in situ SEM市場：手法別（in situ圧縮、in situ電気バイアス、in situ流体フロー）、製品タイプ別（クライオ、環境制御型、高真空）、用途別、最終用途産業別のグローバル市場予測（2025年～2032年）
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「in situ SEM」市場は、現代の材料分析において不可欠なツールとして台頭しており、制御された環境下でナノスケールにおける動的プロセスを直接観察することを可能にしています。機械的、熱的、電気的、流体的な刺激をSEMチャンバーに統合することで、従来の事後分析では不明瞭であった変形メカニズム、相変態、界面現象に関するリアルタイムの洞察を提供します。この技術は、半導体デバイス工学、バイオメディカルデバイス開発、先進材料研究といった分野で革新の新たな道を開き、理論モデルと実証的性能検証との間のギャップを埋めています。基礎研究を超えて、「in situ SEM」は高精度産業における故障解析や品質保証のための重要な診断プラットフォームとしても機能します。半導体メーカーにとっては、電気バイアス下での欠陥発生に関する詳細な理解を、ライフサイエンス分野では、水和条件下でのナノ構造表面と細胞の相互作用を明確にします。これらの多様なアプリケーションは、収差補正光学系、エネルギー分散型X線分光法（EDX）統合、高フレームレート検出器といった計測機能の急速な成熟を反映しており、これらが総合的に解像度、分析スループット、データ信頼性を向上させています。科学コミュニティがますます複雑な材料挙動の理解に努めるにつれて、発見エンジンおよび戦略的開発ツールとしての「in situ SEM」の役割は拡大し続けています。
市場の推進要因としては、技術的および研究的な変革が挙げられます。自動化、相関多重イメージング、データ分析におけるブレークスルーが「in situ SEM」の応用範囲を広げています。機械学習アルゴリズムの最近の進歩により、リアルタイムの画像セグメンテーションと欠陥識別が可能になり、かつては広範な手動解釈を必要としたワークフローが自動化されています。閉ループSEM実験のための新たなフレームワークが示すように、アクティブラーニングパラダイムは、観察された微細構造の変化に対応して実験パラメータをリアルタイムで調整し、データ取得効率を最適化しています。同時に、SEMと原子間力顕微鏡（AFM）、ラマン分光法、集束イオンビーム（FIB）システムなどの補完的なモダリティとの融合により、相関顕微鏡法を通じて分析深度が向上しました。研究者は現在、機械的特性マップと化学組成データを重ね合わせることができ、材料設計を推進する多次元の洞察を生み出しています。さらに、SEMプラットフォーム内での4D-STEM技術の導入が時間分解能を拡張し、触媒反応やバッテリーサイクリング研究における過渡状態の捕捉を、これまで専用の透過型装置でしかできなかった方法で可能にしています。ポータビリティとユーザーアクセス性もまた、小型卓上型「in situ SEM」システムが学術および産業R&Dラボで普及するにつれて重要性を増しています。これらの装置は、合理化された真空システムとモジュール式検出器の恩恵を受け、リアルタイム微細分析へのアクセスを民主化し、分散型研究ワークフローをサポートし、洞察を得るまでの時間を短縮しています。これらの変化は、研究者がナノスケール科学の境界を押し広げることを可能にする、インテリジェントで統合されたアジャイルな顕微鏡プラットフォームへの広範なトレンドを強調しています。
セグメンテーション分析は、「in situ SEM」技術が特定のアプリケーション要件に合わせて多次元的に調整されていることを示しています。技術に基づくセグメンテーションには、連続および段階的負荷下の「in situ」圧縮、電気バイアス、流体流動実験、レーザーまたは抵抗素子による加熱、マイクロおよびナノスケールでの引張試験が含まれます。製品タイプ別では、極低温、環境、高真空、ポータブル、可変圧力プラットフォームがあり、凍結生物学的試料、反応性ガス環境、または現場試料の研究といった研究者の多様なニーズを反映しています。