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2013 年度 実績報告書

水の窓単発ショット撮影を実現するためのスペクトル制御されたマイクロ光源の開発

研究課題

研究課題/領域番号 12J10265
研究機関宇都宮大学

研究代表者

大塚 崇光  宇都宮大学, 工学研究科, 特別研究員(DC2)

キーワードレーザー生成プラズマ / 軟X線 / ビスマス / 擬以連続スペクトル
研究概要

本研究では高出力な水の窓光源を実現するため, 疑似連続スペクトル(unresolved transition array : UTA)を有する原子番号の大きい元素をターゲットに用いるプラズマ光源の研究を行っている. 昨年度行った理論計算により電子温度500 eVのビスマス(Bi)プラズマから4d-4f遷移による4.0nm及び4.2nm, 1keVで4p-4d遷移による3.2nmの発光が得られることを明らかにしたが, 昨年度に行った分光実験において4p-4d遷移による3.2nmの発光は観測されなかった. これはプラズマによる放射の再吸収が原因であると考えられるため, 今年度はBiイオンの吸収特性を明らかにする事に重点を置き研究を実施した.
実験では, 一台目のレーザーパルス(パルス幅170 ps, 波長 1064nm)によって作られたハフニウム(Hf)プラズマから放射された光(連続スペクトル)をもう一台のレーザーパルス(パルス幅7 ns, 波長 1064nm)によって作られたBiプラズマ(吸収体)中に入射させ吸収を誘起した. 吸収体中を通過した光を斜入射型軟X線分光器で観測し, 吸収体を通過させずに観測した連続スペクトルと比較することによりBiイオンの吸光度を算出した, 3nmの領域に強い吸収を持つと予測されたが, 観測されたビスマスの吸光度は長波長側に比べ短波長側の吸収は弱く, 3nmに強い吸収は観測されなかった. 従って発光スペクトル観測において4p-4d遷移による3.2nmの発光が観測されなかった理由は, プラズマ中での再吸収によるものではないと結論付けられる。観測された吸収スペクトル中に複数の吸収線が観測されたため, 吸収スペクトルを理論計算した. 計算によって得られたBi IからBi IVの4f-nd (n≧6)内核遷移による吸収スペクトルは, 観測された吸収線と一致した.
本研究では, UTAピーク波長の原子番号依存性を明らかにし, 水の窓領域においてBiプラズマからのUTA放射を観測した. しかしながら, 理論的に予測された4p-4d遷移による3.2nmの発光は観測されなかった. これは, プラズマの電子温度が1 keVに達していないことが理由であると考えられる.

今後の研究の推進方策

(抄録なし)

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2014 2013

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (2件)

  • [雑誌論文] Analysis of laser produced plasmas of gold in the 1-7 nm region2014

    • 著者名/発表者名
      Bowen Li, Takeshi Higashiguchi, Takamitsu Otsuka, Noboru Yugami, Padraig Dunne, Deirdre Kilbane, Emma Sokell, and Gerry O'Sullivan
    • 雑誌名

      Journal of Physics B : Atomic, Molecular, and Optical Physics

      巻: 47 ページ: 075001-1-075001-7

    • DOI

      10.1088/0953-4075/47/7/075001

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 6x nm領域における希土類プラズマ極端紫外光源2013

    • 著者名/発表者名
      大塚崇光, 東口武史, 湯上登
    • 雑誌名

      電気学会誌A(基礎・材料・共通部門誌)

      巻: 133 ページ: 526-531

    • DOI

      10.1541/ieejfms.133.526

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Investigation of laser-produced high-Z plasma soft X-ray sources2013

    • 著者名/発表者名
      Takamitsu Otsuka, Padraig Dunne, Gerry O'Sullivan, Takeshi Higashiguchi, Noboru Yueami
    • 雑誌名

      Pulsed Power Conference (PPC) 2013 19th IEEE

      ページ: 1-4

    • DOI

      10.1109/PPC.2013.6627536

  • [学会発表] Investigation of a laser-produced bismuth plasma soft x-ray source2013

    • 著者名/発表者名
      Takamitsu Otsuka, Paddy Hayden, Fergal O'Reilly, Emma Sokell, Padraig Dunne, Gerry O'Sullivan, Noboru Yugami
    • 学会等名
      55th Annual Meeting of the APS Division of Plasma Physics
    • 発表場所
      The Sheraton Downtown Denver Hotel, Denver, Colorado, USA
    • 年月日
      20131111-15
  • [学会発表] Investigation of Laser Produced High-Z Plasma Soft X-Ray Sources2013

    • 著者名/発表者名
      Takamitsu Otsuka, Padraig Dunne, Gerry O'Sullivan, Takeshi Higashiguchi, Noboru Yugami
    • 学会等名
      IEEE Pulsed Power & Plasma Science - PPPS 2013
    • 発表場所
      Hyatt Regency, San Francisco, California, USA
    • 年月日
      20130616-21

URL: 

公開日: 2015-06-25  

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