2022 Fiscal Year Annual Research Report
協同的トムソン散乱法を用いた多価電離プラズマ生成条件と放射スペクトルの関係解明
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20H01880
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
富田 健太郎 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (70452729)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
砂原 淳 大阪大学, レーザー科学研究所, 招へい准教授 (00370213)
西原 功修 大阪大学, レーザー科学研究所, 名誉教授 (40107131)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | トムソン散乱計測 / 軟X線光源 / EUV光源 / 電子密度 / 電子温度 / レーザー生成プラズマ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の核となる計測手法である協同トムソン散乱法では、プラズマの状態量（密度や温度）だけでなく、速度場（ドリフト速度）の計測も十分に可能であることを、昨年度（2021年度）の実験で確認することができた。このことは、流体としてプラズマを扱う上で、大きな情報となる。ただし、速度場はベクトルであり、大きさと方向を持つ。現時点では、トムソン散乱計測器は1セットしかなく、特定の波数ベクトル成分しか観測できない。このような状況でも速度場（速度の大きさと方向）が決定できるように、プラズマの軸対称性（プラズマ生成用のレーザー軸に対して軸対称）を仮定した。その結果得られた速度場は、流体シミュレーションとも良い一致を示した。速度場の計測により、計測対象としてプラズマ（炭素プラズマ）は、空間1次元的な膨張であることがわかり、流体シミュレーションとの比較が良いであることが分かった。
本年度は上記で示した炭素プラズマの密度・温度・速度場計測のほかに、多価電離のプラズマの計測を進めた。具体的には、波長6nm帯の光源として期待されている、Gdターゲットを用いたトムソン散乱計測を進めた。Gdプラズマでは、高いレーザーパワー密度(10^12W/cm^2)による、高温状態の実現が期待されているが、それに伴い、プラズマのサイズはさらに小さくなり、圧力勾配によるエネルギーの損失（膨張損失）が増大することが予想された。工学的には、投入レーザー強度と電子温度の関係を明らかにすることが重要であり、それを明らかにすることを念頭に、実験を進めた。実験では、レーザー強度をパラメータとし、トムソン散乱計測により電子温度のレーザー強度依存性を初めて実測した。その結果を放射流体シミュレーションと比較した。上記で示した炭素ターゲットよりもレーザースポットサイズが小さく、3次元的なプラズマ膨張の効果が顕著であった。
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(5 results)
