Development of a dense source of highly-charged ions for X-ray quantum optics

• 研究課題/領域番号: 15K04707
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 光工学・光量子科学
• 研究機関: 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構 (2016-2017); 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構 (2015)
• 研究代表者: HARRIES JAMES 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 関西光科学研究所 放射光科学研究センター, 主幹研究員(定常) (30416383)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円); 2017年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2016年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2015年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
• キーワード: 原子・分子 / 量子光学 / 超蛍光 / 超放射 / 多価イオン / 原子分子 / イオン

研究成果の概要

本研究の目的は、「多価イオン」、すなわち多くの電子を失った原子、の高密度な試料を作成し、短波長コヒーレント光源（X線自由電子レーザー）を用いて、様々な量子光学現象の実現である。又、その実験結果の理解のための数値シミュレーションも目的の一つとしている。主の成果は、i)自由電子レーザー用中性、イオンの試料生成のためのガスセル開発、ii)中性ヘリウムにおける自由電子レーザー光のラマン散乱およびFID蛍光の観測、iii)水素様ヘリウム（He+）における「超蛍光」の観測、iv)それぞれの現象の数値計算シミュレーション、とv)自由電子レーザーおよび放射光利用に向けた電子ビームイオントラップの開発。

研究成果

• [国際共同研究] Max-Planck Institut fur Kernphysik(ドイツ)
• [雑誌論文] Superfluorescence/Superradiance in Helium Following Free-Electron Laser Excitation (2018)
  • 著者名/発表者名: J R Harries, S.Kuma, H.Iwayama, E.Shigemasa
  • 雑誌名: X-Ray Lasers 2016 Proceedings of the 15th International Conference on X-Ray Lasers 巻: - ページ: 105-108
  • DOI: 10.1007/978-3-319-73025-7_16
  • ISBN: 9783319730240, 9783319730257
  • 査読あり
• [雑誌論文] Single-atom response of helium atoms to pulses from an EUV free-electron laser: Implications for the subsequent development of superfluorescence (2016)
  • 著者名/発表者名: James R. Harries, Chiaki Ohae, Susumu Kuma, Kyo Nakajima, Tadashi Togashi, Yuki Miyamoto, Noboru Sasao,Hiroshi Iwayama, Mitsuru Nagasono, Makina Yabashi, and Eiji Shigemasa
  • 雑誌名: PHYSICAL REVIEW A 巻: 94 号: 6 ページ: 063416-063416
  • DOI: 10.1103/physreva.94.063416
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Simultaneous Measurements of Superradiance at Multiple Wavelength from Helium Excited States: II. Analysis. (2016)
  • 著者名/発表者名: Ohae, C., Harries, J.R., Iwayama, H., Kawaguchi, K., Kuma, S., Miyamoto, Y., Nagasono, M., Nakajima, K., Nakano, I., Shigemasa, E., Sasao, N., Uetake, S., Wakabayashi, T., Yoshimi, A., Yoshimura, K., Yoshimura, M
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 巻: 85 号: 3 ページ: 034301-034301
  • DOI: 10.7566/jpsj.85.034301
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] A streak camera study of superfluorescence at multiple wavelengths from helium atoms excited using free electron laser pulses (2015)
  • 著者名/発表者名: Harries, J.R., Iwayama, H., Nagasono, M., Togashi, T., Yabashi, M., Kuma, S., Nakajima, K., Miyamoto, Y., Ohae, C., Sasao, N., Shigemasa, E
  • 雑誌名: Journal of Physics B: Atomic, Molecular and Optical Physics 巻: 48 号: 10 ページ: 105002-105002
  • DOI: 10.1088/0953-4075/48/10/105002
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [学会発表] EUV-FEL励起由来のヘリウムイオンからの 164 nm 超蛍光の観測 (2018)
  • 著者名/発表者名: J R Harries, 岩山 洋士, 繁政英治, 久間 晋, 大和田成起, 井上伊知郎, 富樫格, 鈴木紀裕, 東善郎,
  • 学会等名: 日本物理学会2018年次大会
• [学会発表] EUV-FELによるVUV超蛍光：実験と数値計算 (2018)
  • 著者名/発表者名: J R Harries, 岩山洋土 ,藤瀬光, 繁政英治, 鈴木紀裕, 東善郎, 久間晋, 井上伊知郎, 大和田成起
  • 学会等名: 第31回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム (つくば)
• [学会発表] EUV-FEL 光とヘリウム原子の相互作用:実験と数値計算 (2017)
  • 著者名/発表者名: J R Harries, 岩山 洋士, 藤瀬光香, 久間 晋, 大和田成起, 井上伊知郎, 富樫格, 玉作賢治, 繁政英治
  • 学会等名: 日本物理学会第72 回年次大会（2017年）
  • 発表場所: 大坂大学 豊中キャンパス (大阪府)
