高強度フェムト秒レーザー生成パルス高速度電子を用いた時間分解電子顕微鏡

2009 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 18206006
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 薄膜・表面界面物性
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 阪部 周二 京都大学, 化学研究所, 教授 (50153903)
• 研究分担者: 磯田 正二 京都大学, 化学研究所, 教授 (00168288) ; 倉田 博基 京都大学, 化学研究所, 准教授 (50186491) ; 橋田 昌樹 京都大学, 化学研究所, 准教授 (50291034) ; 小川 哲也 京都大学, 化学研究所, 助教 (40224109) ; 時田 茂樹 京都大学, 化学研究所, 助教 (20456825)
• 研究期間 (年度): 2006 – 2009
• キーワード: レーザープラズマ電子 / 高強度フェムト秒レーザー / 電子線回折 / パルス電子源 / 高輝度電子線源

研究概要

集光強度2x10^<18>W/cm^2の高強度フェムト秒レーザーパルスにより加速した340keV電子パルスを用いて、金の単結晶薄膜の電子線回折像を単一レーザーパルスショットで撮像することを世界で初めて実証した。測定した電子ビームの強度分布は電子軌道計算機シミュレーションにより再現でき、これにより、加速過程で生じる速度広がりにより電子パルスは自然に広がるが、不可逆的非線形の歪みはないことが証明された。この研究により、単一ショットフェムト秒電子線回折のためのパルス圧縮にレーザー加速は有効となることが示された。

研究成果

• [雑誌論文] Single-shot ultrafast electron diffraction with a laser-accelerated sub-MeV electron pulse (2009)
  • 著者名/発表者名: Shigeki Tokita, Shunsuke Inoue, Shinichiro Masuno, Masaki Hashida, Shuji Sakabe
  • 雑誌名: Applied Physics Letters Vol.95 ページ: 111911
  • 査読あり
• [雑誌論文] Laser Energy Scaling Law for the Yield of Neutrons Generated by Intense Femtosecond Laser-Cluster Interactions (2009)
  • 著者名/発表者名: Shuji SAKABE, Masaki HASHIDA, Shigeki TOKITA, Kazuto OTANI
  • 雑誌名: Plasma and Fusion Research Volume4 ページ: 041
  • 査読あり
• [雑誌論文] Non-thermal ablation of expanded polytetra-fluoroethylene with an intense femtosecond-pulse laser (2009)
  • 著者名/発表者名: M. Hashida, H. Mishima, S. Tokita, S. Sakabe
  • 雑誌名: Optics Express Vol.17,Issue15 ページ: 13116-13121
  • 査読あり
• [雑誌論文] Terahertz pulse radiation from argon clusters irradiated with intense femtosecond laser pulses (2009)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Nagashima, Heijiro Hirayama, Kyoji Shibuya, Masanori Hangyo, Masaki Hashida, Shigeki Tokita, Shuji Sakabe
  • 雑誌名: Optics Express Vol.17,Issue11 ページ: 8907-8912
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mechanism for self-formation of periodic grating structures on a metal surface by a femtosecond laser pulse (2009)
  • 著者名/発表者名: Shuji Sakabe, Masaki Hashida, Shigeki Tokita, Shin Namba, Kiminori Okamuro
  • 雑誌名: Physical Review B 79,No.3 ページ: 033409
  • 査読あり
• [雑誌論文] 0. 3% energy stability, 100-millijoule-class, Ti:sapphire chirped-pulse eight-pass amplification system (2008)
  • 著者名/発表者名: S. Tokita, M. Hashida, S. Masuno, S. Namba, S. Sakabe
  • 雑誌名: Optics Express 16,No.19 ページ: 14875-14881
  • 査読あり
• [雑誌論文] Carbon-nanotube cathode modified by femtosecond laser ablation (2007)
  • 著者名/発表者名: M. Hashida, S. Shimizu, S. Sakabe
  • 雑誌名: Journal of Physics: Conference Series 59 ページ: 487-491