アプリケーション指向のセグメンテーションは、水和細胞界面のライフサイエンス調査、腐食および破壊プロセスの材料科学探求、ナノ粒子ダイナミクスのナノテクノロジー特性評価、電気ストレス下の半導体欠陥分析に焦点を当てています。最後に、学術・研究機関から自動車、航空宇宙、ヘルスケア、ライフサイエンス、半導体エレクトロニクスに至るエンドユース産業が、性能ベンチマーク、サービス要件、コスト閾値を決定し、機器メーカーやサービスプロバイダーの市場投入戦略を導いています。これらのセグメントを総合的に解釈することで、ステークホルダーはR&D投資を調整し、機能開発を優先し、サポートサービスをカスタマイズできます。例えば、ライフサイエンスにおける環境SEMと極低温機能の融合は、統合された試料保存ソリューションへの需要の高まりを示唆しており、高真空プラットフォームと半導体アプリケーションの交差は、超低汚染プロトコルの必要性を強調しています。
地域的な採用状況は、地域ごとの研究優先順位、資金調達環境、産業の焦点領域によって大きく異なります。アメリカ大陸では、米国とカナダの主要な学術・研究機関が高性能機器の需要を牽引し、半導体プロセス開発とバイオメディカルデバイスR&Dへの強力な投資が、高度な相関および極低温対応プラットフォームの需要を促進しています。EMEA地域は、欧州連合のHorizon資金プログラムと、自動車、航空宇宙、再生可能エネルギー研究などの戦略的セクターを対象とした国家イニシアチブに支えられた成長ダイナミクスを示しています。ドイツ、フランス、英国などの国々は、官民パートナーシップを活用して顕微鏡インフラを拡大しており、中東およびアフリカの新興市場は、鉱業、材料科学、学術訓練プログラムを支援するためにSEM技術を段階的に採用しています。アジア太平洋地域は、中国の半導体自給自足と先進材料研究を重視する野心的な科学技術開発計画に牽引され、最も急速に成長している地域として際立っています。日本の確立されたメーカーは最先端のコンパクトSEM設計を導入し続けており、インドは急成長する半導体エコシステムと拡大するライフサイエンス研究基盤に対応して採用を加速しています。
市場の展望に影響を与える要因として、2025年初頭に課された新たな米国関税が「in situ SEM」サプライチェーンに顕著な影響を与えています。精密鋼製ステージ、試料ホルダー用の特殊アルミニウム合金、高価値検出器材料などの重要部品に対する輸入関税が引き上げられました。2025年3月12日以降、米国政府は、国内生産品を除き、すべての鉄鋼およびアルミニウム輸入に25%の関税を適用しました。グローバル調達に依存するSEMメーカーにとって、この関税引き上げは大幅なコスト圧力につながり、多くの企業がサプライヤーネットワークを見直し、国内調達戦略を加速せざるを得なくなっています。これらの関税は、真空ポンプや検出器読み出しチップなどの上流の電子部品にも及び、これらはしばしば関税対象国から供給されています。サプライチェーン管理者は、企業が複雑な原産国確認をナビゲートし、強化された税関申告要件を遵守する中で、リードタイムの延長を報告しています。研究現場では、調達部門が高い取得コストと予算制約に直面し、学術機関では機器のアップグレードが延期され、助成金の配分が逼迫しています。これに対応して、ステークホルダーは、米国内の外国貿易地域への在庫の前倒し配置、関税分類を管理するためのサードパーティロジスティクスパートナーの活用、セクション301および232の免除に基づく関税除外申請の検討といった戦略的措置を採用しています。これらの戦術は短期的な救済策を提供する一方で、リーンからレジリエントなサプライチェーンモデルへの哲学的な転換を強調し、ますます不安定な貿易政策環境を乗り切るために冗長性と地域的多様化を優先しています。
