軟X線レーザーを用いたフェムト秒レーザーアブレーションの時間分解計測手法の開発

Observation of the laser-induced surface dynamics using the single-shot soft X-ray laser probe

長谷川 登; 錦野 将元; 越智 義浩; 海堀 岳史; 石野 雅彦; 今園 孝志; 佐々木 明; 山極 満; 河内 哲哉; 末元 徹; 富田 卓朗*; 武井 亮太*; 南 康夫*

Hasegawa, Noboru; Nishikino, Masaharu; Ochi, Yoshihiro; Kaihori, Takeshi; Ishino, Masahiko; Imazono, Takashi; Sasaki, Akira; Yamagiwa, Mitsuru; Kawachi, Tetsuya; Suemoto, Toru; Tomita, Takuro*; Takei, Ryota*; Minami, Yasuo*

「フェムト秒レーザー照射によるレーザーアブレーション」の初期過程の解明を目指し、「アブレーションしきい値近傍の照射強度領域における表面形状の過渡的な変化」の観測を行っている。固体表面を観測するのに適した波長を持つプラズマ軟X線レーザー(波長13.9nm,パルス幅7ps)をプローブ光源とした干渉計を開発し、これにポンプ光源としてチタンサファイアレーザー(波長800nm,パルス幅80fs)を組合せることで、「フェムト秒レーザー照射による金属表面のレーザーアブレーション」のナノメートル級の変位をピコ秒スケールの分解能で観測した。加えて、軟X線と赤外レーザーから参照光を作成しX線ストリークカメラでパルス間隔を常時モニターすることによって時間同期の精度を改善し、プラチナ表面での軟X線反射率変化を数ピコ秒以内の時間精度で観測を行うことに成功した。

We have developed a soft X-ray laser (SXRL) interferometer capable of the single-shot imaging of nano-scaled structure dynamics. The depth and lateral resolutions of the interferometer were about 1 nm and 1.8 micron, respectively. By using this interferometer, the initial stage (50 ps) of the ablation process of the Pt surface pumped by a 70 fs Ti:Sapphire laser pulse was observed. In order to observe the detailed dynamics, the temporal synchronization between the pump and probe pulses was improved to be 3 ps by adopting a portion of the SXRL and pump beams as the time fiducials, to which the pump and probe timing was adjusted by using the X-ray streak camera.