2017 Fiscal Year Research-status Report
ガス雰囲気下におけるレーザープラズマ軟X線の高輝度化
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17K05735
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| Research Institution | National Institutes for Quantum and Radiological Science and Technology |
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Principal Investigator |
岸本 牧 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 関西光科学研究所 量子生命科学研究部, 上席研究員(定常) (40360432)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
難波 愼一 広島大学, 工学研究科, 教授 (00343294)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 水の窓軟Ｘ線 / レーザー / レーザープラズマ / トロイダルミラー / ピンホールカメラ / 軟Ｘ線スペクトル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
窒素ガス雰囲気中での金プラズマでの水の窓軟Ｘ線増幅現象メカニズムを解明するためには、雰囲気窒素ガスと金ターゲットからのレーザー生成プラズマとの相互作用を詳細に計測する必要がある。そこで今年度はそのために必要となるレーザープラズマ発生用パルスレーザーシステムとレーザー光伝送光学系の整備と、レーザープラズマの空間分解軟Ｘ線スペクトル計測用トロイダルミラー集光斜入射分光器システム及び軟Ｘ線ピンホールカメラの整備を行った。
具体的には、レーザープラズマ生成用ドライバーとして、ナノ秒及びピコ秒ＹＡＧレーザーシステムの整備を行い、さらに真空チャンバー内ターゲット照射のためのレーザー光伝送光学系と集光光学系の整備やプラズマからの戻り光防止用のファラデーアイソレーターの設置などを実施し、水の窓軟Ｘ線増幅実験に必要となるレーザー照射システムの整備を完了させた。
さらにレーザープラズマからの軟Ｘ線のスペクトルや軟Ｘ線発光の様子を詳細に観測するため、トロイダルミラーと射入射分光器を組み合わせた空間分解軟Ｘ線スペクトル計測システムの構築、さらにレーザープラズマと雰囲気ガスの相互作用の空間的広がりをイメージング計測するための軟Ｘ線ピンホールカメラを新しく取り付け、整備した。
またレーザー集光光学系を真空チェンバー内に設置し、さらにレンズ位置やターゲットの位置などを真空チェンバー外部から自由に制御できるようこれらを電動ステージに設置して数ミクロン精度で調整可能となるよう装置の改良を行い、さらにレンズ位置とターゲット位置を連動させて駆動できるように、ステージ類はすべてコンピュータ制御できるように改造した。
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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
本年度目標としていたパルスレーザー及びレーザープラズマ軟Ｘ線実験装置の改良と整備、そして空間分解軟X線スペクトル計測機器の整備に関して、
（１）ナノ秒及びピコ秒パルスレザーの据え付けや真空チャンバー内ターゲットへのビーム転送光学系とターゲット照射光学系の整備
（２）真空チャンバー内へのガス導入のためのガスノズルや真空計測系の整備、低温に冷やさなければならない軟Ｘ線CCDカメラ部を高真空に保つための差動排気系の構築
（３）真空チャンバー内に設置したターゲット照射光学系及びターゲットの位置をミクロンオーダーの精度で制御するための自動駆動システムの構築
（４）レーザープラズマからの軟Ｘ線スペクトルの空間分布を詳細に空間分解計測するためのトロイダルミラー集光による斜入射分光光学機器の整備と分光器の波長校正作業
等をすべて完了した。さらに当初は考えていなかったレーザープラズマと雰囲気ガスの相互作用の空間的広がりをイメージング計測するための軟Ｘ線ピンホールカメラを新たに取り付けることも出来、以上により次年度以降に実施予定の低圧窒素ガス雰囲気中でのレーザープラズマの空間分解スペクトル計測のための環境整備を全て完了することができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度目標としていたレーザープラズマ生成用パルスレーザー及びその光伝送系と集光光学系の整備と空間分解軟X線スペクトル計測機器の整備をすべて完了することができたので、次年度以降は構築した実験装置を用いて低圧ガス雰囲気中でのレーザープラズマの空間分解スペクトル計測を行っていく。具体的には、下記に示すような実験条件、
（１）照射レーザーパルスの条件：エネルギー、パルス幅（ナノ秒・ピコ秒）や波長（1064nm・532nm）
（２）導入ガスの条件：ガスの種類やガス圧、導入方式（ターゲットチャンバー内へのガス封入方式やガスパフ方式）
（３）金以外のターゲット：錫、アルミニウムなど
を様々に変え、またそれらを様々に組み合わせて水の窓軟Ｘ線の増幅現象の有無や増幅特性を詳細に調べ、水の窓増幅メカニズムの解明及び増幅条件の最適化を図る。
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| Causes of Carryover |
実験開始当初はガス雰囲気下で軟Ｘ線分光器からの軟Ｘ線スペクトル信号を記録する媒体としてイメージングプレートを用いることを考えていたが、信号記録処理の簡便さを考慮し急遽軟Ｘ線ＣＣＤカメラを用いる方式に変更することにした結果、軟Ｘ線分光器にイメージングプレートを取り付けるための機器の製造費用が不要になり次年度使用額が生じた。
次年度使用額分は、軟Ｘ線ＣＣＤカメラとガスが充満した実験チャンバーを隔離するための軟Ｘ線フィルターの購入に使う予定である。
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