2002 Fiscal Year Annual Research Report
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14077209
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
中村 一隆 東京工業大学, 応用セラミックス研究所, 助教授 (20302979)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中野 秀俊 日本電信電話株式会社, NTT物性科学基礎研究所, 主幹研究官
弘中 陽一郎 東京工業大学, 応用セラミックス研究所, 助手 (20293061)
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| Keywords | フェムト秒レーザー / ピコ秒時間分解X線回折 / 結晶格子ダイナミクス / 強光子場 / パルスX線 |
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| Research Abstract |
最近の超短パルスレーザーの発展に伴い10^<17>W/cm^2以上の高強度レーザー場を作り出すことが叶になった。このとき光電場のエネルギーは数十keV以上となり、原子の内殻電子結合エネルギーよりも大きなものとなる。こうした強光子場と物質との相互作用では、原子分子の高励起・高イオン化状態を作りだすことが出来るとともに、超短パルスの高エネルギー量子ビーム(X線・電子線・イオンビーム)を発生することが出来る。この超短パルスX線を用いることで、回折を利用した超高速構造解析による物質ダイナミクスの研究が可能となる。本研究では、レーザービーム形状・発生用ターゲットを制御することによって、X線パルスの高輝度化およびさらなる短パルス化の研究を行うとともに、それを用いた新しい超高速物性測定法を開拓し、固相化学反応・固体物性変化のダイナミクスを解明することを目的として研究を行っている。14年度は真空チャンバー内で高強度フェムト秒レーザー光を金属に集光照射し発生するレーザー誘起パルスX線を有効に利用するために、ヨハンソン湾曲結晶を用いたX線集光光学系を製作した。このX線集光系を用いることにより、約100ミクロンのスポットにX線を集光することが出来、約400倍の強度増強を行うことが出来た。微小位置において約4度の回折角度を一度に計測できるX線回折系を構築できた。この集光X線を用いたピコ秒時間分解X線実験を行い、300ピコ秒レーザー照射下におけるGe(111)結晶の格子ダイナミクスを直接観測することが出来た。1.24GW/cm^2の強度で励起した際には最大約4%の格子歪みが観測され、励起レーザー照射後の遅延時間増加とともに結晶内部へ進展する衝撃波による格子歪みが観測出来た。
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[Publications] H.Kishimura, A.Yazaki, Y.Hironaka, K.G.Nakamura, K.Kondo: "Lattice deformation in laser-irradiated silicon crystal studied by picosecond X-ray diffraction"Appl.Surf.Sci.. 207. 314-317 (2003)
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[Publications] H.Kishimura, A.Yazaki, H.Kawano, Y.Hironaka, K.G.Nakamura, K.Kondo: "Picosecond structural dynamics in photoexcited Si probed by time-resolved x-ray diffraction"J.Chem.Phys.. 117. 10239-10243 (2002)
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[Publications] K.G.Nakamura, K.Wakabayashi, Y.Hironaka, K.Kondo: "Pump and probe measurements of shock compressed states"J.Phys. : Condens.Matter. 14. 10817-10820 (2002)
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[Publications] Y.Hironaka, A.Yazaki, K.G.Nakamura, K.Kondo: "Picosecond X-ray diffraction from laser-irradiated crystals"Appl.Surf.Sci.. 197-198. 189-293 (2002)
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[Publications] A.Yazaki, H.Kishimura, H.Kawano, Y.Hironaka, K.G.Nakamura, K.Kondo: "Picosecond time-resolved X-ray diffraction of a photo-excited silicon crystal"Jpn.J.Appl.Phys.. 41・3A. 1614-1615 (2002)
