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2018 年度 実績報告書

レーザープラズマを用いた高輝度X線集光技術の開発

研究課題

研究課題/領域番号 16K05030
研究機関国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構

研究代表者

河内 哲哉  国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 関西光科学研究所, 所長(定常) (40343941)

研究分担者 錦野 将元  国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 関西光科学研究所 光量子科学研究部, グループリーダー(定常) (70370450)
川染 勇人  香川高等専門学校, 情報工学科, 准教授 (90391325)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワードエックス線光学 / プラズマ科学 / 高強度レーザー
研究実績の概要

平成30年度は、レーザープラズマを用いたX線集光技術開発のために金属サンプルにフェムト秒レーザーを照射し、そのフルエンスの違いによる反射率変化の計測を実施した。サンプル表面にプラズマが生成する閾値近傍の照射強度ではスパレーションという薄膜飛散が発生するが、その際に生成する薄膜がX線領域のビームスプリッタとして機能することをX線領域のニュートリング生成から確認した。また、X線自由電子レーザーSACLAにおいて、軟X線屈折計測のためのポンプ-プローブ実験を開始した。軟X線レーザーを、併設のチタンサファイアレーザー(ポンプ光)によって生成したプラズマに入射させ、プラズマ生成の有無によって生じる光路変化をビームライン後方の二次元検出器で取得することを試みた。プラズマ生成のための試料は、窒化シリコンまたは金属薄膜からのプラズマを用いた。照射実験を進める中で、チタンサファイアレーザーとプローブ光(軟X線レーザー)の試料上での照射位置調整などの課題が明らかとなった。本研究テーマは、2018年度SACLA基盤開発プログラムにおいて「SXFEL照射強度の精密調整機構を備えたポンプ-プローブ実験装置の構築」として採択され、引き続きSACLAにおいて推進していく予定である。
計算機シミュレーションによるX線レンズの設計に関しては、炭素イオンに対する衝突輻射モデルを構築し、励起状態占有密度及び実効的な電離速度係数を評価した。衝突輻射モデルの結果を流体コードに組み込むことにより、X線の集光に寄与するプラズマの電子密度空間分布を導出した。更にX線レンズの性能を評価するために、対向する平板からレーザープラズマが吹き出す配置を2セット用い、縦方向と横方向の集光を独立に行うことを仮定した。与えられた電子密度分布に対して光線追跡によりX線の集光状態を計算し、X線レンズ生成に最適なレーザー照射条件を評価した。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2019 2018

すべて 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 1件、 査読あり 5件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 5件、 招待講演 5件)

  • [雑誌論文] Development of soft x-ray laser irradiation beamline for ablation and damage study2019

    • 著者名/発表者名
      M. Ishino, T.-H. Dinh, N. Hasegawa, K. Sakaue, T. Higashiguchi, S. Ichimaru, M. Hatayama, M. Washio, and M. Nishikino
    • 雑誌名

      Proceedings of SPIE

      巻: 10905 ページ: 109051C

    • DOI

      10.1117/12.2513390

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Analysis of reflection signal from EUV multilayer mirror for irradiation-induced damage study2018

    • 著者名/発表者名
      M. Ishino, S. Ichimaru, M. Hatayama, N. Hasegawa, S. Oku, and M. Nishikino
    • 雑誌名

      Springer Proceedings in Physics, X-ray Lasers 2016

      巻: 202 ページ: 315-319

    • DOI

      10.1007/978-3-319-73025-7_47

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Study of damage structure formation on aluminum film targets by picosecond soft X-ray laser ablation around threshold region2018

    • 著者名/発表者名
      M. Ishino, N. A. Inogamov, S. Tamotsu, V. V. Zhakhovsky, N. Hasegawa, I. Yu. Skobelev, A. Ya. Faenov, T. A. Pikuz, K. Mikami, T. Kawachi, and M. Nishikino
    • 雑誌名

      Applied Physics A

      巻: 124, 649 ページ: 1-8

    • DOI

      10.1007/s00339-018-2072-9

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] 軟X線レーザーによるフェムト秒レーザーアブレーション過程の観察2018

    • 著者名/発表者名
      長谷川 登, 錦野 将元
    • 雑誌名

      J. Plasma Fusion Research

      巻: 94 ページ: 261-265

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Deep-hole drilling of amorphous silica glass by extreme ultraviolet femtosecond pulses2018

    • 著者名/発表者名
      Tatsunori Shibuya, Takashi Takahashi, Kazuyuki Sakaue, T. -H. Dinh, Hiroyuki Hara, Takeshi Higashiguchi, Masahiko Ishino, Yuya Koshiba, Masaharu Nishikino, Hiroshi Ogawa, Masahito Tanaka, Masakazu Washio, Yohei Kobayashi, Ryunosuke Kuroda
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 113 ページ: 171902

    • DOI

      10.1063/1.5046125

    • 査読あり
  • [学会発表] Surface Ablation by Soft X-ray Laser Pulse for EUV nano-scale fabrication2018

    • 著者名/発表者名
      錦野 将元, 石野 雅彦, タンフン ヂン, 長谷川 登, 坂上 和之, 東口 武史, 鷲尾 方一, 木下 博雄
    • 学会等名
      SPIE Photonics West /LAMOM XXIV
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Surface Ablation by Soft X-ray Laser Pulse for EUV nano-scale fabrication2018

    • 著者名/発表者名
      錦野将元
    • 学会等名
      2018 Source Workshop, EUV Litho, Inc.
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Generation of energetic particles & radiation by use of peta-watt lasers in QST-KPSI2018

    • 著者名/発表者名
      河内哲哉
    • 学会等名
      The 10th Asian Symposium on Intense Laser Science
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Generation of short wavelength radiation and energetic particles using PW-class lasers2018

    • 著者名/発表者名
      河内哲哉
    • 学会等名
      The 16th International Conference on X-ray Lasers
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Study of High Power Lasers at KPSI/QST2018

    • 著者名/発表者名
      河内哲哉
    • 学会等名
      The 2nd QST International Symposium
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2019-12-27  

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