競争環境は、Thermo Fisher Scientific、ZEISS Group、JEOL Ltd.といったグローバルプレイヤーと革新的な新規参入企業によって形成されています。Thermo Fisher Scientificは、SEMと集束イオンビームシステムを統合した包括的な相関ソリューションをリードし、高スループットの欠陥分析と高度な材料特性評価の両方に対応するモジュール式アップグレードを提供しています。ZEISS Groupは収差補正光学系とユーザーフレンドリーな自動化スイートで差別化を図り、JEOL Ltd.は低電圧イメージングアプリケーションを支える堅牢な高真空プラットフォームと特殊な電子源で知られています。Hitachi High-TechやPhilips Scientificなどの新興競合他社は、教育ラボやフィールドサービス向けに「in situ」機能を民主化するコンパクトでポータブルなSEMモデルを導入しています。さらに、小規模な技術企業は、検出器感度や磁場・光学場などの複雑な刺激統合を可能にする「in situ」ホルダーにおいてニッチな進歩を推進しています。OEMとソフトウェア開発者間の共同事業は、AI駆動型分析の組み込みを加速しており、マンチェスターの研究者によって構想されたAutomaTEM顕微鏡のようなプロジェクトがその例で、高度な分光法、イメージング、自律制御アルゴリズムを次世代実験のためにシームレスに融合させています。サービス指向企業も、包括的な保守契約、リモート診断、および「in situ」実験の微妙な要件に合わせたトレーニングワークショップを中心に価値提案を確立しています。
市場リーダーが「in situ SEM」の展開と革新を最適化するための戦略的提言としては、自動化とAI統合への戦略的投資を優先することが挙げられます。機械学習パイプラインを顕微鏡制御ソフトウェアに直接組み込むことで、実験ワークフローを最適化し、データ解釈を加速し、オペレーターのトレーニング負担を軽減できます。AIスペシャリストとの共同開発契約は、ドメイン固有のユースケースに合わせて分析アルゴリズムをさらに調整し、リアルタイム洞察の精度と深さを向上させることができます。関税の変動や地政学的変化に直面する中で、サプライチェーンのレジリエンスを強化することも極めて重要です。重要部品の二重または複数調達契約の確立、関税を繰り延べるための米国ベースの外国貿易地域の活用、税関分類を管理するためのサードパーティロジスティクスパートナーの活用は、コストと配送のリスクを軽減できます。企業はまた、規制チャネルを通じて高度な顕微鏡機器に対する的を絞った関税免除を提唱し、「in situ SEM」を国家の革新と学術的競争力の不可欠なインフラとして位置づけるべきです。最後に、組織は「in situ SEM」の利用を妨げる熟練労働者不足に対処するために、労働力開発に投資する必要があります。大学との提携による認定プログラムの開発、「in situ」技術に関する段階的なトレーニングモジュールの提供、業界コンソーシアムを通じた知識交換の促進は、次世代の顕微鏡専門家を育成します。このようなイニシアチブは、機器の稼働時間とデータ品質を向上させるだけでなく、企業を高度な顕微鏡教育とサービス提供におけるソートリーダーとして位置づけます。
以下に、目次を日本語に翻訳し、詳細な階層構造で示します。
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### 目次
* **序文**
* 市場セグメンテーションと対象範囲
* 調査対象期間
* 通貨
* 言語
* ステークホルダー
* **調査方法**
* **エグゼクティブサマリー**
* **市場概要**
* **市場インサイト**
* インサイチュSEMにおける自動欠陥検出のための人工知能アルゴリズムの統合
* インサイチュSEMにおけるリアルタイム化学気相成長モニタリングを可能にする環境制御ステージの開発
* 総合的な材料分析のためのインサイチュSEMとエネルギー分散型X線分光法を組み合わせたマルチモーダルイメージングプラットフォームの採用
* 現場での故障解析およびフィールドベースの材料特性評価のためのポータブルインサイチュSEMシステムの登場
* 極限条件下での相転移研究のためのインサイチュSEM用高温加熱ステージの進歩
* ナノスケール構造調査のための相関インサイチュSEMと透過型電子顕微鏡ワークフローの実装
* **2025年米国関税の累積的影響**
* **2025年人工知能の累積的影響**
* **インサイチュSEM市場：手法別**
* その場圧縮
* 連続負荷
* 段階負荷
* その場電気バイアス
* その場流体フロー
* その場加熱
* レーザー加熱
* 抵抗加熱
* その場引張
* マイクロ引張
* ナノ引張
