2008 Fiscal Year Annual Research Report
高強度フェムト秒レーザー生成パルス高速度電子を用いた時間分解電子顕微鏡
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18206006
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
阪部 周二 Kyoto University, 化学研究所, 教授 (50153903)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
時田 茂樹 京都大学, 化学研究所, 助教 (20456825)
橋田 昌樹 京都大学, 化学研究所, 准教授 (50291034)
磯田 正二 京都大学, 化学研究所, 教授 (00168288)
倉田 博基 京都大学, 化学研究所, 准教授 (50186491)
小川 哲也 京都大学, 化学研究所, 助教 (40224109)
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| Keywords | レーザープラズマ電子 / 高強度フェムト秒レーザー / 電子線回折 / パルス電子源 / 高輝度電子線源 |
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| Research Abstract |
本研究は、次世代の時間分解電子線回折解析手法や電子顕微鏡に応用しうるパルス電子線源を超高強度極短パルスレーザー生成プラズマ電子により生成することを物理的に実証し、この極短パルス電子線源を用いて時間分解回折像の取得の実証により、超高速時間分解電子顕微鏡実現のための要素を明らかにすることを目的としている。初年度(18年度)の研究ではレーザー生成電子のエネルギー特性を調べ、電子線回折に用いることのできる100keV-1MeVのエネルギーが得られることを示したが、点線源としての強度と位置安定性が必要であることも明らかになった。よって、次年度(19年度)は、レーザー出力の安定化のために新たな手法を提案し、高強度短パルスCPAレーザーシステムとしては世界最高の安定性の実現に成功した(今年度はこの成果を論文発表した)。今年度(20年度)は、このレーザーを用いて電子線源発生の実験を行なった。電子線源の強度空間分布を電子レンズで結合することにより測定した。レーザープラズマ物理の分野では電子発生領域の強度空間分布の直接測定は初めてであり、レーザーの集光径(10μm以下)に対して、電子線は数倍の大きさを持つ事も判明し、今後、微小孤立固体ターゲットの開発が重要であることを示した。また、線量については、単一ショットでの回折像取得に必要な量に近い値が得られる事が確認できた。このレーザープラズマ電子を用いて、350keVの電子線を試料に照射できる電子レンズを装備した簡易電子線回折装置を構築し、試験試料として金の薄膜を用いた回折実験を行なった。その結果、世界で初めて単一ショットによる回折像の取得に成功した。試料上でのエネルギー広がりからパルス幅は8psと評価された。今後は、電子線パルスの1ps以下への圧縮と、ポンプ&プローブシステムの構築により、光誘起過程による相変化の高速時間分解観測に挑戦する。
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