Observation of the surface dynamics of femtosecond laser ablation by time-resolved soft X-ray imaging technique

時間分解軟X線イメージング法を用いたフェムト秒レーザーアブレーションによる表面ダイナミクス計測

錦野 将元; 長谷川 登; 富田 卓朗*; 南 康夫*; 武井 亮太*; 馬場 基芳*; 江山 剛史*; 高吉 翔大*; 河内 哲哉; 山極 満; 末元 徹

Nishikino, Masaharu; Hasegawa, Noboru; Tomita, Takuro*; Minami, Yasuo*; Takei, Ryota*; Baba, Motoyoshi*; Eyama, Tsuyoshi*; Takayoshi, Shodai*; Kawachi, Tetsuya; Yamagiwa, Mitsuru; Suemoto, Toru

リップル形成やナノアブレーションなどのフェムト秒レーザーアブレーションに関する興味深い現象が 数多く報告されているが、その基礎的なメカニズムは理解されていない。このような現象は基本的にはマルチパルス照射によって引き起こされるものであるが、その基礎過程を理解するためには、まずは単一パルス照射によって引き起こされる過程を理解することが重要である。われわれはプラズマ励起軟X線レーザー(波長13.9nm)による軟X線干渉計を用いたアブレーションフロントの膨張過程の観測、及び軟X線反射率計測から複数の金属におけるアブレーションフロントの表面状態についての計測を開始した。ガウス型の強度分布を持ったフェムト秒チタンサファイアレーザー光(波長795nm)をポンプ光とし、局所フルエンスに対するアブレーションダイナミクスの依存性を明らかにすることを試みている。白金,金やタングステンをサンプルとして用いた干渉計測・反射率計測で得られたアブレーション初期過程の表面ダイナミクスや表面膨張速度について講演を行う。

We have developed the pump and probe interferometer and reflective imaging technique of the metal surfaces during the femtosecond laser ablation by using the laser-driven soft X-ray laser at the wavelength of 13.9 nm. The pumping laser used for the ablation was a Ti: Sapphire laser pulse with the duration of 80 fs pulse at a central wavelength of 795 nm, and had a gaussian spatial profile. By using the X-ray imaging technique, the time resolved image of nano-scaled ablation dynamics of the platinum, the gold, the tungsten were obtained. We have compared the plasma expansion measured by the X-ray interferometer with the ablated hole measured by the atomic force microscopy, and discussed the fluence dependence of the femtosecond laser ablation.