高輝度コヒーレント軟Ｘ線による新しい超微細レーザー加工技術の確立

• 研究課題/領域番号: 25289244
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 一部基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 複合材料・表界面工学
• 研究機関: 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構
• 研究代表者: 河内 哲哉 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 量子ビーム応用研究センター, 室長代理 (40343941)
• 研究分担者: 石野 雅彦 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門量子ビーム応用研究センター, 研究副主幹 (80360410) ; ピクズ タチアナ (PIKUZ Tatiana) 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門量子ビーム応用研究センター, リサーチフェロー (20619978) ; 長谷川 登 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門量子ビーム応用研究センター, 研究職 (50360409) ; 錦野 将元 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門量子ビーム応用研究センター, 研究副主幹 (70370450)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 13,520千円 (直接経費: 10,400千円、間接経費: 3,120千円); 2015年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円); 2014年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2013年度: 6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円)
• キーワード: 材料加工 / 量子ビーム / 高性能レーザー / 高輝度Ｘ線 / 材料加工・処理 / 高輝度X線 / 材料加工、処理

研究成果の概要

近年、高輝度軟Ｘ線パルスを物質に照射した際の物質のアブレーションしきい値が光学レーザーに比べて極端に低くなることや、低照射強度領域で試料表面に均一なナノ構造が形成されることなど、従来のレーザー加工の枠を打ち破る可能性を持つ全く新しい現象が発見されている。しかし、これらの現象の根幹となる軟Ｘ線と物質の間の詳細な物理プロセスはまだ解明されていない。本研究では、これまでの我々の研究を更に進め、高輝度軟Ｘ線と物質の相互作用を定性的に明らかにすることで材料表面のナノ構造形成プロセスを解明する。

研究成果

• [国際共同研究] ロシア科学アカデミー合同高温研究所/ロシア科学アカデミーランダウ理論研究所/ロモノソフ モスクワ州立大学(ロシア連邦)
• [雑誌論文] Observation of dynamics and modification of solid surface using a picosecond soft x-ray laser (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Nishikino, T. Kawachi, N. Hasegawa, M. Ishino, Y. Minami, T. Suemoto, N. Ohnishi, A. M. Ito, K. Satoe, A. Y. Faenov , N. A. Inogamov, and M. Yamagiwa
  • 雑誌名: SPIE 巻: 9589 ページ: 958902-958902
  • DOI: 10.1117/12.2186363
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Nonlinear increase of X-ray intensities from thin foils irradiated with a 200 TW femtosecond laser (2015)
  • 著者名/発表者名: A. Ya. Faenov, J. Colgan, S. B. Hansen, A. Zhidkov, T. A. Pikuz, M. Nishiuchi, S. A. Pikuz, I. Yu. Skobelev, J. Abdallah, H. Sakaki, A. Sagisaka, A. S. Pirozhkov, K. Ogura, Y. Fukuda, M. Kanasaki, N. Hasegawa, M. Nishikino, M. Kando, Y. Watanabe, T. Kawachi, S. Masuda, T. Hosokai, R. Kodama and K. Kondo
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 5 号: 1 ページ: 13436-13436
  • DOI: 10.1038/srep13436
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] 3D visualization of XFEL beam focusing properties using LiF crystal X-ray detector (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Pikuz, A. Faenov, T. Matsuoka, S. Matsuyama, K. Yamauchi, N. Ozaki, B. Albertazzi, Y. Inubushi, M. Yabashi, K. Tono, Y. Sato, H. Yumoto, H. Ohashi, S. Pikuz, A. N. Grum-Grzhimailo, M. Nishikino, T. Kawachi, T. Ishikawa, R. Kodama
  • 雑誌名: Sci. Rep. 巻: 5 号: 1 ページ: 17713-17713
  • DOI: 10.1038/srep17713
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] SPIE (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Ishino, N. Hasegawa, M.Nishikino, T.Pikuz, I. Skobelev, A. Faenov, N. Inogamov, T. Kawachi, M. Yamagiwa
  • 雑誌名: SPIE, X-Ray Lasers and Coherent X-Ray Sources: Development and Applications XI 巻: 9589 ページ: 958904-958904
  • DOI: 10.1117/12.2186053
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Hydrodynamics driven by ultrashort laser pulse: simulations and the optical pump, x-ray probe experiment (2015)
  • 著者名/発表者名: N.A. Inogamov, V. Zhakhovsky, N. Hasegawa, M. Nishikino, M. Yamagiwa, M. Ishino, M. Agranat, S. Ashitokov, A. Faenov, V. Khokolov, D. Ilnitski, Yu Petrov, K. Migdal, T. Pikuz, S. Takayoshi, T. Eyama, N. Kakimoto, T. Tomita, M. Baba, Y. Minami, T. Suemoto, and T. Kawachi
  • 雑誌名: Applied Physics B 巻: online 号: 3 ページ: 1-7
  • DOI: 10.1007/s00340-015-6039-7
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Very low temperature in warm dense matter formed by focused picosecond soft x-ray laser pulses (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Ishino, N. Hasegawa, M. Nishikino, T. Pikuz, I. Skobelev, A. Faenov, N. Inogamov, T. Kawachi and M. Yamagiwa
