自由電子レーザー利用実験に向けた金属・半導体クラスター源の開発

• 研究課題/領域番号: 23600006
• 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: 京都大学
• 研究代表者: 永谷 清信 京都大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (30273436)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2013
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円); 2013年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2012年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2011年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
• キーワード: 自由電子レーザー / クラスター

研究概要

本研究では、自由電子光源の利用技術開発、特に試料導入技術の開発を行った。試料導入装置として、超音速ジェットを用いた希ガス巨大クラスター源および、高融点元素クラスター源を開発した。高融点元素クラスター源としては、ナノ秒のパルス幅を持つ高強度YAGレーザーを用いるレーザーアブレーション型の装置および電磁パルスバルブを用いた高温液体ジェット装置 (最大試料温度200度)を製作して、性能評価を進めた。パルスクラスター源を用いて、電子分光、ポンプ-プローブ計測、小角X線散乱など、FELから得られる高強度短波超パルス光を用いた物性評価技術の開発を行った。

研究成果

• [雑誌論文] Pulse delay effect in angular distribution of near-threshold EUV+IR two-photon ionization of Ne (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Mondal, H. Fukuzawa, K. Motomura, T. Tachibana, K. Nagaya, T. Sakai, K. Matsunami, S. Yase, M. Yao, S. Wada, H. Hayashita, N. Saito, C. Callegari, K. Prince, C. Miron, M. Nagasono, K. L. Ishikawa, A. K. Kazansky, N. M. Kabachnik and K. Ueda.
  • 雑誌名: Phys. Rev. 巻: A 89 ページ: 13415-13415
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pulse delay effect in angular distribution of near-threshold EUV+IR two-photon ionization of Ne (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Mondal, H. Fukuzawa, K. Motomura, T. Tachibana, K. Nagaya, T. Sakai, K. Matsunami, S. Yase, M. Yao, S. Wada, H. Hayashita, N. Saito, C. Callegari, K. C. Prince, C. Miron, M. Nagasono, T. Togashi, M. Yabashi, K. L. Ishikawa, A. K. Kazansky, N. M. Kabachnik, and K. Ueda
  • 雑誌名: Phys. Rev. A 巻: 89 号: 1
  • DOI: 10.1103/physreva.89.013415
  • 査読あり
• [雑誌論文] Deep inner-shell multiphoton absorption by intense x-ray free-electron laser pulses (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Fukuzawa, S.-K. Son, K. Motomura, S. Mondal, K. Nagaya, S. Wada, X.-J. Liu, R. Feifel, T. Tachibana, Y. Ito, M. Kimura, T. Sakai, K. Matsunami, H. Hayashita, J. Kajikawa, P. Johnsson, M. Siano, E. Kukk, B. Rudek, B. Erk, L. Foucar, E. Robert, C. Miron, K. Tono, T. Togashi, Y. Inubushi, T. Sato, T. Katayama, T. Hatsui, T. Kameshima, M. Yabashi, M. Yao, R. Santra, and K. Ueda.
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. 巻: 110 ページ: 173005-173005
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photoelectron Angular Distributions for Two-photon Ionization of Helium by Ultrashort Extreme Ultraviolet Free Electron Laser Pulses (2013)
  • 著者名/発表者名: R. Ma, K. Motomura, K.L. Ishikawa, S. Mondal, H. Fukuzawa, A. Yamada, K. Ueda, K. Nagaya, S. Yase, Y. Mizoguchi, M. Yao, A. Rouz´ee, A. Hundermark, M.J.J. Vrakking, P. Johnsson, M. Nagasono, K. Tono, T. Togashi, Y. Senba, H. Ohashi, M. Yabashi, and T. Ishikawa.
  • 雑誌名: J. Phys. B : At. Mol. Opt. Phys. 巻: 46 ページ: 164018-164018
  • 査読あり
• [雑誌論文] Frustration of photoionization of Ar nanoplasma produced by extreme ultraviolet FEL pulses (2013)
  • 著者名/発表者名: H Iwayama, K Nagaya, M Yao, H Fukuzawa, X-J Liu, G Pruemper, K Ueda, K Motomura, K. Ueda, N Saito, A Rudenko, L Foucar, M Nagasono, A Higashiya, M Yabashi, T Ishikawa, H Ohashi and H Kimura.
