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走査型共焦点電子顕微鏡（SCEM）は、走査型共焦点光学顕微鏡（SCOM）に類似した電子顕微鏡技術です。この技術では、走査透過型電子顕微鏡や走査型電子顕微鏡などの他の走査型顕微鏡技術と同様に、研究対象の試料に集束された電子ビームを照射します。しかし、SCEMでは、集光光学系が照射光学系と対称に配置されており、ビームの焦点を通過した電子のみを収集します。これにより、優れた深度分解能が得られます。この技術は比較的新しく、現在も活発に開発が進められています。
SCEM のアイデアは SCOM から論理的に派生したものであり、かなり古いものです。しかし、走査型共焦点電子顕微鏡の実用的な設計と構築は複雑な問題であり、最初にNestor J. Zaluzecによって解決されました。[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]彼の最初の走査型共焦点電子顕微鏡は SCEM の 3D 特性を示しましたが、高エネルギー電子で達成可能なサブナノメートルの横方向空間分解能は実現していません (横方向の分解能はわずか約 80 nm しか実証されていません)。現在、いくつかのグループが原子分解能 SCEM の構築に取り組んでいます。[ 5 ]特に、原子分解能 SCEM 画像は既に取得されています。[ 6 ] [ 7 ]
試料は集束された電子ビームで照射され、ビームは検出器上で再集束されるため、焦点を通過する電子のみが収集されます。画像を生成するには、ビームを横方向に走査する必要があります。元の設計では、同期した走査および逆走査偏向器を配置することでこれを実現していました。このような設計は複雑で、カスタムメイドのセットアップはごく少数しか存在しません。別のアプローチは、静止した照明と収集を使用し、高精度のピエゾ制御ホルダーで試料を移動させて走査を行うことです。このようなホルダーは容易に入手可能で、ほとんどの市販の電子顕微鏡に取り付けることができ、SCEMモードを実現できます。実例として、原子分解能のSCEM画像が記録されています。[ 6 ] [ 7 ]
入射粒子のエネルギーが高い（200 keVの電子と2 eVの光子）ため、SCEMはSCOMに比べてはるかに高い空間分解能 （横方向分解能は1 nm未満に対し、400 nm以上）を実現します。
従来の電子顕微鏡（TEM、STEM、SEM ）と比較して、SCEMは3次元イメージングを提供します。SCEMの共焦点ジオメトリから3Dイメージングが期待されていましたが、最近、理論モデルによって確認されました。[ 8 ]特に、軽いマトリックス（アルミニウム）中の重い層（金）を深さ方向約10 nmの精度で識別できると予測されています。この深さ分解能は電子ビームの収束角によって制限され、2つの5次球面収差 補正器を備えた次世代電子顕微鏡では数ナノメートルまで改善される可能性があります。[ 9 ]