主要な装置と施設
NIMSの研究力を支える装置・施設
NIMSが生み出す世界トップレベルの研究成果は、数々の優れた装置と施設によって支えられています。このページでは、世界にここしかない、NIMSオリジナルの装置も含めて、NIMSを代表する最先端の装置や施設をご紹介いたします。
の表示がある装置はNIMS外部の方の共用利用が可能です。詳細は各装置の関連リンクをご覧ください。
1.顕微鏡 (16件)
X線コンピュータ断層撮影装置
X線コンピュータ断層撮影装置
高分解能と高コントラストにより、鮮明な画像品質を提供するX線CTです。サブミクロンからミリメートルオーダーにわたる範囲で、電池材料の3次元微細構造を非破壊的に評価することが可能です。さらに、蓄電池の充放電過程における電極構造の変化も観察できます。
強磁場中その場観察装置
強磁場中その場観察装置
磁場中に置かれた物質には、その磁性に応じて非接触で力学的な効果があらわれます。本装置は超伝導磁石のボア内において、最大13 Tの磁場の下で物質の挙動を光学的に可視化できるレーザー顕微鏡で、オンリーワンの装置です。観測の分解能は数百ナノメートルです。
カソードルミネッセンス 分光イメージング装置
カソードルミネッセンス 分光イメージング装置
ナノレベルの空間分解能で試料の微小領域の発光像・発光スペクトルを紫外から近赤外領域に渡って高感度で得られます。また、従来のカソードルミネッセンス装置に比べ広い視野範囲 (従来汎用装置の約50倍以上の広範囲) を一度に測定できる機能を備えており、不純物濃度に分布のある成長セクターを含む試料においてもミリスケールに渡って、効率よく発光像および発光スペクトルの測定が可能です。
リアルタイムロックイン 3次元赤外線発熱解析装置
リアルタイムロックイン 3次元赤外線発熱解析装置
材料やデバイスに周期的な外部刺激 (電流、電場、磁場、熱、光、ひずみなど) を与えた際に発生する熱応答を超高感度にイメージング測定できる装置です。NIMSではこの装置を用いて異方性磁気ペルチェ効果、磁気トムソン効果など様々な熱電効果の世界初の観測に成功しています。
3D組織情報解析装置
3D組織情報解析装置
材料の微細組織を高い分解能かつ三次元で観察することを目的とした走査電子顕微鏡(SEM)ベースの電子顕微鏡です。従来のガリウム液体イオン源をベースとしたFIBでは不可能なサブミリメートルという大体積で、高精細に組織・組成・結晶方位等の情報を三次元で得ることができます。
プラズマ集束イオンビーム走査電子顕微鏡
プラズマ集束イオンビーム走査電子顕微鏡
プラズマFIBを用いた高速で安定したミリングにより、大面積の試料断面を高分解能で連続撮影し、三次元構造解析を行うことが可能な装置です。電池材料をはじめとした反応性の高い試料の大気非曝露搬送や低温加工にも対応しています。
高分解能透過電子顕微鏡
高分解能透過電子顕微鏡
原子レベルで構造・組成・化学状態を総合的に解析できる装置です。大気非曝露搬送と低線量・低温観察に対応し、電池材料の界面で生じる反応相や微細構造変化を高精度に可視化できます。
マイクロカロリメータ型 EDS搭載走査透過型電子顕微鏡
マイクロカロリメータ型 EDS搭載走査透過型電子顕微鏡
従来の組成分析装置より一桁高い感度および元素識別能を持つ、マイクロカロリメータ型超伝導X線検出器を搭載した走査透過型電子顕微鏡(STEM)です。世界で初めて超伝導X線検出器をSTEMに応用したもので、従来にない高い精度で局所領域の組成分析を行うことが可能になりました。
極低温・高磁場走査型トンネル顕微鏡
極低温・高磁場走査型トンネル顕微鏡
