時間分解型極短パルスX線シャドーグラフによる光と物質の相互作用に関する研究

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12750051
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 弘中 陽一郎 東京工業大学, 応用セラミックス研究所, 助手 (20293061)
• Keywords: レーザープラズマ / フェムト秒レーザー / 非熱的イオン加速 / レーザー誘起X線 / X線増強 / プラズマ相互作用 / X線シャドーグラフ / 軟X線

Research Abstract

10^<12>W/cm^2のパワー密度でアルミニウムテープ表面にレーザー光を照射した際に生じるプラズマの成長をレーザー誘起X線をバックライトとして観測した。レーザー誘起X線は真空紫外領域から硬X線領域に至る広い範囲のX線を放射し、そのスペクトルは測定されている。実験は1ショットごとに行われ、時間分解測定によりアルミニウムテープ表面から膨張する電子、およびイオンが観測された。上述のパワー密度において、発生した電子のエネルギーは〜8eV程度であり、イオンは約113km/sの速度で膨張していることが確かめられた。さらに50fsのパルス幅を持つレーザーを用いて、10^<17>W/cm^2程度のパワー密度で銅板表面にレーザー光を集光すると、MeVに至る電子とkeVオーダーのイオンが観測され、エネルギー的には非熱的電子及びイオン加速であると見積もられた。イオンに関しては明かに異なる加速過程による二種類の加速がみられ、集光パワー密度の増加に伴い両者の差が大きく現れた。これは高強度光電場による加速と照射後の熱的蒸発あるいはプラズマの熱的膨張であると解釈される。一般にフェムト秒レーザーはレーザー照射の間だけ物質と作用し、熱的作用を物質におよぼさないといわれるが、本実験でのパワー密度では明らかに、レーザー照射が終了した後でもイオンが放出されつづけることが見出された。
また、レーザー照射の初期の段階でバックライトであるX線とプラズマとの相互作用によるビーム状の増強されたX線が観測された。30μmのカプトンフィルターを用いており,軟X線よるものでると考えられる。この現象は明かにプラズマとX線の相互作用によるものであり、現在調査中である。