2016 Fiscal Year Annual Research Report
Development of soft X-ray microscope in Water window wavelength region using Flash LPP light source
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16H03902
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Research Institution | Tohoku University |
Principal Investigator |
江島 丈雄 東北大学, 多元物質科学研究所, 准教授 (80261478)
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Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
加道 雅孝 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 量子ビーム科学研究部門, 室長代理(定常) (30360431)
刀袮 重信 東京電機大学, 理工学研究科, 特別専任教授 (70211399)
東口 武史 宇都宮大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (80336289)
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Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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Keywords | Ⅹ線 / 量子ビーム / 軟Ⅹ線顕微鏡 / レーザー生成プラズマ光源 |
Outline of Annual Research Achievements |
研究目的に基づき、平成28年度は下記の成果を達成した。 ① LPP光源の高輝度化方法には、a. UTA放射の利用、b. UTA放射を実現するための電子温度Teの高温化、c. 発生した軟Ⅹ線のプラズマによる再吸収を妨ぐためのプラズマ臨界密度ncの低密度化、の3つがあり、これを実現するために、ターゲットを重金属化することでa, bの目途が、また励起レーザーの開発も順調に進み、軟Ⅹ線顕微鏡に応用する目途がたった。一方で研究進展の結果、新たな高輝度化方法につながる現象を発見した。それは、窒素雰囲気下でLPP光源を使用する方法で、この方法により水の窓波長域の軟Ⅹ線強度が増大することが明らかになった。これはこれまで考えていた高輝度化とは異なり、比較的簡便な方法で高輝度化が達成できる可能性を示している。29年度は、軟Ⅹ線顕微鏡へ開発したレーザーを応用すると同時に、新たに発見した現象についても更に実験などを積み重ねていきたい。 ② 28年度中は軟Ⅹ線顕微鏡の照明光学系に用いるトロイダル鏡の開発を行った。トロイダル基板上へ水の窓用反射多層膜の蒸着を行い光学評価を行った結果、平均で0.3程度の反射率を示すトロイダル鏡を開発することが出来た。今年度は①で開発した励起レーザーおよび開発したトロイダル鏡を組込み、実験室型軟Ⅹ線顕微鏡として完成させる。結像光学系部分の改良が遅れているので、PMMAを感光材とする高空間分解能の密着法による撮像を行うことを検討する。 ③ 主アポトーシス過程の撮像条件を探るために、各段階での変化が最も分かり易い撮像条件を探った結果、ある程度の目途が立った。またUVSORにおいて吸収スペクトルを計測したが、得られたスペクトルについてはまだ解析中である。当初の計画より、進行が遅れ気味である。今年度は、①②と合わせて実験を行うことで遅れを取り戻すことを検討する。
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Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究は高輝度フラッシュ軟Ⅹ線光源を用いた軟Ⅹ線顕微鏡による生物細胞試料の撮像を目指して、それぞれ3つのテーマに分かれて研究を推進している。28年度は、テーマごとに推進状況に長短はあったが概ね順調に進展したと考えている。特に軟Ⅹ線光源開発においては、従来、励起レーザーの最適化による高輝度化が主流だった方法に対し、新たにプラズマターゲットをガス雰囲気化に置くことによっても、得られる軟Ⅹ線の強度が増大する新たな現象を見つけることが出来た。これは、本研究成果として特筆すべき結果と考えている。その他の進行状況は以下の通りである。 ①ターゲットを重金属化し、励起レーザーの開発を行った結果、新たに開発した軟Ⅹ線光源を軟Ⅹ線顕微鏡に応用する目途がたった。 ② 軟Ⅹ線顕微鏡の照明光学系に用いるトロイダル鏡の開発を行った。トロイダル基板上へ水の窓用反射多層膜の蒸着を行い光学評価を行った結果、平均で0.3程度の反射率を示すトロイダル鏡を開発することが出来た。結像光学系部分の改良が遅れているので、PMMAを感光材とする高空間分解能の密着法による撮像を行うことを検討する。 ③ 前年度に引き続き、アポトーシス過程の軟Ⅹ線撮像を行う。染色剤等を変えてアポトーシス過程の各段階での変化が最も分かり易い撮像条件を探った結果、ある程度の目途が立った。得られた吸収スペクトルなどについては、解析中である。
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Strategy for Future Research Activity |
研究課題内の各テーマごとに進捗状況に多少違いはあるものの、全体としては概ね順調に推移していると考えている。
一点だけ予定外の推進状況があるのが、プラズマターゲットをガス雰囲気下に置くことによって得られる軟Ⅹ線の強度が増大する現象に関する部分で、これは、本研究成果として特筆すべき結果と考えており、将来的に高度に最適化された励起レーザーを使用しなくても市販のレーザーで高輝度軟Ⅹ線光源を達成できる可能性を示しており、かつ、同様の原理に基づく軟Ⅹ線光源は次世代半導体露光機用の光源としても使用されていることから、応用範囲が広くその原理・現象に関する研究は必須であると考えている。この件については、現象を明らかにするために、ターゲットの変更、ガス種の変更、励起レーザーの変更などの現有の装置でも実験可能な事が多いため、これらにより新たに発見した軟Ⅹ線強度増大現象の限界などを探ることにする。
その他の研究推進方策としては申請書と大幅な変更はないが、進行の遅れに伴い、軟Ⅹ線顕微鏡の結像光学系部分の改良が遅れているので、PMMAを感光材とする高空間分解能の密着法による撮像を行うことを検討する。また、アポトーシス過程の軟Ⅹ線撮像を行う。染色剤等を変えてアポトーシス過程の各段階での変化が最も分かり易い撮像条件を探った結果、ある程度の目途が立った。得られた吸収スペクトルなどについては解析方法について新たに検討を行う。
