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Inogamov, N. A.*; Anisimov, S. I.*; Petrov, Y. V.*; Khokhlov, V. A.*; Zhakhovskii, V. V.*; Faenov, A. Ya.*; Pikuz, T.; Fortov, V. E.*; Skobelev, I. Y.*; 加藤 義章*; et al.
Journal of Optical Technology, 78(8), p.473 - 480, 2011/08
被引用回数：6 パーセンタイル：31.83(Optics)An experimental and theoretical study has been carried out of the ablation of a solid insulator with a wide band gap (LiF) under the action of ultrashort laser pulses of the UV range, obtained in a free-electron laser, and the soft X-ray region, obtained in a silver-plasma laser. A comparison is made of the results obtained on the two laser systems. It is shown that the ablation threshold is about the same for both lasers. A theory is presented that explains the weak growth of the ablation mass with increasing surface energy density of the laser radiation (the fluence) in the case of X-ray lasers as a result of the transition from spallation close to the ablation threshold to evaporative ablation at high fluence values.
Inogamov, N. A.*; Zhakhovsky, V. V.*; Faenov, A. Ya.*; Khokhlov, V. A.*; Shepelev, V. V.*; Skobelev, I. Y.*; 加藤 義章*; 田中 桃子; Pikuz, T. A.*; 岸本 牧; et al.
Applied Physics A, 101(1), p.87 - 96, 2010/10
被引用回数：34 パーセンタイル：75.45(Materials Science, Multidisciplinary)A short laser pulse in wide range of wavelengths, from infrared to X-ray, disturbs electron-ion equilibrium and increases pressure in a heated layer. The case where the pulse duration 
is shorter than acoustic relaxation time 
is considered. It is shown that this short pulse may cause thermomechanical phenomena such as spallative ablation regardless of wavelength. While the physics of electron-ion relaxation strongly depends on wavelength and various electron spectra of substances. There are spectra with an energy gap in semiconductors and dielectrics opposed to gapless continuous spectra in metals. The paper describes entire sequence of thermomechanical processes from expansion, nucleation, foaming, and nanostructuring to spallation with particular attention to spallation by X-ray pulse.
Inogamov, N. A.*; Faenov, A. Ya.*; Zhakhovskii, V. V.*; Skobelev, I. Y.*; Khokhlov, V. A.*; 加藤 義章*; 田中 桃子; Pikuz, T. A.*; 岸本 牧; 石野 雅彦; et al.
Contributions to Plasma Physics, 51(4), p.361 - 366, 2010/05
被引用回数：19 パーセンタイル：60.25(Physics, Fluids & Plasmas)Laser-matter interaction is defined by an electric band structure of condensed matter and frequency of electromagnetic radiation. The thermalization processes are different for optical as compared with X-ray quanta and for metals relative to semiconductors and dielectrics, since the light absorption and electron-electron, electron-ion dynamics are sensitive to the electron population in a conduction band and the width of a forbidden gap. Although the thermalization processes are different, the final state is simply a heated matter. Laser heating creates powerful stresses in a target if duration of laser pulse is short in acoustic time scale. Nucleation and material removal take place under such stresses. Such way of removal is called here the spallative ablation. Thus the spallative ablation is an ablation mechanism universally important for qualitatively different materials and quanta.
中村 龍史; 福田 祐仁; 岸本 泰明*
Physical Review A, 80(5), p.053202_1 - 053202_6, 2009/11
被引用回数：14 パーセンタイル：55.30(Optics)X線自由電子レーザー(XFEL)とクラスターターゲットとの相互作用について3次元粒子シミュレーションを用いて解析を行った。内殻励起イオン化,オージェーイオン化,衝突イオン化及び電界イオン化に加えて、プラズマダイナミクスを考慮することでターゲットのイオン化ダイナミクスの詳細について考察した。XFEL強度が
photons/pulse/mm
をこえると、電界イオン化によりターゲットが短時間にイオン化される。ターゲットのイオン化を定量的に評価することで、ターゲット損傷を抑えイメージングを可能にするためのXFEL強度を明らかにした。
N
nano-particles for magnetic recording tape奥 隆之; 菊地 隆之*; 篠原 武尚; 鈴木 淳市; 石井 佑弥*; 武田 全康; 加倉井 和久; 佐々木 勇治*; 岸本 幹雄*; 横山 淳*; et al.
