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フェムト秒電子ビームとテラヘルツ波メタマテリアルを用いた逆チェレンコフ放射の研究

公募研究

研究領域電磁メタマテリアル
研究課題/領域番号 23109507
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関大阪大学

研究代表者

菅 晃一  大阪大学, 産業科学研究所, 助教 (60553302)

研究期間 (年度) 2011-04-01 – 2013-03-31
研究課題ステータス 完了 (2012年度)
配分額 *注記
6,890千円 (直接経費: 5,300千円、間接経費: 1,590千円)
2012年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2011年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
キーワード応用光学・量子光工 / 量子ビーム
研究実績の概要

電子ビームのメタ表面(メタマテリアル表面)におけるスミス・パーセル効果を利用した逆チェレンコフ放射の研究を行った。これまでに、単純な周期構造である金属回折格におけるスミス・パーセル効果による多方向テラヘルツ波発生を行ってきたが、今年度は、金属回折格子をメタ表面に拡張し研究を行った。その結果、メタ表面においてもスミス・パーセル放射が可能であることを明らかにした。
・Vアンテナを用いたメタ表面
アルミが蒸着された石英板にフォトリソグラフィーによるエッチングを行い、薄い金属層である8種類のVアンテナ(周期長:1.5 mm)から構成されるメタ表面を製作した。アンテナ近傍に電子ビーム(エネルギー:~30 MeV)を通過させた結果、テラヘルツ波強度・周波数はアンテナに対する電子ビームの通過方向・電子ビームに対する放射方向に依存する異方性が明らかとなり、例えば放射角が65°のとき0.4 THzにピークを持つ単色テラヘルツ波が観測された。
・直線アンテナを用いたメタ表面
電磁波の共振によるテラヘルツ波伝搬方向を制御することを目指して、薄い金属層である3種類の直線アンテナ(周期長:1.6 mm)から構成されるメタ表面を製作した。この場合もテラヘルツ波強度・周波数はアンテナに対する電子ビームの通過方向・電子ビームに対する放射方向に依存する異方性が観測された。放射角が60°の時、アンテナの向きを反対にすると、0.4 THz単色もしくは1.3 THz多モードテラヘルツ波の発生に成功した。メタ表面におけるスミス・パーセル放射を観測し、チェレンコフ放射の放射角制御の可能性が明らかとなった。

現在までの達成度 (段落)

24年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

24年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2012 実績報告書
  • 2011 実績報告書
  • 研究成果

    (33件)

すべて 2013 2012 2011

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 7件) 学会発表 (24件) (うち招待講演 1件) 図書 (2件)

  • [雑誌論文] Development of double-decker pulse radiolysis2012

    • 著者名/発表者名
      K. Kan, T. Kondoh, J. Yang, A. Ogata, K. Norizawa, Y. Yoshida
    • 雑誌名

      Rev. Sci. Instrum

      巻: 83 号: 7 ページ: 73302-73302

    • DOI

      10.1063/1.4731652

    • NAID

      130005051306

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] フェムト秒電子バンチによる不純物半導体管からの高強度準単色テラヘルツ放射2012

    • 著者名/発表者名
      小方厚, 菅晃一
    • 雑誌名

      プラズマ・核融合学会誌

      巻: 88 ページ: 599-602

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] スミス・パーセル効果を用いた多方向テラヘルツ波発生の研究2012

    • 著者名/発表者名
      菅晃一, 小方厚
    • 雑誌名

      プラズマ・核融合学会誌

      巻: 88 ページ: 603-607

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of Femtosecond Photocathode RF Gun2011

    • 著者名/発表者名
      K. Kan, J. Yang, T. Kondoh, Y. Yoshida
    • 雑誌名

      Nucl. Instr. Meth. A

      巻: 659 号: 1 ページ: 44-48

    • DOI

      10.1016/j.nima.2011.08.016

    • NAID

      130007031276

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Proposal for Generation of High-intensity Monochromatic Cherenkov Radiation in THz Range by Femtosecond Electron Bunches in Impurity-doped semiconductor tube2011

    • 著者名/発表者名
      K.Kan, J.Yang, K.Norizawa, T.Kondoh, Y.Yoshida, A.Ogata
    • 雑誌名

      Radiat.Phys.Chem.

