鉱物の高分解能電子顕微鏡像のシミュレーション

小暮 敏博

摘要

最後にこのようなシミュレーションの目的についてもう一度考えてみたい。現時点でHRTEMのシミュレーションの目的は2つに分かれると思われる。ひとつは使用する電顕及び試料において，その鉱物の構造がどのように観察されるかということを（できれば実際の観察前に）認識することである。これよりHRTEM観察でどのような結果が期待できるかがわかり，観察の目的，目標が明確となる。また観察中にHRTEM像がきちんと方位の合ったものなのか，非点補正は十分かなどを判断することもできる。そしてシミュレーション通りの像が見える条件で観察や撮影を行えばいい。例えば雲母の長周期多型（long－period polytype）構造をHRTEMにより決めたいという場合，可能なpolytype（層数が増加すればそれはかなりの数になるはずである）すべてについて像のシミュレーションをする必要はない。 Figure 2のようにシミュレーションで単位層がどのように観察されるかがわかっていれば，観察像より積層構造はab initio に決定できる（Kogure and Nespolo，1999）。このようなシミュレーションはある意味で補助的な使い方と言えるであろう。次に考えられるのが，未知の構造に関して何らかのモデルを考え，それがどのように見えるかを計算して観察結果と比べると言った作業である。例えば面欠陥の構造を決めるような場合，我々は何らかの原子配列をまず仮定し，それがシミュレーションによりどのように見えるかを調べ，撮影された像と比較する。しかしこれは実際非常に難しい作業である。なぜなら実際の像観察では未知なパラメータ（試料厚さ，デフオーカス，方位の不完全性など）があまりに多いためである。これらのパラメータを適当に仮定してシミュレーションを行い，観察されたコントラストをある程度再現しても，シミュレーションに用いられたモデルの妥当性が証明されたかは疑わしいことが多い（もちろん欠陥以外の正常な構造の部分でのコントラストよりこれら未知のパラメータを決めることはできる。またいくつかのフォーカス条件での像で比較することにより結果の信頼性を上げることも可能である）。そして仮定したモデルの合否は，最期は人間の視覚的な判断に委ねられることもしばしばある。そこで研究者がいかに客観的な判断ができるかは，その人の経験とそして何よりも真実に対する謙虚さに依存するであろう。シミュレーションと観察結果の対応についての手前勝手な解釈はくれぐれも慎むべきである。

鉱物の高分解能電子顕微鏡像のシミュレーション

摘要

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