* **インサイチュSEM市場：製品タイプ別**
* 極低温
* 環境
* 高真空
* ポータブル
* 可変圧力
* **インサイチュSEM市場：用途別**
* ライフサイエンス
* 材料科学
* ナノテクノロジー
* 半導体
* **インサイチュSEM市場：最終用途産業別**
* 学術・研究機関
* 自動車・航空宇宙
* ヘルスケア・ライフサイエンス
* 半導体・エレクトロニクス
* **インサイチュSEM市場：地域別**
* 米州
* 北米
* ラテンアメリカ
* 欧州、中東、アフリカ
* 欧州
* 中東
* アフリカ
* アジア太平洋
* **インサイチュSEM市場：グループ別**
* ASEAN
* GCC
* 欧州連合
* BRICS
* G7
* NATO
* **インサイチュSEM市場：国別**
* 米国
* カナダ
* メキシコ
* ブラジル
* 英国
* ドイツ
* フランス
* ロシア
* イタリア
* スペイン
* 中国
* インド
* 日本
* オーストラリア
* 韓国
* **競争環境**
* 市場シェア分析、2024年
* FPNVポジショニングマトリックス、2024年
* 競合分析
* サーモフィッシャーサイエンティフィック社
* ブルカーコーポレーション
* プロトチップス社
* DENSsolutions B.V.
* ハミングバードサイエンティフィック社
* 日本電子株式会社
* 株式会社日立ハイテク
* TESCAN ORSAY HOLDING a.s.
* カールツァイスマイクロスコピーGmbH
* ナノファクトリーインスツルメンツAB
* **図目次 [合計: 28]**
* グローバルインサイチュSEM市場規模、2018-2032年（百万米ドル）
* グローバルインサイチュSEM市場規模：手法別、2024年対2032年（%）
* グローバルインサイチュSEM市場規模：手法別、2024年対2025年対2032年（百万米ドル）
* グローバルインサイチュSEM市場規模：製品タイプ別、2024年対2032年（%）
* グローバルインサイチュSEM市場規模：製品タイプ別、2024年対2025年対2032年（百万米ドル）
* グローバルインサイチュSEM市場規模：用途別、2024年対2032年（%）
* グローバルインサイチュSEM市場規模：用途別、2024年対2025年対2032年（百万米ドル）
* グローバルインサイチュSEM市場規模：最終用途産業別、2024年対2032年（%）
* グローバルインサイチュSEM市場規模：最終用途産業別、2024年対2025年対2032年（百万米ドル）
* グローバルインサイチュSEM市場規模：地域別、2024年対2025年対2032年（百万米ドル）
* 米州インサイチュSEM市場規模：サブ地域別、2024年対2025年対2032年（百万米ドル）
* 北米インサイチュSEM市場規模：国別、2024年対2025年対2032年（百万米ドル）
* ラテンアメリカインサイチュSEM市場規模：国別、2024年対2025年対2032年（百万米ドル）
* 欧州、中東、アフリカインサイチュSEM市場規模：サブ地域別、2024年対2025年対2032年（百万米ドル）
* 欧州インサイチュSEM市場規模：国別、2024年対2025年対2032年（百万米ドル）
* 中東インサイチュSEM市場規模：国別、2024年対2025年対2032年（百万米ドル）
* アフリカインサイチュSEM市場規模：国別、2024年対2025年対2032年（百万米ドル）
* アジア太平洋インサイチュSEM市場規模：国別、2024年対2025年対2032年（百万米ドル）
* グローバルインサイチュSEM市場規模：グループ別、2024年対2025年対2032年（百万米ドル）
* ASEANインサイチュSEM市場規模：国別、2024年対2025年対2032年（百万米ドル）
* GCCインサイチュSEM市場規模：国別、2024年対2025年対2032年（百万米ドル）
* 欧州連合インサイチュSEM市場規模：国別、2024年対2025年対2032年（百万米ドル）
* BRICSインサイチュSEM市場規模：国別、2024年対2025年対2032年（百万米ドル）
* G7インサイチュSEM市場規模：国別、2024年対2025年対2032年（百万米ドル）