      巻: 80 号: 12 ページ: 1323-1326

    • DOI

      10.1016/j.radphyschem.2011.07.008

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Multimode terahertz-wave generation using coherent Cherenkov radiation2011

    • 著者名/発表者名
      K. Kan, J. Yang, A. Ogata, T. Kondoh, K. Norizawa, Y. Yoshida
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Lett

      巻: 99 号: 23 ページ: 231503-231503

    • DOI

      10.1063/1.3666043

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Femtosecond pulse radiolysis and femtosecond electron diffraction2011

    • 著者名/発表者名
      J. Yang, K. Kan, T. Kondo, Y. Yoshida, K. Tanimura J, Urakawa
    • 雑誌名

      Nucl. Instrum. Method A

      巻: 637 号: 1 ページ: S24-S29

    • DOI

      10.1016/j.nima.2010.02.014

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 多モードテラヘルツ波を用いた電子ビーム加速の研究2013

    • 著者名/発表者名
      菅晃一, 楊金峰, 小方厚, 近藤孝文, 野澤一太, 法澤公寛, 小林仁, 吉田陽一, 萩行正憲, 黒田隆之助, 豊川弘之
    • 学会等名
      日本原子力学会 2013春の年会
    • 発表場所
      近畿大学
    • 年月日
      2013-03-26
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] ナノ加工によるテラヘルツデバイス製作・評価2013

    • 著者名/発表者名
      菅晃一, 楊金峰, 小方厚, 近藤孝文, 榊原昇一, 野澤一太, 樋川智洋, 法澤公寛, 小林仁, 吉田陽一, 萩行正憲, 黒田隆之助, 豊川弘之
    • 学会等名
      ナノテック2013
    • 発表場所
      東京ビッグサイト
    • 年月日
      2013-01-30
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Generation of THz-wave using ultrashort electron beam2013

    • 著者名/発表者名
      K. Kan, J. Yang, A. Ogata, T. Kondoh, I. Nozawa, T. Toigawa, K. Norizawa, Y. Yoshida, M. Hangyo, R. Kuroda, H. Toyokawa
    • 学会等名
      16th SANKEN International Symposium and 11th SANKEN Nanotechnology Symposium
    • 発表場所
      Osaka University
    • 年月日
      2013-01-22
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] メタマテリアルにおけるスミス・パーセル効果およびラジアル偏光テラヘルツ波発生に関する研究2013

    • 著者名/発表者名
      菅晃一, 楊金峰, 小方厚, 近藤孝文, 榊原昇一, 野澤一太, 樋川智洋, 法澤公寛, 小林仁, 吉田陽一, 萩行正憲, 黒田隆之助, 豊川弘之
    • 学会等名
      第10回高輝度・高周波電子銃研究会
    • 発表場所
      SPring-8
    • 年月日
      2013-01-10
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Terahertz-wave Generation Using Metamaterial and Femtosecond Electron Beam2012

    • 著者名/発表者名
      K. Kan, J. Yang, A. Ogata, T. Kondoh, K. Norizawa, Y. Yoshida, M. Hangyo, R. Kuroda, H. Toyokawa
    • 学会等名
      8th Handai Nanoscience and Nanotechnology International Symposium
    • 発表場所
      Osaka University
    • 年月日
      2012-12-10
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Smith-Purcell Radiation Based on Femtosecond Electron Beam2012

    • 著者名/発表者名
      K. Kan, J. Yang, A. Ogata, T. Kondoh, T. Toigawa, K. Norizawa, H. Kobayashi, Y. Yoshida, M. Hangyo, R. Kuroda, H. Toyokawa
    • 学会等名
      International Symposium on Frontiers in THz Technology (FTT2012)
    • 発表場所
      Todaiji Culture Center
    • 年月日
      2012-11-26
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] THz-wave generation using femtosecond electron beam2012

