エニブル)株式会社が運営しております。売買できるプラットフォーム【Ekuipp(エクイップ)】を提供しております。興味がある会社様はまずは資料請求ください。Magazineの編集部です。食感まで見える化?テクスチャーアナライザーとは?硬さを表現は受け取る人の感性にゆだねられてしまっています。食品などの食感や味は少し前までは人間の感性に頼った表現が主流で、その感性を再現することに各メーカーは非常に苦労していました。味や食感といった人間の五感に訴えかける要素が、様々な新しい計器によって数値化されています。その名の通り物質の蛍光やりん光の寿命を測定するための装置です。蛍光およびりん光寿命を測定することで、物質の「励起状態挙動」を解釈するために極めて重要な情報を得ることができます。最近では装置の性能の向上と共に、研究開発分野での需要が急速に高まっています。その1圧力計を使用する場面というのは、少なからず何かしらの圧力が生じている状況です。した管理の下、適切な試験を行うことは正確なデータを得ることにつながるだけでなく、安全管理の面からも非常に重要です。実際に圧力計を使用する場面の一つである「圧力試験」の際の注意点や圧力試験の方法を規定する際の基準などについてご紹介していきます。粘弾性測定器(レオメータ)レオメータは流体の官能的な表現を数値化できる素晴らしい装置です。負圧の両方を一気に確認できる優れもの!連成計とはどんな計器なのか?工業プラントなどでは機械が動いている間は加圧、機械が止まった瞬間に負圧になるといった配管が多数存在します。した配管の内部の圧力を把握する際に使用するのが、「連成計」です。加圧と負圧の両方を計測できる連成計は工業ブラントや圧力機械では欠かすことのできない計器です。連成計の仕組みや構造についてご紹介していきます。つの圧力の差を計測できる圧力計、差圧計とはどのようなものなのか?二つの空間に違った圧力の気体が充満しているとします。その両方の空間には圧力に違いがあること以外分かっていません。そんな状況で両方の空間の圧力の差を計測できる計器が、差圧計です。普段はあまり目にする機会はありませんが、私たちの生活を陰で支えてくれる大切な計器です。2018タイトルとURLをコピーしました。