| Project/Area Number |
19J14818
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 26050:Material processing and microstructure control-related
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
古川 雄規 京都大学, 理学研究科, 特別研究員(DC2)
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| Project Period (FY) |
2019-04-25 – 2021-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2020)
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| Budget Amount *help |
¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000)
Fiscal Year 2020: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2019: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
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| Keywords | 金属表面加工 / フェムト秒レーザー / 光学特性 / 時空間分解測定 / 光侵入長 / 吸収係数 / ポンプ－プローブ測定 / レーザーパルス列照射 / チタン / 白金 |
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| Outline of Research at the Start |
フェムト秒レーザーパルスが金属に照射されるとアブレーション（融解などを伴う表面剥離、飛散現象）により表面にナノ構造が形成される。金属表面の光侵入長、反射率などがこのナノ構造の形状を特徴づける重要な光学物性であると考えられている。本研究では、ナノ構造形成メカニズムの理解とナノ構造形状の制御性向上を目的として、これらの光学物性の時間変化測定を行う。
さらに、レーザー照射条件と光学物性の時間変化を関連づけるデータベースを構築し、レーザー照射により金属表面の光学物性を能動的に制御した次世代金属表面加工の実現を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、フェムト秒レーザー列（第1レーザー、第2レーザー）照射による金属表面加工の物理過程を明らかにすることを目的として、第1レーザーが照射された金属標的表層における光学的な特性の時間発展を測定する新たな手法を提案し、主にチタン標的について測定を実施した。
採用第一年目は、第1レーザーが照射されたチタン標的表層の「光侵入長」を測定する手法を提案し、第1, 2レーザーの間隔が100psであるときに光侵入長がレーザー未照射チタンの光侵入長よりも減少することを明らかにした。
採用第二年目は、「光侵入長」という特性が「吸収係数」という特性の逆数であることに着目し、採用第一年目に提案した『光侵入長を求める手法』を改良することで、第1レーザー照射により変化したチタン表層の『過渡的な吸収係数の深さ分布を求める手法』を提案した。この新手法により、レーザー間隔0.3～1000psにかけての第1レーザー照射による吸収係数分布の変化を初めて明らかにした。レーザーが照射された金属標的表層の光学特性の深さ分布を測定する手法は今までになく、本研究により吸収係数の深さ分布測定法が提案されたことで、これまで数値計算などでしか考察できなかった物質の（表面だけでなく空間的な）時間発展の解明が進展すると期待される。
本研究の実験結果を複数の学会および学会プロシーディングにおいて発表した。本研究の重要性が認められた成果として、複数の学会（日本物理学会、応用物理学会）で優秀発表賞を受賞した。
さらに、第2レーザーの波長を二倍波に変えた実験を実施するための装置を購入し、実験光学系をデザインした。実験の実施、および成果発表は次年度（2021年度）に引き継ぐことになるが、二倍波レーザーを用いた実験により、金属表面加工の物理過程がより詳細に考察できると期待される。
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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