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高強度XFELを用いたサイト選択的化学分析法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 20K05549
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分34020:分析化学関連
研究機関名古屋大学

研究代表者

伏谷 瑞穂  名古屋大学, 理学研究科, 准教授 (50446259)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2022年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2021年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2020年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
キーワード非線形光学応答 / 電子イオンコインシデンス / 極紫外・X線自由電子レーザー / 内殻二重空孔 / 局所化学分析 / X線自由電子レーザー / 化学分析 / 高強度XFEL / 光電子計測
研究開始時の研究の概要

本研究では,内殻二重空孔状態に基づく新たな分子内サイト選択的化学分析法の基盤技術の開発を目的とする。まずは,現有の電子分析装置に新たにイオン捕集機構を統合し,電子だけでなく解離イオンをも高精度で捉える電子・イオンコインシデンス計測の導入を行う。続いて,検出効率の改善による真のコインシデンス事象の向上および偽事象の原因となる残留ガスの抑制に取り組む。本手法により,内殻電子が関与する非線形光学現象の基礎過程を明らかにするとともに,内殻二重空孔状態を利用することで分子内における特定の原子サイトを選択的に分析できることを実証する。

研究成果の概要

内殻二重空孔状態を利用した新たな分子内サイト選択的化学分析法の基盤技術の開発および確立を目指し,イオン捕集機構をもつ磁気ボトル型光電子分光器装置を用いた電子・イオンコインシデンス計測システムの開発を行った.真のコインシデンス事象の割合を高めるため,電子およびイオンの検出効率の向上を図った.開発した装置を様々な原子分子に応用し,極紫外光の2光子吸収によって生成した内殻二重空孔状態に関する情報を,電子・イオンコインシデンスマップに基づいて明らかにすることに成功した.

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では,非線形イオン化で生じた多数の電子に加えてイオンも同時に検出するという,これまでにない新規なアプローチを実現することで,内殻二重正孔状態の関与する原子分子の非線形光学応答の基本的現象を明らかにした.本手法では分子を構成する各原子に深く束縛されている内殻電子状態をプローブするため,分子全体に大きく広がった分子軌道を形成する価電子帯の電子を観測することでは得られない元素選択的かつ局所的な情報が得られると期待される.

報告書

(4件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 研究成果

    (29件)

すべて 2023 2022 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (8件) 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (18件) (うち国際学会 11件、 招待講演 14件)

  • [国際共同研究] Stanford Linear Accelerator Centre/Kansas State University/Stony Brook University(米国)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Oxford/University of Southampton/University of Bristol(英国)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [国際共同研究] DESY(Deutsches Elektronen Synchrotron)(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Turku(フィンランド)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [国際共同研究] Stanford Linear Accelerator Centre/Kansas State University/Stony Brook University(米国)

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [国際共同研究] DESY (Deutsches Elektronen- Synchrotron)(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [国際共同研究] University of Oxford/University of Southampton/University of Bristol(英国)

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [国際共同研究] University of Turku(フィンランド)

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Capturing transient core-to-core resonances in Kr in intense extreme-ultraviolet laser fields by electron-ion coincidence spectroscopy2023

    • 著者名/発表者名
      Mizuho Fushitani, Makoto Yamada, Hikaru Fujise, Shigeki Owada, Tadashi Togashi, Kyo Nakajima, Makina Yabashi, Akitaka Matsuda, Yasumasa Hikosaka, and Akiyoshi Hishikawa
    • 雑誌名

      Physical Review A

      巻: 107 号: 2

    • DOI

      10.1103/physreva.107.l021101

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Time-resolved shot-by-shot photoelectron spectroscopy of autoionizing Xe+ states by EUV-free-electron-laser and near-IR laser pulses2021

    • 著者名/発表者名
      Fushitani Mizuho、Kawabe Yoshitaka、Fujise Hikaru、Yamada Makoto、Hasegawa Hiroka、Owada Shigeki、Togashi Tadashi、Nakajima Kyo、Yabashi Makina、Matsuda Akitaka、Hikosaka Yasumasa、Hishikawa Akiyoshi
    • 雑誌名

      Physical Review A

      巻: 104 号: 2 ページ: 023102-023102

    • DOI

      10.1103/physreva.104.023102

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 極紫外レーザー場におけるXe 原子の多電子-イオンコインシデンス分光: 非線形DCH状態生成過程の観測2020

    • 著者名/発表者名
      伏谷瑞穂,松田晃孝,彦坂泰正,菱川明栄
    • 雑誌名

      SPring-8/SACLA利用者情報

      巻: 25 ページ: 272-277

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Time-Resolved Electron-Ion Coincidence Spectroscopy of Iodomethane by Using EUV-FEL Pulses2023

    • 著者名/発表者名
      Mizuho Fushitani
    • 学会等名
      SACLA Users' Meeting 2023 Breakout Sessions A: Experimental Capabilities with Synchronized Laser System
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Ultrafast Photoelectron Spectroscopy of Doubly Excited States of He in Strong NIR Laser Fields2023