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[Journal Article] Analysis of soft x-ray emission spectra of laser-produced dysprosium, erbium and thulium plasmas2017
Author(s)
John Sheil, Padraig Dunne, Takeshi Higashiguchi, Domagoj Kos, Elaine Long, Takanori Miyazaki, Fergal O’Reilly, Gerard O’Sullivan, Paul Sheridan, Chihiro Suzuki, Emma Sokell, Elgiva White, and Deirdre Kilbane
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Journal Title
Journal of Physics B
Volume: 50
Pages: 065006-1-8
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Lasing and thermal characteristics of Yb:YAG/YAG composite with atomic diffusion bonding2017
Author(s)
Siva Sankar Nagisetty, Patricie Severova, Taisuke Miura, Martin Smrz, Hitoe Kon, Miyuki Uomoto, Takehito Shimatsu, Masato Kawasaki, Takeshi Higashiguchi, Akira Endo, and Tomas Mocek
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Journal Title
Laser Physics Letters
Volume: 14
Pages: 015001-1-6
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Analysis of unresolved transition arrays in XUV spectral region from highly charged lead ions produced by subnanosecond laser pulse2017
Author(s)
Tao Wu, Takeshi Higashiguchi, Bowen Li, Goki Arai, Hiroyuki Hara, Yoshiki Kondo, Takanori Miyazaki, Thanh-Hung Dinh, Fergal O’Reilly, Emma Sokell, and Gerry O’Sullivan
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Journal Title
Optics Communications
Volume: 385
Pages: 143-152
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Extreme ultraviolet spectroscopy and atomic models of highly charged heavy ions in the Large Helical Device2017
Author(s)
Chihiro Suzuki, Izumi Murakami, Fumihiro Koike, Naoki Tamura, Hroyuki A. Sakaue, Shigeru Morita, Motoshi Goto, Daiji Kato, Hayato Ohashi, Takeshi Higashiguchi, Shigeru Sudo, and Gegard O’Sullivan
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Journal Title
Plasma Physics and Controlled Fusion
Volume: 59
Pages: 014009-1-8
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Source Development for Extreme Ultraviolet Lithography and Water Window Imaging2017
Author(s)
Gerard O’Sullivan, Padraig Dunne, Deirdre Kilbane, Luning Liu, Ragava Lokasani, Elaine Long, Bowen Li, Thomas McCormack, Fergal O’Reilly, John Sheil, Emma Sokell, Chihiro Suzuki, Tao Wu, and Takeshi Higashiguchi
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Journal Title
AIP Proceedings
Volume: 1811
Pages: 170001-1-8
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Characteristics of the soft X-ray emission from laser-produced highly charged platinum plasmas2016
Author(s)
H. Hara, G. Arai, Y. Kondo, T. Dinh, P. Dunne, G. O’Sullivan, T. Ejima, T. Hatano, W. Jiang, M. Nishikino, A. Sasaki, A. Sunahara, T. Higashiguchi
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Journal Title
Applied Physics Express
Volume: 9
Pages: 066201-1-4
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Soft X-ray emission from molybdenum plasmas generated by dual laser pulses2016
