世界初のスピン偏極高周波電子銃を実現するための準備研究

实现世界第一支自旋极化高频电子枪的前期研究

• 批准号: 22604014
• 负责人: 早野 仁司
• 金额: $ 2.41万
• 依托单位: High Energy Accelerator Research Organization
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2010
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2010 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22604014/
• 关键词: 高周波電子銃; セシウムテルライド; NEA; スピン偏極; スピン偏極高周波電子銃; 負の電子親和力; フォトカソード

本研究は、未だ実現されたことがない世界初のスピン偏極高周波電子銃の実現を目指した準備研究である。実現には、スピン偏極電子源の表面に施す負電子親和力(NEA)を示す膜の長耐久化が必要不可欠である。本研究は、新しいタイプのNEA膜を使用したスピン偏極電子源を、高周波電子銃へ装着しダメージを系統的に調べることを目的としている。半導体表面にNEA膜を施すと真空準位を伝導帯下端よりも低く下げることができるため、適切な波長のレーザーを用いて電子の選択的かつ効果的励起が可能になったり、運動エネルギーがほぼゼロの光電子を発生することができる。このため、NEA半導体フォトカソードを備えた電子銃では、スピン偏極あるいは、初期のエミッタンスを低く抑えた電子ビーム生成が可能である。従来技術によるNEA膜を施した半導体フォトカソードは、セシウム(Cs)と酸素(O)を組み合わせたもので、耐久性能が低く、長時間安定に電子を引き出すことが難しい。高周波により強い引き出し電界を発揮する高周波電子銃は、今や挑戦的な電子銃とは言えないほどに電子銃の技術革新は進んでいる。カソードに強い電界が周期的にかかる高周波電子銃では、電子ビームよってイオン化された残留ガスが、周期的なイオンボンバードメント現象を引き起こす。この劣悪な環境下では、Cs/O型NEA膜は容易に破壊されてしまう。そこで本研究では、Csとテルル(Te)を組み合わせたCs/Te型の超長耐久NEA膜の製作研究を進めその特徴を分析してきた。TeはOより重い同族元素であり、高周波電子銃の過酷な環境下において長寿命を発揮するセシウムテルライド(Cs2Te)薄膜フォトカソードと同じ組み合わせである。このCs/Te型の超長耐久NEA膜の研究によって、従来スピン偏極電子銃は直流型であるというのが常識であったが、実用化しているパルス型Cs2Te薄膜高周波電子銃へのNEA膜応用が実現不可能ではない状況になってきた。

This study is aimed at preparing for the study of the occurrence of polarized high-frequency electron guns in the world. In fact, negative electron affinity (NEA) is applied to the surface of the polarized electron source, which shows that it is necessary to improve the durability of the film. In this study, the use of NEA film is a new way to improve the quality of the system. The semiconductor surface NEA film is applied to the vacuum level, the lower end of the conduction band is low, the appropriate wavelength is selected, and the resulting excitation is possible, the motion is generated, and the photoelectron is generated. NEA semiconductor is prepared for electron emission, polarization, and initial electron emission. In recent years, NEA films have been applied to semiconductor applications, such as semiconductor coatings, semiconductor coatings, High frequency electron gun technology innovation in high frequency electron gun technology High frequency electron emission and electron emission are caused by periodic emission and residual emission. Cs/O-type NEA films are easy to break down in poor environments. In this paper, the characteristics of Cs/Te ultra-long and durable NEA films are analyzed. Te O is a heavy congener element, and the high frequency electron gun has a long lifetime in the cool environment. The study of Cs/Te type ultra-long and durable NEA film is impossible to realize the application of Cs/Te type high-frequency electron gun.

项目成果

STFの状況

STF状态

• 发表时间: 2010
• 作者: J.W. Flanagan;et al.;早野仁司
• 通讯作者: 早野仁司

KEK-STFにおけるL-band Photocathode RF電子銃

KEK-STF 的 L 波段光电阴极射频电子枪

• 发表时间: 2010
• 作者: 高橋義知;ほか8名
• 通讯作者: ほか8名

セシウムテルライド薄膜フォトカソード

碲化铯薄膜光电阴极

• 发表时间: 2010
• 期刊: 加速器学会誌「加速器」
• 作者: T. Negishi;T. Shinohara;H. Sato;H. Hasemi;T. Kamiyama;Y. Kiyanagi;篠原武尚;T. Shinohara;篠原武尚;T. Shinohara;Takenao Shinohara;篠原武尚;杉山陽栄
• 通讯作者: 杉山陽栄