高繰り返しＸ線レーザーの開発と応用研究

• 研究課題/領域番号: 16F16019
• 研究種目: 特別研究員奨励費
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 外国
• 研究分野: 量子ビーム科学
• 研究機関: 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構
• 研究代表者: 錦野 将元 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 光量子科学研究部, グループリーダー(定常) (70370450)
• 研究分担者: DINH THANH HUNG 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 光量子科学研究部, 外国人特別研究員
• 研究期間 (年度): 2016-04-22 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 2,300千円 (直接経費: 2,300千円); 2017年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円); 2016年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
• キーワード: 軟X線レーザー / プラズマ / アブレーション / 軟Ｘ線レーザー

研究実績の概要

超短パルスレーザーと物質の相互作用による高温高密度プラズマをレーザー媒質として用いることで、波長数十nmの領域でピコ秒程度の超短パルスかつコヒーレントな軟X線ビームの生成が可能であり、高空間・高時間分解計測用のプローブ光源や超微細構造加工用のドライバーとして基礎研究から産業応用を目指した開発が行われている。本研究では産業応用への展開を目指し、プラズマを励起するための高繰り返し・高出力・高機能レーザーを開発することで、これまでにないシングルショットによる計測が可能な10Hz高繰り返し高コヒーレント軟X線レーザーやX線光源を開発し、そのX線レーザーを用いたナノスケール微細加工やナノスケール計測に関しての応用展開を目指す。
平成29年度は、前年度に高出力化・高機能化を実施したTi:Sapphireレーザーやプリパルス生成用YAGレーザーを用いて10Hz繰り返しX線レーザー発生実験を行った。モリブデンをターゲットとした波長18.9nmのX線レーザーに関して発振最適化実験を行い、国内で初めて斜入射励起方式により10Hz繰り返しX線レーザーの発振実験に成功した。また、応用研究としてコヒーレントX線自由電子レーザーを用いたアブレーション実験を行い、SiやSiN等のSi系材料のアブレーションについて実験を行い、アブレーション閾値近傍でのナノ微細構造の生成やアブレーション閾値の評価を実施し、国際共同研究によるシミュレーションによるアブレーション閾値との評価を行い、シミュレーションで評価されるアブレーション閾値と実験による閾値が非常に近いということが確認できた。

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] Academy of Science of Czech Republic(チェコ)
• [国際共同研究] Universitat Politecnica de Catalunya(Spain)
• [国際共同研究] Technische Universit Wien(Austria)
• [雑誌論文] Characteristics of laser produced plasmas of hafnium and tantalum in the 1-7 nm region (2017)
  • 著者名/発表者名: Bowen Li, Takamitsu Otsuka, Emma Sokell, Padraig Dunne, Gerry O’Sullivan, Hiroyuki Hara, Goki Arai, Toshiki Tamura, Yuichi Ono, Thanh-Hung Dinh, and Takeshi Higashiguchi
  • 雑誌名: European Physical Journal D 巻: 71 号: 11 ページ: 278-287
  • DOI: 10.1140/epjd/e2017-70830-6
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Evaluation of a flat-field grazing incidence spectrometer for highly charged ion plasma emission in soft x-ray spectral region from 1 to 10 nm (2016)
  • 著者名/発表者名: Thanh-Hung Dinh, Yoshiki Kondo, Toshiki Tamura, Yuichi Ono, Hiroyuki Hara, Hiroki Oikawa, Yoichi Yamamoto, Masahiko Ishino, Masaharu Nishikino, Tetsuya Makimura, Padraig Dunne, Gerry O’Sullivan, Shigeru Ohta, Ken Kitano, Takeo Ejima, Hatano Tadashi, and Takeshi Higashiguchi
  • 雑誌名: Review of Scientific Instruments 巻: 87 号: 12 ページ: 123106-123106
  • DOI: 10.1063/1.4971421
  • NAID: 120007135053
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Study on silicon ablation using femtosecond extreme ultraviolet laser (2018)
  • 著者名/発表者名: T.-H. Dinh，N. Medvedev，M. Ishino，N. Hasegawa，A. Kon，Y. Inubushi，S. Ohwada，M. Nishikino
  • 学会等名: The 38th Annual Meeting of The Laser Society of Japan
• [学会発表] Highly coherent lab-scale soft x-ray laser using multistage amplifier (2017)
  • 著者名/発表者名: T.-H. Dinh, N. Hasegawa, M. Kishimoto, S. Namba, J. Seres, M. Nishikino, and T. Kawachi
  • 学会等名: SPIE Optics + Optoelectronics, X-Ray Lasers and Coherent X-Ray Sources: Development and Applications
  • 国際学会
• [学会発表] Calibration of a calorimeter for high power soft x-ray lasers (2017)
  • 著者名/発表者名: T.-H. Dinh, M. Nishikino, M. Ishino, T. Hatano, T. Tamura, T. Ogura, H. Hara, K. Sakaue, S. Ichimaru, Y. Inubushi, A. Kon, S. Ohwada, H. Kinoshita, N. Hasegawa, T. Higashiguchi, H. Washio
  • 学会等名: The 78th JSAP Autumn Meeting
• [学会発表] DEVELOPMENT OF A HIGH REPETITION RATE PLASMA- BASED SOFT X-RAY LASER: APPLICATIONS AND CURRENT STATUS IN QST (2016)
  • 著者名/発表者名: T.-H. Dinh, N. Hasegawa, M. Ishino, M. Kishimoto, S. Namba, J. Seres, M. Nishikino and T. Kawachi
  • 学会等名: The 9th Asian Symposium on Intense Laser Science
  • 発表場所: Ninh Binh City, Vietnam
  • 年月日: 2016-11-08
  • 国際学会 / 招待講演