2017 Fiscal Year Annual Research Report
Development of electron dynamics imaging technique based on understanding of laser tunneling ionization process
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16H04029
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
菱川 明栄 名古屋大学, 物質科学国際研究センター, 教授 (50262100)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
森下 亨 電気通信大学, 量子科学研究センター, 教授 (20313405)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | トンネルイオン化 / 強レーザー場 / 超高速分光 / 電子運動量分布 / 電子ダイナミクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
1．静電場型電子―イオンコインシデンス計測系の構築：前年度に構築したディレイラインアノード位置敏感検出器（PSD）を備えた電子―イオンコインシデンス計測システムを用いて，フェムト秒近赤外強レーザー場（45fs，800 nm, ~10^14 W/cm^2) におけるトンネルイオン化電子の3次元運動量計測を行った。コインシデンス画像計測によって単一分子から生成したフラグメントイオンー電子対を捕捉し，イオン運動量から分子座標系を規定することで分子座標系における電子運動量分布の3次元計測を行った。 重水素（D2）分子を用いた運動量計測の検証を行ったところ，当初設計のコインシデンス計測装置では検出画像に不感部分が生じ、電子運動量分布の精密な3次元計測が困難であることが判明した。これをうけて電子運動量計測系配置の再検討と装置の改良を行った。
2. 分子座標系3次元運動量分布の観測: 改良された電子―イオンコインシデンス計測システムを用いて，強レーザー場（45fs，800 nm, 1x10^14 W/cm^2)におけるD2分子から生成したトンネル電子の3次元運動量計測を行ったところ，電子運動量空間に明瞭なトーラス構造が観測された。分子座標系においてトーラスの強度分布から得られたトンネルイオン化レート（収量），およびその断面として得られた垂直運動量分布 (TMD）はトンネルイオン化理論（弱電場漸近理論）による計算結果と概ね一致した。これは本計測手法が電子ダイナミクス可視化の達成に対して有用であることを示す成果である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
電子ーイオンコインシデンス運動量画像計測系の改良が必要となり，計画に遅れが生じたが，当初予定していた重水素(D2)分子を用いた運動量計測を実施し，運動量トーラスの観測に基づくイオン化レートとTMDの評価を行うことができた
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| Strategy for Future Research Activity |
上記で得られた結果を踏まえて，トンネルイオン化過程がどのようにレーザー場強度などのレーザーパラメータに対して変化するかを検討し，電子ダイナミクス可視化に向けた課題を整理する。D2以外の2原子分子についての研究に着手し，多電子効果について検討を開始する。またこれまで研究を進めてきたNO分子について，イオン運動量画像計測に基づいた2π非対称最高被占有軌道（HOMO）の可視化もあわせて進める。
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