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics 巻: 116 号: 18
  • DOI: 10.1063/1.4901943
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Surface nano-structure produced by spallation of metal irradiated by ultrashort laser pulse (2014)
  • 著者名/発表者名: N. Inogamov, V. Zhakhovsky, S. Ashitkov, Yu. Emirov, A. Faenov, T. Pikuz, M. Ishino, M. Kando, N. Hasegawa, M. Nishikino, T. Kawachi, M. Agranat, A. Andriash, S. Kuratov, I. Oleynik
  • 雑誌名: Journal of Physics: Conference series 巻: 500 号: 11 ページ: 112070-112070
  • DOI: 10.1088/1742-6596/500/11/112070
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Ultrafast lasers and soild in highly excited states: results of hydrodynamics and molecular dynamics simulations (2014)
  • 著者名/発表者名: N. Inogamov, V. Zhakhovsky, V. Khokholov, S. Ashitkov, Yu. Emirov, K. Khichshenko, A. Faenov, T. Pikuz, M. Ishino, M. Kando, N. Hasegawa, M. Nishikino, P. Komarov, B. Demaske, M. Agranat, S. Anisimov, T. Kawachi , I. Oleynik
  • 雑誌名: Journal of Physics: Conference series 巻: 510 ページ: 012041-012041
  • DOI: 10.1088/1742-6596/510/1/012041
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Soft picosecond X-ray laser nanomodification of gold and aluminum surfaces (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Starikov, A. Faenov, T. Pikuz, I. Skobelev, V. Fortov, S. Tamotsu, M. Ishino, M. Tanaka, N. Hasegawa, M. Nishikino, T. Kaihori, T. Imazono, M. Kando and T. Kawachi
  • 雑誌名: Applied Physics B 巻: - 号: 4 ページ: 1-12
  • DOI: 10.1007/s00340-014-5789-y
  • 査読あり
• [雑誌論文] Observation of the nano-sclae surface dynamics of femtosecond laser ablation by time-resolved soft x-ray imaging technique (2013)
  • 著者名/発表者名: M.Nishikino, N. Hasegawa, T. Tomita, Y. Minami, R. Takei, M. Baba, T. Eyama, S. Takayoshi, T. Kawachi, D. Hatomi, N. Ohnishi, M. Yamagiwa and T. Suemoto
  • 雑誌名: Proceedings of SPIE 巻: 8849
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nanometer-sclae modification on metal surfaces induced by soft x-ray laser pulse irradiations (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Ishino, A. Faenov, M. Tanaka, S. Tamotsu, T. Pikuz, N. Hasegawa, M. Nishikino, N. Inogamov, I. Skobelev, V. Fortov, G. Norman, S. Starikov, V. Stegailov, T. Kaihori, T. Kawachi and M. Yamagiwa
  • 雑誌名: Proceedings of SPIE 巻: 8849
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nano-meter size modification of metal surfaces induced by soft x-ray laser single pulse (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Ishino, A. Faenov, M. Tanaka, T. Pikuz, S. Tamotsu, N. Hasegawa, M. Nishikino, S. Starikov, V. Stegailov, G. Norman, V. Fortov, I. Skobelev, T. Kaihori, and T. Kawachi
  • 雑誌名: Springer proceedings in Physics 巻: 147 ページ: 121-124
  • DOI: 10.1007/978-3-319-00696-3_20
  • ISBN: 9783319006956, 9783319006963
  • 査読あり
• [雑誌論文] Source development of novel coherent x-rays and their applications in JAEA (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Kawachi, A. Sasaki, M. Nishikino, M. Ishino, N. Hasegawa, T. Imazono, Y. Ochi, M. Tanaka, A. Faenov, T. Pikuz, A. Pirozhkov, T. Esrkepov, T. Nakamura, M. Kando, S. Bulanov, K. Kondo, K. janulewicz, C. Kim, H. Steil, G. Norman, T. Suemoto, T. Tomita, K. Namikawa, M. Yamagiwa adn Y. Kato
  • 雑誌名: Springer proceedings in Physics 巻: 147 ページ: 143-150
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of soft x-ray microscopy using Fresnel zone plate for observation of laser-induced surface dynamics (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Nishikino, M. Baba, T. Suemoto, N. Hasegawa, M. Ishino, T. Kaihori, T. Kawachi and M. Yamagiwa
  • 雑誌名: Springer proceedings in Physics 巻: 147 ページ: 199-202
  • 査読あり
• [雑誌論文] 軟Ｘ線による物質アブレーション (2013)
  • 著者名/発表者名: 牧村哲也、錦野将元、河内哲哉
  • 雑誌名: レーザー研究 巻: 42 ページ: 45-49
  • NAID: 130007897464
  • 査読あり
• [雑誌論文] Observations of surface modifications induced by the multiple pulse irradiation using a soft picosecond x-ray laser beam. (2013)
  • 著者名/発表者名: Ishino, M., Faenov, A.Y., Tanaka, M., Tamotsu, S., Hasegawa, N., Nishikino, M., Pikuz, T.A., Kaihori, T., Kawachi, T.
