Source development of novel coherent X-ray and the applications in JAEA

原子力機構における新しいコヒーレントX線源の開発とその応用

河内 哲哉; 佐々木 明; 錦野 将元; 石野 雅彦; 長谷川 登; 今園 孝志; 越智 義浩; 田中 桃子; Faenov, A. Ya.*; Pikuz, T.; Pirozhkov, A. S.; Esirkepov, T. Z.; 中村 龍史; 神門 正城; Bulanov, S. V.; 近藤 公伯; Janulewicz, K.*; Kim, C. M.*; Steil, H.*; 末元 徹; 富田 卓朗*; 並河 一道; 難波 愼一*; 山極 満; 加藤 義章 

Kawachi, Tetsuya; Sasaki, Akira; Nishikino, Masaharu; Ishino, Masahiko; Hasegawa, Noboru; Imazono, Takashi; Ochi, Yoshihiro; Tanaka, Momoko; Faenov, A. Ya.*; Pikuz, T.; Pirozhkov, A. S.; Esirkepov, T. Z.; Nakamura, Tatsufumi; Kando, Masaki; Bulanov, S. V.; Kondo, Kiminori; Janulewicz, K.*; Kim, C. M.*; Steil, H.*; Suemoto, Toru; Tomita, Takuro*; Namikawa, Kazumichi; Namba, Shinichi*; Yamagiwa, Mitsuru; Kato, Yoshiaki

本講演では、原子力機構におけるコヒーレントX線源の開発とその応用について最新の成果を報告する。コヒーレントX線源開発では、韓国光州科学院とドイツマックスボルン研究所と共同で行ったX線レーザーの偏光状態計測の結果と、高強度レーザー照射で初めて実現できる相対論的プラズマからの短波長領域の高次高調波の発生について報告する。また、X線共鳴励起による水の窓領域の新しいX線レーザーの可能性及び、レーザー照射時の輻射減衰効果に起因する高輝度線発生にかかわる理論計算の結果の報告も行う。コヒーレントX線の応用研究に関しては、レーザー照射された金属表面のナノスケール形状変化をX線レーザー干渉計により観測した結果に基づき、アブレーション機構の詳細な議論を行うとともに、X線レーザーパルスを金属に照射した際にナノスケールの円錐状構造が生成することの報告と、その生成機構について分子動力学に基づくシミュレーションとの比較を通じて議論を行う。

This paper reviews recent progress in the X-ray laser research in JAEA. In the source development, the polarization of the 13.9 nm laser has been investigated experimentally. The result indicates that the output beam is strongly polarized in the direction perpendicular to the target surface. In the alternative schemes toward the shorter wavelength region, intense higher-order harmonics with more than 300 eV has been observed from relativistic plasma generated with the laser intensity higher than 1E19 W/cm. Furthermore, theoretical investigations of resonantly photo-pumping scheme using intense K-alpha line and generation of -ray flash induced by radiation damping effect are also studied. In the application study, the surface dynamics of metal plate irradiated by an optical pulse observed by X-ray laser interferometer, surface deformation induced by a single-shot XRL exposure in which nano-scale conical structures are formed, will be reported.