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2015 Fiscal Year Annual Research Report

アト秒X線ストリークの開発と相対論的レーザー生成プラズマからの高次高調波への適用

Research Project

Project/Area Number 26286078
Research InstitutionHiroshima University

Principal Investigator

難波 愼一  広島大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (00343294)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 岸本 牧  国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門・量子ビーム応用研究センター, 研究主幹 (40360432)
神門 正城  国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門・量子ビーム応用研究センター, 研究主幹 (50343942)
長谷川 登  国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門・量子ビーム応用研究センター, 研究員 (50360409)
錦野 将元  国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門・量子ビーム応用研究センター, 研究副主幹 (70370450)
Project Period (FY) 2014-04-01 – 2017-03-31
Keywordsポンププローブレーザー分光 / アト秒パルス / 相対論的レーザープラズマ / プラズマX線レーザー / 高次高調波
Outline of Annual Research Achievements

高速で変化する現象を計測するフラッシュ光源技術は今,原子内の電子の動きをも撮影可能なアト秒時間領域に入ろうとしている.申請者らはこれまでに高出力ピコ秒X線レーザーと低出力アト秒X線レーザーの開発に成功した.最終目標はこれらを両立したアト秒/フェムト秒高出力X線レーザーを実現することである.このうち本研究では以下の2つの具体的な目的を設定する.(1)アト秒X線パルスを時間分解計測できる超高速レーザー分光システム(アト秒ストリーク)を開発,(2)次世代高輝度超短パルスX線レーザーとして期待される相対論的レーザー生成プラズマから放射されるコヒーレント高次高調波にこの計測法を適用し,アト秒時間特性を明らかにする.
本年度は目的(1)にある電子分光器の最適化を重点的に行った.特に,キセノンガスを光電離(ポンプ)するための新しいガス導入技術を導入した.さらに,磁気ボトル型電子分光器の心臓部とも言える強磁場磁石とソレノイドコイルの位置関係を最適化するためのシステムを構築した.
一方,量子力学的に決定されるポンププローブで得られる電子エネルギースペクトルをシミュレーションすることも行った.この結果を実験値と比較することでフェムト秒の時間分解でX線パルスを計測できることを示すことができた.

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

原子力機構関西研でのJKARENレーザー装置のアップグレード作業が遅れており,相対論的レーザープラズマの発生実験,及び,そこから放射される高次高調波のパルス幅計測実験がずれこんでいる.
一方,アト秒ストリークカメラの開発,及び,プラズマX線レーザーのパルス幅計測はすでに実験が終了し,その成果を論文や国際会議における招待講演で発表している.

Strategy for Future Research Activity

今後はJKARENレーザーを用いた相対論的レーザープラズマからの高次高調波の特性を評価することを中心に行う.また,開発した装置がアト秒ストリークとしての性能を有することを定量的に示すため,X線パラメトリック増幅されたアト秒高次高調波(200アト秒パルス)を用いたパルス幅計測も行う計画である.

Causes of Carryover

原子力機構関西研でのJKARENレーザーの立ち上げ作業が遅れており,今年度購入する予定であった物品の一部を次年度に購入することにしたため.

Expenditure Plan for Carryover Budget

昨年度購入予定していた光学物品を7月を目処に購入する計画である.

  • Research Products

    (6 results)

All 2016 2015 Other

All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (3 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 3 results)

  • [Int'l Joint Research] Vienna University of Technology(Austria)

    • Country Name
      Austria
    • Counterpart Institution
      Vienna University of Technology
  • [Int'l Joint Research] Friedrich Schiller University/GSI(Germany)

    • Country Name
      Germany
    • Counterpart Institution
      Friedrich Schiller University/GSI
  • [Journal Article] Construction of a magnetic bottle spectrometer and its application to pulse duration measurement of X-ray laser using a pump-probe method2016

    • Author(s)
      S. Namba et al
    • Journal Title

      AIP Advances

      Volume: 5 Pages: 117101

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] 軟X線高次高調波のX線パラメトリック増幅2016

    • Author(s)
      難波愼一, 長谷川登,岸本牧,錦野将元
    • Organizer
      レーザー学会年会
    • Place of Presentation
      名古屋
    • Year and Date
      2016-01-09 – 2016-01-11
    • Invited
  • [Presentation] Temporal characterization of laser-plasma xuv pulses by a pump-probe laser spectroscopy2015

    • Author(s)
      S. Namba, N. Hasegawa, M. Kishimoto, M. Nishikino and T. Kawachi
    • Organizer
      第16回光量子科学研究シンポジウム
    • Place of Presentation
      Kizugawa, Kyoto
    • Year and Date
      2015-10-15 – 2015-10-16
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Pump-Probe Spectroscopy for Temporal Characterization of Laser-Plasma XUV Pulses2015

    • Author(s)
      S. Namba, N. Hasegawa, M. Kishimoto, M. Nishikino and T. Kawachi
    • Organizer
      EPS Conference on Plasma Diagnostics
    • Place of Presentation
      Frascati, Italy
    • Year and Date
      2015-04-14 – 2015-04-17
    • Int'l Joint Research / Invited

URL: 

Published: 2017-01-06  

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