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2011 Fiscal Year Annual Research Report

ナノ時空間ダイナミクスのその場観察法による物質変換過程の解明

Research Project

Project/Area Number 21241025
Research InstitutionHokkaido University

Principal Investigator

柴山 環樹  北海道大学, 大学院・工学研究院, 准教授 (10241564)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 渡辺 精一  北海道大学, 大学院・工学研究院, 教授 (60241353)
谷津 茂男  北海道大学, 大学院・工学研究院, 助教 (40111158)
伊藤 芳浩  弓削商船高等専門学校, 情報工学科, 准教授 (00435471)
富岡 智  北海道大学, 大学院・工学研究院, 准教授 (40237110)
西山 修輔  北海道大学, 大学院・工学研究院, 助教 (30333628)
Keywordsナノ材料 / 電子顕微鏡 / 表面・界面物性 / 量子ビーム / その場観察法 / 高速カメラ / 量子ナノ構造 / 高時間分解能
Research Abstract

本研究は、これまで透過電子顕微鏡で唯一の課題となっていた画像記録の高速化と長時間化についてピコ秒の現象であるレーザー核融合のターゲット計測に実績がある各種高速カメラを組み合わせたナノ時空間ダイナミクスその場観察システムの技術開発を行うことを目的として平成21年度から平成23年度まで3カ年計画で実施した。この新しく開発した装置を現有の透過電子顕微鏡に取り付けて、電子線やイオン照射下での接合界面における破壊の起点やマルチクラックの進展経路をこれまでは困難だったナノ時空間で記録しその場観察すると共に高速で発生し進展するマルチクラックとナノサイズ欠陥との相互作用を明らかにした。平成23年度は、円孔レンズアイを使用しストリーク管内で掃引後、後段のCCDで得られた像を再構築することを考案した。200keVの透過電子顕微鏡のカメラ室下部に本研究で考案した高速カメラを取り付けるためのフランジ設計を先ず行った。フランジの製作と真空度の評価を行い、十分な性能を有していることを確認後、本研究で考案し設計・製作した高速カメラを取り付けて動作確認を行った。高品位非晶質カーボン膜にInを蒸着しナノ結晶のビームヒーティングによる形態変化等について高速観察を行った。その結果、これまで未解明だった非晶質の結晶化過程において形成するクラスターの時間変化等のナノダイナミクスについて基礎的知見が得られたが、画質は通常の露光時間でのCCDや銀塩フィルムに対して劣ることから、今後改良の余地があると思われる。現状、電子回折図形の最大時間分解能は、521nsであるこ、現状の1次蛍光体の性能から6msがDTEM(Dynamic Transmission Electron Microscope)像記録の限界であることが分かった。今後、システムチューニングを行い照射欠陥のDTEMその場観察へ発展させる計画である。

  • Research Products

    (13 results)

All 2012 2011 Other

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 5 results) Presentation (6 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Numerical Analysis of Sampling Streak Camera for Higher Temporal Resolution Operation2012

    • Author(s)
      H.Kawaguchi, Y.Ito
    • Journal Title

      IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS

      Volume: 48 Pages: 411-414

    • DOI

      10.1109/TMAG.2011.2174343

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Micro-chemical analysis of diffusion bonded W-SiC joint2011

    • Author(s)
      Genichiro Matsuoa, Tamaki Shibavama, HirotatsuKishimoto, Kouichi Hamada, Seiichi Watanabe
    • Journal Title

      Journal of Nuclear Material

      Volume: 417 Pages: 391-394

    • DOI

      doi:10.1016/j.jnucmat.2011.02.005

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] -situ Observation of Fracture Behavior on Nano Structure in NITE SiC/SiC Composite by HVE2011

    • Author(s)
      Tamaki Shibayama, Genichiro Matsuo, Kouichi Hamada, Seiichi Watanabe, Hirotatsu Kishimoto
    • Journal Title

      IOP Conf.Series : Materials Science and Engineering

      Volume: 18 Pages: 162013(1)-162013(4)

    • DOI

      doi:10.1088/1757-899X/18/16/162013

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Numerical Analysis of Sampling Streak Camera for Higher Temporal Resolution Operation2011

    • Author(s)
      H.Kawaguchi, Y.Ito
    • Journal Title

      Proceedings of the 18th Intemational Conference on the Computation of Electromagnetic Fields (COMPUMAG 2011), (2011, July, Sydney, Australia)

      Pages: PC4.7

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Numerical Analysis of Amplification Process of the Micro Channel Plate (MCP) in the Framing Camera2011

    • Author(s)
      Y.Ito, H.Kawaguchi, T.Weiland
    • Journal Title

      Proceedings of the 18th International Conference on the Computation of Electromagnetic Fields (COMPUMAG 2011), (2011, July, Sydney, Australia)

      Pages: PC4.8

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] ストリークメラノ空間電荷効果を考慮した境界要素法解析に関する研究2011

    • Author(s)
      川口秀樹, 前田和憲, 小舘翔平, 伊藤芳浩
    • Journal Title

      電気学会電磁界理論研究会EMT-11-158

      Pages: 45-48

  • [Presentation] ナノ時空間ダイナミクスのその場観察法による物質変換過程の解明2012

    • Author(s)
      柴山環樹
    • Organizer
      日本金属学会
    • Place of Presentation
      横浜国立大学、(横浜)
    • Year and Date
      2012-03-28
  • [Presentation] Single layered Au cluster formation in TiO2 substrate by ion irradiation technique2012

    • Author(s)
      Meng Xuan
    • Organizer
      International Symposium on Role of Electron Microscopy in Industry
    • Place of Presentation
      名古屋大学、(名古屋)
    • Year and Date
      2012-01-19
  • [Presentation] 拡散接合したSiC/SiC複合材料とWの接合界面の微細構造と接合強度2011

    • Author(s)
      柴山環樹
    • Organizer
      日本金属学会
    • Place of Presentation
      沖縄コンベンションセンター、(宜野湾)
    • Year and Date
      2011-11-09
  • [Presentation] In-situ measurements of interfacial shear strength of SiC/SiC composites in HVEM2011

    • Author(s)
      柴山環樹
    • Organizer
      International Conference on Fusion Reactoer Materials 15
    • Place of Presentation
      ヒルトンホテル、チャールストン、(アメリカ)
    • Year and Date
      2011-10-21
  • [Presentation] ナノ時空間ダイナミクスのその場観察法による物質変換過程の解明2011

    • Author(s)
      柴山環樹
    • Organizer
      日本顕微鏡学会
    • Place of Presentation
      福岡国際会議場、(福岡)
    • Year and Date
      2011-05-17
  • [Presentation] In-situ observation of fracture behavior of nano structured composites in HVEM2011

    • Author(s)
      柴山環樹
    • Organizer
      International Symposium on Role of Electron Microscopy in Industry
    • Place of Presentation
      名古屋大学、(名古屋)
    • Year and Date
      2011-01-19
  • [Remarks]

    • URL

      http://labs.eng.hokudai.ac.jp/labo/ryoshi_carem/?page_id=21

URL: 

Published: 2013-06-26  

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