2015 Fiscal Year Annual Research Report
極端紫外(EUV)光アブレーション粒子計測によるEUVプラズマ特性の解明
| Project/Area Number |
25800303
|
|---|
| Research Institution | Osaka University |
|---|
Principal Investigator |
田中 のぞみ 大阪大学, レーザーエネルギー学研究センタ, 研究員 (60581296)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
|
| Keywords | 極端紫外光 / 物質アブレーション / プラズマ膨張 / 光電離 / 物質加熱 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
電磁場を用いた質量価数分析器であるトムソンパラボラによりEUVアブレーションで生成されたSiプラズマからのイオン分析を行った。また、同照射条件で1064 nmのNd:YAGレーザーアブレーションに対する質量価数分析を行った。
実験に先立ち、今年度は計測器アライメント方法、分解能の向上等の改良を行い、前年度と比較して飛躍的に鮮明なトムソンパラボラスペクトルを得た。EUVアブレーションの場合はSiの1価イオンのみが検出されたが、レーザーアブレーションにおいては3価までの多価イオンが検出された。これら実験結果に対し、放射流体コードSTAR 1Dによるプラズマパラメータの計算を行った。実験及びシミュレーション結果は特に平均価数で良い一致を示した。得られた結果を元に、物質アブレーションの一連のプロセスに、光源により顕著な差異が現れるメカニズムを以下のように結論付けた。
ナノ秒パルスレーザーによる物質アブレーションの場合、レーザーがプラズマ中において臨界密度付近で最も良く吸収されるため、10E21 cm^-3程度の低密度領域領域を主に加熱することとなる。さらに吸収過程が逆制動放射であるため、電子の加熱が進みやすく、それに伴い1価から3価まで電離が進んだと考えられる。一方EUV光の場合、臨界密度が固体密度を超えるため、プラズマ中では吸収されずに材料表面に到達する。また光子エネルギーが100 eV付近と高いため、光電離が主な吸収過程となる。このような場合、原子一つあたりに付与される光エネルギーは低くなり、電子の加熱が進まない。そのため電子衝突による電離が進まなかった。
前年度までのイオン膨張形状の差異の結果と合わせ、本研究では期間中に、膨張イオンの計測、シミュレーション、理論モデルにより、EUV光とレーザーによる加熱機構の違いに起因するプラズマ生成と膨張イオンの特性の違い明らかにした。
|
