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フェムト秒電子ビームとテラヘルツ波メタマテリアルを用いた逆チェレンコフ放射の研究

Publicly Offered Research

Project AreaElectromagnetic Metamaterials
Project/Area Number 23109507
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

菅 晃一  大阪大学, 産業科学研究所, 助教 (60553302)

Project Period (FY) 2011-04-01 – 2013-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2012)
Budget Amount *help
¥6,890,000 (Direct Cost: ¥5,300,000、Indirect Cost: ¥1,590,000)
Fiscal Year 2012: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2011: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Keywords応用光学・量子光工 / 量子ビーム
Outline of Annual Research Achievements

電子ビームのメタ表面(メタマテリアル表面)におけるスミス・パーセル効果を利用した逆チェレンコフ放射の研究を行った。これまでに、単純な周期構造である金属回折格におけるスミス・パーセル効果による多方向テラヘルツ波発生を行ってきたが、今年度は、金属回折格子をメタ表面に拡張し研究を行った。その結果、メタ表面においてもスミス・パーセル放射が可能であることを明らかにした。
・Vアンテナを用いたメタ表面
アルミが蒸着された石英板にフォトリソグラフィーによるエッチングを行い、薄い金属層である8種類のVアンテナ(周期長:1.5 mm)から構成されるメタ表面を製作した。アンテナ近傍に電子ビーム(エネルギー:~30 MeV)を通過させた結果、テラヘルツ波強度・周波数はアンテナに対する電子ビームの通過方向・電子ビームに対する放射方向に依存する異方性が明らかとなり、例えば放射角が65°のとき0.4 THzにピークを持つ単色テラヘルツ波が観測された。
・直線アンテナを用いたメタ表面
電磁波の共振によるテラヘルツ波伝搬方向を制御することを目指して、薄い金属層である3種類の直線アンテナ(周期長:1.6 mm)から構成されるメタ表面を製作した。この場合もテラヘルツ波強度・周波数はアンテナに対する電子ビームの通過方向・電子ビームに対する放射方向に依存する異方性が観測された。放射角が60°の時、アンテナの向きを反対にすると、0.4 THz単色もしくは1.3 THz多モードテラヘルツ波の発生に成功した。メタ表面におけるスミス・パーセル放射を観測し、チェレンコフ放射の放射角制御の可能性が明らかとなった。

Research Progress Status

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2012 Annual Research Report
  • 2011 Annual Research Report
  • Research Products

    (33 results)

All 2013 2012 2011

All Journal Article (7 results) (of which Peer Reviewed: 7 results) Presentation (24 results) (of which Invited: 1 results) Book (2 results)

  • [Journal Article] Development of double-decker pulse radiolysis2012

    • Author(s)
      K. Kan, T. Kondoh, J. Yang, A. Ogata, K. Norizawa, Y. Yoshida
    • Journal Title

      Rev. Sci. Instrum

      Volume: 83 Issue: 7 Pages: 73302-73302

    • DOI

      10.1063/1.4731652

    • NAID

      130005051306

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  • [Journal Article] フェムト秒電子バンチによる不純物半導体管からの高強度準単色テラヘルツ放射2012

    • Author(s)
      小方厚, 菅晃一
    • Journal Title

      プラズマ・核融合学会誌

      Volume: 88 Pages: 599-602

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  • [Journal Article] スミス・パーセル効果を用いた多方向テラヘルツ波発生の研究2012

    • Author(s)
      菅晃一, 小方厚
    • Journal Title

      プラズマ・核融合学会誌

      Volume: 88 Pages: 603-607

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  • [Journal Article] Development of Femtosecond Photocathode RF Gun2011

    • Author(s)
      K. Kan, J. Yang, T. Kondoh, Y. Yoshida
    • Journal Title

      Nucl. Instr. Meth. A

      Volume: 659 Issue: 1 Pages: 44-48

    • DOI

      10.1016/j.nima.2011.08.016

    • NAID

      130007031276

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  • [Journal Article] Proposal for Generation of High-intensity Monochromatic Cherenkov Radiation in THz Range by Femtosecond Electron Bunches in Impurity-doped semiconductor tube2011

    • Author(s)
      K.Kan, J.Yang, K.Norizawa, T.Kondoh, Y.Yoshida, A.Ogata
    • Journal Title

      Radiat.Phys.Chem.

