X-ray source for Novel imaging paradigm

2023 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 19H00669
• 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: PIROZHKOV Alex 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 関西光量子科学研究所 光量子ビーム科学研究部, 上席研究員 (00446410)
• 研究分担者: Esirkepov Timur 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 関西光量子科学研究所 光量子ビーム科学研究部, 上席研究員 (10370363) ; 匂坂 明人 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 関西光量子科学研究所 光量子ビーム科学研究部, 主幹研究員 (20354970) ; 小倉 浩一 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 関西光量子科学研究所 光量子ビーム科学研究部, 専門業務員 (30354971) ; Pikuz Tatiana 大阪大学, 先導的学際研究機構, 特任准教授(常勤) (20619978) ; 難波 愼一 広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 教授 (00343294) ; 桐山 博光 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 関西光量子科学研究所 光量子ビーム科学研究部, グループリーダー (40354972) ; Koga James 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 関西光量子科学研究所 光量子ビーム科学研究部, 専門業務員 (70370393) ; 神門 正城 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 関西光量子科学研究所, 副所長 (50343942)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: Coherent x-ray source / New imaging paradigm / BISER / Relativistic plasma / Plasma singularities

研究実績の概要

We performed two experiments: 1. NewSUBARU, Japan: Characterization of XCCD and spectrograph used in our 2021 UK experiment; 2. J-KAREN-P, Japan: BISER coherent x-ray source jointly with ELI (Czechia) and NTU (Taiwan).
As planned, we installed the large deformable mirror to the J-KAREN-P laser and improved its focal spot. We implemented advanced diagnostics: optical probe with ~1-2um spatial and ~15fs temporal resolution, and improved plasma imaging with ~1um resolution. We made a higher-efficiency keV VLS grating and obtained modulated keV BISER spectra. We achieved 5x higher BISER yield compared to the previous record (2022).
As planned, we reduced the XUV imager stray light and obtained XUV diffraction patterns of 3-period grating with much higher SN ratio, which is a foundation of the attosecond lensless imaging. We recorded BISER source images and, for the 1st time, XUV spectrum on the high-resolution LiF detector.
Compared to the previous experiment (2022), we further improved the Magnetic Bottle Electron Spectrometer (MBES) resolution and SN ratio and observed Auger lines of BISER-irradiated Xe; this is a foundation of the attosecond BISER pulse measurement.
We published 5 refereed papers: [HPLSE accepted] on diagnostics of relativistic plasma singularities using compressed optical probe; [RSI 2023; RSI 2024] on x-ray spectroscopy and instruments; [HPLSE accepted] on precise target positioning in relativistic laser-plasma experiments using optical and x-ray diagnostics; [Photonics 2023] on developing of our BISER driving laser.

現在までの達成度 (段落)