Physica B; Condensed Matter, 404(17), p.2575 - 2577, 2009/09
被引用回数：8 パーセンタイル：35.42(Physics, Condensed Matter)FeNナノ磁性微粒子の磁気モーメントを偏極中性子粉末回折実験により測定した。この窒化鉄微粒子は高密度磁気テープのために開発されたもので、この物質の酸化を防ぐために非磁性の保護膜により覆われている。偏極中性子回折の磁気-核散乱干渉項を測定することで、磁性を持つ窒化鉄の異なる鉄サイトのモーメントを評価することができた。J-PARCにおける偏極中性子、大強度粉末回折装置と超高パルス磁場の組合せで可能になる粉末回折磁性研究の展望も述べる予定である。
Faenov, A. Y.; Inogamov, N. A.*; Zhakhovskii, V. V.*; Khokhlov, V. A.*; 西原 功修*; 加藤 義章*; 田中 桃子; Pikuz, T. A.*; 岸本 牧; 石野 雅彦; et al.
Applied Physics Letters, 94(23), p.231107_1 - 231107_3, 2009/06
被引用回数：45 パーセンタイル：81.16(Physics, Applied)Ablation of LiF crystal by soft X-ray laser pulses with wavelength 13.9 nm and duration 7 ps is studied experimentally and theoretically. It is found that a crater appears on a surface of LiF for XRL fluence, exceeding the ablation threshold 10.2 mJ/cm
in one shot, or 5 mJ/cm in each of the three XRL shots. This is substantially below the ablation thresholds obtained with other lasers having longer pulse duration and/or longer wavelength. A new mechanism of thermomechanical ablation in large bandgap dielectrics is proposed. The theory explains the low ablation threshold via small attenuation depth, absence of light reflection, and electron heat conductivity.
福田 祐仁; 岸本 泰明; 正木 知宏*; 山川 考一
Physical Review A, 73(3), p.031201_1 - 031201_4, 2006/03
被引用回数：35 パーセンタイル：78.71プラズマの緩和過程、及び、イオン化過程を考慮した粒子コードを用いて、高強度レーザーとクラスターとの相互作用並びに構造形成プロセスの詳細を調べた。これまでに指摘されていたレーザー誘起電場の発生に加え、印加レーザー強度を超える2極性電場の生成、及び、外部/内部シースの形成が、クラスターの爆発崩壊過程に深く関与していることを明らかにした。すなわち、電子エネルギー分布には、衝突緩和,シース電場の影響によるディップ構造が観測され、イオンエネルギー分布と密度分布には2極性電場の影響による二重構造が観測された。
福田 祐仁; 赤羽 温; 青山 誠; 井上 典洋*; 上田 英樹; 岸本 泰明; 山川 考一; Faenov, A. Y.*; Magunov, A. I.*; Pikuz, T. A.*; et al.
Laser and Particle Beams, 22(3), p.215 - 220, 2004/07
被引用回数：42 パーセンタイル：78.86(Physics, Applied)マイクロメートルサイズのArクラスターに高強度レーザー(レーザー強度=10
W/cm,パルス幅=30fs)を照射することによって発生したプラズマからの高分解能X線スペクトルを測定した。発生したHe
(
=3.9491
のフォトン数は、2
10
photons/pulseであり、固体ターゲット照射時に匹敵するフォトン数であることが明らかになった。X線スペクトル測定と同時に、発生した高速多価イオンのエネルギー分布を測定した。発生した多価イオンの平均エネルギーは、約800keVであった。コントラスト比の高いレーザーパルスによって発生した高速電子はクラスターターゲットのisochoric heatingを可能にし、より高い価数のイオン生成、及び、He線強度の増大をもたらすことが明らかとなった。
福田 祐仁; 赤羽 温; 青山 誠; 井上 典洋*; 上田 英樹; 岸本 泰明; 山川 考一; Faenov, A. Y.*; Magunov, A. I.*; Pikuz, T. A.*; et al.
