| 研究課題/領域番号 |
23360038
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| 研究機関 | 独立行政法人理化学研究所 |
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研究代表者 |
玉作 賢治 独立行政法人理化学研究所, 石川Ｘ線干渉光学研究室, 専任研究員 (30300883)
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| 研究期間 (年度) |
2011-04-01 – 2014-03-31
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| キーワード | Ｘ線 / 非線形光学 / Ｘ線自由電子レーザー / ２光子吸収 |
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| 研究概要 |
本研究は、Ｘ線領域での原子の非線形光学過程を理論的・実験的に理解し、これを応用してＸ線自由電子レーザーのパルス幅を測定することを目標としている。平成２４年度は、前年度に開発したガスチェンバと高効率の分光器を用いて、２光子による内殻２重イオン化の観測に成功した。15 keVのＸ線光子を２個続けて吸収させ、クリプトンの１ｓ電子を１つずつ励起し、そこからの蛍光Ｘ線を測定することで内殻２重イオン化状態を確認した。クリプトンの場合、１ｓのホールの寿命は僅か170アト秒と短く、２つ目を励起するのは極めて困難である。このため、本研究の内殻２重イオン化の観測は、硬Ｘ線領域では世界で初めての成功例となった。
さらに、１ｓ軌道に１つホールがある状態からの通常の蛍光Ｘ線強度と内殻２重イオン化状態からの蛍光Ｘ線強度を比較することで、本研究の最終目標であるパルス幅の見積りが可能であることを示した。このために、パルスの影響や強度揺らぎの効果を取り入れた解析手法を考案した。これを使って実験データを定量的に解析し、SACLAのパルス幅を2.5~2.8フェムト秒と決定した。こうして求めたパルス幅は、独立に行われた加速器側の電子ビームに対する測定結果とよく一致し、本研究の解析方法の妥当性が示された。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
既に自己相関器の核心部分となる２光子過程の観測に成功している。一方で、フェムト秒光学遅延に関しては後回しにした。これは、原子・分子系におけるＸ線の多光子過程が、海外グループとの熾烈な競争にさらされているためである。既に平成２４年度の研究で光学遅延無しでもパルス幅を見積もれることを示しており、本研究の最終目標はほぼ達成されつつある。
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| 今後の研究の推進方策 |
平成２４年度の研究により、内殻２重イオン化は散乱断面積が比較的大きく使いやすいことが分かった。しかし、クリプトンの場合、パルス幅が２フェムト秒より短くなると、パルス幅に対する感度が落ちてくることが計算から判明した。これは、１７０アト秒の寿命とはいえ中間状態を挟むためである。より短いパルス幅でも測定できるように、中間状態の存在しない２光子吸収過程をＸ線領域で利用する必要がある。そこで、最終年度は分光技術を高度化してＸ線２光子吸収の観測を目指す。
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