  • 雑誌名: J. Phys. B : At. Mol. Opt. Phys. 巻: 46 ページ: 164019-164019
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photoelectron angular distributions for two-photon sequential double ionization of xenon by ultrashort extreme ultraviolet free electron laser pulses (2013)
  • 著者名/発表者名: S Mondal, R Ma, K Motomura, H Fukuzawa, A Yamada, K Nagaya, S Yase, Y Mizoguchi, M Yao, A Rouz´ee, A Hundertmark, M J J Vrakking, P Johnsson, M Nagasono, K Tono, T Togashi, Y Senba, H Ohashi, M Yabashi, T Ishikawa, I P Sazhina, S Fritzsche, N M Kabachnik and K Ueda.
  • 雑誌名: J. Phys. B : At. Mol. Opt. Phys. 巻: 46 ページ: 164022-164022
  • 査読あり
• [雑誌論文] Unusual Under-threshold Ionization of Neon Clusters Studied by Ion Spectroscopy (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Nagaya, A. Sugishima, H. Iwayama, H. Murakami, M. Yao, H. Fukuzawa, X.-J. Liu, K. Motomura, K. Ueda, N. Saito, L. Foucar, A. Rudenko, M. Kurka, K.-U. Kühne, J. Ullrich, A. Czasch, R. Dörner, R. Feifel, M. Nagasono, A. Higashiya, M. Yabashi, T. Ishikawa, T. Togashi, H. Kimura, and H. Ohashi.
  • 雑誌名: J. Phys. B : At. Mol. Opt. Phys. 巻: 46 ページ: 164023-164023
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sequential multiphoton multiple ionization of atomic argon and xenon irradiated by x-ray free-electron laser pulses from SACLA (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Motomura, H. Fukuzawa, S-K. Son, S. Mondal, T. Tachibana, Y. Ito, M. Kimura, K. Nagaya, T. Sakai, K. Matsunami, S. Wada, H. Hayashita, J. Kajikawa, X-J. Liu, R. Feifel, P. Johnsson, M. Siano, E. Kukk, B. Rudek, B. Erk, L. Foucar, E. Robert, C. Miron, K. Tono, Y. Inubushi, T. Hatsui, M. Yabashi, M. Yao, R. Santra, K. Ueda.
  • 雑誌名: J. Phys. B : At. Mol. Opt. Phys. 巻: 46 ページ: 164024-164024
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crossover in the Photo-ionization Processes of Ne Clusters with Increasing EUV-FEL Intensity (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Yase, K. Nagaya, Y. Mizoguchi, M. Yao, H. Fukuzawa, K. Motomura, A. Yamada, Ri Ma, K. Ueda, N. Saito, M. Nagasono, T. Togashi, K. Tono, M. Yabashi, T. Ishikawa, H. Ohashi, and Y. Senba.
  • 雑誌名: Phys. Rev. 巻: A 88 ページ: 43203-43203
  • 査読あり
• [雑誌論文] Unusual Under-threshold Ionization of Neon Clusters Studied by Ion Spectroscopy (2013)
  • 著者名/発表者名: K.Nagaya, A. Sugishima, H. Iwayama, H. Murakami, M. Yao, H. Fukuzawa, X.-J. Liu, K. Motomura, K. Ueda, N. Saito, L. Foucar, A. Rudenko, M. Kurka, K.-U. Kuehnel, J. Ullrich, A. Czasch, R. Doerner, R. Feifel, M. Nagasono, A. Higashiya, M. Yabashi, T. Ishikawa, T. Togashi, H. Kimura, and H. Ohashi
  • 雑誌名: J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phy 巻: 46 号: 16 ページ: 164023-164023
  • DOI: 10.1088/0953-4075/46/16/164023
  • 査読あり
• [雑誌論文] Frustration of photoionization in Ar nanoplasma produced by extreme ultraviolet FEL pulses (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Iwayama, K. Nagaya, M. Yao, H. Fukuzawa, X.-J. Liu, G. Prümper, K. Motomura, K. Ueda, N. Saito, A. Rudenko, L. Foucar, M. Nagasono, A. Higashiya, M. Yabashi, T. Ishikawa, H. Ohashi, H. Kimura
