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超短パルスレーザー駆動X線管を用いた時間分解蛍光X線分光システムの開発

Development of time-resolved X-ray fluorescence spectroscopy system using an X-ray tube driven by ultrafast pulsed laser

山田 秀尚; 村上 洋; 島田 幸洋

Yamada, Hidetaka; Murakami, Hiroshi; Shimada, Yukihiro

時間分解蛍光X線分光のために、フェムト秒レーザー駆動X線源及びX線集光システムの開発を行った。開発したX線源は10$$^{13}$$-W/cm$$^2$$のレーザーパルスに誘起されたプラズマ陰極が電子源のX線管で、10$$^9$$photons/4$$pi$$sr/pulseのCu K$$_alpha$$線を供給する。そのX線パルスの時間幅は約200nsと測定された。プラズマ陰極の発光分光分析をもとに、このX線パルス時間特性は、X線管の印加電圧に対して静電遮蔽下にあるプラズマ粒子のダイナミクスにより説明された。X線集光システムに関しては、ポリキャピラリレンズによる集光スポットサイズを測定し、レンズによる蛍光X線の増強効果を実証した。

A femtosecond-laser-driven X-ray source and an X-ray focusing system have been developed for the time-resolved X-ray fluorescence spectroscopy. The X-ray source, in which a plasma cathode induced by a 10$$^{13}$$-W/cm$$^2$$ laser pulse serves as an electron source of an X-ray tube, provides 10$$^9$$ Cu K$$_alpha$$ photons in 4$$pi$$sr per pulse. The X-ray pulse duration is measured to be about two hundred nanoseconds. Emission analysis of the plasma cathode indicates that the temporal characteristics of the X-ray pulse are determined by the dynamics of the plasma particles under the electrostatic shielding against the applied voltage in the X-ray tube. As for the X-ray focusing system, a focal spot size by a polycapillary lens is measured and the enhancement of X-ray fluorescence intensity due to the lens is demonstrated.

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