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レーザープラズマを用いた高輝度X線集光技術の開発

研究課題

研究課題/領域番号 16K05030
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 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

河内 哲哉  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, 所長(定常) (40343941)

研究分担者 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)
川染 勇人  香川高等専門学校, 情報工学科, 准教授 (90391325)
研究協力者 長谷川 登  
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2018年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2017年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2016年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
キーワードX線レーザー / X線光学 / プラズマ科学 / プラズマ分光学 / 高強度レーザー / レーザー科学 / エックス線光学 / X線光学素子 / プラズマ物理 / 量子ビーム
研究成果の概要

レーザー生成プラズマの急峻な密度勾配による屈折率変化を利用したX線集光レンズ等の新しいX線光学素子の実現を目的とし、金、モリブデン等のサンプル表面に光学レーザーを照射した際に固体表面に生成する原子数層の薄膜プラズマがX線領域のビームスプリッタとして機能することを軟X線プローブを入射することにより実証した。また、炭素プラズマによるX線レンズの実現に向けて、衝突輻射モデルによるレーザー照射時の炭素多価イオンの生成ダイナミクス及び電子密度の時間発展を計算するとともに、2次元流体コードによる電子密度分布に対するX線光線追跡を行い、プラズマのX線集光レンズとしての性能を定量的に評価した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究の成果は、高輝度軟X線源の新しい集光技術の実証に先鞭をつけたものであり、近年の発展が著しいX線自由電子レーザーや高次高調波、更にはX線管などからのK殻特性X線などの他のX線源の集光技術やビームスプリッターとして適用可能である。従って、X線利用技術を一段と高める基盤技術として、物質科学や材料科学、創薬・医療技術、更には非破壊検査などの多くの産業分野や学術分野における計測・観察技術の高性能化へと繋がると考えられる。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (22件)

すべて 2019 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (13件) (うち国際共著 6件、 査読あり 12件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 8件、 招待講演 9件)

  • [雑誌論文] Development of soft x-ray laser irradiation beamline for ablation and damage study2019

    • 著者名/発表者名
      M. Ishino, T.-H. Dinh, N. Hasegawa, K. Sakaue, T. Higashiguchi, S. Ichimaru, M. Hatayama, M. Washio, and M. Nishikino
    • 雑誌名

      Proceedings of SPIE

      巻: 10905 ページ: 46-46

    • DOI

      10.1117/12.2513390

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Analysis of Reflection Signal from EUV Multilayer Mirror for Irradiation-Induced Damage Study2018

    • 著者名/発表者名
      Ishino M.、Ichimaru S.、Hatayama M.、Hasegawa N.、Oku S.、Nishikino M.
    • 雑誌名

      Proceedings of the 15th International Conference on X-Ray Lasers

      巻: 202 ページ: 315-319

    • DOI

      10.1007/978-3-319-73025-7_47

    • ISBN
      9783319730240, 9783319730257
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Study of damage structure formation on aluminum film targets by picosecond soft X-ray laser ablation around threshold region2018

    • 著者名/発表者名
      Ishino Masahiko、Inogamov Nail A.、Tamotsu Satoshi、Zhakhovsky Vasily V.、Hasegawa Noboru、Skobelev Igor Yu.、Faenov Anatoly Ya.、Pikuz Tatiana A.、Mikami Katsuhiro、Kawachi Tetsuya、Nishikino Masaharu
    • 雑誌名

      Applied Physics A

      巻: 124 号: 9 ページ: 1-8

    • DOI

      10.1007/s00339-018-2072-9

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] 軟X線レーザーによるフェムト秒レーザーアブレーション過程の観察2018

    • 著者名/発表者名
      長谷川 登, 錦野 将元
    • 雑誌名

      J. Plasma Fusion Research

      巻: 94 ページ: 261-265

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Deep-hole drilling of amorphous silica glass by extreme ultraviolet femtosecond pulses2018

    • 著者名/発表者名
      Tatsunori Shibuya, Takashi Takahashi, Kazuyuki Sakaue, T. -H. Dinh, Hiroyuki Hara, Takeshi Higashiguchi, Masahiko Ishino, Yuya Koshiba, Masaharu Nishikino, Hiroshi Ogawa, Masahito Tanaka, Masakazu Washio, Yohei Kobayashi, Ryunosuke Kuroda
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 113 号: 17 ページ: 171902-171902

    • DOI

      10.1063/1.5046125

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Numerical Calculation of Gain Coefficient for Recombination X-Ray Lasers in a Carbon Cluster Plasma2018

    • 著者名/発表者名
      Kawazome H.、Namba S.
    • 雑誌名

      Proceedings of the 15th International Conference on X-ray Lasers

      巻: 202 ページ: 63-68

    • DOI

      10.1007/978-3-319-73025-7_10

    • ISBN
      9783319730240, 9783319730257
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Progress and Prospects of X-Ray Laser Research in QST2018

    • 著者名/発表者名
      Nishikino M.、Hasegawa N.、Ishino M.、Imazono T.、Sasaki A.、Mikami K.、Dinh T. -H.、Suemoto T.、Namba S.、Faenov A. Ya.、Pikuz T. A.、Ichimaru S.、Hatayama M.、Kawachi T.
    • 雑誌名

      Proceedings of the 15th International Conference on X-Ray Lasers

      巻: 202 ページ: 21-24

    • DOI

      10.1007/978-3-319-73025-7_3

    • ISBN
      9783319730240, 9783319730257
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] High-Order Harmonic Generation by Relativistic Plasma Singularities: The Driving Laser Requirements2018

