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

2016 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 / 電子ビームイオントラップ

Outline of Annual Research Achievements

分光器開発の遅れから，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(LPP)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 (FAC)を用いた重元素多価イオンの遷移確率計算を行い，統計重率等を加味することでLPP発光スペクトル構造解析を行った。主に軟X線顕微鏡として生物細胞のフラッシュ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)について昨年度以上に詳細に行い，炭素の窓領域(波長4.4～5.0nm)の光源候補元素である白金(Z=78)や，軟X線～極端紫外(EUV)領域の中間層である7nm付近の光源候補であり昨年度電子ビームイオントラップ(EBIT)を用いた価数制御発光スペクトル測定を行ったガリウム(Z=31)，ゲルマニウム(Z=32)についてより詳細なFAC計算を行った。また，レーザー生成プラズマを光源として利用する場合はプラズマ発生から消失までの発光の時間積分となるため，対象波長領域では狙っている価数の多価イオンの主量子数nが同じn=4-n=4遷移に対応するUnresolved Transition Array (UTA)放射だけでなく，より価数の低い多価イオンからの主量子数が異なる状態間の遷移に対応する発光の寄与も考慮しなければならない。これら低価数イオンの寄与を検証するためにEBITによるビスマスの価数制御発光スペクトル測定を行い，約4nm付近集中するn=4-n=4遷移とは別の低価数イオン(18～32価)からの遷移について評価を行った。

Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been delayed.

Reason

元々前年度の状況より分光器の主要部品入手が今年度にずれ込んでしまったが，使用予定だった既存実験装置(レーザー，真空排気装置等)の利用可能状況の変化により，代替品の用意や実験環境の再整備の必要があったため。

Strategy for Future Research Activity

本学における真空装置関連の実験環境再配備には時間を要する可能性が高いため，再整備を調整しつつも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核融合科学研究所および電気通信大学の研究協力者と相談して可能な限り実施する。また，現在までの実験結果，計算結果および報告データから，理論計算によって各波長領域についてLPP光源の候補元素のスペクトル構造解析やシミュレーションを行う。

Causes of Carryover

本学における実験装置環境の変化により，実験装置の再整備に予算を執行するか学外における実験のための旅費等にあてるかを検討する必要があったため。

Expenditure Plan for Carryover Budget

学内外の研究協力者と相談しつつ，学内実験装置の再整備か学外における実験旅費等に予算にあてるかを判断して執行する。

Research Products

• [Presentation] Emission spectroscopy of laser-produced and electron beam ion trap plasmas with high-Z elements in extreme ultraviolet and soft x-ray region (2016)
  • Author(s): H. Ohashi, H. Hara, G. Arai, Y. Kondo, T.-H. Dinh, B. Li, P. Dunne, G. O'Sullivan, N. Nakamura, H. A. Sakaue, D. Kato, I. Murakami and T. Higashiguchi
  • Organizer: 10th International Conference on Atomic and Molecular Data and Their Applications (ICAMDATA2016)
  • Place of Presentation: GunsanSaemangeum Convention Center (GSCO), Gunsan, Republic of Korea
  • Year and Date: 2016-09-25 – 2016-09-29
  • Int'l Joint Research / Invited