鉄鋼材料や半導体デバイスの性能向上に期待――東北大や島津製作所など、ホウ素の分析強度を3倍以上高めることに成功

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東北大学、量子科学技術研究開発機構、島津製作所、日本電子は2018年8月8日、電子顕微鏡用軟X線発光分光器(Soft X-ray Emission Spectrometer:SXES)を改良し、ホウ素の分析強度を3倍以上高めることに成功したと発表した。微量なホウ素の分析は、軽量かつ高強度な鋼板の生産や、半導体デバイスの高効率化に関する研究開発への貢献が期待できるという。

ホウ素は、微量でも鉄鋼材料や半導体デバイスの性能に大きな影響を与える物質として知られている。これまでに4者は産官学連携によりSXESを用いた発光分析システムを開発し、日本電子が2013年に商品化していた。この装置の上市後もホウ素の分析強度向上に対するニーズが高かったことから、さらなる研究を共同で進めてきた。

具体的には、量子科学技術研究開発機構がホウ素の分析強度を高めるために最適化した分光配置と、キーパーツである回折格子への増反射膜形成の設計を行った。この設計に基づいて島津製作所が回折格子を作製し、東北大学が回折格子表面に希土類元素の成膜を施した。最適化した分光配置を実現するように改造した東北大のオリジナルSXESに新しい回折格子を組み込んで試作器を完成させテストした結果、ホウ素の信号強度が3倍以上に増強したことを確認した。

今後は、日本電子から販売中の汎用SXEに搭載して実用テストを開始する。また、理論上はさらなる強度向上が見込めることから、鉄鋼材料や半導体材料に添加された濃度10ppm以下のホウ素の検出やその分布の可視化ができるSXES開発につながる可能性もあるとしている。

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