レーザー生成多価イオンを用いたハイブリッド励起軟X線レーザー

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08650054
• Research Institution: Miyazaki University
• Principal Investigator: 窪寺 昌一 宮崎大学, 工学部, 助教授 (00264359)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 河仲 準二 宮崎大学, 工学部, 助手 (50264362) ; 佐々木 亘 宮崎大学, 工学部, 教授 (30081300)
• Keywords: 高強度レーザー / 超短パルスレーザー / 軟X線レーザー / 多価イオン / 希ガスエキシマ / 真空紫外レーザー

Research Abstract

本研究では、高強度レーザーと放電装置との組み合わせによるハイブリッド励起法を提案し、この方法を用いて希ガスを励起した際に新しい知見を得た。
希ガスと超短パルス高出力レーザーとを相互作用させたその結果、以下のことが新たに分かった。
本実験で用いたレーザー集光強度(10^<14>-10^<15>Wcm^<-2>)では多価イオンからの発光は観測されなかったが、Ar_2^*ならびにそのプレカーサであるAr^*の発光スペクトルを初めて観測した。
Ar_2^*発光強度の励起レーザー集光強度依存性からArが高強度レーザーによりトンネル電離されていることがADK理論との比較よりわかった。
励起レーザーの偏光状態を変えたところ初期電子温度分布は大きく異なるにもかかわらずエキシマ発光強度は変化しなかった。これは電子生成直後からの速いconductive coolingにより電子温度が急速に冷却されていることがわかった。
これらの結果から、初期状態プラズマの電子温度、電子密度に関しては電子ビーム励起法と遜色ないことがわかった。励起体積の増加のためには中空ファイバーを用いる等高強度レーザーの伝搬にかかわる問題をクリアしていく必要があるだろう。また媒質への電子の十分な供給方法として超短パルスレーザーのパルス列による媒質の励起形態等も考えられる。
この結果に加えて、レーザー生成プラズマからの輻射軟X線をKrガスジェットと相互作用させ発光を解析した。原子番号の異なる各種金属ターゲットを用いて軟X線を発生させた結果、波長147nmのKr_2^*発光、波長157nmのKr_2^+発光が確認された。種々の実験結果ならびに光電離に関する理論的考察よりKr_2^+はプラズマからの輻射軟X線により直接光電離されていることがわかった。
この研究結果は放電励起装置設計における基礎データとして活用できる。

Research Products

• [Publications] J.Kawanaka: "Improved Output Characteristics of a Vacuum Ultraviolet Xenon Gas Jet Discharge Lamp with a Magnetic Field" Applied Physics B. 65. 609-612 (1997)
• [Publications] 窪寺昌一: "新しい発光形態を持つ真空紫外希ガスエキシマフラッシュランプ" 電気学会論文誌 C. 117-C. 928-933 (1997)
• [Publications] W.Sasaki: "Efficient VUL Light Sources from Rare Gas Excimers and Their Applications" Proceeding of SPIE. 3092. 378-381 (1997)
• [Publications] 緒方彰: "高性能真空紫外希ガスエキシマ光源の開発" 宮崎大学工学部紀要. 26. 89-96 (1997)