Organization
Institute of Materials and Systems for Sustainability Advanced Measurement Technology Center (AMTC) Electron Nanoscopy Section Assistant Professor
Graduate School
Graduate School of Engineering
Title
Assistant Professor
ISHIDA Takafumi
Degree 1
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博士（工学） （ 2015.3 名古屋大学 ）
Research Areas 1
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Others / Others / 電子顕微鏡
Current Research Project and SDGs 2
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高速ダイレクト電子検出器の開発と時間分解電子顕微鏡観察への応用
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フォトカソード電子銃をもちいた新規電子顕微鏡法の開発
Research History 2
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Nagoya University Assistant Professor
2015.10
Country：Japan
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Nagoya University Researcher
2015.4 - 2015.9
Country：Japan
Education 3
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Nagoya University Graduate School, Division of Engineering
2013.4 - 2015.3
Country： Japan
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Meijo University Graduate School, Division of Science and Engineering
2011.4 - 2013.3
Country： Japan
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Meijo University Faculty of Science and Engineering
2007.4 - 2011.3
Country： Japan
Professional Memberships 3
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日本顕微鏡学会 会員
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応用物理学会 会員
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日本物理学会 会員
Awards 4
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The Japanese Society of Microscopy Award for the Scientific Paper (FUNDAMENTALS) in 2023
2023.6 The Japanese Society of Microscopy
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風戸研究奨励賞
2023.3 公益財団法人 風戸研究奨励会 SOI技術をもちいた高速電子直接検出器の開発
石田高史
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日本顕微鏡学会和文誌賞
2022.5 公益社団法人 日本顕微鏡学会 パルス電子波を用いた時間分解透過電子顕微鏡
桒原真人、横井里奈、水野りら、冨樫将孝、吉田優也、永田渉、古井雅人、中蔵虎二郎、石田高史
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11th International Symposium on Atomic Level Characterizations for New Materials and Devices '17 Excellent Presentation Award
2017.12 11th International Symposium on Atomic Level Characterizations for New Materials and Devices '17 Development of a voltage applying and heating specimen holder for observation of solid oxide fuel cell's reactions in environmental TEM
Takafumi Ishida
Papers 20
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Development of silicon-on-insulator direct electron detector with analog memories in pixels for sub-microsecond imaging Invited Reviewed
Takafumi Ishida , Kosei Sugie , Toshinobu Miyoshi , Yuichi Ishida , Koh Saitoh , Yasuo Arai , Makoto Kuwahara
Microscopy Vol. 73 ( 6 ) page： 511 - 516 2024.12
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Carbonization of a Molybdenum Substrate Surface and Nanoparticles by a One-Step Method of Femtosecond Laser Ablation in a Hexane Solution Reviewed
Yoshiki Tanaka, Xi Yu, Shusaku Terakawa, Takafumi Ishida, Koh Saitoh, Hongwei Zhang, Toru Asaka, Fumihiro Itoigawa, Makoto Kuwahara, Shingo Ono
ACS Omega Vol. 8 ( 8 ) page： 7932 - 7939 2023.2
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Static Hydrophobic Cuprous Oxide Surface Fabricated via One-Step Laser-Induced Oxidation of a Copper Substrate Reviewed
Xi Yu, Yoshiki Tanaka, Tomoki Kakiuchi, Takafumi Ishida, Koh Saitoh, Fumihiro Itoigawa, Makoto Kuwahara, Shingo Ono
Micromachines Vol. 14 ( 1 ) page： 185 2023.1
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Takafumi Ishida, Takeshi Owaki, Masahiro Ohtsuka, Makoto Kuwahara, Koh Saitoh, Tadahiro Kawasaki
Applied Physics Express Vol. 15 ( 11 ) page： 115001 2022.11
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Makoto Kuwahara , Lira Mizuno , Rina Yokoi , Hideo Morishita , Takafumi Ishida , Koh Saitoh , Nobuo Tanaka , Shota Kuwahara , Toshihide Agemura
Applied Physics Letters Vol. 121 ( 14 ) page： 143503 2022.10
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Thin film growth of Ba(Zn,Fe)(2)As-2 by molecular beam epitaxy Reviewed
Ikegami R., Hatano T., Kiyozawa T., Ishida T., Tomizawa Y., Iida K., Ikuta H.