* NATOインサイチュSEM市場規模：国別、2024年対2025年対2032年（百万米ドル）
* グローバルインサイチュSEM市場規模：国別、2024年対2025年対2032年（百万米ドル）
* インサイチュSEM市場シェア：主要プレイヤー別、2024年
* インサイチュSEM市場、FPNVポジショニングマトリックス、2024年
* **表目次 [合計: 603]**
* インサイチュSEM市場のセグメンテーションと対象範囲
* グローバルインサイチュSEM市場規模、2018-2024年（百万米ドル）
* グローバルインサイチュSEM市場規模、2025-2032年（百万米ドル）
* グローバルインサイチュSEM市場規模：手法別、2018-2024年（百万米ドル）
* グローバルインサイチュSEM市場規模：手法別、2025-2032年（百万米ドル）
* グローバルインサイチュSEM市場規模：その場圧縮別、2018-2024年（百万米ドル）
* グローバルインサイチュSEM市場規模：その場圧縮別、2025-2032年（百万米ドル）
* グローバルインサイチュSEM市場規模：連続負荷別、2018-2024年（百万米ドル）
* グローバルインサイチュSEM市場規模：連続負荷別、2025-2032年（百万米ドル）
* グローバルインサイチュSEM市場規模：段階負荷別、2018-2024年（百万米ドル）
* グローバルインサイチュSEM市場規模：段階負荷別、2025-2032年（百万米ドル）
* グローバルインサイチュSEM市場規模：その場電気バイアス別、2018-2024年（百万米ドル）
* グローバルインサイチュSEM市場規模：その場電気バイアス別、2025-2032年（百万米ドル）
* グローバルインサイチュSEM市場規模：その場流体フロー別、2018-2024年（百万米ドル）
* グローバルインサイチュSEM市場規模：その場流体フロー別、2025-2032年（百万米ドル）
* グローバルインサイチュSEM市場規模：その場加熱別、2018-2024年（百万米ドル）
* グローバルインサイチュSEM市場規模：その場加熱別、2025-2032年（百万米ドル）
* グローバルインサイチュSEM市場規模：レーザー加熱別、2018-2024年（百万米ドル）
* グローバルインサイチュSEM市場規模：レーザー加熱別、2025-2032年（百万米ドル）
* グローバルインサイチュSEM市場規模：抵抗加熱別、2018-2024年（百万米ドル）
* グローバルインサイチュSEM市場規模：抵抗加熱別、2025-2032年（百万米ドル）
* グローバルインサイチュSEM市場規模：その場引張別、2018-2024年（百万米ドル）
* グローバルインサイチュSEM市場規模：その場引張別、2025-2032年（百万米ドル）
* グローバルインサイチュSEM市場規模：マイクロ引張別、2018-2024年（百万米ドル）
* グローバルインサイチュSEM市場規模：マイクロ引張別、2025-2032年（百万米ドル）
* グローバルインサイチュSEM市場規模：ナノ引張別、2018-2024年（百万米ドル）
* グローバルインサイチュSEM市場規模：ナノ引張別、2025-2032年（百万米ドル）
* グローバルインサイチュSEM市場規模：製品タイプ別、2018-2024年（百万米ドル）
* グローバルインサイチュSEM市場規模：製品タイプ別、2025-2032年（百万米ドル）
* グローバルインサイチュSEM市場規模：極低温別、2018-2024年（百万米ドル）
* グローバルインサイチュSEM市場規模：極低温別、2025-2032年（百万米ドル）
* グローバルインサイチュSEM市場規模：環境別、2018-2024年（百万米ドル）
* グローバルインサイチュSEM市場規模：環境別、2025-2032年（百万米ドル）
* グローバルインサイチュSEM市場規模：高真空別、2018-2024年（百万米ドル）
* グローバルインサイチュSEM市場規模：高真空別、2025-2032年（百万米ドル）
* グローバルインサイチュSEM市場規模：ポータブル別、2018-2024年（百万米ドル）
* グローバルインサイチュSEM市場規模：ポータブル別、2025-2032年（百万米ドル）
