レーザーアシステッド電子散乱を用いた超高速電子回折法の開発

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平成26年度は、「1.レーザーアシステッド電子散乱過程における小角散乱信号のシミュレーション」、および、「2.電子エネルギー分析器の製作」を実施した。1．レーザーアシステッド電子散乱過程における小角散乱信号のシミュレーション平成25年度に、1 keV電子パルス、高強度レーザーパルス、およびキセノン原子を用いて、レーザーアシステッド電子散乱過程の散乱角度分布を測定したところ、散乱角度0.5度以下の小角領域にピーク構造が観測された。平成26年度は、数値シミュレーションを実施し、実験結果との比較を行うことによって、観測されたピーク構造の原因を考察した。まず、レーザー場と原子の相互作用を無視したシミュレーションを行ったところ、小角領域にピーク構造は現れなかった。次に、レーザー場と原子の相互作用によって、キセノン原子内の電子密度分布が超高速で振動する効果を考慮したシミュレーションを行ったところ、実験結果を再現するピーク構造が現れた。この結果により、実験で観測されたピーク構造が、高強度レーザー場中でのキセノン原子内電子密度分布の超高速振動に由来していることが明らかになると共に、レーザーアシステッド電子散乱過程の小角散乱信号を測定することによって、原子内電子密度分布の超高速変化を観測可能であることが示された。2．電子エネルギー分析器の製作上記のシミュレーションと並行して、角度分解飛行時間型電子エネルギー分析器を2台製作した。一方は、散乱電子をこれまでの10倍程度の効率で観測することを可能とするもので、本分析器の使用により実験時間の大幅な短縮が期待される。他方は、10 eV程度の低速電子の観測を目的として設計したもので、高強度レーザーパルスの照射や電子衝突イオン化過程によって試料から放出された電子を、散乱電子の信号と同時に観測することを可能にする。