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ablation of metals with femtosecond laser pulse Science and technology created by ultra-short (2007)
  • 著者名/発表者名: M. Hashida
  • 雑誌名: ultra-high-peak power lasers ページ: 114-126
  • 査読あり
• [雑誌論文] Energetic Ion Generation by Coulomb Explosion in Cluster Gas and a Low-Density Plastic Foam with an Intense Femtosecond Laser (2006)
  • 著者名/発表者名: S. Sakabe, M. Hashida, S. Shimizu, T. Iida
  • 雑誌名: Laser Physics 16 ページ: 551-555
  • 査読あり
• [雑誌論文] フェムト秒レーザーによる材料の表面機能性付与加工 (2006)
  • 著者名/発表者名: 橋田昌樹, 清水政二, 阪部周二
  • 雑誌名: 応用物理 75 ページ: 451-455
  • 査読あり
• [雑誌論文] Skinning of argon clusters by Coulomb explosion induced with an intense femtosecond laser pulse (2006)
  • 著者名/発表者名: S. Sakabe, K. Shirai, M. Hashida, S. Shimizu, S. Masuno
  • 雑誌名: Phys. Rev. A 74 ページ: 043205-1-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] X-ray line polarization spectroscopy to study hot electron transport in ultra-short laser produced plasma (2006)
  • 著者名/発表者名: Y. Inubushi, H. Nishimura, M. Ochiai, S. Fujioka, T. Johzaki, K. Mima, T. Kawamura, S. Nakazaki, T. Kai, S. Sakabe, Y. Izawa
  • 雑誌名: J. Quantitative Spectroscopy & Radiative Transfer 99 ページ: 305-313
  • 査読あり
• [学会発表] サブMeV非単色レーザー加速電子線パルスの時間幅圧縮 (2010)
  • 著者名/発表者名: 時田茂樹, 井上峻介, 二正寺敏彦, 橋田昌樹, 阪部周二
  • 学会等名: レーザー学会学術講演会第30回年次大会
  • 発表場所: 千里ライフサイエンスセンター・豊中市
  • 年月日: 20100202-20100204
• [学会発表] 高強度短パルスレーザープラズマ相互作用領域内の電子線源構造の空間分解観測 (2010)
  • 著者名/発表者名: 井上峻介, 時田茂樹, 二正寺敏彦, 升野振一郎, 大谷一人, 橋田昌樹, 阪部周二
  • 学会等名: レーザー学会学術講演会第30回年次大会
  • 発表場所: 千里ライフサイエンスセンター・豊中市
  • 年月日: 20100202-20100204
• [学会発表] 高強度短パルスレーザープラズマからの100keV～1MeV電子放射角度分布の測定 (2010)
  • 著者名/発表者名: 二正寺敏彦, 時田茂樹, 井上峻介, 升野振一郎, 大谷一人, 橋田昌樹, 阪部周二
  • 学会等名: レーザー学会学術講演会第30回年次大会
  • 発表場所: 千里ライフサイエンスセンター・豊中市
  • 年月日: 20100202-20100204
• [学会発表] 水素局所添加ターゲットによる超高強度短パルスレーザー生成高エネルギーイオンビーム (2010)
  • 著者名/発表者名: 大谷一人, 井上峻介, 二正寺敏彦, 時田茂樹, 橋田昌樹, 阪部周二
  • 学会等名: レーザー学会学術講演会第30回年次大会
  • 発表場所: 千里ライフサイエンスセンター・豊中市
  • 年月日: 20100202-20100204
• [学会発表] THz radiation from argon clusters irradiated by intense femtosecond laser pulses (II) (2010)
  • 著者名/発表者名: Jahangiri Fazel, 長島健, 橋田昌樹, 時田茂樹, 萩行正憲, 阪部周二
  • 学会等名: レーザー学会学術講演会第30回年次大会
  • 発表場所: 千里ライフサイエンスセンター・豊中市
  • 年月日: 20100202-20100204
• [学会発表] 局所水素ドープターゲットを用いた超高強度極短パルスレーザーによるイオンビーム生成 (2010)
  • 著者名/発表者名: 大谷一人, 井上峻介, 二正寺敏彦, 時田茂樹, 橋田昌樹, 阪部周二
  • 学会等名: 日本物理学会第65回年次大会
  • 発表場所: 岡山大学・岡山市
  • 年月日: 2010-03-22
• [学会発表] THz wave generation in plasmas produced by intense femtosecond laser interaction with clusters (2010)
  • 著者名/発表者名: Fazel Jahangiri, 長島健, 橋田昌樹, 時田茂樹, 萩行正憲, 阪部周二
  • 学会等名: 日本物理学会第65回年次大会
  • 発表場所: 岡山大学・岡山市
  • 年月日: 2010-03-22
• [学会発表] 高強度短パルスレーザーと薄膜との相互作用による電子放射特性I:電子発生領域の強度分布 (2010)
  • 著者名/発表者名: 井上峻介, 時田茂樹, 二正寺敏彦, 大谷一人, 橋田昌樹, 阪部周二
