2021 Fiscal Year Annual Research Report

レーザープラズマにおけるオージェ過程を用いた革新的X線波長変換技術とその高出力化

Research Project

Project/Area Number	20K03898
Research Institution	National Institutes for Quantum Science and Technology
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, 量子生命科学研究所, 上席研究員 (40360432)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	難波愼一広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 教授 (00343294)
Project Period (FY)	2020-04-01 – 2022-03-31
Keywords	水の窓軟Ｘ線 / レーザープラズマ / レーザープラズマ軟Ｘ線源 / オージェ電子 / X線波長変換 / 輻射流体シミュレーション
Outline of Annual Research Achievements	コンパクトで汎用性のある水の窓軟Ｘ線顕微鏡実現のための高効率・高輝度レーザープラズマ軟Ｘ線源を実現するためには、実験やシミュレーション計算を通じて最適なレーザー照射条件を探索することが必要である。しかしながら実験結果の解析やシミュレーション結果との比較検討のためには、ターゲットのレーザー照射条件の安定性は非常に重要となる。昨年度までのレーザープラズマ軟Ｘ線発生実験では、ポンプ用ＹＡＧレーザーを任意のタイミングで１パルスだけ発振させるシングルショットモードで動作させていたが、この発振モードではレーザーのSeeder装置が動作しないためショット毎のパルスエネルギーの大きな変動やビームプロファイルの劣化が生じて実験計測結果とシミュレーション計算との比較検討において困難をもたらしていた。そこでseederモード、10Hz駆動の安定出力発振状態でＹＡＧレーザーを発振させ、その安定レーザーパルス列の中の任意のタイミングの１パルスのみを選択的に取り出す事の出来る高速レーザーパルス切り出し装置を製作した。これにより今までの実験で問題となったターゲット照射エネルギーのショット毎の大きな変動がなくなり、ターゲット照射条件が安定化したことによってシミュレーション計算結果との正確な比較検討が可能となった。また正確な比較検討が可能になったことによりシミュレーションコードの高度化がなされ、軟Ｘ線発生を最大化させるレーザー照射条件のシミュレーションからの探索や、さらには水の窓波長域以外の軟Ｘ線でもレーザープラズマからの軟Ｘ線発生量の増強が可能かどうかを理論的に検証することが可能となった。