希ガスクラスタによる真空紫外レーザー

1994 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 06452205
• 研究機関: 宮崎大学
• 研究代表者: 佐々木 亘 宮崎大学, 工学部, 教授 (30081300)
• 研究分担者: 河仲 準二 宮崎大学, 工学部, 助手 (50264362) ; 窪寺 昌一 宮崎大学, 工学部, 助教授 (00264359) ; 黒澤 宏 宮崎大学, 工学部, 教授 (80109892)
• キーワード: 真空紫外光 / 希ガスエキシマ / 希ガスクラスタ / 放電励起

研究概要

昨年度までの研究結果をふまえて、プラズマパラメータの最適化を行い非常に強いエキシマ発光を得た。インコヒーレント光源としては、Ar(126nm)で出力230mW、効率1%、Xe(172nm)で出力1.5W、効率6%を達成し、実用的な紫外光源として十分使用できることが明らかになった。
飛行時間型質量分析装置で測定したクラスタ密度は10^<17>cm^<-3>で、当初の目標である10^<16>cm^<-3>のクラスタ密度を1桁上回った。また、エキシマの発光強度の絶対測定からエキシマの密度は、10^<14>cm^<-3>であることが分かった。10^<17>cm^<-3>のクラスタ生成が達成されたので、励起方法をさらに工夫することによって、10^<15>cm^<-3>以上のエキシマ生成の見通しがついた。
シミュレーションコードを開発し、実験結果との比較を行いながら、希ガスクラスタが励起されて希ガスエキシマが生成されるキネティックスを解明するためにサイラトロンスイッチを用いたパルス放電を行い,エキシマの発光強度、発光の時間変化などの測定を行った。その結果クラスタからエキシマへの励起は、放電中の電子衝突によるものと、希ガスの準安定状態との衝突によるものであることを明らかにした。また、これらの結果から、100ns程度のパルス放電では3重項からの発光が支配的であることも明らかになった。レーザー発振が可能な高い利得係数を得るためには、誘導放出係数が大きい1重項からの遷移を支配的にする必要がある。今後開発したシミュレーションコードを用いて1重項からの遷移が支配的になる条件を明らかにする。
また、gl積を大きくするためのレーザー用スリットノズルの開発を行ったが、現在は3気圧までしか動作さすことが出来ない。今後の課題である。

研究成果

• [文献書誌] K.Nakamae,K.Kurosawa,W.Sasaki 他: "Radiation effects of vacuum ultraviolet lasers in amorphous Si_3N_4 films" Nuclear Instrum.and Methods in Phys.Res.B91. pp.659-662 (1994)
• [文献書誌] K.Kurosawa,W.Sasaki,Y.Takikawa: "Surface alterations of quartz glass with vacuum ultraviolet rare gas excimer lasers" Trans.Mat.Res.Soc.Jpn.,“Laser and Ion Beam Modification of Materials". 17. pp.221-224 (1994)
• [文献書誌] M.Honnda,S.Kubodera,J.Kawanaka,W.Sasaki: "無声放電励起真空紫外希ガスエキシマランプの開発" 宮崎大学工学部研究報告. 41(印刷中). (1995)
• [文献書誌] M.Komori,J.Kawanaka,S.Kubodera,W.Sasaki: "ジェット放電励起希ガスエキシマレーザーの基礎研究" 宮崎大学工学部研究報告. 41(印刷中). (1995)
• [文献書誌] K.Ohkusu,K.Kurosawa,W.Sasaki: "Si_3N_4セラミックスのレーザーアブレーション" 宮崎大学工学部研究報告. 41(印刷中). (1995)