2017 Fiscal Year Annual Research Report
Study of a solid Ar plasma source generating continuously soft X-ray pulses in water window around 3nm
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26390113
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| Research Institution | University of Hyogo |
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Principal Investigator |
天野 壮 兵庫県立大学, 高度産業科学技術研究所, 助教 (50271200)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
宮本 修治 兵庫県立大学, 高度産業科学技術研究所, 教授 (90135757)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 水の窓 / 軟X線 / レーザープラズマ / 固体アルゴン / 連続発生小型X線源 / 放射光 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
固体アルゴンをターゲットとしたレーザープラズマX線源において、「水の窓」と呼ばれる3nm帯軟X線の連続発生特性を研究し、その応用を示して、本装置が放射光光源に代わる実用的小型光源である事を示した。
光源特性として先ずレーザー強度の最適化を図り、5×10^12W/cm2の時に最大変換効率14%を得た。この時レーザーエネルギー1J、繰り返し数1Hzで励起していたので平均出力は0.14Wであった。実用的繰り返しパルス連続動作で懸念されたのがイオンデブリによる周辺光学系へのダメージであったため、アルゴンイオン特性も調べた。その結果、イオンエネルギーが数KeV以下と低い事が判った。この軟X線を効率良く集光して応用実験に用いるために、NiCr/V2O5多層膜エリプソイダル軟X線集光ミラーを採用した3nm帯軟X線集光加工システムを開発した。この集光焦点における軟X線集光強度が7kW/cm2である事を確認した。そこにPMMAサンプルとニッケルメッシュ(2000line/inch)によるコンタクトマスクを置いて、ミクロンサイズの集光X線微細加工に成功した。テフロン、DLCサンプルでも微細加工を実証した。
最終年度は研究総括として、これまで得られた成果を基に本X線源の性能限界を検討した。即ち、ターゲット供給装置の動作パラメータを見直し最適化を行い、レーザー1.2Jで繰り返し数3.3Hzまで照射可能である事を明らかにした。この結果「水の窓」軟X線は0.5Wの高平均出力を達成した。さらにターゲット装置駆動系の改良により1W以上の高出力化も可能である事を示した。また、測定されたイオン特性から光学系ダメージを見積もり、コンタクト軟X線顕微鏡や集光加工実験では問題にならない事を示した。
以上の研究成果により、目標通りに本「水の窓」3nm帯連続発生軟Ｘ線源が実用的小型光源である事を明らかにした。
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Research Products
(6 results)
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[Book] X-Ray Lasers 20162018
Author(s)
Tetsuya Kawachi, SegeiV. Bulanov, Hiroyuki Daido, Yoshiaki Kato, edit
Total Pages
421
Publisher
Springer
ISBN
978-3-319-73024-0
