Proof-of-Principle of Operando Hydrogen Microscopy using Micro-He Beam Transmission Elastic Recoil Detection Analysis

• Project/Area Number: 23K17873
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 29:Applied condensed matter physics and related fields
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: 笹 公和 筑波大学, 数理物質系, 准教授 (20312796)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 冨田 成夫 筑波大学, 数理物質系, 准教授 (30375406)
• Project Period (FY): 2023-06-30 – 2026-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000); Fiscal Year 2025: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000); Fiscal Year 2024: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2023: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
• Keywords: 透過弾性反跳検出法 / 水素分析 / Heビーム / マイクロビーム / 水素顕微鏡

Outline of Research at the Start

エネルギーが8～10 MeVのHeによる水素の弾性反跳は，前方方向の弾性反跳断面積が通常より2桁程度増加する特徴がある。この特徴を活かした高エネルギーHeビームによる透過弾性反跳検出法を用いることで，試料厚さ0.2 mm程度までの深さ方向の水素分布が，数μmの位置分解能で検出可能となる。更に，マイクロビーム技術とビーム掃引法を組み合わせることで，水素分布の3次元構造をその場観察できる計測システムが構築できる。本研究課題では，水素劣化プロセスと機能発現メカニズムをマイクロスケールで解析する「オペランド水素顕微鏡」の原理実証を試みる。