Author(s)
R. Lokasani, G. Arai, Y. Kondo, H. Hara, T. Dinh, T. Ejima, T. Hatano, W. Jiang, T. Makimura, B. Li, P. Dunne, G. O'Sullivan, T. Higashiguchi, J. Limpouch
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Journal Title
Applied Physics Letters
Volume: 109
Pages: 194103-1-5
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Evaluation of a flat-field grazing incidence spectrometer for highly charged ion plasma emission in soft x-ray spectral region from 1 to 10 nm2016
Author(s)
T. Dinh, Y. Kondo, T. Tamura, Y. Ono, H. Hara, H. Oikawa, Y. Yamamoto, M. Ishino, M. Nishikino, T. Makimura, P. Dunne, G. O'Sullivan, S. Ohta, K. Kitano, T. Ejima, T. Hatano, T. Higashiguchi
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Journal Title
Review of Scientific Instrumentats
Volume: 87
Pages: 123106-1-7
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Characteristics of extreme ultraviolet emission from high-Z plasmas2016
Author(s)
Hayato Ohashi, Takeshi Higashiguchi, Yuhei Suzuki, Masato Kawasaki, Chihiro Suzuki, Kentaro Tomita, Masaharu Nishikino, Shinsuke Fujioka, Akira Endo, Bowen Li, Takamitsu Otsuka, Padraig Dunne, and Gerry O’Sullivan
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Journal Title
Journal of Physics: Conference Series
Volume: 688
Pages: 012079-1-4
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Beyond Extreme Ultra Violet (BEUV) Radiation from Spherically symmetrical High-Z plasmas2016
Author(s)
Kensuke Yoshida, Shinsuke Fujioka, Takeshi Higashiguchi, Teruyuki Ugomori, Nozomi Tanaka, Masato Kawasaki, Yuhei Suzuki, Chihiro Suzuki, Kentaro Tomita, Ryouichi Hirose, Takeo Ejima, Hayato Ohashi, Masaharu Nishikino, Enda Scally, Hiroaki Nshimura, Hiroshi Azechi, and Gerard O’Sullivan
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Journal Title
Journal of Physics: Conference Series
Volume: 688
Pages: 012046-1-4
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Presentation] Recent Results on EUV and Soft X-Ray Emission from Laser Produced Plasmas2016
Author(s)
Gerry O’Sullivan, Padraig Dunne, Takeshi Higashiguchi, Deirdre Kilbane, Domagoj Kos, Luning Liu, Oisin Maguire, Takanori Miyazaki, Fergal O’Reilly, John Sheil, Emma Sokell, Chihiro Suzuki, and Tao Wu
Organizer
高強度レーザー・ビーム技術と短波長光源に関する研究会 [電気学会・東京支部新潟支所講演会]
Place of Presentation
まちなかキャンパス長岡 (新潟県長岡市)
Year and Date
2016-12-09
Int'l Joint Research
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[Presentation] Soft x-ray spectroscopy of Dy, Er, and ions excited in laser-produced plasmas2016
Author(s)
John Sheil, Takeshi Higashiguchi, Domagoj Kos, Takanori Miyazaki, Fergal O’Reilly, Gerry O’Sullivan, Emma Sokell, Chihiro Suzuki, and Deirdre Kilbane
Organizer
Ireland Japan Collaboration Workshop
Place of Presentation
University College Dublin, Dublin, Ireland
Year and Date
2016-11-03
Int'l Joint Research
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[Presentation] Emission spectroscopy of laser-produced and electron beam ion trap plasmas with high-Z elements in extreme ultraviolet and soft x-ray region2016
