| 研究課題/領域番号 |
20H01880
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分14010:プラズマ科学関連
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
富田 健太郎 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (70452729)
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| 研究分担者 |
砂原 淳 大阪大学, レーザー科学研究所, 招へい准教授 (00370213)
西原 功修 大阪大学, レーザー科学研究所, 名誉教授 (40107131)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
18,330千円 (直接経費: 14,100千円、間接経費: 4,230千円)
2022年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2021年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2020年度: 12,610千円 (直接経費: 9,700千円、間接経費: 2,910千円)
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| キーワード | トムソン散乱 / レーザー生成プラズマ / 電子温度 / 電子密度 / 軟X線 / EUV / トムソン散乱計測 / 軟X線光源 / EUV光源 / 協同トムソン散乱 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
レーザー生成多価電離プラズマの電子密度、電子温度、イオン温度、平均イオン価数の2次元空間分布・時間変化計測を協同的トムソン散乱のイオン項・電子項を同時計測することで行う。計測は申請者らが開発した差分散型6回折格子分光器およびこれから開発する偏光分離分光器を用いて行う。軟X線や極端紫外線光源用プラズマを想定し、ターゲット元素、レーザーパワー密度を変更した計測を実施する。X線CCDカメラによる波長1-20 nm範囲の放射スペクトルを計測する。以上により、これまで不明確であったプラズマ生成条件と放射スペクトル分布を、プラズマパラメータを媒介として定量的に関連付けられるようにする。
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| 研究成果の概要 |
協同的トムソン散乱法を用いて、レーザー生成プラズマの電子密度・電子温度・平均イオン価数・速度場の2次元空間分布及び時間進展の非接触計測を実現した。これらの計測は比較的計測が容易な平板炭素ターゲットを中心に進めた。その成果を基に、波長6nm帯の光源として期待されている、Gdターゲットを用いたトムソン散乱計測を進めた。Gdプラズマでは、高レーザーパワー密度による、高温状態の実現が期待されているが、圧力勾配によるエネルギーの損失（膨張損失）が増大することが予想された。工学的には、投入レーザー強度と電子温度の関係を明らかにすることが重要であり、それを明らかにすることを念頭に、実験を行った。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
軟X線およびEUV領域における半導体露光光源として、レーザー生成プラズマ光源の開発は重要である。そこでは不透明なプラズマが、非一様・非定常に存在している。光の発生や輸送過程はプラズマの密度・温度で決定されるため、光源プラズマ内の密度・温度計測は現象把握に必須項目でありながら、計測が技術的に困難であり達成されてこなかった。本研究ではそれを打破できる新たな協同的トムソン散乱システムを基軸として、レーザープラズマの密度・温度だけでなく、流体運動で重要な速度場をも実計測可能とした点で学術的な意義は大きい。さらに実用的な軟X線光源について、投入レーザー強度と電子温度の関係を明らかにした点も意義がある。
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