微小绝体内粒子间歇电阻分布のに解析成

本人研究成都のポイント
○改良した分離照射電子線ホログラフィーによる高精度電位計測
○試料を電子線から隠す技術で絶縁体帯電の解析に成功
○プリンター画像の高精細化に重要なトナー・キャリア粒子間の静電相互作用を解明

---

[译文 - 理论，野依良治理念）と东莞大学（里见进総长），リコー（三重司司机行役员）は，微小な绝縁体试料试料するする子を详细にする「「照射详细解析よう「「照射电子线ホログラフィー[1]「」を改良し，高精度·省エネルギープリンター开放においてカギとなる，トナー粒子[2]とキャリアキャリア子[3]间の电池分布のに功しましたこれこれ，理论，理论，理论，理想，创発物质科学研究センター（十仓好纪センター长）创発创発観测技术学研究チームチームの大厦チームリーダー（东京大学多重物科学研と教授明研研研研教授所明研研研，赤瀬善太郎俊研研研研ー研，赤瀬善太郎客员研研研研研研（东京大学多重物科学），村所助教），村上恭和客员研研研员（东京大学多重物质科学研究所所教授），リコーリコー所教授教授の川瀬広川瀬主担らの共同川瀬広成です。

静電気の力を利用して画像形成を行うレーザープリンターは,常に高画質化や省エネルギー化が求められています。そのためには,画像品質を大きく左右するトナー粒子とキャリア粒子間の静電相互作用[4]の解明が求められていました。その有効な手法の1つが,電磁場の可視化と同時に,局所箇所の電位を精度良く計測できる電子線ホログラフィーです。しかし,試料の内部だけでなく,外部にも無視できない強さの電磁場が存在する場合には,電子線ホログラフィーの実験で必要な“参照波”が大きく歪んでしまい高精度な計測ができません。また,トナー粒子とキャリア粒子は絶縁体のため,電子線が試料に照射されると試料自身が帯電し本来の電位分布解析を妨げる,という問題もありました。

共同研究グループは,電子線バイプリズム[5]で電子波を分け,一方が観察領域を,もう一方が試料から離れた参照領域を通過するようにした”分離照射電子線ホログラフィー”と,電子顕微鏡の照射部にマスクを設置して試料を電子波から隠す技術を開発しました。これを用いて,トナー・キャリア粒子間の電位分布の解析に成功しました。本研究で開発した技術は,電場を利用する様々なデバイスの動作原理の研究開発にも広く応用が期待できます。

本人研究成都は，米国の科学雑志「应用物理信件「版本（3月31日付け：日本时间4月1日）に掲载されます。なお，本网站ますなお，本次研究は，最先端研研プログラムプログラムプログラム（first）课题名称「原子分享·ホログラフィー电子顕微镜の开展とと応応応応応応応応応応応応応応応応応応応所所所所所者行程所，中心杂志行程：长我信信徒日立中间央研所长，支援支援机关:(独）科学技术振兴机械）の企业の一流として行われました。また，「物·デバイス领域共同共同共同，物质质开発共同领域（东京大学）「」の支援を受けました。

＜補足説明＞

[1]	分離照射電子線ホログラフィー
	电子线ホログラフィーは，観察箇所を通过した波である物质と，素性の分类ているなどの领域通过たたなどのをしたた波（参照参照）ををせ，得られたホログラムせ，试料（空间も含む）の电阻场を物质波の波面変位（位位）としてとしてするによってによって物质。电子源大大さによって物体と参照波距离（最大距离可距离と呼ぶははさと呼ぶ呼ぶ）ていたが，2012年に共同研研グループは，试料の上侧で电子波をできることことこの制解消できる分类
[2]	トナー粒子
	プリンターに使用されるミクロンサイズの粒子。
[3]	キャリア粒子
	トナーを保持するソフト磁性粒子で,トナーを運ぶ役割を持つ。
[4]	静電相互作用
	荷電粒子間に働く相互作用のこと。その力は”クーロンの法則”で記述される。
[5]	電子線バイプリズム
	平行平板の間に設置された細線(直径数百ナノメートル)に電圧を印加し,細線の左右を通過する電子線を偏向するプリズム。