  • 学会等名: 日本物理学会第65回年次大会
  • 発表場所: 岡山大学・岡山市
  • 年月日: 2010-03-22
• [学会発表] 高強度短パルスレーザーと薄膜との相互作用による電子放射特性II:電子放射角度分布 (2010)
  • 著者名/発表者名: 二正寺敏彦, 時田茂樹, 田口俊弘, 井上峻介, 大谷一人, 橋田昌樹, 阪部周二
  • 学会等名: 日本物理学会第65回年次大会
  • 発表場所: 岡山大学・岡山市
  • 年月日: 2010-03-22
• [学会発表] 非単色レーザー加速電子ビームの時間圧縮 (2010)
  • 著者名/発表者名: 時田茂樹, 井上峻介, 二正寺敏彦, 大谷一人, 橋田昌樹, 阪部周二
  • 学会等名: 2010年春季第57回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 東海大学・平塚市
  • 年月日: 2010-03-20
• [学会発表] 高強度短パルスレーザー生成電子線源空間分布の高分解能測定 (2009)
  • 著者名/発表者名: 井上峻介, 時田茂樹, 升野振一郎, 橋田昌樹, 阪部周二
  • 学会等名: 2009年秋季第70回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 富山大学・富山市
  • 年月日: 20090908-20090911
• [学会発表] 高強度レーザー生成プラズマからの電子放射角度分布の測定 (2009)
  • 著者名/発表者名: 二正寺敏彦, 井上峻介, 時田茂樹, 升野振一郎, 橋田昌樹, 阪部周二
  • 学会等名: 2009年秋季第70回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 富山大学・富山市
  • 年月日: 20090908-20090911
• [学会発表] Mechanism for Self-Organization of Periodic Structures on a Metal Surface by Femtosecond Laser Pulses (2009)
  • 著者名/発表者名: S. Sakabe, M. Hashida, S. Tokita, S. Namba, K. Okamuro
  • 学会等名: The European Conference on Lasers and Electro-Optics CLEO/EUROPE 2009
  • 発表場所: Munich・Germany
  • 年月日: 20090614-20090619
• [学会発表] Feasibilityof Compact Neutron Sources Generated by Intense Femtosecond Laser-Cluster Interactions (2009)
  • 著者名/発表者名: S. Sakabe, M. Hashida, S. Tokita, K. Otani
  • 学会等名: The European Conference on Lasers and Electro-Optics CLEO/EUROPE 2009
  • 発表場所: Munich・Germany
  • 年月日: 20090614-20090619
• [学会発表] Long-termstabilization of pulse-to-pulse energy of a high-energy multipass Ti:sapphire CPA system (2009)
  • 著者名/発表者名: S. Tokita, M. Hashida, S. Masuno, S. Namba, S. Sakabe
  • 学会等名: The European Conference on Lasers and Electro-Optics CLEO/EUROPE 2009
  • 発表場所: Munich・Germany
  • 年月日: 20090614-20090619
• [学会発表] 高エネルギー粒子発生のためのLIFTターゲット(1) (2009)
  • 著者名/発表者名: 升野振一郎, 時田茂樹, 橋田昌樹, 阪部周二
  • 学会等名: 2009年春季第56回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 筑波大学・つくば市
  • 年月日: 20090330-20090402
• [学会発表] 高強度レーザー生成プラズマを電子線源とする超高速電子線回折法の開発 (2009)
  • 著者名/発表者名: 時田茂樹, 井上峻介, 升野振一郎, 橋田昌樹, 阪部周二
  • 学会等名: 2009年春季第56回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 筑波大学・つくば市
  • 年月日: 20090330-20090402
• [学会発表] 高強度レーザー生成電子線源の電子発生領域の測定1 (2009)
  • 著者名/発表者名: 井上峻介, 時田茂樹, 升野振一郎, 橋田昌樹, 阪部周二
  • 学会等名: 2009年春季第56回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 筑波大学・つくば市
  • 年月日: 20090330-20090402
• [学会発表] Feasibility of Compact Neutron Sources Generated by Intense Femtosecond Laser-Cluster Interactions (2009)
  • 著者名/発表者名: Shuji Sakabe
  • 学会等名: The Second International Symposium on Laser-Driven Relativistic Plasmas Applied to Science, Industry and Medicine
