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フォトカソード電子銃モジュール

バンチ圧縮モジュール

偏向モジュール

フォトカソード電子銃モジュール

フォトカソード電子銃モジュールは、銅陰極からの光電子放出により100 keVの超高速電子バンチを生成し、シングルショット回折パターンの取得を可能にします。

ビームエネルギー	up to 100 keV
勾配電界	12 MV/m
エミッタンス	(typ) 30 nm rad

バンチ圧縮モジュール

電子パルスは速度差によって広がります。さらに、空間電荷の反発力により、わずか数センチメートルのドリフト距離でフェムト秒のパルス群がピコ秒規模にまで伸びることがあります。バンチ圧縮モジュールはこの現象を逆転させます。

周波数	1.5 to 3.5 GHz
Quality factor	>8500
軸上電界	2.5 MV/m at 100 W
圧縮	(typ) 100倍, from 10 ps to 100fs

偏向モジュール

偏向モジュールは、フェムト秒単位の精度で電子ビームを走査します。

周波数	1.5 – 3.5 GHz (adaptable to your laser / reference)
Quality factor	>4000
軸上磁界	3 mT at 15 W
用途	ストリーク診断、チョッピング

The Invisible Visible

フェムト秒の時間スケールで起こる超高速プロセスは、何十年もの間、観測することができませんでした。これらのプロセスは、従来の計測機器では捉えきれないほど高速に進行するため、物理、化学、生物学の各分野における一連の現象は、事実上、手の届かないものとなっていました。Doctor Xの超高速電子制御技術モジュールは、その状況を一変させます。

Docto Xの装置は、電子顕微鏡において卓越した時間分解能を実現しています。これにより、研究者は相転移が進行する瞬間を観察したり、フォノンが超音速の周波数で振動する様子を捉えたり、分子レベルでの光合成の動態を記録したりすることが可能になりました。これは、原子レベルにおいて写真から動画へと移行するようなものです。これまで数十億ユーロ規模のシンクロトロン施設が必要とされていた性能が、今や研究機関や大学でも実現可能になりました。

Eindhoven University of Technology 発の超高速電子技術

この技術は、アイントホーフェン工科大学での研究に端を発しています。同大学では、Jom Luiten が超高速電子銃と高周波共振器（Radio Frequency 共振器, RF共振器）を用いて電子パルスを精密に制御する、超高速電子技術の基礎を確立しました。

構造ダイナミクスプローブ

Doctor Xの各モジュールを組み合わせることによって、構造動力学プローブを実現することができます。

背景

構造のダイナミクスは瞬時に起こる。相転移、結合の切断、格子振動、再配列――こうしたプロセスはフェムト秒単位で進行する。従来の回折法では構造を捉えることはできるが、時間的に平均化されてしまう。結晶の変化を観察するには、動きを瞬間的に捉える短い光パルスが必要となる。

セットアップ

このシステムは、Doctor Xがパルス電子ビームについて蓄積した知見をすべて結集したものです。フォトカソード電子銃は、12 MV/mの電界下で電子を生成・加速します。バンチ圧縮モジュールは空間電荷の膨張を逆転させ、ピコ秒パルスバンチを試料到達時に100フェムト秒まで圧縮します。偏向モジュールを使用すれば、最も重要な箇所でパルス幅を測定することが可能です。

プローブの仕様

ビームエネルギー	up to 100 keV
バンチ電荷	100 fC
スポットサイズ	250 μm rms (at sample)
パルス幅	100 fs rms (at sample)
コヒーレンス長	3 nm
システム長	～ 1.5 m