      Volume: 80 Issue: 12 Pages: 1323-1326

    • DOI

      10.1016/j.radphyschem.2011.07.008

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    • Author(s)
      K. Kan, J. Yang, A. Ogata, T. Kondoh, K. Norizawa, Y. Yoshida
    • Journal Title

      Appl. Phys. Lett

      Volume: 99 Issue: 23 Pages: 231503-231503

    • DOI

      10.1063/1.3666043

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      J. Yang, K. Kan, T. Kondo, Y. Yoshida, K. Tanimura J, Urakawa
    • Journal Title

      Nucl. Instrum. Method A

      Volume: 637 Issue: 1 Pages: S24-S29

    • DOI

      10.1016/j.nima.2010.02.014

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      菅晃一, 楊金峰, 小方厚, 近藤孝文, 野澤一太, 法澤公寛, 小林仁, 吉田陽一, 萩行正憲, 黒田隆之助, 豊川弘之
    • Organizer
      日本原子力学会 2013春の年会
    • Place of Presentation
      近畿大学
    • Year and Date
      2013-03-26
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      菅晃一, 楊金峰, 小方厚, 近藤孝文, 榊原昇一, 野澤一太, 樋川智洋, 法澤公寛, 小林仁, 吉田陽一, 萩行正憲, 黒田隆之助, 豊川弘之
    • Organizer
      ナノテック2013
    • Place of Presentation
      東京ビッグサイト
    • Year and Date
      2013-01-30
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      K. Kan, J. Yang, A. Ogata, T. Kondoh, I. Nozawa, T. Toigawa, K. Norizawa, Y. Yoshida, M. Hangyo, R. Kuroda, H. Toyokawa
    • Organizer
      16th SANKEN International Symposium and 11th SANKEN Nanotechnology Symposium
    • Place of Presentation
      Osaka University
    • Year and Date
      2013-01-22
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      菅晃一, 楊金峰, 小方厚, 近藤孝文, 榊原昇一, 野澤一太, 樋川智洋, 法澤公寛, 小林仁, 吉田陽一, 萩行正憲, 黒田隆之助, 豊川弘之
    • Organizer
      第10回高輝度・高周波電子銃研究会
    • Place of Presentation
      SPring-8
    • Year and Date
      2013-01-10
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  • [Presentation] Terahertz-wave Generation Using Metamaterial and Femtosecond Electron Beam2012

    • Author(s)
      K. Kan, J. Yang, A. Ogata, T. Kondoh, K. Norizawa, Y. Yoshida, M. Hangyo, R. Kuroda, H. Toyokawa
    • Organizer
      8th Handai Nanoscience and Nanotechnology International Symposium
    • Place of Presentation
      Osaka University
    • Year and Date
      2012-12-10
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  • [Presentation] Smith-Purcell Radiation Based on Femtosecond Electron Beam2012

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      K. Kan, J. Yang, A. Ogata, T. Kondoh, T. Toigawa, K. Norizawa, H. Kobayashi, Y. Yoshida, M. Hangyo, R. Kuroda, H. Toyokawa
    • Organizer
      International Symposium on Frontiers in THz Technology (FTT2012)
    • Place of Presentation
      Todaiji Culture Center
    • Year and Date
      2012-11-26
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  • [Presentation] THz-wave generation using femtosecond electron beam2012

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      K. Kan, J. Yang, A. Ogata, T. Kondoh, K. Norizawa, Y. Yoshida, M. Hangyo, R. Kuroda, H. Toyokawa
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      3rd World Class Institute Symposium (WCI-Symposium 2012)
    • Place of Presentation
      KIST, Seoul, Korea
    • Year and Date
      2012-11-14
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  • [Presentation] Terahertz-wave generation using metamaterial and femtosecond electron bunch2012