    • 著者名/発表者名
      Mizuho Fushitani
    • 学会等名
      International workshop on theory for attosecond quantum dynamics (IWTAQD) 26
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 電子・イオンコインシデンス計測によるKr原子の極紫外内殻軌道間遷移の観測2023

    • 著者名/発表者名
      伏谷瑞穂、 山田誠、 藤瀬光香、 大和田成起、 富樫格、 中嶋享、 矢橋牧名、 松田晃孝、 彦坂泰正、 菱川明栄
    • 学会等名
      第36回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] FEL同期レーザーを用いたXe+自動イオン化状態の極紫外超高速光電子分光2023

    • 著者名/発表者名
      伏谷瑞穂、 河辺佳喬、 橋ヶ谷かすみ、 大和田成起、 富樫格、 中嶋享、 矢橋牧名、 松田晃孝、 彦坂泰正、 菱川明栄
    • 学会等名
      第36回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 極紫外自由電子レーザー場中 Kr 原子の共鳴内殻軌道間遷移の観測2023

    • 著者名/発表者名
      伏谷瑞穂、 山田誠、 藤瀬光香、 大和田成起、 富樫格、 中嶋享、 矢橋牧名、 松田晃孝、 彦坂泰正、 菱川明栄
    • 学会等名
      レーザー学会学術講演会第43回年次大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Multielectron-ion Coincidence Spectroscopy of Nonlinear Atomic Processes in XUV2022

    • 著者名/発表者名
      Mizuho Fushitani
    • 学会等名
      The 20th Gordon Research Conference on Multiphoton Processes
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Observation of resonant core-to-core transitions of Kr in intense EUV-FEL fields2022

    • 著者名/発表者名
      Mizuho Fushitani
    • 学会等名
      International workshop on theory for attosecond quantum dynamics (IWTAQD) 25
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Application of EUV free-electron-laser to ultrafast photoelectron spectroscopy of nonlinear atomic and molecular processes2022

    • 著者名/発表者名
      Mizuho Fushitani
    • 学会等名
      11th International Workshop on Infrared Microscopy and Spectroscopy with Accelerator Based Sources (WIRMS2022)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Multielectron-ion coincidence spectroscopy of nonlinear ionization of atoms by intense EUV-FEL pulses2022

    • 著者名/発表者名
      Mizuho Fushitani
    • 学会等名
      International Workshop on Photoionization(IWP) Resonant Inelastic X-ray Scattering (RIXS)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Electron-electron-ion coincidence experiments on nonlinear ionization of Xe atoms with intense EUV laser pulses2022

    • 著者名/発表者名
      Mizuho Fushitani
    • 学会等名
      International workshop on theory for attosecond quantum dynamics (IWTAQD) 24
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Nonlinear atomic processes in intense EUV-FEL fields studied by multielectron-ion coincidence spectroscopy2021

    • 著者名/発表者名
      Mizuho Fushitani
    • 学会等名
      6th International Symposium on Intense Field, Short Wavelength Atomic and Molecular Processes (ISWAMP2021)
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Multielectron-ion coincidence spectroscopy of atoms in intense EUV-FELfields2021

    • 著者名/発表者名
      Mizuho Fushitani
    • 学会等名
      The Great Scientific Exchange (SciX 2021)
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 極紫外レーザによる反応追跡と制御2021

    • 著者名/発表者名
      伏谷瑞穂
    • 学会等名
      GTRリトリート2021
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Nonlinear ionization of Xe 4d double-core-hole states by EUV-FEL fields2021

    • 著者名/発表者名
      Mizuho Fushitani
    • 学会等名
      Frontiers of higher energy UV spectroscopy (#408), The 2021 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies (Pacifichem 2021)
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 電子-イオンコインシデンス計測によるKr原子の極紫外非線形内殻イオン化過程の観測2021

    • 著者名/発表者名
      伏谷 瑞穂,小泉 舜矢,田口 直人,山田 誠,藤瀬 光香,大和田 成起,富樫 格,中嶋 享,矢橋 牧名,松田 晃孝,彦坂 泰正,菱川 明栄
    • 学会等名
      第15回分子科学討論会2021
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 極紫外自由電子レーザー場中Xe原子の多電子-イオンコインシデンス分光2021

    • 著者名/発表者名
      伏谷瑞穂
    • 学会等名
      レーザー学会学術講演会第41回年次大会 シンポジウム「高輝度短波長光源」
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Ultrafast photoelectron spectroscopy of Rydberg Xe+ by using EUV-FEL and synchronized NIR laser pulses2021

    • 著者名/発表者名
      Mizuho Fushitani
    • 学会等名
      SACLA Users’ Meeting 2021, Breakout Sessions A1: Synchronized Optical Lasers
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 極紫外自由電子レーザーを用いた超高速非線形原子過程の光電子計測2021

    • 著者名/発表者名
      伏谷瑞穂
    • 学会等名
      第27回 FELとHigh-Power Radiation 研究会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 招待講演

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2024-01-30  

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