    • 著者名/発表者名
      K. Kan, J. Yang, A. Ogata, T. Kondoh, K. Norizawa, Y. Yoshida, M. Hangyo, R. Kuroda, H. Toyokawa
    • 学会等名
      3rd World Class Institute Symposium (WCI-Symposium 2012)
    • 発表場所
      KIST, Seoul, Korea
    • 年月日
      2012-11-14
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Terahertz-wave generation using metamaterial and femtosecond electron bunch2012

    • 著者名/発表者名
      K. Kan, J. Yang, A. Ogata, T. Kondoh, K. Norizawa, Y. Yoshida, M. Hangyo, R. Kuroda, H. Toyokawa
    • 学会等名
      37th International Conference on Infrared, Millimeter and Terahertz Waves (IRMMW-THz 2012)
    • 発表場所
      Wollongong, Australia
    • 年月日
      2012-09-23
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] フェムト秒電子ビームによるスミス・パーセル効果の研究2012

    • 著者名/発表者名
      菅晃一, 楊金峰, 小方厚, 近藤孝文, 法澤公寛, 吉田陽一, 萩行正憲, 黒田隆之助, 豊川弘之
    • 学会等名
      第73回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      愛媛大学
    • 年月日
      2012-09-11
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 誘電体管コヒーレントチェレンコフ放射によるビーム診断の研究2012

    • 著者名/発表者名
      菅晃一, 楊金峰, 小方厚, 近藤孝文, 樋川智洋, 法澤公寛, 小林仁, 吉田陽一, 萩行正憲, 黒田隆之助, 豊川弘之
    • 学会等名
      第9回日本加速器学会年会
    • 発表場所
      大阪大学
    • 年月日
      2012-08-08
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Inverse Cherenkov Radiation based on Smith-Purcell Effect2012

    • 著者名/発表者名
      K. Kan, T. Kondoh, K. Norizawa, A. Ogata, J. Yang, Y. Yoshida, M. Hangyo
    • 学会等名
      International Particle Accelerator Conference (IPAC'12)
    • 発表場所
      New Orleans, USA
    • 年月日
      2012-05-20
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] コヒーレントチェレンコフ放射を用いた多モードTHz発生の研究2012

    • 著者名/発表者名
      菅晃一, 楊金峰, 小方厚, 近藤孝文, 法澤公寛, 吉田陽一
    • 学会等名
      日本物理学会第67回年次大会
    • 発表場所
      関西学院大学
    • 年月日
      2012-03-27
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 超短パルス電子ビームを用いたコヒーレントチェレンコフ放射の研究2012

    • 著者名/発表者名
      菅晃一, 楊金峰, 小方厚, 近藤孝文, 法澤公寛, 吉田陽一
    • 学会等名
      日本原子力学会「2012年春の年会」
    • 発表場所
      福井大学
    • 年月日
      2012-03-21
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] スミス・パーセル効果を利用したテラヘルツ波発生の研究2012

    • 著者名/発表者名
      菅晃一, 楊金峰, 小方厚, 近藤孝文, 法澤公寛, 吉田陽一, 萩行正憲, 黒田隆之助, 豊川弘之
    • 学会等名
      第59回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      早稲田大学
    • 年月日
      2012-03-17
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] スミス・パーセル効果を用いた逆チェレンコフ放射の研究2012

    • 著者名/発表者名
      菅晃一, 楊金峰, 小方厚, 近藤孝文, 法澤公寛, 小林仁, 吉田陽一, 萩行正憲
    • 学会等名
      「電子ビームを用いたミリ波・テラヘルツ波源の開発と応用」研究・報告会
    • 発表場所
      核融合科学研究所
    • 年月日
      2012-01-25
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Multimode Terahertz-wave Generation Using Femtosecond Electron Beam2012