Laser-Generated & Other Lab. X-Ray & EUV Sources (Proceedings of SPIE Vol.5196), p.234 - 243, 2004/00
10W/cmを超える強レーザー場中における希ガスクラスターからのX線発生に関する研究を行った。本研究では、レーザープレパルスによるクラスターの破壊を抑制するため、ポッケルスセルを用いてプレパルスを除去し、さらに、特殊ノズルを用いてマイクロメーターサイズの巨大クラスターを発生させた。また、時間依存Bolzmann-KineticモデルによるX線スペクトルのシミュレーションを行い、実験結果を定量的に再現することに成功した。
福田 祐仁; 山川 考一; 赤羽 温; 青山 誠; 井上 典洋*; 上田 英樹; 岸本 泰明
Physical Review A, 67(6), p.061201_1 - 061201_4, 2003/06
被引用回数：59 パーセンタイル：88.51(Optics)高強度レーザーとXeクラスターとの相互作用によって発生する高エネルギー粒子(多価イオン,電子)のエネルギー分布及び価数分布を測定した。その結果、高強度レーザーの特性(パルス幅,チャープ)を制御することによって、高エネルギー粒子放出過程を最適化できることを見いだした。
篠原 孝司; 芳野 隆治; Nazikian, R.*; 藤田 隆明; 岸本 泰明
Europhysics Conference Abstracts, 23J, p.405 - 408, 1999/00
最近発見された負磁気シア高性能プラズマは、トカマクによる核融合プラズマの先進運転手法として、期待されている。現時点では、負磁気シア高性能プラズマの定常的な運転手法は確立されておらず、その確立が望まれ、研究が進められている。JT-60Uでは、定常的な運転手法を知るために、中心部相関反射計を製作し、これを用いて、負磁気シア高性能プラズマの物理機構の解明を進めている。本発表では、JT-60U負磁気シア高性能プラズマにおける内部輸送障壁劣化時の密度揺動の相関測定で得られた結果を報告する。内部輸送障壁の劣化の仕方として、ゆっくりとした劣化と突然の崩壊による劣化の二つの場合を観測し、両方の場合で内部輸送障壁が劣化すると密度揺動の相関長が長くなることが発見された。
菊池 隆之; 奥 隆之; 篠原 武尚; 鈴木 淳市; 石井 佑弥; 武田 全康; 加倉井 和久; 佐々木 勇治*; 岸本 幹雄*; 横山 淳*; et al.
no journal, ,
FeN
を主成分とする球状Fe-N磁性微粒子は、磁気異方性が大きいなどの良好な磁気特性を示すことから、テープ状磁気記憶媒体の新材料として注目され、企業による開発研究が進められている。また、FeNについては過去に巨大磁気モーメントが発現したとの報告があることから、この材料の磁気モーメントの評価は工学的のみならず物理的にも興味の対象となるところである。しかし、Fe-N微粒子の表面は、酸化及び焼結防止のための非磁性ラミネート層で覆われており、この厚みを正確に求めることができないことから磁性部分の体積を正確に決定することができない。よって、マクロな磁化測定の結果より、Fe-N微粒子の磁気モーメントの大きさを評価することは困難とされている。そこでわれわれは、Fe-N微粒子の内部磁気構造を調べることを目的として偏極中性子小角散乱実験を行った。実験には、中性子集光素子として磁気レンズを搭載した原子力機構の偏極中性子集光型小角散乱装置(SANS-J-II)を用いた。得られた小角散乱強度を、コアシェル構造をとる球状粒子モデルを用いて解析し、微粒子の磁化部分の体積や表面非磁性層の厚さ等を定量的に評価した。
菊地 隆之; 奥 隆之; 篠原 武尚; 鈴木 淳市; 石井 佑弥; 武田 全康; 加倉井 和久; 佐々木 勇治*; 岸本 幹雄*; 横山 淳*; et al.
