電子顕微鏡（読み）でんしけんびきょう（英語表記）electron microscope

精選版 日本国語大辞典

でんし‐けんびきょう ‥ケンビキャウ【電子顕微鏡】

〘名〙 光線の代わりに電子線を使う顕微鏡。高電圧で加速された電子線を電子レンズを通して試料にあて、さらに拡大して蛍光物質を塗ったスクリーン上に結像させる。電子線の波長が光線の波長に比べて非常に短いため、直接倍率で数万倍まで得られる。〔百万人の科学（1939）〕

※子供の科学‐昭和一五年（1940）八月号・微生物の秘密を暴く電子顕微鏡の威力〈東昇〉「電子顕微鏡(デンシケンビキヤウ)を使ふと一ミリメートルの五千分の一より、もっともっと小さいものを、はっきり見分けることができます」

出典　精選版 日本国語大辞典

デジタル大辞泉

でんし‐けんびきょう〔‐ケンビキヤウ〕【電子顕微鏡】

光線の代わりに高圧で加速された電子線を、光学レンズの代わりに電子レンズを用いた顕微鏡。光学顕微鏡の数万倍の倍率をもつ。電顕。EM（electron microscope）。

出典　小学館

日本大百科全書(ニッポニカ)

電子顕微鏡
でんしけんびきょう
electron microscope

光のかわりに電子を用い、物体の拡大像をつくる装置。電子顕微鏡の特徴は、光学顕微鏡では見えない小さな物体を見ることができる点にある。細胞やバクテリアは光学顕微鏡でも見ることができるが、およその輪郭が見えるのみで、内部の微細構造は電子顕微鏡でなくては見ることができない。

　光学顕微鏡の分解能はたかだか0.4マイクロメートルである。これは光波の波長がその程度の大きさであるからで、どんなにレンズを改良しても、原理的に破りえない限界である。電子顕微鏡がこの限界を突破しえたのは、電子波の波長が光波に比べてはるかに短いからである。

　電子顕微鏡には多くの型があるが、普通に電子顕微鏡といえば、透過型か走査型のいずれかである。これらは理化学器械として市販され、工学、医学、農学の各分野で広く使われている。

(1)透過型電子顕微鏡　この型は英語のtransmission electron microscopeの頭文字をとってTEM(テム)と略称される。フィラメントから出た電子を数十万ボルトに加速し集束して薄片試料に照射する。透過電子線像を、電子レンズで次々に拡大し（標準型では、対物、中間、投影の三段レンズ）、終段像を蛍光板で観察し、カメラで撮影する。電子線の通路は、もちろん、すべて真空にしてある。ここに用いられているレンズは、いずれも磁界型電子レンズで、原理的には電子線を軸とするコイルである。これに流す電流（直流）を増減すれば、焦点合わせや倍率変化ができる。

　試料は予備排気室を通し、1分もかからずに大気中から真空中に挿入できる。試料を前後左右に移動して目的の視野を探し、倍率（1000倍～100万倍）を適当に選んで、観察、撮影をする。この間に多くの調整が必要で、とくに高拡大では高度の技術を要する。光学顕微鏡のスライドガラスに相当するものは、径0.1ミリメートルの多数の小孔である。その孔に非晶質炭素の薄膜(はくまく)（厚さ10ナノメートル程度）を張り、その上に粘土や煙などの微粒子の試料をのせて観察する。試料の厚さが100ナノメートルを超すと、電子線がほとんど通らず、輪郭だけしか見えないから、内部構造を見るには、試料をさらに薄くするか、超高圧電子顕微鏡を用いなければならない。塊状金属から薄片試料を切り出すには、電解研磨法やイオンビーム研磨法が使われる。この手法による試料で、種々の格子欠陥が観察される。生物組織は固定、包埋したのち、ガラスやダイヤモンドのナイフで超薄切片に切る。TEMでは、直接に表面の凹凸を見ることはできないが、薄膜に写し取って見ることができる（レプリカ法）。そのほか、多種多様な試料技術が開発され、TEMの用途を広げた。また、数十万ボルトでは透過しない厚い試料を見るために、100万ボルト級の超高圧電子顕微鏡も開発されている。

