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キャピラリ放電型再結合励起を用いた短波長軟X線レーザの開発

研究課題

研究課題/領域番号 19656074
研究種目

萌芽研究

配分区分補助金
研究分野 電力工学・電気機器工学
研究機関東京工業大学

研究代表者

堀田 栄喜  東京工業大学, 総合理工学研究科(研究院), 教授 (70114890)

研究期間 (年度) 2007 – 2008
研究課題ステータス 完了 (2008年度)
配分額 *注記
3,300千円 (直接経費: 3,300千円)
2008年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
2007年度: 2,100千円 (直接経費: 2,100千円)
キーワード軟X線 / レーザ / パルスパワー / 高速大電流 / 再結合励起 / 水素様窒素 / ネオン様アルゴン / キャピラリ
研究概要

現有設備の改良により,再結合励起による水素様窒素の軟X線レーザ発振(波長13.4nm)を世界で初めて実現することを最終目的としている。
昨年度,スイッチ部およびキャピラリ部の構造改良による浮遊インダクタンスの低減を行い,従来の1/3程度までにすることができ,放電電流の増大の可能性を示した。本年度はさらに,中間水コンデンサとキャピラリ負荷を伝送線路で接続し,シミュレーションにより,伝送線路め特性インピーダンスを変化させた場合に,反射電圧波の重畳を利用することによって大電流化および短パルス化が可能なことを見出し,実験により確認した。その結果,電流値65kA以上,パルス幅70ns程度の放電電流を得ることができた。
再結合レーザ実現の可能性を探るため,直径3mm,長さ80〜150mmのキャピラリに窒素を封入して放電を行い,窒素プラズマの電離過程を検証した。シミュレーション結果によれば,4価の窒素イオンが放電開始と共に電流層内側に生ずる衝撃波によって生成され,軸上に衝撃波が達した瞬間には5価まで急激に電離される。その後,150eV程度のピンチプラズマが数nsの間維持され,6価のイオンが徐々に増加していく。その後,さらに数nsの時間を掛けて7価の窒素イオンが生成されることが分かった。実験では,放射光をXRDを用いて計測し,波長20nm以下のXRD信号と波長3nm以下のXRD信号の計測結果から,放電開始後20ns付近から,2-5価のイオンからの放射が確認され,放電電流が70kA程度に達した後,再度,ピークの2/3程度まで電流が減少した時刻に,水素様窒素の1s-2p遷移(2.5nm)または水素様窒素の上位準位から1sへの再結合放射光が観測され,最大ピンチ時に,水素様窒素が存在していることが明らかになった。今後,分光計測により,小信号利得の計測を行い,再結合励起レーザ発振の可能性を調べる予定である。

報告書

(2件)
  • 2008 実績報告書
  • 2007 実績報告書
  • 研究成果

    (11件)

すべて 2009 2008 2007

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (5件)

  • [雑誌論文] The possibility of a capillary discharge soft X-ray laser with shorter wavelength by utilizing a recombination scheme2009

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Sakai, S. Takahashi, Tomonao Hosokai, et al.
    • 雑誌名

      J. Plasma and Fusion Research Series (In Press)

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 水素様窒素再結合励起型軟X線レーザ発振に向けた装置開発2008

    • 著者名/発表者名
      高橋俊輔, 酒井雄祐, 渡邊正人, 他
    • 雑誌名

      電気学会研究会資料,パルスパワー・放電合同研究会 PPT-08-21/ED-08-50

      ページ: 31-36

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [雑誌論文] Development of High Power Pumping System for Capillary Duscharge EUV Laser2008

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Sakai, Takanori Komatsu, Masato Watanabe, et al.
    • 雑誌名

      NIFS 2007 Coordinated Research (Symposium) NIFS-PROC-72

      ページ: 1-4

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [雑誌論文] Measurement of Divergence of Ne-like Ar Soft X-ray Laser Generated by Capillary Z-Pinch Discharge2008

    • 著者名/発表者名
      Y. Hayashi, H. Ghomi, Y. Zhao, Y. Cheng, Y. Sakai, et. al.
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics 47

      ページ: 977-979

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Soft X-ray Radiation from Nitrogen Z-pinch Plasma Produced by Capillary Discharge2007

    • 著者名/発表者名
      Y. Sakai, T. Komatsu, Y. Xiao, I. Song, G. Niimi, et. al.
    • 雑誌名

      IEEJ Trans. on Fundamentals and Materials 127

      ページ: 675-610

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 水素様窒素再結合励起型軟X線レーザ発振に向けたパルスパワーシステムの開発2007

    • 著者名/発表者名
      高橋俊輔, 酒井雄祐, 渡邊正人, 沖野晃俊, 堀田栄喜
    • 雑誌名

      電気学会研究会資料 PPT-07

      ページ: 29-33

    • NAID

      10019975962

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] FAST PULSED CAPILLARY DISCHARGE FOR LASING OF A RECO MBINATION SOFT X-RAY LASER2008

    • 著者名/発表者名
      Shunsuke Takahashi, Yusuke Sakai, Masato Watanabe, et al.
    • 学会等名
      14th International Congress on Plasma Physics
    • 発表場所
      Fukuoka, Japan
    • 年月日
      2008-09-11
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] THE POSSIBILITY OF A CAPILLARY DISCHARGE SOFT X-RAY LASER WITH SHORTER WAVELENGTH BY UTILIZING A RECOMBINATION SCHEME2008

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Sakai, Shunsuke Takahashi, Masato Watanabe, et al.
    • 学会等名
      14th International Congress on Plasma Physics
    • 発表場所
      Fukuoka, Japan
    • 年月日
      2008-09-11
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Discharge Produced Plasma EUV Light Sources for Microlithography and Capillary Discharge SXR Laser2008

    • 著者名/発表者名
      Eiki Hotta
    • 学会等名
      2008 Academic Symposium on Optoelectronics & Microelectronics Technology(ASOMT 2008)
    • 発表場所
      Harbin, China
    • 年月日
      2008-01-27
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Optimization of capillary discharge condition for SXR and EUV sources2007

    • 著者名/発表者名
      Eiki Hotta
    • 学会等名
      28th International Conference on Phenomena in Ionized Gases
    • 発表場所
      Prague, Czech
    • 年月日
      2007-07-17
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Hig Voltage Capillary Discharge System for Excitation of Soft X-Ray Laser2007

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Sakai
    • 学会等名
      Int. Conf. on Pulsed Power and Plasma Science(PPPS2007),
    • 発表場所
      Albuquerque, NM, USA
    • 年月日
      2007-06-20
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書

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公開日: 2007-04-01   更新日: 2016-04-21  

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