走査型電子顕微鏡と量子論

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走査型電子顕微鏡と量子論の違い

走査型電子顕微鏡 vs. 量子論

走査型電子顕微鏡（そうさがたでんしけんびきょう、Scanning Electron Microscope、SEM）は電子顕微鏡の一種である。電子線を絞って電子ビームとして対象に照射し、対象物から放出される二次電子、反射電子（後方散乱電子、BSE）、透過電子、X線、カソードルミネッセンス（蛍光）、内部起電力等を検出する事で対象を観察する。通常は二次電子像が利用される。透過電子を利用したものはSTEM（走査型透過電子顕微鏡）と呼ばれる。 TEMでは主にサンプルの内部、SEMでは主にサンプル表面の構造を微細に観察する。. 量子論（りょうしろん）とは、ある物理量が任意の値を取ることができず、特定の離散的な値しかとることができない、すなわち量子化を受けるような全ての現象と効果を扱う学問である。粒子と波動の二重性、物理的過程の不確定性、観測による不可避な擾乱も特徴である。量子論は、マックス・プランクのまで遡る全ての理論、、概念を包括する。量子仮説は1900年に、例えば光や物質構造に対する古典物理学的説明が限界に来ていたために産まれた。 量子論は、相対性理論と共に現代物理学の基礎的な二つの柱である。量子物理学と古典物理学との間の違いは、微視的な（例えば、原子や分子の構造）もしくは、特に「純粋な」系（例えば、超伝導やレーザー光）において特に顕著である。しかし、様々な物質の化学的および物理的性質（色、磁性、電気伝導性など）のように日常的な事も、量子論によってしか説明ができない。 量子論には、量子力学と量子場理論と呼ばれる二つの理論物理学上の領域が含まれる。量子力学はの場の影響下での振る舞いを記述する。量子場理論は場も量子的対象として扱う。これら二つの理論の予測は、実験結果と驚くべき精度で一致する。唯一の欠点は、現状の知識状態では一般相対性理論と整合させることができないという点にある。.

電界放出

電界放出（または電界電子放出、Field Emission、FE）とは，物体表面に強い電界を加えることでポテンシャル障壁を薄くし，トンネル効果によって表面を抜けた電子を外部へ放出する現象のことである。 物質表面に電場が加わると、ショットキー効果によって仕事関数が減少する。 電場をさらに大きくし、表面近傍（10Å程度以下）の空間の仕事関数がフェルミ準位以下になると、トンネル効果によって金属内の電子が常温でも外部に放出される。 一般的に、電界放出は温度に依存しない。 電界放出による電流密度Jは、物質による定数C、D（Dは主に仕事関数により決まる）を用いて次のように表される。.

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陰極線

極線（いんきょくせん、Cathode ray）とは真空管の中で観察される電子の流れである。真空に排気されたガラス容器に一対の電極を封入して電圧をかけると、陰極（電源のマイナス端子に接続された電極）の逆側にある容器内壁が発光する。その原因は陰極表面から電子が垂直に撃ち出されることによる。この現象は1869年にドイツの物理学者ヴィルヘルム・ヒットルフによって初めて観察され、1876年にによってKathodenstrahlen（陰極線）と名付けられた。近年では電子線や電子ビームと呼ばれることが多い。 電子が初めて発見されたのは、陰極線を構成する粒子としてであった。1897年、英国の物理学者J・J・トムソンは、陰極線の正体が負電荷を持つ未知の粒子であることを示し、この粒子が後に「電子」と呼ばれるようになった。初期のテレビに用いられていたブラウン管（CRT、cathode ray tubeすなわち「陰極線管」）は、収束させた陰極線を電場や磁場で偏向させることによって像を作っている。.

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