  • 雑誌名: J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys. 巻: 46 号: 16 ページ: 1640191-6
  • DOI: 10.1088/0953-4075/46/16/164019
  • 査読あり
• [雑誌論文] Deep inner-shell multiphoton ionization by intense x-ray free-electron laser pulses (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Fukuzawa, S.-K. Son, K. Motomura, S. Mondal, K. Nagaya, (23名 ) M. Yao, R. Santra, and K. Ueda
  • 雑誌名: Phys. Rev. Letts. 巻: 110 号: 17
  • DOI: 10.1103/physrevlett.110.173005
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crossover in the Photo-ionization Processes of Ne Clusters with Increasing EUV-FEL Intensity (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Yase, K. Nagaya, Y. Mizoguchi, M. Yao, H. Fukuzawa, K. Motomura, A. Yamada, R. Ma, K. Ueda, N. Saito, A. Rouzee, A. Hundermark, M. Vrakking, P. Johnsson , M. Nagasono, T. Togashi, K. Tono, M. Yabashi, T. Ishikawa, H. Ohashi , Y. Senba
  • 雑誌名: Phys. Rev. A 巻: 88 号: 4
  • DOI: 10.1103/physreva.88.043203
  • 査読あり
• [雑誌論文] Anomalous signal from sulphur atoms in protein crystallographic data from an X-ray free-electron laser (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Barends, L. Foucar, R. Shoeman, S. Bari, S. Epp, R. Hartmann, G. Hauser, M. Huth, C. Kieser, L. Lomb, K. Motomura, K. Nagaya, C. Schmidt, R. Strecker, D. Anielski, R. Boll, B. Erk, H. Fukuzawa, S. Wada, I. Schlichting 他25名
  • 雑誌名: Acta Crystallographica Section D 巻: 69 号: 5 ページ: 838-842
  • DOI: 10.1107/s0907444913002448
  • 査読あり
• [雑誌論文] Charge and Energy Transfer in Ar core-Ne shell clusters irradiated by Free Electron Laser Pulses at 62 nm (2012)
  • 著者名/発表者名: A. Sugishima, H. Iwayama, H. Murakami, K. Nagaya, M. Yao, H. Fukuzawa, X.-J. Liu, K. Motomura, K. Ueda, N. Saito, L. Foucar, A. Rudenko, M. Kurka, K.-U. Kuehnel, J. Ullrich, A. Czasch, R. Doerner, R. Feifel, M. Nagasono, A. Higashiya, M. Yabashi, T. Ishikawa, T. Togashi, H. Kimura, and H. Ohashi.
  • 雑誌名: Phys. Rev. 巻: A 86 ページ: 33203-33203
  • 査読あり
• [雑誌論文] Charge and Energy Transfer in Ar core-Ne shell clusters irradiated by Free Electron Laser Pulses at 62 nm (2012)
  • 著者名/発表者名: A. Sugishima, H. Iwayama, H. Murakami, K. Nagaya, M. Yao 他20名
  • 雑誌名: Phys. Rev. A 巻: 86 号: 3 ページ: 33203-33203
  • DOI: 10.1103/physreva.86.033203
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ultra-Efficient Ionization of Heavy Atoms by Intense X-Ray Free-Electron Laser Pulses (2012)
  • 著者名/発表者名: Benedikt Rudek, Kiyonobu Nagaya 他54名
  • 雑誌名: Nature Photonics 巻: 6 号: 12 ページ: 858-865
  • DOI: 10.1038/nphoton.2012.261
  • 査読あり
• [雑誌論文] Doubly resonant three-photon double ionization of Ar atoms induced by an EUV free-electron laser (2011)
  • 著者名/発表者名: E. V. Gryzlova, Ri Ma, H. Fukuzawa, K. Motomura, A. Yamada, K. Ueda, A. N. Grum-Grzhimailo, N. M. Kabachnik, S. I. Strakhova, A. Rouz´ee, A. Hundertmark, M. J. J. Vrakking, P. Johnsson, K. Nagaya, S. Yase, Y. Mizoguchi, M. Yao, M. Nagasono, K. Tono, T. Togashi, Y. Senba, H. Ohashi, M. Yabashi, and T. Ishikawa.
