透過電子顕微鏡向けTEM/STEM像収差補正シミュレーション

透過電子顕微鏡画像シミュレーションソフト

透過電子顕微鏡画像シミュレーションソフトBioNet elbis
透過電子顕微鏡に
“リアルな確証”をもたらす クラスターモデル

BioNet elbis

BioNet elbis Electron Beam Image Simulator

 ─ elbisとは?

elbisは、マルチスライス法を用いた高分解能TEM/STEM像のシミュレーション計算を行うソフトウェアです。近年のTEM/STEMにおいては収差補正技術が確立されており、これにともない、得られる像を正しく解釈することが重要になってきています。
現在の電子顕微鏡の分解能は1Åを軽く凌駕しており、試料の原子レベルでの構造の解析が可能となっています。究極の高分解能で得られるデータをもとに試料構造の議論を行う場合は、アーチファクトの影響がないことを保証するために、残存収差量が目的の試料構造の解像に影響を与えていないことを確認することが重要です。
elbisは、収差補正電子顕微鏡においての収差類等の光学条件を考慮しつつ、素早く簡単な操作でシミュレーション計算を行うことができます。

デモ操作動画

3つの特徴

計算例/仕様書

お問い合わせ

BioNet elbis のデモ操作動画

さまざまな使用条件下における像シミュレーションを、
簡単な操作で、 しかもスピーディ ーに実現。透過電子顕微鏡ユーザーに
新たな発見をもたらし、画期的研究成果へと導きます。

BioNet elbisによるシミュレーションの様子を動画で紹介しております。

※ キャプション機能をオンにしていただくと、操作の説明が表示されます

  • 結晶構造を3Dビューワーで表示する様子
  • GPU利用によるリアルタイムTEM像計算
  • 数秒でのSTEM像計算等

3つの特徴

1.

GPUによりリアルタイムで画像の変化が得られる

『BioNet elbis (GPU版) 』は、GPU搭載PCによる並列計算を利用することで圧倒的な高速計算処理を実現しました。

GPUが得意とする並列演算処理によりシミュレーションの処理速度を飛躍的に向上。通常版(CPU版)と比べてFFTでは20倍の速度を、すべての収差を考慮したTCC計算では、100〜500倍の処理速度を誇り、リアルタイムにTEM像の収差補正シミュレーションの結果が得られ、処理待ちのストレスがまったくありません。

TCC計算の比較(6回非点までのすべての収差を計算)

通常版とGPU版との演算処理の比較グラフ。
TEM/STEM像の残存収差の再計算などでその威力を存分に発揮できる

2.

タンパク質試料やウイルスにも対応可能なパフォーマンス

収差補正電子顕微鏡による究極の分解能で得られるデータを基に試料構造の議論を行う場合、アーチファクトの影響がないことを保証するために、残存収差量が目的の試料構造に影響を与えていないことを確認することが不可欠です。

『BioNet elbis』は、収差類等の光学条件を考慮したシミュレーション計算が行えます。物性および原子レベルでの構造解析が可能。タンパク質試料やウイルスなどのデータも取り扱えます。

▲Hemoglobin

▲RDV (Rice Dwarf Virus)

BioNet elbisで計算したタンパク質試料(血中のヘモグロピン)と
ウイルス(RDV)の高分解TEM像(構造はPDBより)

3.

国内外の収差補正電子顕微鏡をシミュレート

『BioNet elbis』は、日本電子株式会社( JEOL )や米FEI社をはじめとする国内・海外製の6極子型収差補正電子顕微鏡もシミュレート可能。これらの透過電子顕微鏡ユーザー向けにソフトウエア開発を行いました。収差補正電子顕微鏡が持つ光学系の影響を考慮したビーム強度、Ronchigram(ロンチグラム)が計算できます。

残存高次収差の影響をシミュレーション

Beam強度/Ronchigram 1

▲Beam強度 / Ronchigram

( [2,3,4,5,6]回非点、2次coma, star,3-lobe, 4次coma )

収差補正状態

Beam強度/Ronchigram 2

▲Beam強度 / Ronchigram

(D50=0.04nm) Cs=0.001 mm, df=-0.7nm

結晶内のプローブ電子波の伝播(LiV204 [11 O] at 300kV, 収差補正STEM)。
光学的および結晶学的条件での計算

計算例&仕様

操作性の良いUI

TEM像計算例

通常の結晶であれば、TEM像は瞬時に計算されます。TEM像 計算後、光学系の計算条件をダイアログボックスから変更可能。デフォーカスや収差等を、マウスホイール操作で変更すると、変更はただちに像に反映されます。

elbis TEM像計算例

▲ 試料h-Nb205 [010) at 300kV

STEM像計算例 HAADF: outer/inner= l 00mrad/70mrad

▲ HAADF: outer/inner= l 00mrad/70mrad

STEM像計算例 ABF: outer/inner=25mrad/20mrad

▲ ABF: outer/inner=25mrad/20mrad

STEM像計算例
(Li2V204 [110] at 300kV)

STEM像計算は、3Dモデル表示ダイアログボックスにて作成されるスーパーセルデータに対して行われます。STEM像の各種計算条件(detector形状、スキャン領域、スキャン幅等)はダイアログボックスより入力編集できます。※1

※1 本ソフトでは、STEM像における熱散漫散乱の効果は、imaginary potentialとピームのコンポリューションにて計算しています。

CBD計算例
(Si [111] 50 nm at 30kV)

CBD計算は、3Dモデル表示ダイアログボックスにて作成されるスーパーセルデータに対して行われます。CBDディスクにHOLZラインが現れる様子が計算されています。※2

※2   本ソフトでは、CBDにおける熱散漫散乱の効果は、モンテカルロ法による繰り返し計算でfrozen phononとして計算しています。

CBD計算例
CBD計算例2

▲モンテカルロ法

BioNet elbisの主な機能とパッケージ構成

BioNet elbis 主な機能とパッケージ構成

※ デスクトップPCとノートPCどちらのセットにも対応可能。ご相談ください。

動作環境

動作環境

※ GPUカードならびにPCについては、最近のOSに対応するため、機種や仕様に変更が生じますので随時ご確認ください。

お問い合わせ

BioNet elbisはバイオネット研究所の自社開発品です

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ご購入後のサポート等、お気軽にお問い合わせください。