| 研究課題/領域番号 |
17K05122
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| 研究機関 | 兵庫県立大学 |
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研究代表者 |
天野 壮 兵庫県立大学, 高度産業科学技術研究所, 助教 (50271200)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | X線レーザー / レーザープラズマ / 固体希ガス / 電子再結合 / 軟X線 / 連続発生小型 |
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| 研究実績の概要 |
我々が開発して来た固体希ガスターゲットによるレーザープラズマX線源を発展させたテーブルトップ型の連続繰り返し軟X線（VUV）レーザーの実現を目指して、その可能性を探る。電子再結合励起X線レーザーにおいては、そのプラズマを急激に冷却して強い再結合状態にして反転分布を作る必要があり、そのためにプラズマを空間的・時間的に制御して冷却しなければならない。
初年度は冷却板によるプラズマの空間的制御（閉じ込め効果）で、強制冷却を起こして固体希ガスのレーザープラズマの発光効率を上げてX線増幅が出来ないか試した。現在用いているレーザープラズマX線源では、極低温化された銅基板表面上にガスを吹き付けてこれを冷凍固体化し上下動させて繰り返しレーザーパルスの集光点に対し常にフレッシュな固体層を供給して連続プラズマ発生を行なっている。自由膨張しているプラズマを閉じ込めるため、固体層の対面に冷却板を取り付ける改造を行った。冷却板はレーザー光に対しては透明窓であり、膨張プラズマにとっては空間制限して強制冷却を行うため石英ガラスを選んだ。ターゲット固体層の接線方向に発生X線ピンホールカメラを設置して、吹き出し方向のプラズマ空間膨張サイズを測定したところ0.8mm(FWHM)であった。これより冷却板と固体層の間隔を1mmに設定した。～30Kの極低温のターゲット層表面からわずか1mmの間隔で石英ガラス板を設置したので、これからの輻射熱でターゲット生成に影響が出ることが懸念されたが、従来通りのターゲット連続供給に成功した。ここで従来通り市販のQスイッチナノ秒レーザーパルスを垂直照射したところ、石英ガラス冷却板がレーザーダメージを受けた。その後、レーザー高耐力の冷却板材料（MgF2等）、レーザー強度の最適化を検討したが、ダメージ問題は解決出来ずプラズマ冷却の検証は出来なかった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
計画通りプラズマサイズ測定や装置改造は行えたが、レーザー照射による冷却板ダメージの問題が発生して、想定していた形態でのプラズマ空間閉じ込め効果に関するデータ取得が出来なかった。
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| 今後の研究の推進方策 |
初年度の研究より、当初想定していた実用的なレーザー垂直入射方式ではレーザープラズマの空間制御をするのが困難だということが判った。空間制御方式については今後も検討を続けていくが、次年度以降は予定通りプラズマを時間的に制御する方法の研究を行って行く。計画時は(1)レーザーパルス整形による急峻な立ち下がりナノ秒パルスによる時間制御、(2)ピコ秒パルス列による時間制御、の２通りを順番に行う予定であったが、両方を同時的に進め全体計画の前倒し化を図る。即ちは、次年度は必要なレーザーパルス制御方法に重点を置き、時間制御によるプラズマ冷却でX線レーザー実現の可能性を探って行く。
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