THIN SOLID FILMS Vol. 758 2022.9
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Observation of domain wall bimerons in chiral magnets Reviewed
T. Nagase, Y. So, H. Yasui, T. ishida, H. Yoshida, Y. Tanaka, K. Saitoh, N. Ikarashi, Y. Kawaguchi, M. Kuwahara, M. Nagao
Nature Communications Vol. 12 ( 1 ) page： 3490 2021.6
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Performance of a silicon-on-insulator direct electron detector in a low-voltage transmission electron microscope Reviewed
Takafumi Ishida, Akira Shinozaki, Makoto Kuwahara, Toshinobu Miyoshi, Koh Saitoh, Yasuo Arai
Microscopy Vol. 70 ( 3 ) page： 321 - 325 2021.6
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Intensity Interference in a Coherent Spin-Polarized Electron Beam Reviewed
M. Kuwahara, Y. Yoshida, W. Nagata, K. Nakakura, M. Furui, T. Ishida, K. Saitoh, T. Ujihara, N. Tanaka
Physical Review Letters Vol. 126 page： 125501 2021.3
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Development of a voltage-applicable heating specimen holder for in situ observations of solid oxide fuel cells with an environmental transmission electron microscope Reviewed
Ishida Takafumi, Hiroshima Hideto, Higuchi Kimitaka, Tomita Masahiro, Saitoh Koh, Tanji Takayoshi
SURFACE AND INTERFACE ANALYSIS Vol. 52 ( 9 ) page： 584 - 590 2020.8
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Time-resolved Transmission Electron Microscope Using Pulsed Electron Waves
Kuwahara Makoto, Yokoi Rina, Mizuno Lira, Togashi Nobutaka, Yoshida Yuya, Nagata Wataru, Furui Masato, Nakakura Kojiro, Ishida Takafumi
KENBIKYO Vol. 55 ( 3 ) page： 131 - 138 2020
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Efficient Measurement of the Orbital-Angular-Momentum Spectrum of an Electron Beam via a Dammann Vortex Grating Reviewed
Noguchi Yuuki, Nakayama Shota, Ishida Takafumi, Saitoh Koh, Uchida Masaya
PHYSICAL REVIEW APPLIED Vol. 12 ( 6 ) 2019.12
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Smectic Liquid-Crystalline Structure of Skyrmions in Chiral Magnet Co8.5Zn7.5Mn4(110) Thin Film Reviewed
Nagase T., Komatsu M., So Y. G., Ishida T., Yoshida H., Kawaguchi Y., Tanaka Y., Saitoh K., Ikarashi N., Kuwahara M., Nagao M.
