Soft X-ray emissions from ultra-thin foiled targets irradiated with an intense pulsed laser

高強度レーザー照射された極薄膜ターゲットからの軟X線放射

加道 雅孝; 石野 雅彦; 岸本 牧; 保 智己*; 安田 恵子*; 篠原 邦夫*

Kado, Masataka; Ishino, Masahiko; Kishimoto, Maki; Tamotsu, Satoshi*; Yasuda, Keiko*; Shinohara, Kunio*

高輝度X線は生きている生物試料を観察するためのX線顕微鏡の光源として非常に有用である。特に、水の窓と呼ばれる波長2.3nm-4.4nmの領域においてX線光量を向上することはX線顕微鏡用の光源として利用するために重要な課題である。我々は、ターゲットによって吸収されたレーザーのエネルギーがターゲット内部に拡散することによるエネルギーの損失を抑え、効率的にターゲットを加熱できる極薄膜ターゲットを考案した。厚さ10nm-50mの様々な厚さの金薄膜ターゲットを波長1.053m、パルス幅600ps、出力20JのNd:glassレーザーによって照射し、発生した軟X線を軟X線分光器と軟X線プラズマカメラにより計測した。その結果、ターゲットの厚さが薄くなるほどX線強度が増加し、ターゲットの厚さが20nmの時に最大の強度が得られることがわかった。金の極薄膜ターゲットから発生した軟X線を用いて生きている細胞の観察を行った結果、細胞内の詳細な構造の観察に成功した。

Intense soft X-ray emissions are very useful for X-ray microscopy to observe living biological specimens. Increasing the photon flux in the range of wavelength 2.3 nm to 4.4 nm, so-called "water window", is a key issue for the soft X-ray microscopy. We have proposed to use ultra-thin foiled targets to limit the target mass to be heated by an intense pulsed laser. Thin foiled gold targets with various thicknesses from 10 nm to 50 m were irradiated with an intense laser pulse at the wavelength of 1.053 m generated from a Nd:glass laser system with 20 J output energy in 600 ps pulse duration. The soft X-ray emissions from the laser-produced plasmas were measured with a soft X-ray spectrometer and a soft X-ray plasma camera. The X-ray flux increased as the target thickness decreased and reached the maximum at the target thickness of 20 nm. We have observed living biological cells with the soft X-ray emissions generated from the thin-foiled gold targets.