再結合プラズマ方式によるX線レーザーの発振実験

• 研究課題/領域番号: 08458112
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: プラズマ理工学
• 研究機関: 豊田工業大学
• 研究代表者: 原 民夫 豊田工業大学, 大学院・工学研究科, 教授 (20109789)
• 研究分担者: 山口 直洋 豊田工業大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (90158113)
• 研究期間 (年度): 1996
• 研究課題ステータス: 完了 (1996年度)
• 配分額: 7,600千円 (直接経費: 7,600千円); 1996年度: 7,600千円 (直接経費: 7,600千円)
• キーワード: X線レーザー / 再結合プラズマ / YAGレーザー / X線レーザー共振器 / 多層膜X線反射鏡

研究概要

小型のYAGレーザーを励起源としたX線レーザーの実験を行った。
1)X線増幅の確認
プラズマ中の観測位置やプラズマ長を変えて、AlLi様イオンの3d-5f遷移(105.7Å)および3d-4f遷移(154.7Å)のスペクトル線強度を測定することにより両者の遷移における軟X線の増幅を確認した。3d-4f遷移いついてはその利得係数が3.2cm^<-1>であり、1ns以上の間持続していること、さらに利得が生じている場所がターゲット表面からの距離0.2mm〜0.4mmのところに存在することがわかった。このことは、数cmの間隔で設置した共振器ミラーで上記X線レーザー媒質をはさんでやれば、増幅に十分な回数X線が往復できることを示す。
2)X線ミラーによる往復増幅実験
3d-4f遷移(154.7Å)のスペクトル線に対し直入射反射率が30%である多層膜X線反射鏡を線状プラズマの軸上の一方の端に設置して往復増幅実験を行った。X線ミラーを使った場合の軟X線スペクトル強度が、ミラーを使わない場合の約3倍に達する結果を得ることができた。
3)X線共振器実験
2枚のX線ミラーを使って不安定共振器を構成する。ここでは観測器側のX線ミラーに取り出し開口を設けた。共振器を働かせた時、X線強度が約7倍に増加した。またそのときの増幅X線の時間発展の様子を簡単な光線追跡計算で計算したところ、1)で観測された利得の持続時間と領域を仮定して始めて実験結果を良く再現する波形が得られることがわかった。
以上のように初めてX線レーザーの共振器の効果を確認することに成功した。