研究課題
今年度は、高周波電子銃の高度化を全力に行い、電子ビームの初期エミッタンスを極限まで低減することにより、高輝度の相対論的フェムト秒電子線パルスの発生に成功した。発生したフェムト秒電子線パルスを用いた超高速電子顕微鏡と電子回折の検証実験を行い、単一のフェムト秒電子線パルスで測定可能な「フェムト秒電子線結晶構造解析法」を確立した。１）高周波電子銃における加速位相の精密制御、フォトカソードにレーザーを集光させることによる電子ビーム初期エミッタンスの低減と、Stigmatorコイルを用いた非点収差補正を行い、エネルギーが3MeV、パルス幅が100フェムト秒の高品質電子線パルスの発生に成功した。これまで開発した超高速電子顕微鏡を通して、相対論的フェムト秒電子線パルスを用いた直径200nmの金ナノ粒子の透過電子顕微（TEM）像の観察に成功した。低倍率の観察では、単一のフェムト秒電子線パルスを利用したシングルショットTEM像の測定に成功した。２）電子回折の実験では、光誘起構造相転移現象を示す単結晶シリコンや金薄膜、多結晶アルミニウム、アモルファスゲルマニウム等を用いた。相対論的フェムト秒電子線パルスによる電子回折図形の観察では、全ての試料において十分明瞭な回折パターンを得ることができ、単一のフェムト秒電子線パルスを利用したシングルショット電子回折の測定に成功した。超高速電子回折の研究では、100フェムト秒の時間分解能を実現し、シリコン単結晶における光誘起構造相転移ダイナミクスの測定に成功した。これにより、今まで測定困難であった不可逆過程に対する超高速構造相転移現象の研究、損傷が起きる前に構造解析に必要な電子回折図形の撮影を可能にし、新しい物質相への構造変化、結晶からアモルファス等の構造相転移ダイナミクスの研究に新たな道を拓いた。
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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