2018 Fiscal Year Annual Research Report
Femtosecond gas electron diffraction by THz-wave-assisted electron diffraction
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17H03004
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
歸家 令果 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (10401168)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 反応動力学 / 分子構造 / 電子回折法 / 強光子場科学 / 電子散乱 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
（１）THz波パルスを波形計測するための電気光学サンプリング法の光学系を構築し、パルス面傾斜励起法によって生成した単一サイクルTHz波の波形計測を実施した。波形計測の結果、ピーク電場強度 1.1 kV/cm の単一サイクルTHz波が発生されていることが判明した。
（２）OCS分子をモデル分子としたTHz波アシステッド電子散乱信号の数値シミュレーションを実施し、様々なTHz電場強度での電子散乱信号強度の計算を実施することよって、時間分解電子回折像を得るためにはピーク電場強度 13 kV/cm の単一サイクルTHz波が必要であることが判明した。この成果により、THz波の発生・集光機構には更なる改良が必要なことが分かった。
（３）THz波パルスをレーザーアシステッド電子散乱計測装置に導入するための光学系を構築した。
（４）運動エネルギー 1 keV の電子線を用いて、時間幅 7.4 fs の超短パルスレーザーの照射下でXe原子による電子散乱実験を行うことによって、数サイクルレーザーパルスによるレーザーアシステッド電子散乱過程の初観測に成功した。
（５）電子エネルギー 10 keV の電子線パルスを発生できる光電陰極型パルス電子銃を開発した。開発した電子銃に対して電子線パルス発生実験を実施し、10 keV 電子線パルスの発生を確認するとともに、電子銃に付属する電磁レンズや四極子偏向器を駆動するための最適電流を決定した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
THz波パルスを波形計測するための電気光学サンプリング法の光学系の構築と波形計測、THz波パルスをレーザーアシステッド電子散乱計測装置に導入するための光学系の構築は順調に進んでいる。数値シミュレーションを実施した結果、時間分解電子回折像を得るためには、THz波の発生・集光機構に更なる改良が必要であることが判明したが、そのための方策については既に検討を済ませている。
10 keV 電子銃の開発によって、電子回折法の空間分解能の大幅な向上が見込まれることから、当初の研究計画以上の成果も得られている。
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| Strategy for Future Research Activity |
（１）THz波アシステッド電子散乱過程の観測
Arなどの希ガス原子を試料として、THz波アシステッド電子散乱過程を初めて観測する。実測の散乱電子信号分布をシミュレーション結果と比較検討することによって、構築した理論が正しいことを示す。
（２）静的な分子に対するTHz波アシステッド電子回折の実現
分子試料に対してTHz波アシステッド電子散乱信号を観測し、散乱角度分布に分子構造に由来する電子回折パターンが現れることを実証する。そして、実測の電子回折パターンから標的分子の構造を決定できることを示す。
（３）冷却リチウムニオブ酸結晶を用いた高効率THz波発生光学系の構築
THz波発生に用いる非線形光学結晶であるリチウムニオブ酸結晶を液体窒素によって冷却し、発生したTHz波の再吸収を抑制することによって、高効率のTHz波発生光学系を構築する。結晶の温度や励起光のアライメントを最適化することによって、高強度のTHz波発生を目指す。
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Research Products
(14 results)