  • 雑誌名: Phys. Rev. 巻: A84 ページ: 63405-63405
  • 査読あり
• [雑誌論文] Doubly resonant three-photon double ionization of Ar atoms induced by an EUV free-electron laser (2011)
  • 著者名/発表者名: E. V. Gryzlova, K. Nagaya, 他22名
  • 雑誌名: Phys Rev A 巻: 84 ページ: 63405-63405
  • 査読あり
• [雑誌論文] Second-order autocorrelation of XUV FEL pulses via time resolved two-photon single ionization of He (2011)
  • 著者名/発表者名: R. Moshammer, M.Nagaya 他30名
  • 雑誌名: OPTICS EXPRESS 巻: 19 ページ: 21698-21706
  • 査読あり
• [雑誌論文] Metallic-like droplets produced by irradiating rare-gas clusters with free electron laser pulses (2011)
  • 著者名/発表者名: M.Yao , K Nagaya 他5名
  • 雑誌名: Eur. Phys. J. Special Topics 巻: 196 ページ: 175-180
  • 査読あり
• [学会発表] SCSS試験加速器による希ガスクラスターからのナノプラズマ生成とダイナミクス (2014)
  • 著者名/発表者名: 永谷清信、酒井司、西山俊幸、松波健司、八瀬哲志、八尾誠、福澤宏宣、本村幸治、立花哲也、上田潔、和田真一、林下弘憲、齋藤則生、永園充、富樫格、登野健介、矢橋牧名、石川哲也、大橋治彦、仙波泰徳
  • 学会等名: 軟X線光化学研究会
  • 発表場所: SPring8上坪講堂(兵庫県佐用郡)
  • 年月日: 2014-02-01
• [学会発表] SACLAのフェムト秒XFELパルスによる原子・分子・クラスターの多光子吸収ダイナミクス (2014)
  • 著者名/発表者名: 永谷清信
  • 学会等名: SPring-8利用ワークショップ--SPring-8とユーザーのさらなる連携を目指して
  • 発表場所: SPring8上坪講堂(兵庫県佐用郡)
  • 年月日: 2014-02-01
• [学会発表] EUV-FELパルス照射によるネオン・クラスターのナノプラズマ化とダイナミクス計測 (2014)
  • 著者名/発表者名: 永谷清信、西山俊幸、八尾誠、松波健司、酒井司、福澤宏宣、本村幸治、立花哲也、上田潔、和田真一、富樫格
  • 学会等名: 第27回放射光学会年会・放射光化学合同シンポジウム
  • 発表場所: 広島国際会議場(広島県広島市)
  • 年月日: 2014-01-11
• [学会発表] EUV-FELパルス照射によるネオン・クラスターのナノプラズマ化とダイナミクス計測 (2014)
  • 著者名/発表者名: 永谷清信
  • 学会等名: 第27回放射光学会年会・放射光化学合同シンポジウム
  • 発表場所: 広島国際会議場 （広島県広島市）
• [学会発表] SCSS試験加速器による希ガスクラスターからのナノプラズマ生成とダイナミクス (2014)
  • 著者名/発表者名: 永谷清信
  • 学会等名: 軟X線光化学研究会
  • 発表場所: SPring8 上坪講堂 （兵庫県佐用郡）
  • 招待講演
• [学会発表] SACLAのフェムト秒XFELパルスによる原子・分子・クラスターの 多光子吸収ダイナミクス (2014)
  • 著者名/発表者名: 永谷清信
  • 学会等名: SPring-8利用ワークショップ --SPring-8とユーザーのさらなる連携を目指して
  • 発表場所: SPring8 上坪講堂 （兵庫県佐用郡）
  • 招待講演
• [学会発表] EUV-FEL光励起により誘起されるネオンクラスターでのresonant ICDとナノプラズマ形成 (2013)
  • 著者名/発表者名: 永谷清信、八尾誠、松波健司、酒井司、福澤宏宣、本村幸治、立花哲也、Subhend Mondal、上田潔、和田真一、齋藤則生、Kevin Prince、Carlo Callegari、Catalin Miron、永園充
  • 学会等名: 物理学会第68回年次大会
  • 発表場所: 広島大学東広島キャンパス
• [学会発表] EUV-FEL照射によるXeクラスターの多価イオン化とナノプラズマ生成のダイナミクス (2013)
  • 著者名/発表者名: 永谷清信,酒井司,松波健司,八瀬哲志,八尾誠,福澤宏宣,本村幸治,上田潔,和田真一,林下弘憲,斎藤則生,永園充,富樫格,登野健介,矢橋牧名,石川哲也,大橋治彦,仙波泰徳
  • 学会等名: 第26回放射光学会年会・放射光化学合同シンポジウム
  • 発表場所: 名古屋大学(名古屋市千種区不老町)
• [学会発表] Nano-plasma Formation and Thermal Electron Emission of Neon Clusters Induced by Extreme Ultraviolet Free Electron Laser Pulses (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Nagaya, S. Yase, Y. Mizoguchi, M. Yao, H. Fukuzawa, K. Motomura, A. Yamada, R. Ma, K. Ueda, N. Saito, A. Rouzee , A. Hundertmark, M. Vrakking , P. Johnsson, M. Nagasono, T. Togashi, K. Tono, M. Yabashi, T. Ishikawa, H. Ohashi, Y. Senba.
  • 学会等名: XXVIII International Conference on Photonic, Electronic and Atomic Collisions
  • 発表場所: Lanzhou, China
• [学会発表] Electron Spectroscopic Study of Multiple Photoionization Processes of Xe Clusters by Intense EUV-FEL Pulses (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Nagaya, K. Matsunami, T. Sakai, S. Yase, M. Yao, H. Fukuzawa, K. Motomura, K. Ueda, S. Wada, H. Hayashita,, N. Saito, M. Nagasono, T. Togashi, K. Tono , M. Yabashi, T. Ishikawa, H. Ohashi , Y. Senba.