(2)走査型電子顕微鏡　この型は英語のscanning electron microscopeの頭文字により、SEM(セム)と略称される。ここでも磁界型レンズが使われているが、これらは、像の拡大のためではなく、電子線を細く絞るために使われる。絞った電子線で試料面上を走査し、発生する二次電子を検出、増幅してブラウン管のグリッドに入れ輝度を変調する。二次電子の量は表面の物質と表面の凹凸によるので、テレビと似た原理で蛍光面上に拡大像が得られる。倍率は試料面上と蛍光面上の走査振幅の比で決まる。二次電子のかわりに反射電子や試料電流を使うこともできる。

　SEMの分解能は電子線を細く絞るほどあがるが、通常は数ナノメートル程度で使われ、TEMには及ばない。しかし、TEMよりも試料技術が容易なうえ、複雑な表面を立体的に見うる特徴がある。SEMは、普通には厚い試料の表面観察に使われるが、薄片試料を走査して透過電子線を検出すれば、TEMとほとんど同じ像を生ずる。これがSTEM(ステム)である。特別に小さい電子源を装備したSTEMは、TEMに勝るとも劣らない高分解能をもち、孤立原子の像さえも得ている。透過電子線のエネルギー分析をすると、物質を固定したり電子状態を知ることもできる。

　電子顕微鏡開発の歴史は、ブラウン管の発明（1897）にまでさかのぼる。その後、電子光学の研究はドイツで発展し、E・ルスカが原始的なTEMを開発し光学顕微鏡の限界を超えたのが1933年である。その後の改良も、おもなものはほとんどドイツで行われた。SEMの実用化は、イギリスのケンブリッジ大学で1950年代に進んだ。また、高分解能STEMは1960年代にアメリカのクルーAlbert V. Creweにより発明された。電子顕微鏡の生産台数は、現在、日本が世界一といってもよい。

［上田良二・外村　彰］

『外村彰編『電子顕微鏡技術』（1989・丸善）』▽『多目的電子顕微鏡編集委員会編『多目的電子顕微鏡――見る測る確かめる』（1991・共立出版）』▽『医学・生物学電子顕微鏡技術研究会編『よくわかる電子顕微鏡技術』（1992・朝倉書店）』▽『日本表面科学会編『透過型電子顕微鏡』（1999・丸善）』▽『日本電子顕微鏡学会関東支部編『走査電子顕微鏡』（2000・共立出版）』▽『日本表面科学会編『ナノテクノロジーのための走査電子顕微鏡』（2004・丸善）』▽『奥健夫著『これならわかる電子顕微鏡――マテリアルサイエンスへの応用』（2004・化学同人）』▽『田中通義・出井哲彦著『透過電子顕微鏡用語辞典』（2005・工業調査会）』▽『永野俊雄・牛木辰男・堀内繁雄著『電子顕微鏡でわかったこと――細胞の微細構造から原子の姿まで』（講談社・ブルーバックス）』

[参照項目] | 顕微鏡 | 走査型トンネル顕微鏡 | 電子線回折

出典　小学館　日本大百科全書(ニッポニカ)

化学辞典 第2版

電子顕微鏡
デンシケンビキョウ
electron microscope

光学顕微鏡における光源として加速された電子線を用い，レンズとして電磁レンズを用いた顕微鏡．一般的な透過型電子顕微鏡(TEM)と，表面観察に適した走査型電子顕微鏡(SEM)とがある．鏡体は，電子線を発生させる電子銃，レンズ系(集束レンズ，対物レンズ，中間レンズ，投射レンズ)，像観察および撮影用カメラ部，真空排気系からなる．電子銃は熱電子を通常は数万ボルト(V)から数百万ボルト，特別な用途では数千万ボルトに加速して，一定波長の電子線として発生させるものである．高輝度，高安定性と高干渉性をもつ電子銃として，最近では電界放射型電子銃の開発も進んでいる．レンズ系はいずれも電磁レンズが一般的で，その励磁電流を変化させることにより集像の調節を行う．これにより，レンズの焦点距離も倍率もかえられる．分解能は約0.1 nm までに達する．高圧電源，電磁レンズ電源の安定度は，現在，10^－6 min^－1 程度のものが得られており，分解能は主として対物レンズの球面収差係数で左右されている．電子線の通る経路を1.3×(10^－2～10^－3)Pa の真空度に保つための排気系を備える(図)．カメラ部は，像を観察するための蛍光板と，撮影するための電子線乾板カセットからなる．このような三段レンズ型電子顕微鏡では，中間レンズの電流値を加減することで，試料によって回折した電子線の像(電子回折図)を得ることが可能であり，電子回折カメラとして用いることができる．観察した試料の一部(約1 μm 径)からの電子線回折像(制限視野電子線回折像)を得られるほか，回折線のみで像を結ばせたり(暗視野像)，結晶中の格子欠陥や転位などの像を直接見ることもできるなど，さまざまな汎用性がある．走査型電子顕微鏡は細く絞った電子線で試料上を走査させ，試料からの二次電子線，散乱電子線，または二次X線透過電子線などを結像させるもので，その分解能は約10 nm 程度である．固体の表面構造の観察に有利である．透過型とは結像系が異なる．