PHYSICAL REVIEW LETTERS Vol. 123 ( 13 ) 2019.9
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Enhanced Hollow-cone Illumination TEM technique for Dynamical Observations of Light-elemens in Matereials Reviewed
T. Kawasaki, T. Ishida, A. Kuwabara and Y. Ikuhara
AMTC Letters Vol. 6 page： 114-115 2019
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Operando STEM-EELS Observation of Anodic Reactions in Solid Oxide Fuel Cells Reviewed
Vol. 6 page： 112-113 2019
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Phase-contrast Imaging by Annularly Arrayed Detectors in Hollow-cone Illumination STEM
Ishida Takafumi, Kawasaki Tadahiro, Tanji Takayoshi, Ikuta Takashi
KENBIKYO Vol. 52 ( 1 ) page： 13 - 18 2017
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Development of electrostatic spherical aberration corrector using annular and circular electrodes Reviewed
T. Kawasaki, T. Ishida, Y. Takai, Y. Ogawa, M. Lomita, T. Matsutani, T. Kodama, T. Ikuta
Surface and Interface Analysis Vol. 48 ( 11 ) page： 1160-1165 2016
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In situ Observation of Interfaces between Metal Electrode and Solid Oxide Electrolyte Prepared by FIB Reviewed
T. Ishida, T. Tanji, M. Tomita, K, Higuchi, K. Saitoh
AMTC Letters Vol. 5 page： 46-47 2016
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Phase reconstruction in annular bright-field scanning transmission electron microscopy Reviewed
T. Ishida, T. Kawasaki, T. Tanji, T. Kodama, T. Matsutani, K. Ogai, T. Ikuta
Microscopy Vol. 64 page： 69–76 2015
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Quantitative evaluation of annular bright-field phase images in STEM Reviewed
T. Ishida, T. Kawasaki, T. Tanji, T. Ikuta
Microscopy Vol. 64 page： 121–128 2015
Presentations 49
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レーザー照射による加熱効果の時間分解計測に向けた MoS2 熱膨張効果の観察
永見 洸陽 , 長尾 全寛 , 齋藤 晃 , 石田 高史 , 桑原 真人
日本顕微鏡学会 第67回シンポジウム 2024.11.2 日本顕微鏡学会
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スピン偏極電子線を用いたスピン-磁気散乱が及ぼす動力学的効果の検証
中根 爽太 , 齋藤 晃 , 石田 高史 , 桑原 真人
日本顕微鏡学会第67回シンポジウム 2024.11.2 日本顕微鏡学会
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SOIーCMOS技術を用いた高速電子直接検出器の開発
石田高史
2024年度若手シンポジウム 2024.10.17 日本顕微鏡学会学際的顕微研究領域若手研究部会
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SOIピクセル検出器を用いた単電子検出による電子線干渉実験
石田 裕一 , 石田 高史 , 桑原 真人 , 新井 康夫 , 齋藤 晃
第85回 応用物理学会秋季学術講演会 2024.9.17 応用物理学会
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SOI技術を用いた高速撮影可能なダイレクト電子検出器の開発
石田 高史 , 石田 裕一 , 桑原 真人 , 新井 康夫 , 齋藤 晃
第85回 応用物理学会秋季学術講演会 2024.9.17 応用物理学会
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透過型電子顕微鏡における SOI ピクセル検出器 INTPIX4 のイメージング性能評価
石田 裕一 , 石田 高史 , 桑原 真人 , 新井 康夫 , 齋藤 晃
日本顕微鏡学会第80回学術講演会 2024.6.5 日本顕微鏡学会
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Development of advanced direct electron detection cameras using SOI technology Invited
Takafumi Ishida , Kosei Sugie , Yuichi Ishida , Koh Saitoh , Yasuo Arai , Makoto Kuwahara
The 80th Annual Meeting of The Japanese Society of Microscopy 2024.6.2 The Japanese Society of Microscopy
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マルチスライス法へのスピン偏極効果の導入