Author(s)
Hayato Ohashi, Hiroyuki Hara, Goki Arai, Yoshiki Kondo, Thanh-Hung Dinh, Bowen Li, Padraig Dunne, Gerry O’Sullivan, Nobuyuki Nakamura, Hiroyuki A. Sakaue, Daiji Kato, Izumi Murakami, and Takeshi Higashiguchi
Organizer
The 10th International Conference on Atomic and Molecular Data and Their Applications (ICAMDATA 2016)
Place of Presentation
Gunsan, Republic of Korea
Year and Date
2016-09-26
Int'l Joint Research / Invited
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[Presentation] Opacity effects on soft X-ray spectra from highly charged lanthanide ions in laser-produced plasmas2016
Author(s)
Chihiro Suzuki, Takeshi Higashiguchi, Atsushi Sasanuma, Goki Arai, Yusuke Fujii, Yoshiki Kondo, Thanh-Hung Dinh, Fumihiro Koike, Izumi Murakami, and Gerry O'Sullivan
Organizer
18th in a series of International Conferences on the Physics of Highly Charged Ions (HCI 2016)
Place of Presentation
the Jan Kochanowski University (UJK), Kielce, Porland
Year and Date
2016-09-15
Int'l Joint Research
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[Presentation] レーザー生成プラズマ軟X線光源の開発2016
Author(s)
ヂン タンフン,天野 玲保,笹沼 淳史,荒居 剛己,藤井 雄介,高橋 昭彦,中村 大輔,岡田 龍雄,三浦 泰祐,錦野 将元,東口 武史
Organizer
レーザーのカオス・ノイズダイナミクスとその応用研究会
Place of Presentation
日亜化学工業株式会社横浜技術研究所(神奈川県横浜市)
Year and Date
2016-07-19
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[Presentation] EUV spectroscopy and atomic models of highly charged heavy ions in the Large Helical Device2016
Author(s)
Chihiro Suzuki, Izumi Murakami, Fumihiro Koike, Naoki Tamura, Hroyuki A. Sakaue, Shigeru Morita, Motoshi Goto, Daiji Kato, Hayato Ohashi, Takeshi Higashiguchi, Shigeru Sudo, and Gegard O’Sullivan
Organizer
The 43rd European Physical Society Conference on Plasma Physics
Place of Presentation
Leuven, Belgium
Year and Date
2016-07-05
Int'l Joint Research / Invited
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[Presentation] A 10-Hz short pulse CO2 laser system for extreme ultraviolet source2016
Author(s)
Reiho Amano, Thanh-Hung Dinh, Atsushi Sasanuma, Goki Arai, Yusuke Fujii, Akihiko Takahashi, Daisuke Nakamura, Tatsuo Okada, Taisuke Miura, and Takeshi Higashiguchi
Organizer
15th International Conference on X-Ray Lasers 2016
Place of Presentation
Nara Kasugano International Forum, Iraka, Nara
Year and Date
2016-05-24
Int'l Joint Research
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[Presentation] Source development for extreme ultraviolet lithography and water window imaging2016
Author(s)
Gerard O’Sullivan, Padraig Dunne, Deirdre Kilbane, Luning Liu, Ragava Lokasani, Elaine Long, Bowen Li, Thomas McCormack, Fergal O’Reilly, John Sheil, Emma Sokell, Chihiro Suzuki, Tao Wu, and Takeshi Higashiguchi
Organizer
19th International Conference on Atomic Processes in Plasmas
Place of Presentation
Congress Center Les Cordeliers, Paris, France
Year and Date
2016-04-06
Int'l Joint Research / Invited
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