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] ELI Beamlines Facility, ELI ERIC(チェコ)
  • 国名: チェコ
  • 外国機関名: ELI Beamlines Facility, ELI ERIC
• [国際共同研究] National Taiwan University(その他の国・地域 Taiwan)
  • 国名: その他の国・地域
  • 外国機関名: National Taiwan University
• [国際共同研究] Central Laser Facility, STFC RAL(英国)
  • 国名: 英国
  • 外国機関名: Central Laser Facility, STFC RAL
• [雑誌論文] Metrology for sub-Rayleigh-length target positioning in ~10^22 W/cm^2 laser-plasma experiments (2024)
  • 著者名/発表者名: Vishnyakov,Sagisaka,Ogura,Esirkepov,Gonzalez,Armstrong,Pikuz,Pikuz,Yan,Jeong,Singh,Hadjisolomou,Finke,Grittani,Nevrkla,Lazzarini,Velyhan,Hayakawa,Fukuda,Koga,Ishino,Kondo,Miyasaka,Kon,Nishikino,Nosach,Khikhlukha,Tsygvintsev,Kumar,Nejdl,Margarone,Sasorov,Weber,Kando,Kiriyama,Kato,Korn,Kondo,Bulanov,Kawachi,Pirozhkov
  • 雑誌名: High Power Laser Science and Engineering 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.1017/hpl.2024.11
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Design of soft x-ray varied-line-spacing (VLS) high-dispersion laminar-type grating coated with super-mirror-type (SMT) multilayer for flat-field spectrograph in a region of 2-4 keV (2024)
  • 著者名/発表者名: Koike M.、Hatano T.、Pirozhkov A. S.、Ueno Y.、Terauchi M.
  • 雑誌名: Review of Scientific Instruments 巻: 95 ページ: 023102
  • DOI: 10.1063/5.0173068
  • 査読あり
• [雑誌論文] In-vacuum post-compression of optical probe pulse for relativistic plasma diagnostics (2024)
  • 著者名/発表者名: S. Lorenz, G. Grittani, K. Kondo, A. Kon, Y.-K. Liu, A. Sagisaka, K. Ogura, N. Nakanii, K. Huang, A. Bierwage, S. Namba, H. Ohiro, T. A. Pikuz, J. K. Koga, P. Chen, H. Kiriyama, M. Kando, T. Zh. Esirkepov, S. V. Bulanov, and A. S. Pirozhkov
  • 雑誌名: High Power Laser Science and Engineering 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.1017/hpl.2024.29
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Laminar-type gratings overcoated with carbon-based materials to enhance analytical sensitivity of flat-field emission spectrograph in the VUV region (2023)
  • 著者名/発表者名: Murano T.、Koshiya S.、Koike M.、Hatano T.、Pirozhkov A. S.、Kakio T.、Hayashi N.、Oue Y.、Konishi K.、Nagano T.、Kondo K.、Terauchi M.
  • 雑誌名: Review of Scientific Instruments 巻: 94 ページ: 125113
  • DOI: 10.1063/5.0176783
  • 査読あり
• [雑誌論文] Laser Output Performance and Temporal Quality Enhancement at the J-KAREN-P Petawatt Laser Facility (2023)
  • 著者名/発表者名: Kiriyama H.、Miyasaka Y.、Kon A.、Nishiuchi M.、Sagisaka A.、Sasao H.、Pirozhkov A. S.、Fukuda Y.、Ogura K.、Kondo K.、Nakanii N.、Mashiba Y.、Dover N.P.、Chang L.、Kando M.、Bock S.、Ziegler T.、Puschel T.、Schlenvoigt H.-P.、Zeil K.、Schramm U.
  • 雑誌名: Photonics 巻: 10 ページ: 997～997
  • DOI: 10.3390/photonics10090997
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Bright Gamma Flash Generation and Detection (2024)
  • 著者名/発表者名: A.S.Pirozhkov, A.Sagisaka, K.Ogura, T.Zh.Esirkepov, B.Gonzalez Izquierdo, E.A.Vishnyakov, C.Armstrong, T.A.Pikuz, C.Arran, S.A.Pikuz, W.Yan, T.M.Jeong, S.Singh, P.Hadjisolomou, O.Finke, G.Grittani, M.Nevrkla, C.Lazzarini, A.Velyhan, T.Hayakawa, Y.Fukuda, J.K.Koga, M.Ishino, Ko.Kondo, Y.Miyasaka, A.Kon, et al.
  • 学会等名: The Optics & Photonics International Congress OPIC-2024, International Conference on High Energy Density Sciences HEDS-2024
  • 国際学会
• [学会発表] Uncertainties of hard x-ray spectra reconstructed from linear absorption spectrometer data (2024)
  • 著者名/発表者名: Alexander S. Pirozhkov, Chris D. Armstrong
  • 学会等名: The 71st JSAP Spring Meeting
• [学会発表] Burst Intensification by Singularity Emitting Radiation in relativistic plasma driven by high-power laser (2024)
  • 著者名/発表者名: A. S. Pirozhkov, A. Sagisaka, K. Ogura, T. A. Pikuz, A. Bierwage, Ko. Kondo, H. Ohiro, N. Nakanii, K. Huang, A. Kon, Y. Miyasaka, M. Koike, T. Zh. Esirkepov, J. K. Koga, S. Namba, H. Kiriyama, M. Kando
  • 学会等名: JPS Spring Meeting 2024
• [学会発表] Multilayer structures in coherent x-ray diagnostics in BISER and Relativistic Flying Mirror experiments (2023)
  • 著者名/発表者名: A. S. Pirozhkov, A. N. Shatokhin, E. A. Vishnyakov, A. Sagisaka, K. Ogura, M. Koike, T. Hatano, H. Ohiro, S. Namba, J. K. Koga, A. O. Kolesnikov, H. Kiriyama, T. Zh. Esirkepov, T. A. Pikuz, E. N. Ragozin, S. V. Bulanov, M. Kando
  • 学会等名: The International Conference on Physics of X-Ray and Neutron Multilayer Structures (PXRNMS)
  • 国際学会
• [学会発表] Enhancement of Diffraction Efficiency and Spectral Flux with Quasi-Graded Index Coating (QGIC) on Soft X-Ray Laminar-Type Diffraction Gratings Optimized for B-K and Li-K Emissions (2023)
  • 著者名/発表者名: Masato Koike, Tadashi Hatano, Alexander S. Pirozhkov, Masami Terauchi
  • 学会等名: The International Conference on Physics of X-Ray and Neutron Multilayer Structures (PXRNMS)
  • 国際学会
• [学会発表] Bright gamma ray generation with the J-KAREN-P laser (2023)
  • 著者名/発表者名: A.S.Pirozhkov, A.Sagisaka, K.Ogura, T.Zh.Esirkepov, B.Gonzalez Izquierdo, A.N.Shatokhin, E.A.Vishnyakov, C.Armstrong, T.A.Pikuz, C.Arran, M.A.Alkhimova, S.A.Pikuz, W.Yan, T.M.Jeong, S.Singh, P.Hadjisolomou, O.Finke, G.Grittani, M.Nevrkla, C.Lazzarini, A.Velyhan, T.Hayakawa, Y.Fukuda, J.K.Koga, M.Ishino, Ko.Kondo, et al
  • 学会等名: The 79th Fujihara Seminar "Prospects for High Field Science"
  • 国際学会