| 研究課題/領域番号 |
20H04460
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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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 |
小区分80040:量子ビーム科学関連
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| 研究機関 | 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構 |
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研究代表者 |
古屋 貴章 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, その他部局等, 名誉教授 (70156975)
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| 研究分担者 |
山本 将博 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 加速器研究施設, 准教授 (00377962)
金 秀光 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 加速器研究施設, 助教 (20594055)
小林 幸則 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 加速器研究施設, 教授 (40225553)
東 直 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 加速器研究施設, 助教 (70793959)
Qiu Feng 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 加速器研究施設, 助教 (80740860)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
17,810千円 (直接経費: 13,700千円、間接経費: 4,110千円)
2022年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2020年度: 7,150千円 (直接経費: 5,500千円、間接経費: 1,650千円)
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| キーワード | 超高圧電子顕微鏡 / 2モード超伝導空洞 / 透過型電子顕微鏡 / 光陰極電子銃 / 超伝導高周波空洞 / 高周波加速 / 超高圧透過型電子顕微鏡 / 超伝導空洞 / 電子顕微鏡 / 高周波加速利用 / TEM / 低エミッタンスビーム |
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| 研究開始時の研究の概要 |
透過型電子顕微鏡（TEM)の電圧を飛躍的に向上させ、さらに全体をコンパクトにするために、超伝導高周波加速空洞を用いる。超伝導空洞は10MV/m級の電圧を連続波で発生することができ精密な電圧制御が可能である.この空洞に2つの共振モードを重畳させることによって加速電圧の波頭をフラットにすると高周波加速の弱点であるエネルギー分散を抑えることができ、これに光陰極光源の単短パルスビームを組み合わせることでコンパクトな超高圧TEMが実現可能になる。本研究では、その光源と超伝導空洞を試作し、既存のTEMの電子源を換装することで原理の実証を試みるものである。
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| 研究成果の概要 |
本研究課題は、超伝導高周波空洞の優れた特性を応用した10MV級の超高圧透過型電子顕微鏡の実現可能性を検証しようというものである。高周波加速では大きなエネルギー分散が問題になるがその解決策として、2モードを重畳させることでフラットな尖塔加速電場を実現する超伝導加速空洞を製作し、そこに光陰極電子銃の短パルス電子ビームを加速することで実現する。本研究では、そのための電子銃、超伝導加速空洞およびそれを制御する２モード高周波制御システム、さらに冷却用クライオスタットの設計・試作を行った。そしてその原理を実証するために既存の300kV透過型電子顕微鏡の電子銃部を置き換えるべく準備を始めている。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
現在の透過型高圧電子顕微鏡は静電型高圧電源を利用しており、加速電圧は2-3MVで装置は大型である。これに対し高周波加速を利用するとコンパクトな10MV級加速が得られるが電子ビームのエネルギー分散が2-3桁大きくなる。この問題が解決できればコンパクトな超高圧電子顕微鏡が実現出来ることになる。本研究では高Q値をもつ単一の超伝導空洞内に周波数が丁度2倍の高調波を安定に同時励振することができた。この2つのモードの重畳効果によってフラットな尖塔電圧を実現し、そこに短パルス電子バンチを入射することでエネルギー分散の小さいビームが期待できる。
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