中根 爽太 , 齋藤 晃 , 石田 高史 , 桑原 真人
日本顕微鏡学会第80回学術講演会 2024.6.4 日本顕微鏡学会
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ピコ秒パルス電子線を用いた金ナノ粒子のレーザー照射下における超高速構造変化の観察
永見 洸陽 , 牧元 翔太郎 , 齋藤 晃 , 石田 高史 , 桑原 真人
日本顕微鏡学会第80回学術講演会 2024.6.4 日本顕微鏡学会
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サブマイクロ秒時間分解観察のための SOI 直接電子検出器の開発
石田 高史 , 杉江 晃成 , 石田 裕一 , 齋藤 晃 , 新井 康夫 , 桑原 真人
日本顕微鏡学会第80回学術講演会 2024.6.5 日本顕微鏡学会
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Robust Principal Component Analysis Applied to Dynamic Observation in Time-Resolved Transmission Electron Microscope International conference
Hiroki Yamaguchi, Shotaro Makimoto, Ryosuke Mori, Koh Saitoh, Takafumi Ishida and Makoto Kuwahara
International Conference on Materials and Systems for Sustainability 2023 2023.12.2 Organizing committee of ICMaSS2023, Nagoya University
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Elucidation of Annealing Effect on a Laser-Irradiated ZnO Subsrate Surface by Transmission Electctron Microscope International conference
Koyo Nagami, Xi Yu, Takafumi Ishida, Koh Saitoh and Makoto Kuwahara
International Conference on Materials and Systems for Sustainability 2023 2023.12.2 Organizing committee of ICMaSS2023, Nagoya University
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Development of a data acquisition system for a silicon-on-insulator detector with analog memories for high-speed electron imaging International conference
Kosei Sugie, Takafumi Ishida, Makoto Kuwahara, Yasuo Arai and Koh Saitoh
International Conference on Materials and Systems for Sustainability 2023 2023.12.2 Organizing committee of ICMaSS2023, Nagoya University
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In-situ observation of electric potential in time-resolved transmission electron microscopy International conference
Shotaro Makimoto, Kazuko Uchida, Koh Saitoh Takafumi Ishida and Makoto Kuwahara
International Conference on Materials and Systems for Sustainability 2023 2023.12.2 Organizing committee of ICMaSS2023, Nagoya University
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Development of a Measurement Method for Critical Current Density of Poly-crystalline Superconductors Using Electron Backscatter Diffraction International conference
R. Hikosaka, K. Shimada, T. Hatano, T. Ishida, S. Tokuda, Y. Hasegawa, A. Yamamoto, K. Iida, K. Saitoh, M. Kuwahara and H. Ikuta
International Conference on Materials and Systems for Sustainability 2023 2023.12.2 Organizing committee of ICMaSS2023, Nagoya University
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Development of a transmission photocathode using thin film lanthanum hexaboride International conference
Takafumi Ishida, Makoto Kuwahara and Koh Saitoh
International Conference on Materials and Systems for Sustainability 2023 2023.12.2 Organizing committee of ICMaSS2023, Nagoya University
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Introduction of Spin-Polarization Effects into Multislice Methods International conference
Sota Nakane, Takahumi Ishida, Koh Saito and Makoto Kuwahara
