일본원자력연구소는 일본전자와 공동으로 관찰시 박막에 대는 전자선의 굵기를 직경 0.15나노미터로 줄인 주사투과형 전자현미경(STEM)용 고휘도 전자총을 개발하였다. 공기총 제일 앞 부분에 텅스텐 원자 몇 개로부터 만들어진 뿔 형태의 돌기를 형성, 이에 따라 단위면적 당 비교하면 종래의 약 5~10배의 밝기로 원자 한개 한개의 위치와 화학적인 결합 상태를 관찰 분석을 가능케 하였다. 양자 디바이스를 시작으로 하는 나노사이즈의 물성과 기능해명에 큰 힘을 발휘할 것 같다. 원자 수준의 미소영역 관찰을 실현하기 위해서는 전자선을 조이는 것이 중요한데 전자선을 얇게 할수록 어두워지는 딜레마가 있었다. 이에 일본원자력연구소와 일본전자는 1000℃를 넘는 조건아래 STEM에 전자총을 붙인 채로 제일 앞 부분에(곡율 반경 50~100나노미터) 10킬로볼트 이하의 전압을 수분으로 나눠, 앞부분에 뿔 모양의 돌기를 형성했다. 개발한 ‘나노팁프 전자총’을 이용하면 전자선을 확산하지 않고 관찰시 박막에 낭비 없이 비출 수 있다. 따라서 전자선의 굵기가 직경 1~2나노미터 정도의 시판 STEM에 비하면 단위면적 당 수십배나 밝다. “전자선을 0.2나노미터까지 조인 종래의 연구와 비교하면 약 5~10배 정도 밝아 그 만큼 촬영이 단시간에 끝날 수 있게 되었다”(北條 일본원자력연구소 기획실 조사담당)라고 한다. 이 전자총을 탑재한 STEM을 가지고 실제 관찰과 분석을 하였다. 실리콘과 가륨·비소의 단결정의 원자배열상을 1장에 몇 초만에 속도로 촬영할 수 있었다. 또 알루미늄·갈륨 비소와 갈륨·인시움·린의 두 가지 박막의 경계면을 0.04나노미터 간격으로 200점 조사, 8나노미터 영역내의 원자간의 화학적 결합상태 분석에 성공하였다. (NK)