    • 著者名/発表者名
      K.Kan, J.Yang, A.Ogata, T.Kondoh, K.Norizawa, Y.Yoshida
    • 学会等名
      The 15th SANKEN International Symposium and The 10th SANKEN Nanotechnology Symposium
    • 発表場所
      Osaka, Japan
    • 年月日
      2012-01-12
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] コヒーレントチェレンコフ放射による多モードテラヘルツ波発生の研究2012

    • 著者名/発表者名
      菅晃一, 楊金峰, 小方厚, 近藤孝文, 樋川智洋, 李亮, 法澤公寛, 小林仁, 吉田陽一, 萩行正憲, 黒田隆之助, 豊川弘之
    • 学会等名
      レーザー・加速器を用いた量子ビーム利用研究
    • 発表場所
      姫路
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Coherent Cherenkov Radiation for Quasi-monochromatic Terahertz Probe Light for Nano-scale Information2011

    • 著者名/発表者名
      K.Kan, J.Yang, A.Ogata, T.Kondoh, K.Norizawa, Y.Yoshida
    • 学会等名
      7th Handai Nanoscience and Nanotechnolpgy Intemational Symposium
    • 発表場所
      Osaka, Japan
    • 年月日
      2011-11-11
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 等価速度分光法のための電子ビームの縦・横方向分布変調の研究2011

    • 著者名/発表者名
      菅晃一, 楊金峰, 小林仁, 近藤孝文, 法澤公寛, 小方厚, 吉田陽一
    • 学会等名
      第54回放射線化学討論会
    • 発表場所
      大阪大学産業科学研究所
    • 年月日
      2011-09-29
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] パルスラジオリシスのための縦・横方向電子ビーム分布変調の研究2011

    • 著者名/発表者名
      菅晃一, 楊金峰, 近藤孝文, 法澤公寛, 古澤孝弘, 小方厚, 吉田陽一
    • 学会等名
      日本原子力学会「2011年秋の大会」
    • 発表場所
      北九州国際会議場
    • 年月日
      2011-09-21
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Generation of Multimode Quasi-monochromatic Terahertz2011

    • 著者名/発表者名
      K.Kan, J.Yang, A.Ogata, T.Kondoh, K.Norizawa, Y.Yoshida
    • 学会等名
      2nd International Particle Accelerator Conference
    • 発表場所
      San Sebastian, Spain
    • 年月日
      2011-09-06
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] コヒーレントチェレンコフ放射を用いた電子ビームパルス幅測定の研究2011

    • 著者名/発表者名
      菅晃一, 楊金峰, 小方厚, 近藤孝文, 法澤公寛, 吉田陽一
    • 学会等名
      第8回日本加速器学会年会
    • 発表場所
      つくば国際会議場
    • 年月日
      2011-08-02
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 電子ビームの縦・横方向分布変調の研究2011

    • 著者名/発表者名
      菅晃一, 楊金峰, 近藤孝文, 法澤公寛, 小方厚, 吉田陽一
    • 学会等名
      第8回日本加速器学会年会
    • 発表場所
      つくば国際会議場
    • 年月日
      2011-08-02
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Bunch Length Measurement Using Coherent Cherenkov Radiation2011

    • 著者名/発表者名
      K.Kan, J.Yang, A.Ogata, T.Kondoh, K.Norizawa, Y.Yoshida
    • 学会等名
      DIPAC2011
    • 発表場所
      Hamburg, Germany
    • 年月日
      2011-05-17
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [図書] レーザーとプラズマと粒子ビーム2012

    • 著者名/発表者名
      小方厚, 菅晃一, 楊金峰
    • 総ページ数
      308
    • 出版者
      大阪大学出版会
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [図書] レーザーとプラズマと粒子ビーム2012

    • 著者名/発表者名
      小方厚、菅晃一、楊金峰
    • 出版者
      大阪大学出版会
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書

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公開日: 2011-04-06   更新日: 2018-03-28  

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