出典　森北出版「化学辞典（第2版）」

百科事典マイペディア

電子顕微鏡【でんしけんびきょう】

光線の代りに電子線，光学レンズの代わりに電子レンズを用いて物体の拡大像を得る装置。1931年，ドイツのM.クノルとE.ルスカが発明。はじめは数百倍の倍率にすぎなかったが，数年後にはウイルスの研究などにたえる10万倍以上のものが開発された。波動としての電子線の波長（物質波）は光線に比べて短いため，光学顕微鏡では不可能な高倍率・高分解能が得られる。電子像は写真に撮影するか蛍光(けいこう)板で観察する。最も普及しているのは電子線に試料を透過させる型で，電子レンズの種類により，電磁型（レンズの励磁電流を加減し結像調節・倍率変化が可能）と静電型（倍率固定，試料の微動機構が必要）がある。大型のものでは加速電圧1500キロボルト，分解能１〜２オングストローム，乾板上の倍率30万倍に達する。他に電子線を試料に反射させる型，点電子源により試料の陰影像を作り拡大する陰影電子顕微鏡，電子線で試料を走査しブラウン管で観察する走査電子顕微鏡等がある。
→関連項目イオン顕微鏡｜応用物理学｜金属組織学｜金属物理学｜外村彰｜レプリカ法

出典　株式会社平凡社

ブリタニカ国際大百科事典 小項目事典

電子顕微鏡
でんしけんびきょう
electron microscope

電子線を用い，電子レンズによって試料の拡大像を得る装置。電子線の波長が短いので，光学顕微鏡よりもはるかに高倍率・高分解能をもっている。大きく分けると透過型と走査型とがある。 (1) 透過型　加速された電子線を磁界レンズにより試料に集束させ，試料を透過した電子線を再び磁界レンズによって結像させ，ケイ光面上に拡大像を得るもの。 300万～400万倍の倍率，2～3Åの分解能が得られている。加速電圧は 50～150kVのものが多いが，高分解能を得るためには高い電圧が必要で，3000kV (3MV) 程度の装置も製作されており，種々の工夫を加えて「原子の像」らしきものをとらえうるようになっている。電子線が透過しうるように試料は十分薄いことが必要で，そのための技法もいろいろ開発されている。 (2) 走査型　加速集束された電子線を試料上で走査し，試料から放出される二次電子あるいは反射電子の量に応じて，入射電子線の走査と同期させてブラウン管上に明暗の像を描かせるもの。最大の倍率は数万倍程度，分解能は一次電子線の径で決り，50～200Å程度で，ともに透過型には及ばないが，試料作製に特別の技術は不要である。光学顕微鏡に比べると数千～数万倍の高倍率が容易に得られ，かつ被写界深度 (ピントが合って見える深さ) が大きい特徴があり，表面の凹凸の観測に威力を発揮する。二次電子でなく透過電子を検出する走査型透過電子顕微鏡も製作されている。

出典　ブリタニカ国際大百科事典 小項目事典

世界大百科事典 第２版

でんしけんびきょう【電子顕微鏡 electron microscope】

光のかわりに電子を用い，光学レンズのかわりに電子レンズを用いて物体の拡大像を作る装置。1926年ドイツのイェーナ大学のブッシュH.Buschによって電子レンズの理論が発表され，その後，この理論に基づき，32年，ベルリン工科大学においてルスカE.Ruskaは，その指導者クノルM.Knollとともに電子源と電子レンズの組合せによる世界最初の電子顕微鏡を作った。そして39年には，ドイツのジーメンス社によって商品として第1号機が世に送り出された。

出典　株式会社平凡社

栄養・生化学辞典

電子顕微鏡

　電子線を利用して，膜にのせた試料の構造をみる装置．光による顕微鏡よりはるかに拡大することができる．走査型，透過型がある．

出典　朝倉書店