International Conference on Materials and Systems for Sustainability 2023 2023.12.2 Organizing committee of ICMaSS2023, Nagoya University
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Development of high-speed electron-beam imaging using SOI image sensors Invited
2023.9.28
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Development of 100-kV time-resolved TEM using a semiconductor photocathode and observation of transient phenomena in energy-loss spectrum International conference
M.Kuwahara, T.Ishida, K.Smith, H.Morishita, S.Kuwahara, T.Agemura
The 20th International Microscopy Congress 2023.9 IFSM,KOREAN SOCIETY OF MICROSCOPY
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Transient Phenomena of Plasmons on Gold Nanoparticle Investigated by Time-resolved TEM International conference
M. Kuwahara, T. Ishida, H. Morishita, S. Kuwahara, and T. Agemur
IAMNano2023 実⾏委員会 2023.6
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Elucidation of Annealing Effect on a Laser-irradiated ZnO Substrate Surface by Transmission Electron Microscope International conference
K. Nagami, X. Yu, T. Ishida, K. Saitoh, and M. Kuwahara
IAMNano 2023 International Workshop on Advanced and In-situ Microscopies of Functional Nanomaterials and Devices 2023.6 IAMNano2023 実⾏委員会
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環状暗視野走査透過電子顕微鏡法における電子 ベッセルビームの焦点深度拡大効果
石田 高史 , 大塚 真弘 , 桑原 真人 , 齋藤 晃 , 川崎 忠寛
日本顕微鏡学会第79回学術講演会 2023.6.26 日本顕微鏡学会
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透過電子顕微鏡を用いたZnO材料の熱処理効果の解明
永見 洸陽 , 余 希 , 石田 高史 , 齋藤 晃 , 桑原 真人
日本顕微鏡学会第79回学術講演会 2023.6.28 日本顕微鏡学会
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100kV時間分解TEMを用いた電子エネルギー損失分光におけるピコ秒過渡現象の観測
桒原 真人 , 牧元 翔太郎 , 山口 紘輝 , 中根 爽太 , 永見 洸陽 , 石田 高史 , 齋藤 晃 , 森下 英郎 , 長沖 功 , 桒原 彰太 , 揚村 寿英
日本顕微鏡学会第79回学術講演会 2023.6.28 日本顕微鏡学会
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メモリを搭載したSOI検出器のデータ収集システムの開発
杉江 晃成 , 石田 高史 , 桑原 真人 , 新井 康夫 , 齋藤 晃
日本顕微鏡学会第79回学術講演会 2023.6.28 日本顕微鏡学会
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100kV時間分解TEMにおける電圧印加ホルダー の開発とpn接合のその場観察への応用
牧元 翔太郎 , 内田 和子 , 齋藤 晃 , 石田 高史 , 桑原 真人
日本顕微鏡学会第79回学術講演会 2023.6.28 日本顕微鏡学会
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低加速透過電子顕微鏡によるSOI技術を用いた ダイレクト電子検出器の性能評価 Invited
石田 高史 , 篠崎 暉 , 三好 敏喜 , 齋藤 晃 , 桑原 真 , 新井 康夫
日本顕微鏡学会第79回学術講演会 2023.6.27 日本顕微鏡学会
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SOI-CMOS技術を用いた電子顕微鏡用半導体イ メージセンサの開発 Invited
新井 康夫 , 石田 高史 , 桑原 真人
日本顕微鏡学会第79回学術講演会 2023.6.26 日本顕微鏡学会
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LaB6薄膜をもちいた透過光型フォトカソード電子銃の開発
石田高史、桑原真人、齋藤晃
第70回 応用物理学会春季学術講演会 2023.3.16 応用物理学会
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フェムト秒レーザーパルスによる酸化亜鉛の表面劈開
余 希、武田 有真、濱崎 周太、石田 高史、桑原 真人、齋藤 晃、糸魚川 文広、小野 晋吾
レーザー学会学術講演会第43回年次大会 2023.1.18 レーザー学会
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ワンステップレーザー照射による銅基板表面の撥水性形成
余 希、田中 良樹、垣内 智貴、石田 高史、齋藤 晃、糸魚川 文広、桑原 真人、小野 晋吾
レーザー学会学術講演会第43回年次大会 2023.1.18 レーザー学会
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Surface cleavage of zinc oxide induced by femtosecond laser irradiation International conference
Xi Yu, Yuma Takeda, Shuta Hamasaki, Takafumi Ishida, Makoto Kuwahara, Koh Saitoh, Fumihiro Itoigawa, Shingo Ono
