日立製作所と北海道大学は，走査型電子顕微鏡（SEM）の電子ビームを試料に照射して，その散乱光の回折パターンを解析して拡大画像を得る電子回折顕微鏡を試作した。電子ビームの出力が30keV程度と低いため，炭素などの軽元素材料でも試料を損傷することなく観察できる。従来の電子顕微鏡と異なり，結像レンズを用いないので，収差による画像のゆがみも少ない点も特徴だ。「結像レンズを用いない回折顕微鏡の実機を実現したのは世界で初めて」（北海道大学大学院教授の郷原一寿氏）。試料としたカーボンナノチューブを0.34nmの分解能で観察できたという。
一般に原子レベルでの観察には，100keV程度の平行な電子ビームを照射する透過型電子顕微鏡（TEM）を用いる。しかし，エネルギーが大きいため試料の原子が移動するなどの損傷が発生することがあり，長時間や繰り返して観察するのが難しい。また，結像レンズで像を拡大するためレンズの収差によるゆがみやピントのずれが発生しやすい。日立と北大は，電子ビームの出力が小さいSEMに回折顕微鏡の原理を適用することで，これらの問題を解決した。出力が小さいため装置の大きさをSEMと同程度に抑えながら，TEMと同等の分解能が期待できる。
日立らが試作した装置は，回折パターンを得るための平行度の高いビームを照射できるよう既存のSEMの照射光学系を改良したもの。併せて，回折パターンを記録するためにフィルムを駆動する機構やシャッターを有するTEM用のカメラ室を取り付けた。また，回折パターンから観察像を得るには，フーリエ変換と逆フーリエ変換を数千～数万回繰り返す必要があるため，北海道大学がデータ処理ソフトウエアのアルゴリズムを開発するとともに，専用のクラスターシステムなどを構築するなどしたという。この研究は，科学技術振興機構の育成研究テーマに採択されており，「今後さらなる低エネルギー化と分解能の向上を目指す」（日立製作所 中央研究所 先端技術研究部 主任研究員上村理氏）としている。ただし，商品化の目標期限などについては明言を避けた。実用化に向けては，照射ビームのエネルギーが減衰する非弾性散乱の影響や装置からの外乱といった雑音信号の低減，電子ビームの平行度の改善なども必要だとしている。
回折顕微鏡は，試料に電子ビームを照射して得られた回折パターンの画像データを元に，それをコンピュータで演算処理して対象物の拡大画像を得る手法。1950年代に原理が提唱されて1970年代の初めごろから実現に向けた研究が始まり，1990年代初めから実験室レベルでの実証実験が進められている。電子ビーム以外にも，X線やレーザを使った研究もあるが，電子ビームに比べて波長が長いため分解能が低くなる。
《訂正》記事掲載当初，日立製作所 上村様の御所属名の記述に誤りがありました。お詫びして訂正いたします。記事本文は既に訂正済みです。
