Interaction of soft X-ray laser pulse radiation with aluminum surface; Nano-meter size surface modification

軟X線レーザーパルスとアルミニウム表面との相互作用; ナノサイズの表面改質

石野 雅彦; Faenov, A.*; 田中 桃子; 長谷川 登; 錦野 将元; 保 智己*; Pikuz, S.*; Inogamov, N. A.*; Zhakhovsky, V. V.*; Skobelev, I.*; Fortov, V. E.*; Khohlov, V. A.*; Shepelev, V. V.*; 大場 俊幸*; 海堀 岳史; 越智 義浩; 今園 孝志; 河内 哲哉

Ishino, Masahiko; Faenov, A.*; Tanaka, Momoko; Hasegawa, Noboru; Nishikino, Masaharu; Tamotsu, Satoshi*; Pikuz, S.*; Inogamov, N. A.*; Zhakhovsky, V. V.*; Skobelev, I.*; Fortov, V. E.*; Khohlov, V. A.*; Shepelev, V. V.*; Oba, Toshiyuki*; Kaihori, Takeshi; Ochi, Yoshihiro; Imazono, Takashi; Kawachi, Tetsuya

軟X線レーザーによるアブレーション過程の理解を目的として、アルミニウム表面に軟X線レーザーを集光照射した。照射痕を走査型電子顕微鏡で観察したところ、アブレーション構造とは異なる表面改質領域が形成されていることがわかった。この表面改質領域には、ナノメートルオーダーの直径を持つ円錐状構造が多数形成されている。また、円錐状構造が形成されている改質領域は、照射した軟X線レーザーの浸入長に一致する深さであるこことも確認した。軟X線レーザーによるアルミニウム表面に形成される改質構造は、新規のナノ構造形成プロセスとしても興味深い。このX線レーザーとアルミニウム表面との相互作用によって形成される改質領域については、理論計算により提唱されている破砕的モデルで説明することができる。

We irradiated the focusing soft X-ray laser pulses having a wavelength of 13.9 nm and the duration of 7 ps to aluminum surface. After the irradiation process, the irradiated surface was observed with a scanning electron microscope. The surface modifications caused by soft X-ray laser single pulse exposure were clearly seen. In addition, it was found that the conical structures having around 100 nm in diameters were formed in the shallow features. The nano-meter size modified surface structures on aluminum induced by the soft X-ray laser pulse is interesting as the newly surface structure. Hence, the soft X-ray laser beam would be a candidate for a tool of micromachining. We also provide a thermomechanical modeling of the soft X-ray laser interaction with aluminum briefly to explain the surface modification.