The 15th Pacific Rim Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO-PR 2022) 2022.8.4 CLEO-PR2022 Organizing Committee
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レーザー駆動型電子銃およびダイレクト電子検出器を搭載した透過電子顕微鏡による時間分解観察 Invited
石田高史
2021年度WEBシンポジウム 2021.11.17 日本顕微鏡学会学際的顕微研究領域若手研究部会
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Dynamic Observation of Reversible Phenomena in A Time-resolved Transmission Electron Microscope using An Optical-frequency Stabilization Technique International conference
Masato Furui, Kojiro Nakakura, Yuya Yoshida, Wataru Nagata, Takafumi Ishida, Koh Saitoh, Makoto Kuwahara
International Conference on Materials and Systems for Sustainability 2021 2021.11.5 Nagoya University
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Time-resolved measurement in ultrafast transmission electron microscopy International conference
Makoto Kuwahara, Kojiro Nakakura, Masato Furui, Takafumi Ishida, Koh Saitoh
International Conference on Materials and Systems for Sustainability 2021 2021.11.5 Nagoya University
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Sub-microsecond Electron Imaging using a Time-resolved Transmission Electron Microscope with an SOI Pixel Detector International conference
Takafumi Ishida, Akira Shinozaki, Toshinobu Miyoshi, Koh Saitoh, Yasuo Arai, Makoto Kuwahara
International Conference on Materials and Systems for Sustainability 2021 2021.11.5 Nagoya University
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Single-Shot Imaging in TEM with a High-Charge Bunched Beam International conference
Kojiro Nakakura, Masato Furui, Yuya Yoshida, Wataru Nagata, Takafumi Ishida, Koh Saitoh, Makoto Kuwahara
International Conference on Materials and Systems for Sustainability 2021 2021.11.5 Nagoya University
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透過電子顕微鏡による先端時間分解計測技術の研究開発 Invited
石田高史
東海NFRW・東海地区若手チャプタージョイントワークショップ 2021.10.19 応用物理学会
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Application of SOI integration-type pixel sensors and up-to-date process
Toshinobu Miyoshi, Yasuo Arai, Kazuhiko Hara, Toshiaki Inada, Takafumi Ishida, Yoshio Kamiya, Tsutomu Mibe, Shingo Mitsui, Ryutaro Nishimura, Toshihiko Sasaki, Takehiro Takayanagi, Toru Tsuboyama, Miho Yamada, Taha Youssef
2021 IEEE Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference 2021.10.21 IEEE Nuclear & Plasma Sciences Society
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光電陰極電子源を用いた100kVパルス透過電子顕微鏡による時間分解計測
桑原真人、水野りら、中蔵虎次郞、古井雅人、森下英郎、石田高史、長沖功、揚村寿英
第82階応用物理学会秋季学術講演会 2021.9.10 応用物理学会
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電子ベッセルビームをもちいたADF-STEMにおける焦点深度拡大
石田高史、大塚真弘、桑原真人、齋藤晃、川崎忠寛
第82回応用物理学会秋季学術講演会 2021.9.10 応用物理学会
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パルス透過電子顕微鏡を用いた時間分解計測
桑原真人，水野りら，横井里奈，吉田優也，桒原彰太，石田高史，齋藤 晃，田中信夫
日本顕微鏡学会第77回学術講演会 2021.6.16 日本顕微鏡学会
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周波数安定化パルスレーザーを用いた可逆反応の動的TEM観察
古井雅人，中蔵虎二郎，吉田優也，永田渉，石田高史，齋藤 晃，桑原真人
日本顕微鏡学会第77回学術講演会 2021.6 日本顕微鏡学会
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高密度パルス電子線によるシングルショットイメージング
