電磁気学教材としての簡易電子顕微鏡製作Ⅱ

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本研究では、学生に対して、電子顕微鏡の原理を解説するための簡易電子顕微鏡の製作を行った。市販の実験装置は、使いやすさが向上するとともにブラックボックス化が進んでいる。ブラックボックス化は、研究の迅速化という利点の一方で、装置の仕組みや測定原理を覆い隠してしまうため、教育機関としては望ましくない側面がある。そこで、学生たちの装置に対する理解を深めるために、単純な構造で分解や組み立てが容易に可能な装置を製作することを考えた。本研究は、装置の仕組みや測定原理と物理の基礎科目である電磁気学とのつながりを学生に意識させることを目的として、簡易電子顕微鏡を製作するものである。実際に研究で扱う実験装置の原理を学ぶことで、基礎科目の知識をより確かなものにしていくことが大学の教育としては望ましいと考え、本研究を計画した。本研究は、H28年度科研費奨励研究「電磁気学教材としての簡易電子顕微鏡製作」(奨励研究 : 課題番号16H00298)の継続研究である。昨年度の研究では、主に電子顕微鏡の電子線照射系及び電子レンズ系を製作し、基礎的な電磁気学の内容(静電磁場中の電荷の運動、アンペールの法則、物質の透磁率、電気回路など)の教材となるように研究を進めた。昨年度の研究に引き続き、本研究では、電子顕微鏡の制御系と検出器系を製作し、実際に走査型の電子顕微鏡として稼動させ、二次電子像を得ることを目指した。走査型の電子顕微鏡で主に必要とされる制御は、偏向コイルに流す電流を制御し、電子線を走査させることである。検出器としては、二次電子検出用のEverhart-Thornley検出器(ET検出器)の製作を製作する。ET検出器の出力信号と電子線の走査信号を同期させることによって、二次電子像を得ることを目指す。