  • 学会等名: XXVIII International Conference on Photonic, Electronic and Atomic Collisions
  • 発表場所: Lanzhou, China
• [学会発表] Dynamics of multiple photoionization of rare-gas clusters caused by intense EUV-FEL pulses (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Nagaya.
  • 学会等名: VI International Symposium on Atomic Cluster Collisions (ISACC 2013)
  • 発表場所: Wuhan-Chongqing, China
• [学会発表] EUV-pump - NIR-probe experiments of xenon cluster (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Sakai, K. Matsunami, K. Nagaya, S. Yase, M. Yao, H. Fukuzawa, K. Motomura, K. Ueda, S. Wada, H. Hayashita, N. Saito, M. Nagasono.
  • 学会等名: 38th International conference on Vacuum Ultraviolet and X-ray Physics
  • 発表場所: Hefei, China
• [学会発表] EUV-FEL照射によるXe クラスターの多価イオン化とナノプラズマ生成のダイナミクス (2013)
  • 著者名/発表者名: 永谷清信
  • 学会等名: 第26回放射光学会年会・放射光化学合同シンポジウム
  • 発表場所: 名古屋大学
• [学会発表] Multiple ionization, electronic decay and charge migration in clusters (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Nagaya.
  • 学会等名: Satellite workshop of 2nd Japanese-German Presidents'Conference
  • 発表場所: Kyoto, Japan
  • 年月日: 2012-03-28
• [学会発表] 極紫外自由電子レーザー照射により誘起される希ガスクラスターの励起子モット転移II (2012)
  • 著者名/発表者名: 永谷清信、八尾誠、八瀬哲志、酒井司、松波健司、溝口悠里、福澤宏宣、本村幸治、立花哲也、Subhend Mondal、山田綾子、Ri Ma、上田潔、齋藤則生、Arnaud Rouzee、Axel Hundermark、Marc Vrakking、Per Johnsson、和田真一、Kevin Prince、Carlo Callegari、Catalin Miron、永園充、登野健介,富樫格、矢橋牧名、石川哲也、大橋治彦、仙波泰徳
  • 学会等名: 物理学会秋季大会
  • 発表場所: 横浜国立大
• [学会発表] ネオン・クラスターのEUV-FEL誘起イオン化のクロスオーバー (2012)
  • 著者名/発表者名: 八瀬哲志、八尾誠他20名
  • 学会等名: 第25回放射光学会年会・放射光化学合同シンポジウム
  • 発表場所: 佐賀県 鳥栖市民文化会館・中央公民館
• [学会発表] Cluster experiments at SCSS : present status and perspective (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Nagaya.
  • 学会等名: JSPS-DFG Bilateral Seminar
  • 発表場所: Kyoto, Japan
  • 年月日: 2011-10-10
• [学会発表] EUV-FELによるクラスターの多重イオン化とダイナミクス (2011)
  • 著者名/発表者名: 永谷清信
  • 学会等名: 物理学会秋季大会
  • 発表場所: 富山大学
  • 年月日: 2011-09-24
• [学会発表] Dynamics of multiple photoionization of rare-gas clusters caused by intense EUV-FEL pulses (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Nagaya.
  • 学会等名: International workshop DyNano2011"Structure and Dynamics of Nano-objects using short wavelength radiation"
  • 発表場所: Kyoto, Japan
• [学会発表] Dynamics of multiple photoionization of rare-gas clusters caused by intense EUV-FEL pulses (2011)
  • 著者名/発表者名: Kiyonobu Nagaya
  • 学会等名: International workshop DyNano2011(招待講演)
  • 発表場所: Kyoto, Japan
• [学会発表] EUV-FELによるクラスターの多重イオン化とダイナミクス (2011)
  • 著者名/発表者名: 永谷清信
  • 学会等名: 日本物理学会 秋季大会(招待講演)
  • 発表場所: 富山大学
• [学会発表] 極紫外自由電子レーザー照射により誘起される希ガスクラスターの励起子モット転移II
  • 著者名/発表者名: 永谷清信
  • 学会等名: 日本物理学会 秋季大会
  • 発表場所: 横浜国立大学
• [学会発表] EUV-FEL光励起により誘起されるネオンクラスターでのresonant ICDとナノプラズマ形成
  • 著者名/発表者名: 永谷清信
  • 学会等名: 日本物理学会第68回年次大会
  • 発表場所: 広島大学 東広島キャンパス