再結合プラズマ方式におけるX線レーザー励起の最適化

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09680469
• 研究機関: 豊田工業大学
• 研究代表者: 山口 直洋 豊田工業大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (90158113)
• 研究分担者: 河内 哲哉 日本原子力研究所関西研究所, 研究員 ; 安藤 剛三 豊田工業大学, 大学院・工学研究科, 招聘研究員 (90309005) ; 大知 渉之 豊田工業大学, 大学院・工学研究科, PD研究員 (70288554) ; 原 民夫 豊田工業大学, 大学院・工学研究科, 教授 (20109789)
• キーワード: X線レーザー / 再結合プラズマ / パルス列レーザー照射法 / 微小点列照射法 / 反転分布 / プラズマ分光モデル / 1次元流体シミュレーション / 軟X線分光器

研究概要

少ないエネルギーで再結合プラズマにおける軟X線レーザーの発生を可能にしている、我々独自のX線レーザー励起法(パルス列照射法と微小点列照射法)について、その効果の機構を調べる実験的研究および理論的考察をすすめた。
また、X線レーザー媒質プラズマのより詳細な分光計測のために、昨年度に製作したマルチピンホール型軟X線分光器の調整を行い、4通りの空間分解スペクトルが同時に観測できることを確認した。X線フレーミングカメラと組み合わせることで超高速時間・空間分解軟X線分光測定が可能となった。
1) パルス列照射法
一様強度の16パルス列(Type1)、後半8パルスの強度を前半8パルスの1/4に抑えた整形パルス列(Type2)および一様強度の8パルス列(Type3)の3通りのパルス列レーザーに対しX線レーザー増幅特性を系統的に調べた。それによると、Type2パルス列の方がType1より広い入射レーザーエネルギー範囲で増幅作用が見られ、時間積分測定による増幅利得はType1の低エネルギー照射の場合が最も大きくなること、Type3パルス列ではほとんど増幅作用が得られないことがわかった。この実験結果を解釈するために1次元プラズマ流体シミュレーションでプラズマの電子温度、密度の時間・空間発展を求め、分光モデルによるLi様Alイオンの励起準位占有密度分布の計算と組み合わせて、上記3種のパルス列レーザー照射における軟X線レーザー線の発光強度を推定し実験結果との比較を試みた。
2) 微小点列照射法
軟X線分光でLi様AIイオンのレーザー遷移線の2次元空間分布を測定し、一様線照射の場合と比較を行った。それによると、微小点列照射の場合のほうがLi様イオンの空間的拡がり方が激しく、微小点列照射法によってプラズマが効率良く断熱膨張していることがわかった。

研究成果

• [文献書誌] C.Fujikawa, T.Kawachi, K.Ando, N.Yamaguchi and T.Hara: "Absolute Calibration of Soft X-ray Spectrograph for X-ray Laser Research Using White Beam" J.Synchrotron Radiation. 5・Part3. 756-758 (1998)
• [文献書誌] C.Fujikawa, N.Yamaguchi et al.: "In situ Calibration of Flat-Field Grazing Incidence Spectrograph with an X-ray Charge-Coupled Device Camera Using a Transmission Grating and a Laser-Produced Plasma for X-ray Laser Research" Review of Scientific Instruments. 69・8. 2849-2853 (1998)
• [文献書誌] N.Yamaguchi, T.Ohchi et al.: "Line Focus System With a Segmented Prism Array for Compact X-ray Laser Experiments" Review of Scientific Instruments. 70・2. 1285-1287 (1999)
• [文献書誌] T.Kawachi, K.Ando, C.Fujikwa et al.: "Observation of Excited Level Populations of Li-like Aluminium lons in a Recombining Plasma Role of Atomic Processes Involving Doubly Excited Levels of Be-like Ions" J.Physics B : Atomic, Molecular and Optical Physics. 32. 553-562 (1999)
• [文献書誌] N.Yamaguchi, A.Ogata, C.Fujikawa, T.Ohchi, K.Okasaka and T.Hara: "Study on Lithium-Like X-ray Laser Pumped by Pulse-Train Laser" J.Electron Spectroscopy and Related Phenomena. 印刷中. (1999)