電子ビームの軌道角運動量測定法の開発およびその応用研究

2020 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18H01884
• Research Institution: Saitama Institute of Technology
• Principal Investigator: 内田 正哉 埼玉工業大学, 付置研究所, 教授 (80462662)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 齋藤 晃 名古屋大学, 未来材料・システム研究所, 教授 (50292280)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 粒子線 / 量子ビーム / 電子ビーム / 軌道角運動量 / 波動関数 / 位相 / ボルテックス（特異点） / 回折格子

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、電子ビームの軌道角運動量測定法を開発し、その応用研究を行うことを目的に研究を遂行している。令和２年度の主な成果は、以下の通りである。

年度当初から新型コロナの影響を受け研究活動の中断・遅延を余儀なくされた。そのため、理論的解析およびシミュレーションを主に行った。昨年度に開発した「ダンマン渦回折格子」（Noguchiら, Phys. Rev. Applied, 2019）をもちいて非弾性散乱電子検出を試みているが、期待した結果が得られていない。その理由の検討を行った。また、有限要素法をもちいる電磁場シミュレーションの結果、近接した2本の金属細線に正負の静電場を印加すると、モノポールに類似し、細線の先端を中心に電気力線が渦状になることが確かめられた。これをベースにした、電子の局所操作が可能となる電場型レンズ、位相板を発案、設計を行った。

Current Status of Research Progress

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

Reason

本年度、主に次の課題に取り組んだ。
１）「ダンマン渦回折格子」をもちいた非弾性散乱電子検出実験および理論的検討
２）電場型レンズ、位相板の発案、設計
以上のとおり、目標以上の達成をできた課題がある一方で、遅れが認められる課題もあるが、全体計画の想定内であり、「おおむね順調に進展している」と判断した。

Strategy for Future Research Activity

開発している軌道角運動量検出器をもちいて、応用研究の対象を広げる。特に非弾性散乱電子の軌道角運動量検出を目指す。また、電場型レンズ、位相板を電場型軌道角運動量検出器に繋げる。