超高速コヒーレント電子ビーム生成による時間分解位相イメージング

2022 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20K15174
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分29020:薄膜および表面界面物性関連
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 畑中 修平 大阪大学, 超高圧電子顕微鏡センター, 技術職員 (30838503)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: コヒーレンス / 輝度 / 電子顕微鏡

研究成果の概要

熱電子銃、電界放出電子銃、およびフォトカソードは電子顕微鏡の電子源として用いられている。これらの電子源の違いが顕著にあらわれるのが、電子ビームのコヒーレンスおよび輝度である。電子源比較のため、まず熱電子銃および電界放出電子銃について、ビームのコヒーレンスを定量評価した。また異なる電子源を透過電子顕微鏡のレンズ系に依存せず比較するため、コヒーレンス評価に基づいて位相空間分布の再構成を実現し、輝度の波動光学的な測定を実現した。フォトカソードについてコヒーレンス評価のため、フォトカソードを備えた超高速電子顕微鏡を開発した。

自由記述の分野

電子ビーム、電子顕微鏡

研究成果の学術的意義や社会的意義

電子ビームの空間コヒーレンスは、透過電子顕微鏡において高分解能電子顕微鏡法や位相イメージングといった測定で特に重要である。熱電銃について、これまで困難だった電子ビームのコヒーレンスの定量評価を実現し、電界放出電子銃との定量比較を実現した。本手法を、フォトカソードを備えた超高速電子顕微鏡に適用し、位相イメージングの一つである回折イメージングの実現が期待される。ピコ秒オーダーの時間分解能による位相イメージングは、時間変化する電磁場の直接イメージングなど、新しい応用が期待される。