  • 雑誌名: Applied Physics A 巻: 110 号: 1 ページ: 179-188
  • DOI: 10.1007/s00339-012-7100-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] Observation of X-ray mirage (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Magnitskiy, N. Nagorskiy, A. Faenov, T. Pikuz, M. Tanaka, M. Ishino, M. Nishikino, Y. Fukuda, M. Kando, T. Kawachi and Y. Kato
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 2923 号: 1 ページ: 1-7
  • DOI: 10.1038/ncomms2923
  • 査読あり
• [学会発表] Source Development of Plasma-based Soft X-ray Laser and the Applications for Probing Nano-scale Dynamics of Laser Ablation (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Nishikino and T. Kawachi
  • 学会等名: Compact EUV and X-ray Sources
  • 発表場所: 米国、加州
  • 年月日: 2016-03-20
  • 国際学会
• [学会発表] 軟X 線レーザーパルスの集光照射によるアルミニウム表面での損傷構造の形成 (2016)
  • 著者名/発表者名: 石野雅彦, 錦野将元, 長谷川登, 保智己, Anatory Faenov, Tatiana Pikuz, Vasily Zhakhovsky, Igor Skobelev, Nail Inogamov, 河内哲哉
  • 学会等名: 日本物理学会第71回年次大会
  • 発表場所: 日本、東北学院大学泉キャンパス （宮城県仙台市）
  • 年月日: 2016-03-16
• [学会発表] Ｘ線レーザープローブを用いたfsレーザー薄膜アブレーションの観測 (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Nishikino, T. Kawachi, N. Hasegawa, M. Ishino, Y. Minami, T. Suemoto, N. Ohnishi, A. M. Ito, K. Satoe, A. Y. Faenov , N. A. Inogamov, and M. Yamagiwa
  • 学会等名: レーザー学会、第３６回年次大会
  • 発表場所: 日本、名城大学天白キャンパス （愛知県名古屋市）
  • 年月日: 2016-01-20
  • 招待講演
• [学会発表] Plasma Soft X-ray laser for probing nano scales dynamics of femto-second laser ablation (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Kawachi, M. Nishikino, N. Hasegawa, Y. Minami, M. Baba, M. Yamagiwa, K. Kondo, N. A. Inogamov, V. Zakhovskii, A. Ya. Faenov and T. Suemoto
  • 学会等名: The 7th Asian Workshop on Coherent X-ray Radiation
  • 発表場所: 韓国、光州
  • 年月日: 2015-08-31
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Observation of dynamics and modification of solid surface using a picosecond soft x-ray laser (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Nishikino, T. Kawachi, N. Hasegawa, M. Ishino, Y. Minami, T. Suemoto, N. Ohnishi, A. M. Ito, K. Satoe, A. Y. Faenov, N. A. Inogamov, and M. Yamagiwa
  • 学会等名: SPIE Optical Engineering and Applications
  • 発表場所: 米国、加州
  • 年月日: 2015-08-15
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 軟X線レーザーの集光照射による表面ナノ加工 (2015)
  • 著者名/発表者名: 石野 雅彦、圓山 桃子、長谷川 登、錦野 将元、保 智己、Faenov Anatoly、Pikuz Tatiana、河内 哲哉、山極 満
  • 学会等名: 第62回応用物理学会春期学術講演会
  • 発表場所: 東海大学、神奈川県
  • 年月日: 2015-03-11
• [学会発表] Source development and applications of coherent x-rays and energetic particle beam using high peak power lasers (Plenary talk) (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Kawachi
  • 学会等名: The 17th Zvenigorod international conference on plasma physics and controlled fusion
  • 発表場所: Zvenigorod, Moscow, Russia
  • 年月日: 2015-02-08 – 2015-02-13
  • 招待講演
• [学会発表] Zeeman splitting of laser-driven soft x-ray laser line by the enhancement of magnetic field in plasma (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Kawachi, N. Hasegawa, A. Iwamae, and H. Yoneda
