フォトニック結晶レーザー電子銃の研究

光子晶体激光电子枪研究

• 批准号: 20654023
• 负责人: 栗木 雅夫
• 金额: $ 2.18万
• 依托单位: Hiroshima University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
• 财政年份: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 2009
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-20654023/
• 关键词: 電子銃; レーザー; フォトニック結晶; 量子ビーム; フォトカソード

フォトニッククリスタル中に設置した光電陰極から電子ビームを発生させ、さらに光局在モードによる加速について、実験的および理論的な研究をすすめた。加速構造として表面局在プラズモンに着目した。金属と真空などの界面には表面局在プラズキシと呼ばれる光局在モードが存在することは既に知られているが、本研究ではその粒子加速への応用についてまず検討した。その結果、誘電体の表面に10ナノメートル程度の薄い金属膜を蒸着したものを用意し、二つの金属膜で100ナノメートル程度の真空ギャップを形成することで、真空ギャップに粒子加速が可能な局在モードが発生することがわかった。金属で囲まれた構造中に発生するプラズモンの粒子加速への応用は従来から検討されてきていたが、外部と全く隔絶された孤立光モードであるため、外部光からの励起方法が明確ではなかった。本研究ではエバネッセント波の励起に用いられるクレッチマン配置からの類推により、表面プラズモンを局在させるための金属の一部を10ナノメートル程度と薄くすることで、モードの局在は維持しつつ、外部光との結合が可能であることをしめした。この二つの条件は矛盾するようであるが、外部からの入射光と真空ギャップに局在する光が結合した状態が固有モードを形成する条件を求めることで実現した。このモードでは出射モードの伝搬波数は虚数となり、伝搬せずに局在する。電子発生に使用するGaAs陰極は従来から高性能光陰極として注目されてきたが、特性が時間的に劣化してしまうことが問題となってきた。本研究ではフォトニック結晶中での電子発生に使用した場合に予想される加熱により、その特性がどのように変化するかを実験的に研究し、温度が70度C程度で性能が急激に劣化することを確認し、フォトニッククリスタルレーザー電子銃全体を冷却する必要があることがわかった。仮に液体窒素温度程度に冷却すると金属の抵抗率が減少し、光による加速効率が大幅に上昇するという副作用が予想される。本研究により、冷却フォトニック結晶レーザー電子銃の概念がより明確となった。

A study on the theory of photocathode, electron emission and photoelectron emission in the field of photoelectron emission The acceleration structure is under investigation. In this study, we investigated the effects of particle acceleration on the surface of metal and the existence of light in the surface of metal. As a result, thin metal films with a thickness of 10 mm on the surface of the inductor are evaporated, and vacuum is formed in the metal films with a thickness of 100 mm. The particle acceleration mechanism of metal particles in the structure of metal particles is clearly defined by the excitation method of external light. In this study, the excitation of the wave is used in the middle of the spectrum, the configuration is analogized, the surface is placed in the middle of the spectrum, and a part of the metal is placed in the middle of the spectrum. The two conditions are contradictory, and the external incident light and the vacuum condition are present. The number of waves emitted by the laser beam is imaginary. The number of waves emitted by the laser beam is imaginary. GaAs cathode used for electron generation has a high performance time limit and a time degradation in characteristics. In this study, the electron generation in the crystal was studied in the case of heating and property change, and it was confirmed that it was necessary to cool the whole electron gun when the temperature reached 70 ℃. Due to the temperature of the liquid, the resistance of the metal is reduced, and the acceleration rate of the light is greatly increased. In this study, the concept of electron gun was clarified.

项目成果

Dark-lifetime degradation of GaAs photo-cathode at higher temperature

• DOI: 10.1016/j.nima.2010.02.029
• 发表时间: 2011-05
• 期刊: Nuclear Instruments & Methods in Physics Research Section A-accelerators Spectrometers Detectors and Associated Equipment
• 影响因子: 1.4
• 作者: M. Kuriki;C. Shonaka;H. Iijima;D. Kubo;H. Okamoto;H. Higaki;Katsuhide Ito;M. Yamamoto;T. Konomi;S. Okumi;M. Kuwahara;T. Nakanishi

エバネッセント波によるプラズモン励起と粒子加速への応用

倏逝波在等离激元激发和粒子加速中的应用

• 发表时间: 2010
• 作者: M.Kuriki;et al.;栗木雅夫
• 通讯作者: 栗木雅夫

高輝度電子源のためのGaAs光カソードの性能測定

高亮度电子源用砷化镓光电阴极性能测试

• 发表时间: 2009
• 作者: M.Kuriki;et al.;栗木雅夫;正中智慧
• 通讯作者: 正中智慧