重元素多価イオンの帯域放射特性を応用したレーザー生成プラズマ光源のスペクトル制御

2015 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 15K17728
• Research Institution: University of Toyama
• Principal Investigator: 大橋 隼人 富山大学, 大学院理工学研究部(工学), 講師 (60596659)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: 多価イオン / レーザー生成プラズマ / 光源 / 軟X線～極端紫外

Outline of Annual Research Achievements

分光器開発の遅れから，測定した波長1064nm，パルス幅150psのNd:YAGレーザーを用いた各種重元素レーザー生成プラズマの発光スペクトルについて，詳細な原子データ解析のためにFlexible Atomic Codeを用いた重元素多価イオンの遷移確率計算を行った。主に生物細胞のフラッシュ写真撮影を行う水の窓領域(波長2.3～4.4nm)の光源候補元素であるビスマス(原子番号Z=83)と，軟X線～極端紫外(EUV)領域の中間層である7nm付近の光源候補元素であるガリウム(Z=31)，ゲルマニウム(Z=32)について重点的に行った。ビスマスは主量子数nが同じn=4-n=4遷移に対応する数千の輝線スペクトルが限られた波長領域に集中するUnresolved Transition Array (UTA)が複数価数で4nm付近に集中するため，複数価数が混在するプラズマからの発光としては効率的な発光が得られていると考えられる。一方，ガリウム，ゲルマニウムについてはn=3-n=4遷移に対応するUTA放射が異価数で発光ピークはずれるものの6～8nm付近の発光強度が相対的に大きくなった。n=4-n=4遷移で7nm付近の候補元素はガドリニウムやテリビウムであるが，より軽元素が光源材料となれば入力パワーが抑えられる利点も考えられるので，エネルギー変換効率は落ちるが必要な発光強度によってはΔn=1遷移もUTA光源として検討し得る。また，電子ビームイオントラップを用いたガリウムおよびゲルマニウムの価数制御発光スペクトル測定を行い，前述の発光波長領域において発光ラインの同定を行った。

Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been delayed.

Reason

新しく作製する分光器用CCDカメラを購入したが，当初使用を予定していた回折格子が利用できない状態になってしまったため，(本年度中に)分光器を完成させることができなかった。

Strategy for Future Research Activity

繰り越し予算と合わせて購入可能な回折格子を各種検討し，適応する分光器を設計および作製する。分光器完成までの間は，レーザー生成プラズマ分光実験を宇都宮大学，多価イオン分光実験を電気通信大学および核融合化学研究所の研究協力者と相談して可能な限り実施する。

Causes of Carryover

分光器に搭載予定だった回折格子が利用できなくなったので，繰り越して翌年度予算と合算することで購入可能な回折格子を検討するため。

Expenditure Plan for Carryover Budget

分光器搭載用回折格子を購入する。