* グローバルインサイチュSEM市場規模：可変圧力別、2018-2024年（百万米ドル）
* グローバルインサイチュSEM市場規模：可変圧力別、2025-2032年（百万米ドル）
* グローバルインサイチュSEM市場規模：用途別、2018-2024年（百万米ドル）
* グローバルインサイチュSEM市場規模：用途別、2025-2032年（百万米ドル）
* グローバルインサイチュSEM市場規模：ライフサイエンス別、2018-2024年（百万米ドル）
* グローバルインサイチュSEM市場規模：ライフサイエンス別、2025-2032年（百万米ドル）
* グローバルインサイチュSEM市場規模：材料科学別、2018-2024年（百万米ドル）
* グローバルインサイチュSEM市場規模：材料科学別、2025-2032年（百万米ドル）
* グローバルインサイチュSEM市場規模：ナノテクノロジー別、2018-2024年（百万米ドル）
* グローバルインサイチュSEM市場規模：ナノテクノロジー別、2025-2032年（百万米ドル）
* グローバルインサイチュSEM市場規模：半導体別、2018-2024年（百万米ドル）
* グローバルインサイチュSEM市場規模：半導体別、2025-2032年（百万米ドル）
* グローバルインサイチュSEM市場規模：最終用途産業別、2018-2024年（百万米ドル）
* グローバルインサイチュSEM市場規模：最終用途産業別、2025-2032年（百万米ドル）
* グローバルインサイチュSEM市場規模：学術・研究機関別、2018-2024年（百万米ドル）
* グローバルインサイチュSEM市場規模：学術・研究機関別、2025-2032年（百万米ドル）
* グローバルインサイチュSEM市場規模：自動車・航空宇宙別、2018-2024年（百万米ドル）
* グローバルインサイチュSEM市場規模：自動車・航空宇宙別、2025-2032年（百万米ドル）
* グローバルインサイチュSEM市場規模：ヘルスケア・ライフサイエンス別、2018-2024年（百万米ドル）
* グローバルインサイチュSEM市場規模：ヘルスケア・ライフサイエンス別、2025-2032年（百万米ドル）
* グローバルインサイチュSEM市場規模：半導体・エレクトロニクス別、2018-2024年（百万米ドル）
* グローバルインサイチュSEM市場規模：半導体・エレクトロニクス別、2025-2032年（百万米ドル）
* グローバルインサイチュSEM市場規模：地域別、2018-2024年（百万米ドル）
* グローバルインサイチュSEM市場規模：地域別、2025-2032年（百万米ドル）
* 米州インサイチュSEM市場規模、2018-2024年（百万米ドル）
* 米州インサイチュSEM市場規模、2025-2032年（百万米ドル）
* 米州インサイチュSEM市場規模：サブ地域別、2018-2024年（百万米ドル）
* 米州インサイチュSEM市場規模：サブ地域別、2025-2032年（百万米ドル）
* 北米インサイチュSEM市場規模、2018-2024年（百万米ドル）
* 北米インサイチュSEM市場規模、2025-2032年（百万米ドル）
* 北米インサイチュSEM市場規模：国別、2018-2024年（百万米ドル）
* 北米インサイチュSEM市場規模：国別、2025-2032年（百万米ドル）
* 米国インサイチュSEM市場規模、2018-2024年（百万米ドル）
* 米国インサイチュSEM市場規模、2025-2032年（百万米ドル）
* カナダインサイチュSEM市場規模、2018-2024年（百万米ドル）
* カナダインサイチュSEM市場規模、2025-2032年（百万米ドル）
* メキシコインサイチュSEM市場規模、2018-2024年（百万米ドル）
* メキシコインサイチュSEM市場規模、2025-2032年（百万米ドル）
* ラテンアメリカインサイチュSEM市場規模、2018-2024年（百万米ドル）
* ラテンアメリカインサイチュSEM市場規模、2025-2032年（百万米ドル）
* ラテンアメリカインサイチュSEM市場規模：国別、2018-2024年（百万米ドル）
* ラテンアメリカインサイチュSEM市場規模：国別、2025-2032年（百万米ドル）
* ブラジルインサイチュSEM市場規模、2018-2024年（百万米ドル）
