2021 Fiscal Year Research-status Report
Study of dynamical extreme ultraviolet radiation driven material interactions
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20K03893
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
田中 のぞみ 大阪大学, レーザー科学研究所, 特任助教(常勤) (60581296)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 極端紫外(EUV)光 / 可視分光計測 / 物質アブレーション / 光電離 / EUV分光 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
当該年度は前年度に引き続き、プラズマ物理を理解しやすい低Zターゲットに対するEUVアブレーションプラズマについて研究を行った。具体的には5-10 Paの水素ガスをターゲットとし、レーザー駆動キセノンプラズマから放射されるEUV光を集光照射しプラズマを生成した。レーザー誘起蛍光法を用いて基底状態にある水素原子の密度計測を行った。また受動分光で得られたバルマー線の強度から得られたn=3,4,5の励起状態水素原子密度と合わせて、10E14 cm^-3オーダーでの水素原子密度がプラズマ中で得られていることが分かった。軌道ごとの水素原子密度分布は、イオン化と再結合を考慮した衝突輻射モデルを用いた理論計算との良い一致を示した。更に基底状態水素原子と励起状態水素原子の密度時間発展データにより、プラズマは準定常状態の再結合プラズマであることが示唆された。また本研究で得られた水素プラズマの電子密度は、先行研究で示されているスケール則と良い一致を示した。
更にキセノンプラズマの広帯域にわたるEUVスペクトルの透過型回折格子を用いた分光計測の準備をした。まず回折格子の分解能を計算し設計した。1 nmから5 nmの等間隔ピッチでの回折格子が光量も得られ、またスペクトルの全体像を把握するために十分な10 nm程度の分解能を得られることが分かった。分光計測に必要な物品を準備し、キセノンプラズマEUV光源装置に設置を完了した。またスペクトル解析方法についても事前に準備を進めている。
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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
広帯域波長の影響に関する調査を年度途中から開始した。しかし、スペクトルピークが、EUVパルスからシフトしている現象を理解するために理論モデルとの比較を行ったことで、多角的にプラズマを理解することができたことから、進捗状況は概ね順調と判断した。広帯域波長の分光計測も準備が完了しており、次年度早々に計測結果が得られる見込みが立っている。
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| Strategy for Future Research Activity |
前年度の分光計測からEUV光の到達時刻をt=0 ns とした場合、各スペクトル強度のピークはEUVパルス長さ中の10 nsではなく、30-50 nsの遅い時刻に現れることが分かっている。これは、レーザープラズマEUV光源 の広帯域に渡る放射の帯域外波長の項がEUVパルス後にもターゲットに照射され、光電離を促していることを示唆するが、当該年度に準備した分光器を用いて広帯域にわたるEUV光の分光計測を行い、帯域外波長のプラズマ生成と特性への寄与を明らかにする。具体的にはキセノンプラズマを生成する駆動レーザーの照射条件を変化することができるため、キセノンプラズマの温度密度と照射条件依存性を明らかにする。
年度の最後には本研究で得られた低Zに対するEUVアブレーション機構に関する知見を元に、高強度ナノ秒EUV光による物質アブレーションの一般的な理解に進み、固体アブレーションを含める応用利用の可能性を検討する。
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| Causes of Carryover |
本年予定されていた国際会議がオンライン開催になったため旅費の支出が少なかった。
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[Presentation] Comprehensive measurements of hydrogen radicals in hydrogen plasma induced by intense extreme ultraviolet radiation2021
Author(s)
N. Tanaka, B. Zhu, C. Liu, Y. Wang, K. Nishihara, S. Fujioka, Kyung Sik Kang, Youngduk Suh, Jeong-Gil Kim, K. Ozawa, M. Kubo
Organizer
The 30th International Toki Conference
Int'l Joint Research / Invited
