超伝導高周波加速方式を適用した透過型電子顕微鏡の開発研究

2015 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15J10497
• Research Institution: High Energy Accelerator Research Organization
• Principal Investigator: 東 直 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 加速器研究施設, 博士研究員
• Project Period (FY): 2015-04-24 – 2017-03-31
• Keywords: 加速器 / 電子顕微鏡 / LLRF / 電子銃 / 超伝導空洞

Outline of Annual Research Achievements

本年度は透過型電子顕微鏡用に開発した超伝導空洞を高精度制御するシステムの開発を行った。これはFPGAベースで作動するもので、既にKEK-cERLで開発されたものを本研究用に最適化したものである。制御試験は超伝導空洞の縦測定試験と共に行った。超伝導空洞は2つの共振モードを同時に励振できるが、今回始めて2つの共振モードを同時に高精度制御することが確認された。この制御精度は、ビーム・ダイナミクス・シミュレーションから導出された目標を達成し、超伝導空洞を採用した電子顕微鏡の実現に大きく近づいた。
電子銃においては鉛遮蔽を製作し、ビーム試験に向けた準備を本格化させた。これと同時にカソード励起用レーザーの位相ノイズ測定のための環境を整えた。
本研究の発表は国際加速器学会、顕微鏡学会、物理学会 (物性)にて行い、様々な分野の研究者と交流し有益なコメントを得た。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

当初の計画では超伝導空洞を電子顕微鏡試作機に搭載するためのクライオスタットの設計・製作が先に行われる予定だった。しかし、KEK-cERLで使用されていた高周波制御システムを本研究に適用できる運びとなり、こちらを優先しておこなった。高周波制御システムの本研究への適用はスムーズに行われ、アナログ回路の開発も滞りなく進行した。その結果、2つの共振モードを同時に高精度制御できる成果が得られた。

Strategy for Future Research Activity

今後は電子銃のビーム試験、超伝導空洞のクライオスタット設計・製作を行い、超伝導空洞を採用した透過型電子顕微鏡の試作機を製作することが目標である。ビーム試験については遮蔽製作を今年度に行ったので、今後放射線検査を経て許可が得られ次第実施となる。クライオスタットについては共同研究者と協力して、クライオスタット本体及び上流の電子銃、下流部の収束・診断系と合わせた設計を行う。

Research Products

• [Journal Article] The Development of Cavity Frequency Tracking Type RF Control System for SRF-TEM (2015)
  • Author(s): N. Higashi, M. Kuriki, S. Yamashita, A. Enomoto, Y. Funahashi, T. Furuya, X. Jin, Y. Kamiya, S. Michizono, M. Nishiwaki, H. Sakai, M. Sawabe, K. Ueno, M. Yamamoto
  • Journal Title: International Particle Accelerator Conference 2015 Proceedings Volume: - Pages: 294-296
  • Open Access
• [Journal Article] The Development of a Superconducting RF Electron Microscope (2015)
  • Author(s): N. Higashi, T. Furuya, Y. Funahashi, K. Ueno, M. Sawabe, M. Nishiwaki, H. Sakai, S. Michizono, M. Yamamoto, A. Enomoto, Y. Kamiya, M. Kuriki, S. Yamashita
  • Journal Title: Proceedings of the 12th Asia Pacific Physics Conference, JPS Conf. Proc. Volume: - Pages: -
  • DOI: 10.7566/JPSCP.1.014023
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 超伝導高周波加速方式TEMの開発 (2016)
  • Author(s): 東直
  • Organizer: 日本物理学会 2015年秋季大会
  • Place of Presentation: 関西大学千里山キャンパス (大阪府・吹田市)
  • Year and Date: 2016-09-17 – 2016-09-17
  • Invited
• [Presentation] 超伝導加速器技術を応用した透過型電子顕微鏡の開発-研究の概要と現状- (2015)
  • Author(s): 東直, 古屋貴章, 山本将博, 金秀光, 舟橋義聖, 道園真一郎, 阪井寛志, 西脇みちる, 沢辺元明, 上野健治, 榎本收志, 神谷幸秀, 栗木雅夫, 山下了
  • Organizer: 日本顕微鏡学会第71回学術講演会
  • Place of Presentation: 国際会館 (京都府・京都市)
  • Year and Date: 2015-05-13 – 2015-05-15
• [Presentation] The Development of Cavity Frequency Tracking Type RF Control System for SRF-TEM (2015)
  • Author(s): N. Higashi, M. Kuriki, S. Yamashita, A. Enomoto, Y. Funahashi, T. Furuya, X. Jin, Y. Kamiya, S. Michizono, M. Nishiwaki, H. Sakai, M. Sawabe, K. Ueno, M. Yamamoto
  • Organizer: International Particle Accelerator Conference 2015
  • Place of Presentation: リッチモンド (アメリカ)
  • Year and Date: 2015-05-03 – 2015-05-08
  • Int'l Joint Research