* ブラジルインサイチュSEM市場規模、2025-2032年（百万米ドル）
* 欧州、中東、アフリカインサイチュSEM市場規模、2018-2024年（百万米ドル）
* 欧州、中東、アフ
………… (以下省略)
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走査型電子顕微鏡（SEM）は、その高い空間分解能と表面形態に関する詳細な情報提供能力により、材料科学、ナノテクノロジー、生物学など多岐にわたる分野で不可欠な分析ツールとして確立されています。しかし、従来のSEM観察は、試料を特定の状態に固定し、その「静的な」構造を分析するものであり、材料が外部刺激（熱、応力、化学反応など）に曝された際に示す「動的な」変化や、その変化が引き起こされるメカニズムを直接的に捉えることは困難でした。この限界を克服し、現象のリアルタイムな進行をミクロスケールで追跡可能にしたのが、「その場観察SEM」、すなわちin situ SEMです。
in situ SEMは、SEMの真空チャンバー内に特殊な環境制御ステージを導入することで、試料に様々な外部刺激を印加しながら、同時にその表面構造や組成の変化を観察する技術です。例えば、引張・圧縮試験機を内蔵したステージでは、材料が変形する過程での亀裂の発生・進展、結晶粒界の挙動、相変態などをリアルタイムで追跡できます。また、加熱・冷却ステージを用いることで、熱膨張・収縮、焼結過程、結晶成長、あるいは融解・凝固といった温度変化に伴う現象をその場で観察することが可能になります。さらに、ガス導入システムを備えた環境SEM（ESEM）では、特定のガス雰囲気下での化学反応や腐食、触媒反応の進行を、液体環境下での現象も一部観察できるようになり、適用範囲が大きく広がりました。
この技術の最大の利点は、現象の「なぜ」と「どのように」を直接的に解明できる点にあります。従来の事後観察では、最終的な結果からプロセスを推測するしかありませんでしたが、in situ SEMは、現象が起こる瞬間の微細構造の変化を捉えることで、そのメカニズムを明確に示します。これにより、材料の破壊メカニズム、疲労挙動、劣化プロセス、あるいは新しい機能性材料の創製メカニズムなど、これまでブラックボックスであった多くの現象に光を当てることが可能となりました。得られる情報は、単なる形態観察に留まらず、エネルギー分散型X線分光法（EDS）や電子後方散乱回折法（EBSD）といった分析手法と組み合わせることで、構造と組成、結晶方位の変化を同時に追跡し、より包括的な理解へと繋がります。
in situ SEMの導入は、材料開発や基礎科学研究に革新をもたらしています。例えば、高性能な合金や複合材料の開発において、加工プロセス中の微細組織変化を最適化するための指針を提供したり、半導体デバイスの信頼性評価において、電気的ストレス下での配線劣化や故障メカニズムを解明したりする上で極めて重要な役割を担っています。また、ナノスケールの構造を持つ材料やデバイスの機能発現メカニズムを、その動作環境下で直接観察することで、より効率的な設計や最適化に貢献しています。
しかしながら、in situ SEMにはいくつかの課題も存在します。真空環境下での実験条件の再現性、試料の準備、電子線による損傷、そして膨大な量の動的データの解析と解釈は、依然として高度な技術と専門知識を要求します。また、特殊なステージや環境制御システムの導入は、装置の複雑化とコスト増にも繋がります。それでもなお、これらの課題を克服し、より多様な環境下での観察を可能にするための技術開発が活発に進められており、例えば、より高精度な温度・応力制御、液中観察技術の高度化、さらには光照射や電磁場印加といった複合的な刺激を組み合わせる試みも行われています。
in situ SEMは、単なる観察技術の進化に留まらず、科学者が物質の挙動を理解し、新たな材料やデバイスを設計する上での思考プロセスそのものに変革をもたらす可能性を秘めています。その場で現象を「見る」ことで得られる直接的な知見は、従来の静的な分析では得られなかった新たな発見へと繋がり、学際的な研究領域において、科学技術のさらなる発展を強力に推進する不可欠なツールとして、その重要性を増していくことでしょう。