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] A new generation of room-temperature electron-beam ion traps with straight-through, on-axis optical access (2017)
  • 著者名/発表者名: Sven Bernitt, Klaus Blaum, Lisa F Buchauer, Thore M Bucking, Andre Cieluch, Alexander Egl, James R Harries, Sandro Kraemer, Steffen Kuhn, Peter Micke, Rima X Schussler, Christoph Schweiger, Sven Sturm, Robert N Wolf, Jose R. Crespo Lopez-Urrutia
  • 学会等名: 30th International Conference on Photonic, Electronic and Atomic Collisions (ICPEAC XXX)
  • 国際学会
• [学会発表] Superfluorescence (collective spontaneous emission) observed from helium atoms following excitation using an extreme-ultraviolet free-electron laser (2017)
  • 著者名/発表者名: J R Harries, H Fujise, I Inoue, H Iwayama, S Kuma, Y Miyamoto, K Nakajima, C Ohae, S Ohwada, N Sasao, E Shigemasa, K Tamasaku, T Togashi, M Yabashi
  • 学会等名: 30th International Conference on Photonic, Electronic and Atomic Collisions (ICPEAC XXX)
  • 国際学会
• [学会発表] Observation of superfluorescence at a wavelength of 164 nm from ‘highly’ - charged helium ions (2017)
  • 著者名/発表者名: J R Harries, 東善郎, 岩山洋士, 久間晋, 繁政英治, 鈴木紀裕
  • 学会等名: 原子衝突学会第42回年会
• [学会発表] EUV-FEL励起1s4pへリム原子集団における超蛍光・超放射の実験と数値計算 (2016)
  • 著者名/発表者名: J R Harries, 岩山 洋士, 久間 晋,宮本祐樹、永園 充, 中嶋 享, 大饗千彰, 富樫 格, 繁政英治, 笹尾 登
  • 学会等名: 日本物理学会2016年秋季大会
  • 発表場所: 金沢大学 （石川県、金沢市）
  • 年月日: 2016-09-13
• [学会発表] Compact 0.86 T room-temperature electron beam ion traps (2016)
  • 著者名/発表者名: P Micke, S Bernitt, K Blaum, L F. Buchauer, T M. Bucking, A Cieluch, A Egl, J R Harries, D Hollain , S A. King, S Kraemer, S Kuhn , T Leopold, T Pfeifer, T Stohlker, S Sturm, J Ullrich, R Wolf, P O. Schmidt , J-R. Crespo Lppez-Urrutia
  • 学会等名: European Conference on Atomic and Molecular Physics
  • 発表場所: ドイツ国、フランクフルト市
  • 年月日: 2016-09-05
  • 国際学会
• [学会発表] Multiple wavelength superfluorescence/superradiance in helium following free-electron laser excitation (2016)
  • 著者名/発表者名: J R Harries
  • 学会等名: The 15th International Conference on X-ray Lasers
  • 発表場所: 奈良春日野国際フォーラム （奈良県奈良市）
  • 年月日: 2016-05-22
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] A compact 0.74 T room-temperature electron beam ion trap (2016)
  • 著者名/発表者名: Peter Micke, Sven Bernitt, James Harries, Robert Wolf, Sven Sturm, Alexander Egl, Lisa F. Buchauer, Steffen Kuhn, Thore M. Bucking, Sandro Kraemer, Ioanna Arapoglou, Thomas Stohlker, Klaus Blaum, Thomas Pfeifer, Piet O. Schmidt, and Jose R. Crespo Lopez-Urrutia
  • 学会等名: DPG-Fruhjahrstagung
  • 発表場所: ハノーバ市 （ドイツ）
  • 年月日: 2016-02-29
  • 国際学会
• [学会発表] SCSS 励起由来のヘリウム原子多遷移間における超蛍光・超放射 (2016)
  • 著者名/発表者名: J R Harries ,大饗千彰 ,岩山洋士 ,繁政英治 ,久間晋 ,中嶋享 ,富樫格 ,宮本祐樹 ,笹尾 登
  • 学会等名: 第29回日本放射光学会年会
  • 発表場所: 東京大学柏の葉キャンパス （千葉県柏市）
  • 年月日: 2016-01-09
• [学会発表] Multiple-wavelength superfluorescence in helium following FEL excitation: ultrafast experiments and simulations (2015)
  • 著者名/発表者名: J R Harries, C Ohae, H Iwayama, K Kawaguchi, S Kuma, Y Miyamoto , M Nagasono , K Nakajima , I Nakano , E Shigemasa , N Sasao , T Togashi , S Uetake , T Wakabayashi, A Yoshimi, K Yoshimura, M Yoshimura
  • 学会等名: 原子衝突学会第40回年会
  • 発表場所: 首都大学東京 （東京都八王子市）
  • 年月日: 2015-09-28
  • 招待講演
• [学会発表] A compact 0.74 T room temperature EBIT (2015)
  • 著者名/発表者名: P. Micke , S. Bernitt , J. Harries , L. F. Buchauer , T. M. Bucking , S. Kuhn, P. O. Schmidt, and J. R. Crespo Lopez-Urrutia
  • 学会等名: 47th Conference of the European Group on Atomic Systems
  • 発表場所: リガ市 （ラトビア）
  • 年月日: 2015-07-14
  • 国際学会