中蔵虎二郎, 古井雅人, 吉田優也, 永田渉, 石田高史, 齋藤 晃, 桑原真人
日本顕微鏡学会第77回学術講演会 2021.6 日本顕微鏡学会
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低加速透過電子顕微鏡による SOI ダイレクト電子検出器の性能評価
石田高史，篠崎 暉，桑原真人，三好敏喜，齋藤 晃，新井康夫
日本顕微鏡学会第77回学術講演会 2021.6.16 日本顕微鏡学会
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フォトカソードを用いた透過電子顕微鏡における干渉性と時間分解計測への応用
桑原真人，横井里奈，永田 渉，古井雅人，中蔵虎二郎，石田高史，齋藤 晃，田中信夫
日本顕微鏡学会第77回学術講演会 2021.6.16 日本顕微鏡学会
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MBE法によるBa(Zn,Fe)2As2薄膜の作製及び物性評価
池上 諒，清澤知正，畑野敬史，石田高史，浦田隆広，飯田和昌，生田博志
第68回応用物理学会 春季学術講演会 2021.3.18 応用物理学会
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カイラル磁性薄膜におけるドメインウォールスキルミオンの観測
長瀬知輝, 肖英紀, 安井隼太, 石田高史, 吉田紘行, 田仲由喜夫, 齋藤晃, 五十嵐信行, 川口由紀, 桑原真人, 長尾全寛
日本物理学会2020年秋季大会 日本物理学会
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SOI ピクセル検出器をもちいたサブマイクロ秒 シングルショットイメージング
石田高史，篠崎暉，桑原真人，三好敏喜，新井康夫，齋藤晃
日本顕微鏡学会第76回学術講演会 2020.5 日本顕微鏡学会
Research Project for Joint Research, Competitive Funding, etc. 3
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高解像・超高速SOI-CMOS電子直接検出型カメラの開発
2024.10 - 2026.9
官民による若手研究者発掘支援事業 マッチングサポートフェーズ
Authorship：Principal investigator Grant type：Competitive
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２次元物質およびホウ化物薄膜を用いたフォトカソードの開発
2024.9 - 2026.3
第34回自然科学系学術研究助成
Authorship：Principal investigator Grant type：Competitive
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SOI技術をもちいた高速電子直接検出器の開発
2023.4 - 2025.3
公益財団法人 風戸研究奨励会 風戸研究奨励賞
石田高史
Authorship：Principal investigator Grant type：Competitive
Grant amount：\2000000
KAKENHI (Grants-in-Aid for Scientific Research) 5
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Grant number：22H03868 2022.4 - 2026.3
科学研究費助成事業 基盤研究(B)
齋藤 晃, 石田 高史
Authorship：Coinvestigator(s)
本研究では、空間中を伝播する電子の波動関数を自在に操る技術の構築を目指し、光から電子への状態転写を利用したまったく新しい電子波の波動関数制御の可能性を実験的に検証する。応募者のグループがこれまで開発してきたスピン偏極パルス透過電子顕微鏡は、電子源として負の電気親和性をもつ半導体フォトカソード型電子銃を搭載している。このフォトカソードに振幅および位相に構造をもつレーザー光を入射し、光から電子への状態転写を利用して振幅および位相に構造をもつ電子線を生成する。この技術を利用した「ZコントラストTEM法」、 「電子らせん波の生成」および「構造化照明電子顕微鏡法」などの新しい電子顕微鏡法の開発を目指す。
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Ultra-fast operando measurement using pulse electron beam
Grant number：21H04637 2021.4 - 2025.3
Authorship：Coinvestigator(s)
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空間電荷制限下で動作する薄膜フォトカソード電子銃における雑音低減の研究
Grant number：21K14535 2021.4 - 2023.3
科学研究費助成事業 若手研究
石田 高史
Authorship：Principal investigator
Grant amount：\4680000 （ Direct Cost: \3600000 、 Indirect Cost：\1080000 ）
従来の電子源は放出電子数にばらつきがあり、そのばらつきが雑音となり電子顕微鏡像の像質を制限してきた。本研究ではこの制限を克服するためにこれまで電子源の電子放出性能を低下させるとされてきた空間電荷効果を活用し、放出電子を整列させることで量子雑音の低減を目指す。具体的には、空間電荷制限下で動作する薄膜フォトカソード電子銃を作製し、量子雑音が低減された連続・パルス電子線の生成および観測を行う。
本研究では電子銃から放出される電子線の雑音を低減可能な薄膜フォトカソード電子銃の開発を目的に、本年度は１）薄膜フォトカソードの作製、２）電子銃の電極設計・製作および真空チャンバーの立ち上げを主に進めた。１）薄膜フォトカソードの作製では、パルスレーザー堆積法を用いて酸化マグネシウム基板上に六ホウ化ランタンを成膜した。本薄膜は走査透過電子顕微鏡により結晶構造観察と組成分析を行った。六ホウ化ランタン薄膜は多結晶として成膜され、フォトカソードとして利用可能な結晶性薄膜であることがわかった。また基板と薄膜の界面は不純物が析出しておりターゲットの純度の向上が求められることもわかった。２）電子銃の電極設計・製作では、上記の薄膜フォトカソードが搭載可能な電極の設計・製作を進めた。薄膜フォトカソード表面の酸化膜を取り除くために真空中で１３００度以上の高温での加熱が必要となる。そのため電極には高融点材料あるモリブデンをもちいた。薄膜フォトカソードの加熱機構にはタングステンワイヤーによる抵抗加熱方式を採用した。真空チャンバーにヒータ付き電極を搭載し-１kVの電圧印加と１４００度を超える加熱が可能であることを確認した。真空チャンバーの立ち上げでは、スパッタイオンポンプに加え非蒸発型ゲッタポンプを真空チャンバーに搭載した。本真空チャンバーはベーキングにより超高真空が容易に達成され、光電子放出に十分な真空を準備することができた。
