| 研究課題/領域番号 |
19H00847
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
中区分28:ナノマイクロ科学およびその関連分野
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| 研究機関 | 筑波大学 |
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研究代表者 |
藤田 淳一 筑波大学, 数理物質系, 教授 (10361320)
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| 研究分担者 |
嵐田 雄介 筑波大学, 数理物質系, 助教 (30715181)
羽田 真毅 筑波大学, 数理物質系, 准教授 (70636365)
吉田 昭二 筑波大学, 数理物質系, 准教授 (90447227)
早田 康成 筑波大学, 数理物質系, 教授 (80837469)
増田 秀樹 筑波大学, 数理物質系, 助教 (10707996)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
46,930千円 (直接経費: 36,100千円、間接経費: 10,830千円)
2021年度: 7,930千円 (直接経費: 6,100千円、間接経費: 1,830千円)
2020年度: 7,930千円 (直接経費: 6,100千円、間接経費: 1,830千円)
2019年度: 31,070千円 (直接経費: 23,900千円、間接経費: 7,170千円)
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| キーワード | フェムト秒レーザー / 走査電子顕微鏡 / 電子パルス波 / 超高速可視化 / THz波 / 時間分解 / ポテンシャル変化 / テラヘルツ波 / Pump-probe法 / パルス圧縮 / 表面プラズモン / 走査透過電子顕微鏡 / 電子波パルス / パルス幅圧縮 / 電子波 / 可視化 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本提案ではフェムト秒オーダーの超短パルス電子波を用いたポンプ・プローブ型走査型電子顕微鏡撮像光学系を構築し、超高速現象の可視化技術を開発する。走査型電子顕微対物絞りの内部空間をTHz波プラズモン共鳴器として動作させ、パルス電子波の通過タイミングを調整してパルス電子波の先頭と末尾を局在プラズモン共鳴電場で散乱・圧縮してパルス幅を短く整える、新概念のプラズモン励起型のパルス電子波圧縮光学素子を開発する。この新規開発のパルス電子波圧縮光学素子と超短パルス電子銃とを組み合わせて走査電子顕微鏡型のストロボ画像可視化技術を創出するとともに、超高速現象解明のための次世代科学盤技術を開拓する
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| 研究成果の概要 |
本研究では、フェムト秒レーザー励起型の超高速走査型電子顕微鏡光学系を構築し電子線プローブ型超高速可視化を実証した。フェムト秒レーからBBO結晶を介して得られる３倍高調波（343nm）をZrOの電子銃先端に照射することで、平均電子線量として数pAが得られ、走査電子顕微鏡による実画像を得ることができた。放出される電子線パルスは電子銃から50cm下流での試料面に到達する間に空間電界効果で260ピコ秒程度に広がる。電気的パルス同期法を用いて、くし形電極に印可したパルス電位に応答したポテンシャル変化をナノ秒レベルの時間分解で可視化SEM像として捉えることに成功した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究の結果、市販汎用SEMの簡易な改良によって、フェムト秒レーザーで励起される超短電子パルス波を用いた走査電子顕微鏡が実現できることが実証できた。この装置系を用いることで、SEMだからこそ観測しうる超高速動作のMEMSスイッチング素子の動作形態の観察、実空間における電荷やプラズモン伝搬の時間発展観測が可能となった。関連する物理計測、化学反応解析など多くの学術分野で幅広く利用され得る科学基盤技術になると期待される。
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