赤外自由電子レーザーの高性能化とそれを用いた光科学

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11NP0101
• 研究機関: 東京理科大学
• 研究代表者: 黒田 晴雄 東京理科大学, 総合研究所, 教授 (00011479)
• 研究分担者: 太田 俊明 東京大学, 大学院・理学研究科, 教授 (80011675) ; 中井 浩二 東京理科大学, 理工学部, 教授 (40028155) ; 豊田 浩一 東京理科大学, 基礎工学部, 教授 (20087472) ; 河田 聡 大阪大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (30144439) ; 濱口 宏夫 東京大学, 大学院・理学系研究科, 教授 (00092297)
• キーワード: 赤外自由電子レーザー / 短パルス・高出力レーザー / 線形加速器 / 赤外 / 遠赤外 / 多光子励起 / レーザー同位体分離 / レーザー・アブレーション

研究概要

(1)中赤外自由電子レーザー光の利用研究
シリコンの同位体分離については、平成13年度末にフェニルトリフルオロシランを作業物質に用いて同位体分離に成功したが、平成14年度においては反応生成物の確認、関与する化学反応機構の解析などを行った。また、有機分子異性体混合気体における異性体選択分子解離に関する研究も推進した。これらの研究はFEL光による多光子励起を利用した新奇化学プロセスの開発の途を開くものである。有機多結晶薄膜をFEL光で照射した際に生じるイオン脱離ならびにレーザー・アブレーションの実験では、アントラセンとフラーレン(C_<60>)の場合には、それぞれの分子の陽イオンが脱離イオンの主成分であるが、部分的結合切断が起きたイオン種ならびに分子が融合したイオン種も発生することが見いだされた。その他、Pump/Probe方による多光子励起状態のダイナミックス研究、赤外近接場走査顕微鏡法の研究、歯の琺瑯質やガン組織のレーザー・アブレーションに関する基礎的研究等、多様な光利用実験を推進した。
(2)自由電子レーザー装置に関する研究
MIR-FEL装置の制御システムのデジタル化を完成し、MIR-FELのコンピューター制御ならびに実験ステーションからの遠隔制御の試行を始めた。また、フィードバックによるカソード電流の安定化などによって、MIR-FELの安定性を向上することに成功した。
遠赤外FEL装置の構成部品の準備は平成13年度内に完了したが、平成14年度半ばにFIR-FEL装置の組み立てを完了して、同装置のagingならびに発振に向けての調整作業を開始した。平成15年度前半に同装置の発振に成功することを目指している。
以上のような研究のほかに、非線形光学素子を用いるCavity dump法によるMIR-FELのマクロパルスの切り出し方法の開発、MIR-FELと他のレーザーとの同期方法の開発などを推進した。

研究成果

• [文献書誌] Y.Ogi, T.Endo, K.Tsukiyama, H.Kondoh, K.Tono, Y.Ogawa, Y.Hamada, T.Ohta, H.Kuroda: "Vibrational excitation of CO by infrared free electron laser"Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena. 128. 67 (2003)
• [文献書誌] H.Kuroda: "Status of the FEL-SUT Project"Japanese Journal of Applied Physics. 41 Suppl.41-1. 1 (2003)
• [文献書誌] K.Irokawa, H.Kuroda: "Micro-FT/IR Spectrometer Combined with Micro-focus Irradiation of FEL"Japanese Journal of Applied Physics. 41 Suppl.41-1. 68 (2003)
• [文献書誌] T.Masaki, A.Ono, K.Goto, Y.Inouye, S.Kawada, H.Kuroda: "Aperture cantilever probes for infrared near-field scanning optical microscopy"Japanese Journal of Applied Physics. 41 Suppl.41-1. 71 (2003)
• [文献書誌] Y.Hamada, H.Kondoh, Y.Ogawa, K.Tono, T.Ohta, Y.Ogi, T.Endo, K.Tsukiyama, H.Kuroda: "Infrared Multi-photon Absorption Induced Ion Desorption from Solid State C_<60> and Anthracene"Japanese Journal of Applied Physics. 41 Suppl.41-1. 113 (2003)
• [文献書誌] A.V.Chernyshev, K.Nomaru, N.Nakajima, A.K.Petrov, H.Kuroda: "Infrared Multi-photon Dissociation of SiF3I by Co-irradiation with FEL and TEA-CO_2 Laser"Japanese Journal of Applied Physics. 41 Suppl.41-1. 120 (2003)
• [文献書誌] M.Yokoyama, F.Oda, K.Nomaru, H.Koike, M.Sobajima, H.Miura, M.Kawai H.Kuroda: "Improvement of KHI-FEL device at FEL-SUT"Japanese Journal of Applied Physics. 41 Suppl.41-1. 49 (2003)
• [文献書誌] Y.Hanada, T.Imamura, K.Toyoda: "Volume Absorption Effect for Micro Drilling of Semi-Transparent Materials"Japanese Journal of Applied Physics. 41 Suppl.41-1. 90 (2003)
• [文献書誌] Y Ogi, T.Endo, K.Tsukiyama, H.Kondoh, K.Tono, Y.Ogawa, Y.Hamada, T.Ohta, H.Kuroda: "Detection of vibrationally hot NO and CO excited by infrared free electron laser"Japanese Journal of Applied Physics. 41 Suppl.41-1. 108 (2003)
• [文献書誌] K.Asakura, S.Sato, K.Irokawa, H.Kuroda: "Surface reaction induced by FEL-IR"Japanese Journal of Applied Physics. 41 Suppl.41-1. 118 (2003)
• [文献書誌] K.Nomaru, A.V.Chernyshev, N.Nakajima, A.K.Petrov, H.Kuroda: "Gas-flow Circulation Apparatus Coupled with TEA-CO_2 Laser for Free Electron Laser Isotope Separation"Japanese Journal of Applied Physics. 41 Suppl.41-1. 128 (2003)
• [文献書誌] H.Iida, M.Kimura, N.Yamamoto, S.Hirayama, T.Ikemi, K.Irokawa, H.Kuroda: "A study of Tooth Structure Irradiated with IR-FEL"Japanese Journal of Applied Physics. 41 Suppl.41-1. 148 (2003)