    • 著者名/発表者名
      Pirozhkov A. S.、Esirkepov T. Zh.、Pikuz T. A.、Faenov A. Ya.、Ogura K.、Hayashi Y.、Kotaki H.、Ragozin E. N.、Neely D.、Kiriyama H.、Koga J. K.、Fukuda Y.、Sagisaka A.、Nishikino M.、Imazono T.、Hasegawa N.、Kawachi T.、Daido H.、Kato Y.、Bulanov S. V.、Kondo K.、Kando M.
    • 雑誌名

      Proceedings of the 15th International Conference on X-Ray Lasers

      巻: 202 ページ: 85-92

    • DOI

      10.1007/978-3-319-73025-7_13

    • ISBN
      9783319730240, 9783319730257
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] In Situ Characterization of XFEL Beam Intensity Distribution and Focusability by High-Resolution LiF Crystal Detector2018

    • 著者名/発表者名
      Pikuz T. A.、Faenov A. Ya.、Matsuoka T.、Albertazzi B.、Ozaki N.、Hartely N.、Muray Ricardo Arturo O.、Yabuuchi T.、Habara H.、Matsuyama S.、Yamauchi K.、Inubushi Y.、Yabashi M.、Nishikino M.、Kawachi T. Pikuz S. A.、Bleiner D.、Tanaka K. A.、Ishikawa T.、Kodama R.等
    • 雑誌名

      Proceedings of the 15th International Conference on X-ray Lasers

      巻: 202 ページ: 109-115

    • DOI

      10.1007/978-3-319-73025-7_17

    • ISBN
      9783319730240, 9783319730257
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Ultra-intense X-Ray Radiation Photopumping of Exotic States of Matter by Relativistic Laser Plasma in the Radiation-Dominated Kinetic Regime (RDKR)2018

    • 著者名/発表者名
      A. Ya. Faenov, Noboru Hasegawa, Masaharu Nishikino, et al.
    • 雑誌名

      Proceedings of the 15th International Conference on X-Ray Lasers

      巻: 202 ページ: 149-158

    • DOI

      10.1007/978-3-319-73025-7_23

    • ISBN
      9783319730240, 9783319730257
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Formation of x-ray Newton’s rings from nano-scale spallation shells of metals in laser ablation2017

    • 著者名/発表者名
      Masaharu Nishikino, Noboru Hasegawa, Takuro Tomita, Yasuo Minami, Takashi Eyama, Naoya Kakimoto, Rui Izutsu, Motoyoshi Baba, Tetsuya Kawachi, and Tohru Suemoto
    • 雑誌名

      AIP Advances

      巻: 7 号: 1

    • DOI

      10.1063/1.4975218

    • NAID

      120006877870

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 高密度プラズマによるX線レーザーの屈折効果2016

    • 著者名/発表者名
      Faenov Anatoly, 石野雅彦、河内哲哉
    • 雑誌名

      J. Plasma Fusion Res.

      巻: 92 ページ: 523-529

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 「蜃気楼」X線領域の蜃気楼の観察と新しい光学素子への展開2016

    • 著者名/発表者名
      タチアナピクツ、アナトリーファエノフ、河内哲哉
    • 雑誌名

      光アライアンス

      巻: 27(9) ページ: 1-5

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Surface Ablation by Soft X-ray Laser Pulse for EUV nano-scale fabrication2018

    • 著者名/発表者名
      錦野 将元, 石野 雅彦, タンフン ヂン, 長谷川 登, 坂上 和之, 東口 武史, 鷲尾 方一, 木下 博雄
    • 学会等名
      SPIE Photonics West /LAMOM XXIV
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Surface Ablation by Soft X-ray Laser Pulse for EUV nano-scale fabrication2018

    • 著者名/発表者名
      錦野将元
    • 学会等名
      2018 Source Workshop, EUV Litho, Inc.
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Generation of energetic particles & radiation by use of peta-watt lasers in QST-KPSI2018

    • 著者名/発表者名
      河内哲哉
    • 学会等名
      The 10th Asian Symposium on Intense Laser Science
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Generation of short wavelength radiation and energetic particles using PW-class lasers2018

    • 著者名/発表者名
      河内哲哉
    • 学会等名
      The 16th International Conference on X-ray Lasers
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Study of High Power Lasers at KPSI/QST2018

    • 著者名/発表者名
      河内哲哉
    • 学会等名
      The 2nd QST International Symposium
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Generation of energetic chraged particles and radiation by use of peta-watt lasers in QST-KPSI2018

    • 著者名/発表者名
      Tetsuya Kawachi
    • 学会等名
      The 10th Asian Symposium on Intense Laser Science
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Soft X-ray laser ablation of metals and dielectrics2017

    • 著者名/発表者名
      A.Y. Faenov, T. Pikuz, M. Ishino, N. A. Inogamov, V. Zhakhovskiy, S. Starikov, I. Skobelev, N. Hasegawa, M. Nishikino, M. Kando, R. Kodama and T. Kawachi
    • 学会等名
      SPIE Optics & Optoelectrnics 2017
    • 発表場所
      プラハ、チェコ共和国
    • 年月日
      2017-04-26
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Observation of fs-laser spallative ablation by soft x-ray laser probe2017

    • 著者名/発表者名
      Masaharu Nishikino, Noboru Hasegawa, Takuro Tomita, Yasuo Minami, Takashi Eyama, Naoya Kakimoto, Rui Izutsu, Motoyoshi Baba, Tetsuya Kawachi, and Tohru Suemoto
    • 学会等名
      SPIE Photonics west:Laser Applications in Microelectronic and Optoelectronic Manufacturing (LAMOM) XXII
    • 発表場所
      サンフランシスコ・米国
    • 年月日
      2017-01-31
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Recent Progress of Laser-Driven Intense X-ray Sources and the Appilcations2017

    • 著者名/発表者名
      Tetsuya Kawachi
    • 学会等名
      24th Congress of the International Union of Crystallography
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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