| 研究課題/領域番号 |
18K11945
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| 研究機関 | 公益財団法人佐賀県地域産業支援センター九州シンクロトロン光研究センター |
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研究代表者 |
金安 達夫 公益財団法人佐賀県地域産業支援センター九州シンクロトロン光研究センター, 加速器グループ, 副主任研究員 (90413997)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | 光渦 / 電子遷移 |
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| 研究実績の概要 |
VUV渦励起の検証へ向けて蛍光観測用の実験装置の開発を進めた．実験装置は半導体レーザー，小型ガスセル，蛍光検出部を組み合わせた構造であり，分子科学研究所の放射光施設UVSORのアンジュレータビームラインBL1Uでの運用を前提としている．実験装置の上流部には，VUV渦ビームの集光ンズを収納した真空チェンバーが接続されており，集光位置はレンズの前後移動で微調する構造である．
開発した装置の動作テストを兼ねてVUV渦を用いた実験を行った．観測対象はVUV渦によるXe原子の電子励起である．円偏光アンジュレータの二次高調波として得たVUV渦ビーム（波長~120 nm）をMgF2レンズで数μm径へと集光し，平面波禁制遷移に起因するレーザー誘起蛍光の検出を目指したがVUV渦励起の観測には至らなかった．その原因は散乱レーザー光やガスセル周囲の環境光による多量のバックグラウンド信号である．そこでガスセルから蛍光検出部までを一体化した構造へと改良した．さらに励起光と蛍光の波長の差が大きく(100 nm程度)，蛍光の弁別が容易な励起・脱励起過程を観測対象に選択した．以上の装置改良と適切な観測系の選択によって，実験開始当初に比べて大幅なバックグラウンド信号の低減を達成した．
VUV渦による励起実験に加えて，左右円偏光の一対の光渦ビームを重ね合わせることで得られるVUVベクトルビームの発生実験にも取り組んだ．我々が考案した手法では気相原子の光励起を利用して，二台のアンジュレータからの放射波束を重ね合わせる．本研究は光渦と原子系の相互作用として興味深いだけでなく，加速器光源技術の観点からも今後の発展が見込まれると期待される．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
レーザー誘起蛍光観測装置の開発は予定通りに進んでいる．バックグラウンド信号の低減が最大の問題であったが，いくつかの改良方法を取り入れることで徐々に予想性能へと近づいてきた．またバックグラウンド信号のさらなる低減を目的としてゼーマン効果の利用を考案した．磁場発生用のソレノイドコイルを試作し，設計通りの磁場が得られることを確認した．
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| 今後の研究の推進方策 |
今後はVUV光渦，レーザー光，原子ビームの三種類を空間的に重ね合わせるための調整が重要になる．さらにVUV光渦とレーザー光は相互作用位置に集光点を合わせる必要があり，調整方法の確立が最重要課題である．現状ではガス導入用のニードルを利用して光ビームの位置合わせを行うことを検討している．次年度は上記のバックグラウンド低減手法を適宜取り入れながら，VUV渦の検証実験を進める予定である．また原子の光励起を利用したアンジュレータ放射の重ね合わせについても研究を進める予定である．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
主要物品である半導体レーザーの購入価格に余裕が生じたことや現有の光学部品を使用できたことで，当初計上していた研究経費に若干の余裕が生じた．次年度使用額は測定システムの改良へ向けた消耗品購入や学会発表用の旅費として用いる予定である．
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