  • 発表場所: 関西光科学研究所・木津川市
  • 年月日: 20090119-20090123
• [学会発表] 高強度レーザー生成電子パルスによる超高速時間分解電子線回折 (2009)
  • 著者名/発表者名: 時田茂樹, 井上峻介, 升野振一郎, 橋田昌樹, 阪部周二
  • 学会等名: レーザー学会学術講演会第29回年次大会
  • 発表場所: 徳島大学・徳島市
  • 年月日: 20090110-20090112
• [学会発表] 電子イメージングによる高強度レーザー生成電子線源の空間分布測定 (2009)
  • 著者名/発表者名: 井上峻介, 時田茂樹, 升野振一郎, 橋田昌樹, 阪部周二
  • 学会等名: レーザー学会学術講演会第29回年次大会
  • 発表場所: 徳島大学・徳島市
  • 年月日: 20090110-20090112
• [学会発表] 孤立微小薄膜実現のためのLIFTターゲット (2009)
  • 著者名/発表者名: 升野振一郎, 時田茂樹, 橋田昌樹, 阪部周二
  • 学会等名: レーザー学会学術講演会第29回年次大会
  • 発表場所: 徳島大学・徳島市
  • 年月日: 20090110-20090112
• [学会発表] チタンサファイアマルチパス増幅器のパルスエネルギー安定化 (2009)
  • 著者名/発表者名: 時田茂樹, 橋田昌樹, 升野振一郎, 難波伸, 阪部周二
  • 学会等名: レーザー学会学術講演会第29回年次大会
  • 発表場所: 徳島大学・徳島市
  • 年月日: 20090110-20090112
• [学会発表] 高強度フェムト秒光パルス照射アルゴン原子クラスタからのテラヘルツ波放射 (2009)
  • 著者名/発表者名: 長島健, Jahangiri Fazel, 橋田昌樹, 時田茂樹, 萩行正憲, 阪部周二
  • 学会等名: レーザー学会学術講演会第29回年次大会
  • 発表場所: 徳島大学・徳島市
  • 年月日: 20090110-20090112
• [学会発表] Pulse-energy stabilization method for high-energy multipass Ti:sapphire CPA systems (2009)
  • 著者名/発表者名: S. Tokita, M. Hashida, S. Masuno, S. Namba, S. Sakabe
  • 学会等名: The 8th Pacific Rim Conference on Lasers and Electro-Optics CLEO/Pacific Rim 2009
  • 発表場所: Shanghai, China
  • 年月日: 2009-09-01
• [学会発表] Self-Organization of Periodic Grating Structure on Metal Surface by Femtosecond Laser Pulses (2008)
  • 著者名/発表者名: S. Sakabe, M. Hashida, S. Tokita, S. Namba, K. Okamuro
  • 学会等名: 4th Asian Symposium on Intense Laser Science 2008
  • 発表場所: Gwangju, Korea
  • 年月日: 20081103-20081106
• [学会発表] レーザープラズマ電子線源を用いた超高速電子線回折法 (2008)
  • 著者名/発表者名: 時田茂樹, 井上峻介, 升野振一郎, 橋田昌樹, 阪部周二
  • 学会等名: 2008年秋季第69回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 中部大学・春日井市
  • 年月日: 20080902-20080905
• [学会発表] 高強度レーザー生成電子線源の電子発生領域の測定 (2008)
  • 著者名/発表者名: 井上峻介, 時田茂樹, 升野振一郎, 橋田昌樹, 阪部周二
  • 学会等名: 2008年秋季第69回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 中部大学・春日井市
  • 年月日: 20080902-20080905
• [学会発表] 高エネルギー粒子発生のためのLIFTターゲット(1) (2008)
  • 著者名/発表者名: 升野振一郎, 時田茂樹, 橋田昌樹, 阪部周二
  • 学会等名: 2008年秋季第69回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 中部大学・春日井市
  • 年月日: 20080902-20080905
• [学会発表] Ti:sapphireマルチパス増幅システムにおけるパルスエネルギーの自己安定化 (2008)
  • 著者名/発表者名: 時田茂樹, 橋田昌樹, 阪部周二
  • 学会等名: 2008年春季第55回応用物理学会関係連合講演会
  • 発表場所: 日本大学・船橋市
  • 年月日: 20080327-20080330
• [学会発表] 高エネルギー粒子発生のためのLIFTターゲット (2008)
  • 著者名/発表者名: 升野振一郎, 時田茂樹, 橋田昌樹, 阪部周二
  • 学会等名: 2008年春季第55回応用物理学会関係連合講演会
  • 発表場所: 日本大学・船橋市
  • 年月日: 20080327-20080330
• [備考]
  • URL: http://laser.kuicr.kyoto-u.ac.jp/
• [産業財産権] 超高速電子線回析装置 (2010)
  • 発明者名: 時田茂樹、橋田昌樹、阪部周二
  • 権利者名: 京都大学
  • 産業財産権番号: 特許・特願2010-020723
  • 出願年月日: 20100200
• [産業財産権] 光増幅器 (2008)
  • 発明者名: 時田茂樹, 橋田昌樹, 阪部周二
  • 権利者名: 京都大学
  • 産業財産権番号: 特許・特願2008-009260
  • 出願年月日: 20080100