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Multi-photon multiple ionization mechanism in short-wavelength intense laser field

Research Project

Project/Area Number 21K03430
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 13020:Semiconductors, optical properties of condensed matter and atomic physics-related
Research InstitutionUniversity of Toyama

Principal Investigator

Hikosaka Yasumasa  富山大学, 学術研究部教養教育学系, 教授 (00373192)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 菱川 明栄  名古屋大学, 物質科学国際研究センター, 教授 (50262100)
Project Period (FY) 2021-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Keywords自由電子レーザー / 同時計測 / 多光子多重イオン化
Outline of Research at the Start

自由電子レーザーの利用により,短波長高強度レーザー場と原子・分子との相互作用による非線形光学現象についての実験研究が大きく進展し,その主要な過程は摂動的な多段階の光子吸収による多重イオン化であることが分かってきた。その多重イオン化メカニズムの詳細な理解には,フェムト秒のレーザーパルス中の各光吸収経路で生成している電子状態についての情報が鍵となる。本研究では,申請者らが開発を進めてきた「多電子・イオン同時計測法」に光学レーザーの併用を導入することで,個々の光吸収経路を高度に識別して,それに関与している電子状態を直接的に観測する。

Outline of Final Research Achievements

The purpose of this study is to advance our understanding of multiphoton absorption processes in the soft X-ray region by electron energy spectroscopy using a magnetic bottle-type electron spectrometer. A new microchannel plate of a high aperture ratio was introduced into the spectrometer to significantly improve the efficiency of coincidence measurements. Using the magnetic-bottle electron energy analyzer with improved detection efficiency, we observed a nonlinear ionization process of Kr atoms in the soft-x ray region, in which a multiphoton process associated with core-to-core transitions.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

極紫外からX線域の自由電子レーザーの登場を契機として、短波長高強度レーザー場と物質との相互作用についての新たな光科学のフロンティアが拓かれた。そこでは、生体分子イメージングや光スイッチ、高密度低温プラズマなどへの応用も視野に入れ、非線形光学現象の理解が焦点となってきている。その基礎的な理解を深めるためには、最もシンプルな物質群である孤立系原子・分子の非線形光学応答が格好の対象となる。本研究では、クリプトン原子の軟X線領域の非線形イオン化過程について調査し、内殻軌道間遷移が関与する新しい多光子過程を見出した。

Report

(4 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • Research Products

    (15 results)

All 2024 2023 2022 2021

All Journal Article (6 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 6 results) Presentation (9 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] Dissociation following the Auger decay of xenon difluoride molecules2024

    • Author(s)
      Hikosaka Yasumasa
    • Journal Title

      The Journal of Chemical Physics

      Volume: 160 Issue: 2 Pages: 024304-024304

    • DOI

      10.1063/5.0186619

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Metastability and fragmentation of the OCS3+ states produced by S 2p double Auger decay2023

    • Author(s)
      Hikosaka Yasumasa
    • Journal Title

      The Journal of Chemical Physics

      Volume: 158 Issue: 21 Pages: 214306-214306

    • DOI

      10.1063/5.0156138

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Capturing transient core-to-core resonances in Kr in intense extreme-ultraviolet laser fields by electron-ion coincidence spectroscopy2023

    • Author(s)
      Mizuho Fushitani, Makoto Yamada, Hikaru Fujise, Shigeki Owada, Tadashi Togashi, Kyo Nakajima, Makina Yabashi, Akitaka Matsuda, Yasumasa Hikosaka, and Akiyoshi Hishikawa
    • Journal Title

      Physical Review A

      Volume: 107 Issue: 2

    • DOI

      10.1103/physreva.107.l021101

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Sequential quadruple Auger decay pathways from the Xe 4s core-hole state2022

    • Author(s)
      Yasumasa Hikosaka
    • Journal Title

      Physical Review A

      Volume: 106 Issue: 6 Pages: 062814-062814

    • DOI

      10.1103/physreva.106.062814

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Coster-Kronig and super Coster-Kronig transitions from the Xe 4s core-hole state2022

    • Author(s)
      Yasumasa Hikosaka and Stephan Fritzsche
    • Journal Title

      Physical Chemistry Chemical Physics

      Volume: 24 Issue: 29 Pages: 17535-17541

    • DOI

      10.1039/d2cp02149h

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Multi-electron-ion coincidence spectrometer with a high-efficiency microchannel plate detector2022

    • Author(s)
      Yasumasa Hikosaka
    • Journal Title

      Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena

      Volume: 255 Pages: 147158-147158

    • DOI

      10.1016/j.elspec.2022.147158

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 多電子・イオン同時計測によるXeF2のオージェ終状態の解離の研究2024

    • Author(s)
      彦坂泰正
    • Organizer
      第37回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 極紫外FELを用いた時間分解電子-イオンコインシデンス分光: ヨウ化メチル光解離反応2023

    • Author(s)
      伏谷 瑞穂, 天池 駿介, 大野 友希, 山崎 航, 大和田 成起, 富樫 格, 中嶋 享, 矢橋 牧名, 松田 晃孝, 加藤 景子, 彦坂 泰正, 菱川 明栄
    • Organizer
      第17回分子科学討論会2023
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 多電子・イオン同時計測によるXeF2のオージェ終状態の解離の研究2023

    • Author(s)
      彦坂泰正
    • Organizer
      原子衝突学会第48回年会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 極紫外自由電子レーザー場中Kr原子の共鳴内殻軌道間遷移の観測2023

    • Author(s)
      伏谷瑞穂, 山田誠, 藤瀬光香, 大和田成起, 富樫格, 中嶋享, 矢橋牧名, 松田晃孝, 彦坂泰正, 菱川明栄
    • Organizer
      レーザー学会学術講演会第43回年次大会
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      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 多電子-イオン同時計測によるXe4s空孔状態の多重オージェ崩壊の研究2023

    • Author(s)
      彦坂泰正
    • Organizer
      第36回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] Efficient Multi-Electron-Ion Coincidence Spectroscopy with a Magnetic Bottle Electron Spectrometer2022

    • Author(s)
      Y. Hikosaka
    • Organizer
      International Workshop on Photoionization (IWP) and Resonant Inelastic X-ray Scattering (RIXS)
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 磁気ボトル型電子分析器を用いた高効率な多電子-イオン同時計測2022

    • Author(s)
      彦坂泰正
    • Organizer
      日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 電子-イオンコインシデンス計測によるKr原子の極紫外非線形内殻イオン化過程の観測2021

    • Author(s)
      伏谷瑞穂, 小泉舜矢, 田口直人, 山田誠, 藤瀬光香, 大和田成起, 富樫格, 中嶋享, 矢橋牧名, 松田晃孝, 彦坂泰正, 菱川明栄
    • Organizer
      第15回分子科学討論会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 磁気ボトル型電子分析器を用いた高効率な多電子-イオン同時計測2021

    • Author(s)
      彦坂泰正
    • Organizer
      原子衝突学会第46回年会
    • Related Report
      2021 Research-status Report

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Published: 2021-04-28   Modified: 2025-01-30  

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