☆電子光学特論（Electron Optics）[3205]

＜授業のねらい及び具体的な到達目標＞

半導体素子に代表されるように，いまや電子線を使わなければ見ることも，描画することもできないほど，ナノテクノロジーがあふれている。電子線を自由に操る電子幾何光学は，こうした分野で非常に重要な先端技術の一つになっている。また、原子を実像としてとらえる技術にも，電子波動光学が巧みに利用されている。原子によるわずかな電子波の位相変化を可視化している。こうした先端技術・理論を学び、それらを人に概要として正確に説明できるまでになること。

Various nanotechnologies exist that we cannot see or lithograph without help of an electron-ray as represented by development of semiconductor devices. Electron geometrical optics that freely operates electron-ray is one of the very important high technology in these field. Electron wave optics is ingeniously used in the techniques that captures atoms as real image, and visualizes the small phase variation of electron waves. In this lecture, we aim to learn the theory and techniques of these state-of-the-art technologies, and to become possible to explain their overview accurately.

＜授業計画及び準備学習＞

第1週 電子光学の概要および歴史，イントロダクトリートーク
　　　以降の授業資料を電子教材としてアップする。適宜、事前にそれらの資料を概要理解のためみてくること。
第2週 荷電粒子の加速と屈折：加速方式，速度と電圧（光速にどれほど近づけるのか)，光の屈折との類似性（スネルの法則）
第3週 電子光学機器
第4週 電子レンズの種類と構造
第5週 理想軌道の定義（無収差）と収差の定義
第6週 収差補正の凹レンズはできるのか？(光学レンズ系と異なる収差補正法）
第7週 光波理論との類似性，ホイヘンスの理論
第8週 電子の粒子から波動への変換，その担い手と理論
第9週 電子波の干渉現象、電子線ホログラフィー
第10週 電子の回折現象
第11週 電子線回折図形と構造解析
第12週 物質内電子波の伝播
第13週 多重散乱とその現象、解釈
第14週 電子位相差顕微鏡によって原子像が見える理屈（位相コントラストとは）

1. Introduction to the field of electron optics and its history. Teaching documents in PDF file will be prepared beforehand with each lecture.
2. Acceleration of charged particles and their refraction in analogy with light: acceleration method, velocity and electrical potential, and Snell’s law.
3. Various kinds of electron optical equipment
4. Types and structures of electron lenses
5. Ideal electron ray trajectory and the definition of aberration
6. Feasibility of developing a concave lens in electron optics to compensate the aberration. (Specific aberration compensation methods different from light optical system.)
7. Electron wave theory compared with optical wave theory
8. Wave–particle duality of electron and the mutual conversion
9. Electron wave interference phenomenon and electron pholography
10.Electron diffraction phenomenon and diffraction theory
11.Structural analysis with electron diffraction patterns
12.Electron wave propagation inside a material
13.Multiple scattering phenomenon and its brief theory
14.Principle of atom imaging with phase contrast

＜成績評価方法及び水準＞

基礎テーマと発展的テーマに対するレポート課題を課す。特に、大学院生らしい深い考察内容かどうかを評価し、基準以上の場合に合格とする。

Students must submit a report at the end of term about basic themes and specific themes which need a deep discussion appropriate to a graduate student grade.

＜教科書＞

特に指定はない
毎回のテーマに即した電子教材をアップする。

Textbook is not specified. Teaching materials are prepared.

＜参考書＞

特に指定はない

Books of reference are not specified.

＜オフィスアワー＞

水曜日14：00〜15：00、八王子研究室(13-305)

Wednesday, 14：00 to 15：00, Hachioji campus Lab. room 13-305.