SANKEN(ISIR)

The Institute of Scientific and Industrial Research, Osaka University

大阪大学
産業科学研究所

LAST UPDATE 2017/02/26

  • 研究者氏名
    Researcher Name

    楊金峰 Jinfeng YANG
    准教授 Associate Professor
  • 所属
    Professional Affiliation

    大阪大学産業科学研究所
    The Institute of Scientific and Industrial Research, Osaka University

    産業科学ナノテクノロジーセンター
    Nanoscience and Nanotechnology Center
  • 研究キーワード
    Research Keywords

    加速器・ビーム科学
    パルスラジオリシス
    時間分解電子顕微鏡
    超高速現象の解明
    Accelerator & beam science
    Pulse radiolysis
    Time-resolved electron microscopy
    Ultrafast phenomena and dynamics
研究テーマ
Research Subject
フェムト秒時間分解電子顕微鏡の開発
Development of femtosecond time-resolved electron microscopy

研究の背景 Background

近年、物質構造相転移、電荷・エネルギー移動、化学反応等のナノ領域に特有な高速物理・化学現象に基づいた新たな物質の設計とその応用が大きな注目を集めています。物質における高速現象を解明するためには、物理・化学的な素過程を支配する原子や分子の運動の観察が不可欠であり、時間的に100fs(10-13秒)、空間的にナノメートル以下の領域での測定技術が要求されている。

More recently, ultrafast phenomena in materials such as phase transitions, charge/energy transformations and chemical reactions are a significant and growing interest in designing new materials and devices for application. To understand such ultrafast phenomena, the motion of atoms or molecules in the physics-chemical processes in matter is necessary to be observed directly. A measurement technique with femtosecond temporal resolution and sub-nanometer spatial resolution has long been a goal for the scientists.

研究の目標 Outcome

フェムト秒レーザーと高周波(2856MHzのRF)加速器を駆使した相対論的なエネルギー領域でのフェムト秒短パルス電子ビームを発生する電子源を開発し、100fsと1nmの時空間分解能を有する時間分解電子顕微鏡の実用化を目指しています。また、それを用いたフェムト秒時間領域での高速構造変化ダイナミクスの研究を推進しています。

The main objective of the research is to develop a time-resolved electron microscopy with 100 fs temporal resolution and 1 nm spatial resolution (which called ultrafast electron microscopy, UEM) using a relativistic-energy and femtosecond-pulse electron source. The electron source, which is called RF gun, is driven by a femtosecond laser and a radio-frequency (2856 MHz, RF) accelerator. The UEM will be used to observe the fundamental dynamic processes in matter occurring on femtosecond time scales over atomic spatial dimensions.

研究図Research Figure

Fig.1. Femtosecond time-resolved electron microscopy and its applications Fig.2. Femtosecond-pulse electron source (RF gun) RF source Photocathode Cu, Mg Femtosecond laser 2856MHz、~MW fs, λ=266nm RF accelerating cavities electric field: ~100MV/m Femtosecond e- bunch with MeV energy Space-charge effect is reduced! 15cm Fig.3. Electron bunch length and energy spread as a function of beam energy generated from the RF gun

文献 / Publications

<詳解>フェムト秒時間分解電子顕微鏡の研究、電気学会論文誌 IEEJ Trans. on Electronics, Information and Systems, Vol. 134, No. 4 pp.515-520, 2014. Appl. Phys. Lett. 103, 253107(2013); 98, 251903(2011). Phys. Rev. B 88, 184101(2013). Nucl. Instru. Methods A 637, S24(2011). Radiat. Phys. Chem. 78, 1106(2009)

研究者HP