当初の計画では2021年度は１）薄膜フォトカソードの作製と２）電極の設計・作製を予定していた。１）については酸化マグネシウム基板上に六ホウ化ランタンを蒸着し、薄膜の作製に成功した。また２）にいてもアノードおよびカソードや加熱機構の開発が完了した。以上のように従来の目的は達成された。これに加えて半導体検出器やレンズステージの設計も完了し次年度の計画の遂行に過不足ない状況である。
高効率な電子線検出が可能な半導体検出器およびフォトカソードへの入射光をマイクロメートルオーダまで集光するためのレンズを真空内に保持するためのホルダーを作製した後、真空チャンバーに搭載し本フォトカソードでの電子放出特性を測定する。フォトカソードの結晶性の向上や電子銃の電極の改良についても実験の進捗に合わせ進める。 -
Development of a novel spin-analysis using a coherent spin-polarized electron beam
Grant number：17H02737 2017.4 - 2021.3
Authorship：Coinvestigator(s) Grant type：Competitive
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Development of time-resolved transmission electron microscopy using highly coherent pulsed electron beams for obversion of magnetic skyrmion motion
Grant number：17K14117 2017.4 - 2020.3
Grant-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Young Scientists(B)
Ishida Takafumi
Authorship：Principal investigator Grant type：Competitive
Grant amount：\4290000 （ Direct Cost: \3300000 、 Indirect Cost：\990000 ）
In order to observe motion of fine magnetic strictures such as magnetic skyrmions, a method of time-resolved observation by a pulsed electron beam with a photocathode type electron gun and a direct electron detector was developed in a low-voltage transmission electron microscope. We have succeeded in generating sub-micro second pulsed electron beams at high intensity. In addition, we have realized single-shot imaging at high signal-to-noise ratio using synchronous measurement. A time-resolved transmission electron microscopy with continuous image acquisition at 500 ns interval was established by using high-speed deflector.
Teaching Experience (On-campus) 12
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Physical Science and Engineering Laboratory 2
2023
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Physical Science and Engineering Laboratory 1
2023
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Physical Science and Engineering Laboratory 3
2023
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Physical Science and Engineering Laboratory 3
2022
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物理工学実験第２
2022
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物理工学実験第１
2022
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物理工学実験第３
2021
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物理工学実験第２
2021
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物理工学実験第１
2021
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物理工学実験第2
2020
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物理工学実験第1
2020
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物理工学実験第3
2020
Academic Activities 3
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応用物理学会学術講演会プログラム編集委員（電子顕微鏡関連）
Role(s)：Planning, management, etc.
応用物理学会 2020.9
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日本顕微鏡学会学際的顕微研究領域若手研究部会幹事
Role(s)：Planning, management, etc.
2020.4 - 2023.3
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日本顕微鏡学会第75回学術講演会プログラム委員
Role(s)：Planning, management, etc.
日本顕微鏡学会 2019.3 - 2019.6