物質・材料表面の局所状態密度の原子分解能計測に用いられる走査型トンネル顕微鏡です。試料温度を6日間に渡り0.4 Kに保持可能で、高エネルギー分解能(~100 µeV)を実現しながらトンネル分光イメージングを実施できます。16 Tまでの高磁場を印加できる超伝導マグネットを装備しています。
2.構造・電子状態解析 / 微量元素分析 (8件)
800MHzワイドボア 固体高分解能NMRシステム
800MHzワイドボア 固体高分解能NMRシステム
世界でも数少ない高磁場(18.79T)の固体専用ワイドボア高分解能NMR装置です。様々なユーザーの要望に応えるため、世界最高水準の技術を用い、あらゆる固体材料を“そのままの状態”で構造解析を行い、最先端の材料開発をサポートしています。
磁場偏向型2次イオン質量分析装置 : IMS-4f
磁場偏向型2次イオン質量分析装置 : IMS-4f
本装置は水素からウランまで同位体を含めた高精度・高感度分析を深さ方向に行えます。主に水素同位体や酸素同位体処理した試料の分析に使用しています。測定時の試料温度は室温と液体窒素温度を選択可能です。
プロトン移動反応飛行時間型質量分析計
プロトン移動反応飛行時間型質量分析計
ppt (1兆分の1) という極微量のガス成分をリアルタイムで測定可能な超高感度ガス分析装置です。ヒト、動物、植物、細菌などの生体から発生するガス (呼気、皮膚ガス、尿ガスなど) を計測し、非侵襲診断・非接触検査などを目指す嗅覚センサの研究開発に貢献しています。
イメージング型顕微 スピン分解光電子分光装置
イメージング型顕微 スピン分解光電子分光装置
本装置は光電子分光測定で空間分解能30nmを達成しています。また、イメージング技術によりスピン分解光電子分光の測定時間を従来の装置と比較して4桁以上短縮します。これまでの光電子分光では困難だった局所的な電子状態を可視化し、材料やデバイスの研究開発に貢献します。
軟X線マルチモーダルオペランド顕微分光装置
軟X線マルチモーダルオペランド顕微分光装置
NanoTerasuの世界最高輝度の軟X線放射光ビームを用いて、世界最高の空間分解能で材料中の電子の振る舞いを可視化するための装置です。定常状態だけでなく、これまで困難だった材料の動作環境における電子状態の計測も可能です。
3.物性測定装置 (9件)
16T強磁場環境物理特性測定システム(PPMS)
16T強磁場環境物理特性測定システム(PPMS)
多様な物理特性 (熱特性、機械特性、磁気特性、電気特性) を最高16Tまでの強磁場環境下で自動測定するシステムです。専用ソフトウェアにより1日24時間の全自動連続測定が可能なシステムです。専用のサンプルパックにより、試料の取り付けが容易です。
14T 強磁場磁気特性測定システム
14T 強磁場磁気特性測定システム
14Tの強磁場、2~1000 Kの温度が印加可能な物理測定装置です。電気特性、磁気特性、比熱測定が可能です。高温は磁気特性測定のみの対応になります。
中空試験片方式 高圧水素ガス環境下材料特性評価設備群
中空試験片方式 高圧水素ガス環境下材料特性評価設備群
丸棒試験片に細孔を加工した中空試験片を用いて試験を実施します。試験片中空部に高圧水素ガスを封入した状態で低ひずみ速度引張試験、疲労試験を実施することが可能です。
SEM中その場温度可変押込み試験装置
SEM中その場温度可変押込み試験装置
サブミクロンスケールにおける力学測定をSEM中で行うことができます。測定位置を高精度で決めることができ、EBSD、EDSと組み合わせて組織・方位・組成—力学関係をハイスループットで評価できます。また、真空環境で-150℃~1000℃程度の温度範囲で測定が可能です。
低温物性測定マグネット
低温物性測定マグネット
金属、半導体、超伝導体など各種量子物質を絶対温度0.03度の超低温に冷却し、20テスラという地磁気の40万倍以上の強力な磁場を加えることができます。これにより、量子物質の特性を担う伝導電子の性質を詳細に調べることができます。
