2018 年度研究成果報告書

X線ポンプ・X線プローブ法によるフェムト秒X線ダメージ過程の解明

研究課題

PDF

研究課題/領域番号	17K14137
研究種目	若手研究(B)
配分区分	基金
研究分野	量子ビーム科学
研究機関	国立研究開発法人理化学研究所
研究代表者	井上伊知郎国立研究開発法人理化学研究所, 放射光科学研究センター, 基礎科学特別研究員 (30783401)
研究期間 (年度)	2017-04-01 – 2019-03-31
キーワード	X線自由電子レーザー / フェムト秒 / 放射損傷 / ポンププローブ法
研究成果の概要	本研究の目的は、X線自由電子レーザー(XFEL)から出射された高強度X線が物質に照射された際に起こるフェムト秒X線ダメージ過程を解明することにある。そのために、ダイヤモンド薄膜を試料としてXFEL照射後にフェムト秒の時間スケールで起こる電子励起や構造変化を時間間隔を制御したダブルパルスX線レーザーを利用することで測定した。実験の結果、XFEL照射後約10 フェムト秒程度で炭素-炭素間の共有結合が破壊されて原子間のポテンシャルが等方的になり、このポテンシャルの変化によってXFEL照射後20フェムト秒後から原子変位が起こることが明らかになった。
自由記述の分野	X線光学
研究成果の学術的意義や社会的意義	高強度のX線自由電子レーザー用いた実験では、パルス幅と同程度のフェムト秒時間スケールで起こるX線ダメージが無視できないという問題点がある。本研究によって明らかになった、電子励起による化学結合の切断や原子変位といったフェムト秒の時間スケールで起こるXFELの物質へのダメージ過程は、X線１分子構造解析などをはじめとした高強度XFELの利用実験を支える基礎となることが期待される。