軟X線反射イメージングによるフェムト秒レーザーアブレーション過程の局所フルエンス依存性の観察

Observation of the local fluence dependence of the femto-second laser ablation dynamics by using the soft X-ray laser reflective imaging

長谷川 登; 錦野 将元; 海堀 岳史; 河内 哲哉; 山極 満; 山本 稔*; 末元 徹*; 富田 卓朗*; 南 康夫*; 寺川 康太*; 大西 諒*

Hasegawa, Noboru; Nishikino, Masaharu; Kaihori, Takeshi; Kawachi, Tetsuya; Yamagiwa, Mitsuru; Yamamoto, Minoru*; Suemoto, Toru*; Tomita, Takuro*; Minami, Yasuo*; Terakawa, Kota*; Onishi, Ryo*

フェムト秒レーザー照射によるアブレーションでは、特異的な構造の形成(ナノバブル構造)や極めて微小な掘削(ナノアブレーション)等の興味深い現象が観測されているが、その初期過程は適切な観測手法が乏しく、未だ解明が不十分である。本研究では、表面プラズマに対する透過力が高く、かつ表面粗さに対して反射率が敏感に変化する軟X線レーザー(波長13.9nm,パルス幅7ps)をプローブとした時間分解反射イメージング法により、白金のアブレーション初期過程の観測を行った。ガウス型の強度分布を持ったレーザー光(パルス幅80fs)を照射することにより、励起強度と軟X線の反射率の相関を観測した。励起強度の高い中央部(1J/cm以上)では、励起レーザー照射から10ps以内に反射率が消失するのに対し、周辺部(0.41J/cm)では緩やかに反射率が低下し、それ以下の照射強度では反射率の低下が見られなかった。これにより、アブレーションのメカニズムが特定の照射強度に対して急激に変化することを明らかにした。

We have developed the femto-second laser pump and soft X-ray laser probe system in order to observe the dynamical processes of the femto-second laser ablation. The soft X-ray is the most suitable light source for observing the solid surface morphology irradiated by ultra-short pulse laser. It is because that; (1) the critical electron density of the plasmas for the SXRL is much higher than that of optical lasers. (2) the penetration depth of SXRL is much smaller than that of hard X-ray. By using this system, we succeed to obtain the temporal evolution of the soft X-ray reflectivity from the laser induced Pt surface. The results lead that the rate of decrease in the reflectivity of the soft X-ray has a non-linear relation with the pump laser fluence.