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

2003 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・理学系研究科, 教授 (80011675) ; 阿部 正彦 東京理科大学, 理工学部, 教授 (40089371) ; 中井 浩二 東京理科大学, 理工学部, 教授 (40028155) ; 河田 聡 大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (30144439) ; 竹内 伸 東京理科大学, 基礎工学部, 教授 (60013512)
• 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)自由電子レーザーの高性能化
MIR-FEL装置については、クライストロンの交換、高周波電源回路関係の大幅な手直しなどを行って、性能を大幅に改善することに成功し、24時間連続安定運転を実現した。これによって、光利用実験の効率を大幅に向上することに成功した。また、MIR-FEL発振波長の遠隔制御システムの完成、ならびに、発振波長のin situモニタリング・システムの改良によって、実験ステーションからの波長制御が可能になった。以上のような研究のほかに、MIR-FELからの高調波発生に関する研究、MIR-FELと他のレーザーとの同期方法の開発などを行った。遠赤外FEL装置(FIR-FEL)については、agingならびに調整作業を行い、発振に向けて鋭意努力中である。
(2)光利用研究
フェニルトリフルオロシランを作業物質とする同位体分離プロセスの反応機構の解析を進めるとともに、異性体選択分子解離に関する研究も推進した。有機結晶・薄膜をFEL光で照射した際に生じるイオン脱離、発光ならびにレーザー・アブレーションについては、複数の研究グループの協力のもとにアントラセンを共通試料とする共同研究を行って、有機固体に対するFEL光照射効果の本質を明らかにした。また、メロシアニン色素溶液の赤外多光子励起可視発光現象、W(CO)_6分子の多光子励起状態のダイナミックス研究など、多くの興味ある研究成果が得られた。赤外近接場走査顕微鏡法についてはプローブの改良が進展して空間分解能についての世界記録を達成した。その他、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] A.V.Chennyshev, K.Nomaru, A.K.Petrov, E.N.Chesnokov, S.R.Gorelik, L.V.Kuibida, R.R.Akberdin, H.Kuroda: "Infrared multiphoton Si isotope selective dissociation of phenyltrifluorosilane under free electron laser irradiation"Journal of Physical Chemistry. A107. 9363 (2003)
• [文献書誌] H.Koike, M.Sobajima, V.M.Popik, M.Yokoyama, F.Oda, M.Kawai, T.Toyoda, H.Kuroda, K.Nakai: "Design and study of FIR FEL device using S-band linac at FEL-SUT"Nuclear Instruments & Methods.Phys.Res.. A507. 242 (2003)
• [文献書誌] M.Yokoyama, F.Oda, K.Nomaru, H.Koike, M.Sobajima, M.Kawai, H.Kuroda, K.Nakai: "Improvement of KHI FEL device at FEL-SUT"Nuclear Instruments & Methods.Phys.Res.. A507. 261 (2003)
• [文献書誌] K.Nomaru, A.V.Chernyshev, A.K.Petrov, H.kuroda: "Novel process of isotope separation of silicon by use of IR FEL"Free Electron Lasers 2002, Elasvir Scienec B.V.. II-17 (2003)
• [文献書誌] H.Kuroda, K.nakai, M.Kawai, K.Nomaru: "Status of FEL-SUT"Free Electron Lasers 2002, Elasvir Scienec B.V.. II-21 (2003)