量子デバイス電子輸送温度可変評価装置
量子デバイス電子輸送温度可変評価装置
最大8 Tの印加磁場において試料温度を1.5 Kから300 Kの範囲で変化させながら電流ー電圧特性を評価する装置です。試料は24ピンのICチップ上に固定されるため、最大24個の電極から個別に電気信号を取得することができます。
サーモリフレクタンス法熱伝導率測定装置
サーモリフレクタンス法熱伝導率測定装置
バルク形状の試料だけでなく、ナノ薄膜から微結晶までの試料に関しての熱伝導率測定ができます。site selectiveな計測により、試料各部の熱伝導率も評価できます。また、通常は膜厚が異なる薄膜試料を複数用いて行う界面熱抵抗の評価について、単一の試料を用いた界面熱抵抗の評価が可能です。
4.試料作製・合成 (7件)
可視光トポロジカルレーザー作製用 GaN系物質成長装置
可視光トポロジカルレーザー作製用 GaN系物質成長装置
世界の明かりを変え、ノーベル賞に輝いた青色LED。本装置は青色LEDの研究成果を基に改良を重ねた汎用性の高い窒化物半導体結晶成長装置であり、光デバイス(UV-LED, UV-LD, PD)および電子デバイス(高移動度トランジスタ)の作製が可能です。
スマートラボ (全自動成膜クラスター装置)
スマートラボ (全自動成膜クラスター装置)
全自動コンピューター制御により複雑な薄膜構造を持つ試料を作製可能な装置です。スパッタ成膜、電子線蒸着、分子線エピタキシーを行うチャンバー間を自動搬送ロボットにより行き来することができ、幅広い基盤的な薄膜研究に活用できます。
高周波誘導熱プラズマ装置
高周波誘導熱プラズマ装置
熱プラズマを発生し、超高温における熱的・化学的反応領域を活用して、無機物質を真球に加工することができます。液滴の飛行距離を十分に確保することで、サブミリ粒子作製が可能です。汎用のアトマイズ装置では真球化が困難な、高融点で脆性の金属間化合物へも適用可能です。
HVPE成膜装置
HVPE成膜装置
次世代パワーデバイス応用が期待される超ワイドバンドギャップ半導体である酸化ガリウム用のHVPE (halide vapor epitaxy)成膜装置です。独自の反応炉構造と反応制御により、高品質膜の超高速製膜が可能です。
5.加工装置 (2件)
6.材料設計支援 (1件)
7.施設 (6件)
スマートラボ (単結晶X線構造解析装置)
スマートラボ (単結晶X線構造解析装置)
多数試料の自動測定が可能な単結晶X線構造解析装置です。最大48個の試料を格納し、ロボットアームによるキャピラリ試料の回折計への自動マウント、自動センタリングが可能です。無人連続測定で多数試料の結晶構造を調べることができ、新物質・新材料開発につながっています。
動物実験ファシリティ
動物実験ファシリティ
バイオ分野における材料研究開発を支援する施設です。写真は装置群の内の一つで、マイクロX線CT装置です。実験用小動物 (マウス・ラット) の個体や摘出した臓器など、様々な形態の試料を撮影することができ、できるだけ少ない被ばく量で高い解像度のデータを非侵襲かつ経時的に取得・解析できます。また装置自体がシールドされているため、作業者が被ばくする心配がありません。
水素関連 : 水素製造装置
水素関連 : 水素製造装置
炭化水素ガスと二酸化炭素ガスから高純度水素ガス (99.9999%<純度) を大容量製造 (100ℓ毎時) する装置です。製造時に二酸化炭素の大気排出を伴わない「クリーン水素」の社会実装に向けて、先進触媒材料と反応システムの研究開発に利用されています。
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