Development of a full spatial coherent X-ray laser at 13.9 nm and its applications

波長13.9ナノメートルの空間的にフルコヒーレントなX線レーザーの開発とその応用

永島 圭介; 田中 桃子; 錦野 将元; 岸本 牧; 加道 雅孝; 河内 哲哉; 長谷川 登; 越智 義浩; 助川 鋼太*; Tai, R.; 加藤 義章 

Nagashima, Keisuke; Tanaka, Momoko; Nishikino, Masaharu; Kishimoto, Maki; Kado, Masataka; Kawachi, Tetsuya; Hasegawa, Noboru; Ochi, Yoshihiro; Sukegawa, Kota*; Tai, R.; Kato, Yoshiaki

波長13.9ナノメートルでの空間フルコヒーレントX線レーザーの開発に成功した。この実験は、2つのレーザー媒質を用いて、第1の媒質から得られるシード光を第2の媒質で増幅するもので、ビーム発散角が0.2ミリラジアンという極めて指向性の高いX線ビームが生成された。この発散角は、回折限界の2倍以内である。シード光は第2媒質中で屈折の影響無しに増幅されており、増幅係数はセンチメートル当たり約8であった。また、可視度の測定から、空間コヒーレンス長がビーム径より大きいことがわかった。こうした空間コヒーレンスの高いX線レーザーの応用研究として、強誘電体であるチタン酸バリウムの表面分域構造の観測を行い、キュリー温度近傍での分域構造の変化を明らかにした。

We have succeeded in developing a laser-pumped X-ray laser with full spatial coherence at 13.9 nm. A highly directed X-ray laser beam with the divergence of 0.2 mrad was generated from the double target experiment, where a seeding light from the first laser medium was amplified in the second medium. The observed divergence is close to the diffraction limit value within a factor of two. The seeding light was amplified in the second medium without refraction influence and the gain coefficient was about 8 cm-1. From the measurement of visibility, it was found that the spatial coherent length is longer than the beam diameter. As an application of this coherent X-ray laser, we observed a surface microstructure of ferroelectric material, BaTiO and clarified a change of the microstructure near the Curie temperature.