巨大な軌道角運動量の自由度をもつ原子ビームの生成法の開発

2014 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 25610116
• 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)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2015-03-31
• Keywords: 粒子線 / 量子ビーム / 原子 / イオン / 波動関数 / 位相 / 回折格子

Outline of Annual Research Achievements

本研究の最終目標は、ごく最近代表者により発見された「軌道角運動量をもつ電子ビーム」の研究（Nature, 2010）を踏まえ、波動関数 (位相) の制御による「軌道角運動量をもつイオンビームの生成」することである。そのために必要な計算およびシミュレーションを行った。この結果、原子ビーム波動関数の制御にはフォーク型回折格子による方法が、現状では最も適していることが分かり、光学系に最適な回折格子の設計および作製を行った。回折格子の作製は集束イオンビーム（FIB）装置を用いて行い、回折格子の評価はFIB、電子顕微鏡、および26年度本助成金で購入改造したデジタルイメージングシステムを用いて行った。また作製した回折格子をイオンビーム装置に組み込みイオンビーム照射のテスト実験も行った。本研究により、「軌道角運動量をもつイオンビームの生成」に必要な条件、回折格子作製条件などが明らかにされた。