  • 学会等名: The 22nd International conference on spectral line shapes
  • 発表場所: Tennessee, USA
  • 年月日: 2014-06-01 – 2014-06-06
  • 招待講演
• [学会発表] Progress and prospects of coherent x-ray research using high power lasers in JAEA (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Kawachi, M. Nishkino, A. Sasaki, M. Ishino, N. Hasegawa, T. Imazono, T. Pikuz, A. Faenov, M. Magnitskiy, M. Matuyama, T. Tomita, T. Suemoto, A. Pirozhkov, S. Bulanov, H. Kiriyama, M. Kando, M. Yamagiwa, K. Kondo, P. Bolton and Y. Kato
  • 学会等名: The 14th International Conference on X-ray lasers
  • 発表場所: Fortcollins, CO, USA
  • 年月日: 2014-05-26 – 2014-05-30
  • 招待講演
• [学会発表] Observation of Weakly Excited Ablation Dynamics with Femtosecond laser by using Time-resolved soft x-ray imaging technique (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Nishikino, N. Hasegawa, T. Eyama, N. Kakimoto, T. Tomita, D. Hatomi, N. Ohnishi, A. Ito, Y. Minami, M. Baba, T. Kawachi, M. Yamagiwa, T. Suemoto
  • 学会等名: The 14th International Conference on X-ray lasers
  • 発表場所: Fortcollins, CO, USA
  • 年月日: 2014-05-26 – 2014-05-30
  • 招待講演
• [学会発表] Progress and Prospects of Coherent X-ray Research using High Power Lasers in JAEA (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Kawachi, M. Nishikino, A. Sasaki, M. Ishino, N. Hasegawa, T. Imazono, T. Pikuz, A. faenov, M. Magnitskiy, M. Maruyama, T. Tomita, T. Suemoto, A. Pirozhkov, S. Bulanov, H. Kiriyama, M. Kando, M. Yamagiwa, K. Kondo, P. Bolton, and Y. Kato
  • 学会等名: The 14th International Conference of X-ray Lasers
  • 発表場所: Fort Collins, USA
  • 招待講演
• [学会発表] Zeeman splitting of laser-driven soft x-ray laser line by the enhancement of magnetic field in plasma (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Kawachi, N. Hasegawa, A. Iwamae, H. Yoneda
  • 学会等名: The 22nd International Conference of Spectral Line Shapes
  • 発表場所: Tennessee, USA
  • 招待講演
• [学会発表] Observation of the nano-sclae surface dynamics of femtosecond laser ablation by time-resolved soft x-ray imaging technique
  • 著者名/発表者名: M.Nishikino, N. Hasegawa, T. Tomita, Y. Minami, R. Takei, M. Baba, T. Eyama, S. Takayoshi, T. Kawachi, D. Hatomi, N. Ohnishi, M. Yamagiwa and T. Suemoto
  • 学会等名: IFSA2013
  • 発表場所: Nara, Japan
• [学会発表] Observation of the nano-sclae surface dynamics of femtosecond laser ablation by time-resolved soft x-ray imaging technique
  • 著者名/発表者名: M.Nishikino, N. Hasegawa, T. Tomita, Y. Minami, R. Takei, M. Baba, T. Eyama, S. Takayoshi, T. Kawachi, D. Hatomi, N. Ohnishi, M. Yamagiwa and T. Suemoto
  • 学会等名: SPIE Optical Engineering and Applications
  • 発表場所: San Diego, USA
• [学会発表] Nanometer-sclae modification on metal surfaces induced by soft x-ray laser pulse irradiations
  • 著者名/発表者名: M. Ishino, A. Faenov, M. Tanaka, S. Tamotsu, T. Pikuz, N. Hasegawa, M. Nishikino, N. Inogamov, I. Skobelev, V. Fortov, G. Norman, S. Starikov, V. Stegailov, T. Kaihori, T. Kawachi and M. Yamagiwa
  • 学会等名: SPIE Optical Engineering and Applications
  • 発表場所: San Diego, USA