---

1．背　景

近年,ナノテクノロジーの進化によって,微小領域の電磁場解析がますます必要となってきています。電子線ホログラフィーは,観察箇所を通過した電子波(物体波)と素性の分かっている領域を通過した電子波(参照波)を干渉させ,得られたホログラム(干渉縞)から,試料(空間も含む)のナノメートル(1ナノメートルは10億分の1メートル)領域の電磁場を物体波の波面の変位(位相像)として計測する方法です。しかし,電子源の大きさによって物体波と参照波の距離が制限されていました。2012年に,理研の進藤大輔チームリーダーらの研究グループはこの問題を解決する”分離照射電子線ホログラフィー”を開発しました。

一方，レーザープリンターは1937年に米国のカールソンそのそのが明され，现处于幅広く利用されてますます。これまで，レーザープリンターマクロ解析とノウハウ，技术更新を进めてました。しかし，印刷制御の根干となるトナー粒子とキャリア粒子间の静电相互作用は未だ明らかになっておらず，高精细·省エネルギープリンター开発のため微小领域における电位分布の解明が求められていました。そこで共同研究グループは，最新の电子线ホログラフィー技术を开発しその明に挑みた。

2 .研究手法と成果

共同研究グループは,トナー粒子とキャリア粒子間の静電相互作用を調べるため,球状のトナー粒子がキャリア粒子に静電付着したモデル試料(図1 a)の電位分布を,改良した分離照射電子線ホログラフィーを用いて測定しました。

トナー粒子とキャリア粒子はどちらも絶縁体であり,電子線が照射されると帯電し本来の電位を調べることができません。そのため,ホログラフィー電子顕微鏡の電子源と試料の間に位置するレンズの上側にマスクを設置し,試料面上に試料形状と同じ形の影を作って試料を電子線から隠した,新しい分離照射電子線ホログラフィーを開発しました(図1 b)。この時,レンズの働きで試料面上にフォーカスされたマスクの影が形成されるため,マスクのエッジで散乱された電子線が試料に照射される問題が生じません。

実際に,トナー粒子からキャリア粒子に電子を受け渡す正帯電型の試料(電場を有する領域)から離れた領域を参照波とする分離照射法(図2 a)と試料直近を参照波とした分離照射を行わない従来法(図2 b)で得られたそれぞれの位相像を比較しました。その結果,従来法では試料からの電場で歪んでしまった参照波の影響によって,トナー粒子とキャリア粒子間の位相像が正しく得られていないことが分かりました。

电影を帯びた试料に，トナートナー子が正の电脑を帯び正式电脑电脑の帯び电脑荷た负帯型の2つがありをそこで，2つモデル试料を，分享到ありを，分析ところ，どちらの试料も局所的な电池分布ををことことががましまし（図3）。また，トナー粒子とキャリア粒子の箇所でのキャリアキャリアのによる箇所の电流のやり取り电阻分布と，その电阻场されるれるれるを示す电极分布の解析に初めて成功したた。

3 .今後の期待

今回開発した電子線ホログラフィー技術を用いた解析により,トナー粒子とキャリア粒子間の引き合うメカニズムが明らかになりました。今後,この成果を応用した高精細・省エネルギーレーザープリンターの開発が期待できます。また,他の材料や電子デバイスにおける高精度電磁場計測にも活用が期待できます。

---

原論文情報：
Toshiaki Tanigaki, Kuniaki Sato, Zentaro Akase, shentaro Aizawa, Hyun Soon Park, Tsuyoshi Matsuda, Yasukazu Murakami, Daisuke Shindo, Hiromitsu Kawase，“用于改进电子摄影静电势评价的分形照明电子全息术”，Applied Physics Letters, 2014, doi:10.1063/1.4869830