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      K. Kan, J. Yang, A. Ogata, T. Kondoh, K. Norizawa, Y. Yoshida, M. Hangyo, R. Kuroda, H. Toyokawa
    • Organizer
      37th International Conference on Infrared, Millimeter and Terahertz Waves (IRMMW-THz 2012)
    • Place of Presentation
      Wollongong, Australia
    • Year and Date
      2012-09-23
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      菅晃一, 楊金峰, 小方厚, 近藤孝文, 法澤公寛, 吉田陽一, 萩行正憲, 黒田隆之助, 豊川弘之
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      第73回応用物理学会学術講演会
    • Place of Presentation
      愛媛大学
    • Year and Date
      2012-09-11
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      第9回日本加速器学会年会
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      大阪大学
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      2012-08-08
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      International Particle Accelerator Conference (IPAC'12)
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      New Orleans, USA
    • Year and Date
      2012-05-20
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      日本物理学会第67回年次大会
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      関西学院大学
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      菅晃一, 楊金峰, 小方厚, 近藤孝文, 法澤公寛, 吉田陽一
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      福井大学
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      2012-03-21
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  • [Presentation] スミス・パーセル効果を利用したテラヘルツ波発生の研究2012

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      菅晃一, 楊金峰, 小方厚, 近藤孝文, 法澤公寛, 吉田陽一, 萩行正憲, 黒田隆之助, 豊川弘之
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      第59回応用物理学関係連合講演会
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      早稲田大学
    • Year and Date
      2012-03-17
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  • [Presentation] スミス・パーセル効果を用いた逆チェレンコフ放射の研究2012

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      菅晃一, 楊金峰, 小方厚, 近藤孝文, 法澤公寛, 小林仁, 吉田陽一, 萩行正憲
    • Organizer
      「電子ビームを用いたミリ波・テラヘルツ波源の開発と応用」研究・報告会
    • Place of Presentation
      核融合科学研究所
    • Year and Date
      2012-01-25
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      K.Kan, J.Yang, A.Ogata, T.Kondoh, K.Norizawa, Y.Yoshida
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      Osaka, Japan
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      菅晃一, 楊金峰, 小方厚, 近藤孝文, 樋川智洋, 李亮, 法澤公寛, 小林仁, 吉田陽一, 萩行正憲, 黒田隆之助, 豊川弘之
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      レーザー・加速器を用いた量子ビーム利用研究
    • Place of Presentation
      姫路
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      7th Handai Nanoscience and Nanotechnolpgy Intemational Symposium
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      Osaka, Japan
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      大阪大学産業科学研究所
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      2011-09-29
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      日本原子力学会「2011年秋の大会」
    • Place of Presentation
      北九州国際会議場
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      2011-09-21
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      K.Kan, J.Yang, A.Ogata, T.Kondoh, K.Norizawa, Y.Yoshida
    • Organizer
      2nd International Particle Accelerator Conference
    • Place of Presentation
      San Sebastian, Spain
    • Year and Date
      2011-09-06
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  • [Presentation] コヒーレントチェレンコフ放射を用いた電子ビームパルス幅測定の研究2011

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      菅晃一, 楊金峰, 小方厚, 近藤孝文, 法澤公寛, 吉田陽一
    • Organizer
      第8回日本加速器学会年会
    • Place of Presentation
      つくば国際会議場
    • Year and Date
      2011-08-02
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  • [Presentation] 電子ビームの縦・横方向分布変調の研究2011

    • Author(s)
      菅晃一, 楊金峰, 近藤孝文, 法澤公寛, 小方厚, 吉田陽一
    • Organizer
      第8回日本加速器学会年会
    • Place of Presentation
      つくば国際会議場
    • Year and Date
      2011-08-02
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      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Bunch Length Measurement Using Coherent Cherenkov Radiation2011

    • Author(s)
      K.Kan, J.Yang, A.Ogata, T.Kondoh, K.Norizawa, Y.Yoshida
    • Organizer
      DIPAC2011
    • Place of Presentation
      Hamburg, Germany
    • Year and Date
      2011-05-17
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  • [Book] レーザーとプラズマと粒子ビーム2012

    • Author(s)
      小方厚, 菅晃一, 楊金峰
    • Total Pages
      308
    • Publisher
      大阪大学出版会
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  • [Book] レーザーとプラズマと粒子ビーム2012

    • Author(s)
      小方厚、菅晃一、楊金峰
    • Publisher
      大阪大学出版会
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      2011 Annual Research Report

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Published: 2011-04-06   Modified: 2018-03-28  

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