在傳統電子顯微鏡中，對磁性材料進行原子分辨率的觀察特別困難，因為高磁場不可避免地施加在磁性物鏡內的樣品上。新開發的磁物鏡系統為樣品位置提供了一個無磁場環境。這使得直接，原子分辨率成像的磁性材料，如硅鋼。這種新型電子顯微鏡有望廣泛應用于先進磁性材料的研究和開發。在日本科學技術廳JST-SENTAN項目下，東京大學Shibata Naoya教授和JEOL Ltd：

聯合開發團隊開發了一種革命性的電子顯微鏡，新型電子顯微鏡結合了新設計的磁性物鏡，實現了對材料的亞空間分辨率直接原子分辨率成像，在試樣位置處殘余磁場小于0.2 mT。據我們所知，這是第一次實現這一目標。自1931年透射電子顯微鏡(TEM)開創性發明以來的88年里，研究人員一直在追求更好的空間分辨率。設計小透鏡像差系數的磁性物鏡是必要的。

用于掃描TEM (STEM)像差校正透鏡系統已達到亞空間分辨率。目前用于原子分辨率TEMs/ stem磁凝物鏡系統的一個關鍵缺點是，樣品必須插入高達2-3 t非常高的磁場中。如此高的磁場會嚴重阻礙許多重要的軟硬磁性材料原子分辨率成像，比如硅鋼，因為強磁場會極大地改變甚至破壞材料的磁性，有時甚至是物理結構。近年來，新型磁性材料的發展迅速。由于原子尺度結構分析是上述技術的關鍵，長期以來一直需要解決這一問題。

聯合研究小組已經開發出一種新的無磁場物鏡系統，其中包括兩個圓形物鏡，它們的位置與樣品平面鏡像對稱。這種新透鏡系統在樣品位置提供極小的剩余磁場，同時將強激發的前/后物鏡放置在離樣品足夠近的位置，獲得原子分辨率成像所必需的短焦距條件。因此，樣品中心附近產生的殘余磁場遠小于0.2 mT，是常規原子分辨率TEM/STEM成像磁性物鏡值的1萬倍。聯合研究小組利用這個新系統觀察了硅鋼片的原子結構，硅鋼片是最重要的軟磁工程材料之一。

這種薄膜被用作變壓器和電動機的核心材料，其對單個缺陷的原子分辨率表征一直是人們所追求的。利用新開發的透鏡系統，清晰地觀察硅鋼的分辨原子結構，實現了電子顯微鏡在無磁場環境下的直接原子分辨成像，實現了磁性材料前所未有的原子級結構表征。新研制的電子顯微鏡操作方法與傳統TEMs/莖稈相同，有望促進各種納米技術領域的進一步研究和發展。