研究課題
本研究では、短波長自由電子レーザー（FEL）や放射光X線を用いてクラスター中に励起原子集団を生成し、電子分光や時分割計測などの手法を用いて、多体の励起原子間のエネルギー緩和の素過程について検討した。研究期間を通して、サイズが制御された高強度のクラスタービームを生成可能なクラスター生成装置およびFELと赤外/可視レーザーを用いるポンプ-プローブ計測のための装置と実験手法の開発を進め、日本のFEL施設であるSACLAから得られる高強度FELパルスを用いて実験を行った。FELと赤外レーザーを用いたポンプ-プローブ計測では、希ガスクラスターや多原子分子を試料とした実験でフェムト秒の時間分解能を達成し、イオン・電子分光の結果から以下の成果を得た。波長が6keV程度の硬X線FELを用いた実験では、FELパルスをクラスターに照射することでナノプラズマと呼ばれるナノメートルスケールの高密度なイオンと電子の集団を生成し、その生成過程をポンプ-プローブ計測により観測した。生成イオンスペクトルの実時間計測を高い時間分解能で行うことで、XFEL照射後１ピコ秒以下の生成初期過程においてFELによって生成した多数の励起状態が共同的な電子緩和を起こしイオン化が促進されていることを実験的に見出し、そのダイナミクスを明らかにした。波長が100eV程度の軟X線FELパルスを用いた実験では、電子分光を用いてFEL照射によって生成するナノプラズマの生成過程を観測し、ナノプラズマ生成後のプラズマの膨張・崩壊過程に起こるプラズマ中のイオンと電子が再結合に由来する多数の励起原子が引き起こす共同的な電子緩和を観測した。また、少数原子系の参照モデルとして多原子分子を標的とした実験にも参画し、時分割計測を通して、そのダイナミクス解明を進めた。
すべて 2019 2018
すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 3件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件)
Physical Review Letters
巻: 120 ページ: 223201-1-7
10.1103/PhysRevLett.120.223201
Physical Review X
巻: 8 ページ: 031034-1-8
10.1103/PhysRevX.8.031034
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment
巻: 907 ページ: 116～131
10.1016/j.nima.2018.03.017
