キャピラリ放電型軟X線レーザの短波長化

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15656073
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 堀田 栄喜 東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 教授 (70114890)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 渡辺 正人 東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 助手 (20251663) ; 沖野 晃俊 東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 助教授 (60262276)
• Keywords: キャピラリ / 放電 / Zピンチ / レーザ / 軟X線 / 短波波 / パルスパワー

Research Abstract

キャピラリ放電型軟X線レーザとして,これまでに確認されている最小発振波長は,米国コロラド州立大学J.J.Roccaらのグループによって得られたNi様Cdによる13.2nmで,さらなる短波長化が強く望まれている。理論的には,Ni様Xeの4d-4p遷移により波長9.1〜9.5nmのレーザ発振が可能と考えられている。Ni様Xeを得るために必要なプラズマパラメータは,電子密度10^<21>cm^<-3>,電子温度300eV以上と予測されているが,放電電流値100kA程度で,半径50μm程度にプラズマをピンチできれば所用のプラズマを生成することができる。本研究では,現有装置の改造により,これを用いて波長10nm以下のキャピラリ放電型軟X線レーザを実現するための資料を得ることを目的とする。本年度の研究により,以下の成果が得られた。
1.中間コンデンサの充電電圧として900kVを得るため,絶縁ガスとしてSF_6を用いた高圧タンク内にパルストランスを設置するための改造を行った。
2.Xeを封入したキャピラリ放電を行い,極端紫外領域での出力を調べた。プラズマダイナミクスに整合した光出力は得られたが,レーザ発振の確認には至らなかった。
3.海外共同研究者のVrbaらによるシミュレーションでは,窒素の再結合励起により波長13.5nmのレーザ発振の可能性が示された。そこで,窒素のキャピラリ放電も試みたが,レーザ発振は確認できなかった。
4.ハルビン工業大学の研究者と共同で,Ne様Arのレーザの発振出力を増大させることを目的に,プラズマ長,キャピラリ径を変化させた実験を行い,出力の増大を確認した。また,プラズマ長300mmのとき,ピンチ時刻付近で連続する2回のレーザ発振出力を観測した。

Research Products

• [Publications] Y.Hayashi, Y.Xiao, N.Sakamoto, H.Miyahara, G.Niimi et al.: "Performance of Ne-like Soft X-ray Laser using Capillary Z-Pinch Discharge"Japanese Journal of Applied Physics. Vol.42,Pt.1・No.8. 5285-5289 (2003)
• [Publications] 坂本伸広, 近藤康太郎, 中島充夫, 林靖, 堀田栄喜, 堀岡一彦: "パルスパワー放電励起軟X線レーザーの動作条件と短波長化"平成15年電気学会基礎・材料・共通部門大会. 1. (2003)
• [Publications] Y.Hayashi, G.Hamid, H.Taniguchi, N.Sakamoto, et al.: "Operating Conditions of the Capillary Discharge for Soft X-ray Laser Generation"Proc.International Conference on Phenomena in Ionized Gases. Vol.2. 107-108 (2003)
• [Publications] M.Watanabe, Y.Hayashi, H.Taniguchi, P.R.Chalise, et al.: "Characteristics of Capillary Discharge Ne-like Ar Soft X-ray Laser"Proc.14th International Pulsed Power Conference. 141 (2003)
• [Publications] K.Horioka, M.Nakajima, M.Masnavi, N.Sakamoto, et al.: "Consideration on the Scaling of Capillary Pinch Lasers"Proc.IEEE 2003 International Conference on Plasma Science. 443 (2003)
• [Publications] E.Hotta, Y.Hayashi, H.Taniguchi, N.Sakamoto, M.Watanabe, et al.: "Ne-like Ar Soft X-ray Laser Produced by Capillary Z-pinch Discharge"Proc.3rd Int.Workshop on Basic Aspects of Non-equilibrium Plasma Interacting with Surfaces. 23 (2003)