no journal, ,
FeNを主成分とする球状Fe-N磁性微粒子は優れた磁気記録特性を示すことから、テープ状磁気記憶媒体の新材料として注目されている。Fe-N微粒子の表面は酸化防止のための非磁性ラミネート層で覆われているため磁化に寄与する部分の体積を精度よく求めることが困難であり、巨視的な磁化測定からFe一原子あたりの磁気モーメントの絶対値を評価することはできない。そこでわれわれは、偏極中性子回折実験により微粒子の主成分であるFeNのFe一原子あたりの磁気モーメントを評価するとともに、本研究では作成条件の異なる数種類のFe-N微粒子について、その内部磁気構造を評価することを目的として、偏極中性子小角散乱実験を行った。実験には、原子力機構の偏極中性子集光型小角散乱装置(SANS-J-II)を用いた。試料に1Tの磁場を印加し、入射中性子のスピン極性がそれぞれ正極性及び負極性の場合の中性子小角散乱強度I
及びI
を測定した。得られた散乱データをコアシェル構造をとる球状粒子モデルを用いて解析し、Fe-N微粒子の表面非磁性層の厚み及び磁性領域の平均体積を求めた。その結果、Fe-N微粒子の内部磁気構造を定量的に評価することができた。
加倉井 和久; 武田 全康; 石井 佑弥; 老谷 聖樹; 佐々木 勇治*; 岸本 幹雄*; 横山 淳*; 西原 美一*
no journal, ,
偏極中性子を用いた磁気モーメント密度分布の測定はこれまでもmixed valence系や分子磁性研究の分野で活用されてきた。しかし、偏極中性子ビーム強度が弱いためにほとんどの実験が単結晶を用いた実験であった。しかし、近い将来パルス中性子源の大強度粉末中性子回折装置における偏極中性子回折実験を実現させれば、より広範囲な磁気物質群に対して磁気モーメント密度分布の測定が可能になり、産業利用を視野に入れた磁気材料研究のさらなる進展が期待できる。この講演では茨城県中性子利用促進研究会・ナノ磁性材料研究会のテスト実験として行われた窒化鉄や純鉄超微粒子磁性体の粉末偏極中性子回折実験結果を例にしてこの手法の可能性を検討する。
加倉井 和久; 武田 全康; 西原 美一*; 佐々木 勇治*; 岸本 幹雄*; 粟野 博之*
no journal, ,
偏極中性子を用いた磁気モーメント密度分布の測定はこれまでもmixed valence系や分子磁性研究の分野で活用されてきた。しかし偏極中性子ビーム強度が弱いためにほとんどの実験が単結晶を用いた実験であった。しかし近い将来パルス中性子源の大強度粉末中性子回折装置における偏極中性子とパルス高磁場を実現させれば、より広範囲な磁気物質群に対して磁気モーメント密度分布の測定が可能になり、産業利用を視野に入れた磁気材料研究のさらなる進展が期待できる。この講演では茨城県中性子利用促進研究会・ナノ磁性材料研究会のテスト実験として行われた窒化鉄超微粒子磁性体の粉末偏極中性子回折実験結果を例にしてこの手法を検討する。
N微粒子の偏極中性子回折法による磁化評価石井 佑弥; 武田 全康; 加倉井 和久; 菊池 隆之; 篠原 武尚; 奥 隆之; 鈴木 淳市; 佐々木 勇治*; 岸本 幹雄*; 横山 淳*; et al.
no journal, ,
現在使用されている磁気テープ材料は100nm程度の大きさの針状メタルであるが、さらなる高容量化・高密度化のために微細化又は球状化が必要である。窒化鉄FeNは最近20nm程度の球状試料が得られるようになり、次世代の磁気テープ材料として有望である。ところが、FeN微粒子は酸化防止のラミネート層を持つため,通常の磁化測定によって信頼できる飽和磁化の値を得ることが困難である。本研究では、JAEAの研究用原子炉JRR-3Mに設置されている3軸型中性子分光器TAS-1を使って、磁化の絶対値を求めるのにラミネート層の影響をまったく受けない偏極中性子回折法により粒径の異なる4種類の試料の磁化を決定した。測定の結果、磁気形状因子は
-Feで近似できることがわかること、また、平均粒径の違いによる飽和磁化の変化はないことがわかった。
福田 祐仁; 山川 考一; 西山 博*; 正木 知宏*; 森林 健悟; 岸本 泰明*
no journal, ,
高強度レーザーとクラスターの相互作用は、短パルスX線源,核融合反応による中性子源,粒子加速等の応用面からさまざまな研究がなされている。われわれは、高強度パルスレーザーとアルゴンクラスターとの相互作用について、イオン化過程を考慮した粒子シミュレーションを行っており、これまでに、クラスター表面の分極電場によるイオン化の促進について報告してきた。今回は、パルス長が20fsでピーク強度が8.510
W/cm(a
=2.0)のレーザー光を半径48nmのアルゴンクラスターに照射する粒子シミュレーションを行い、クラスターから放射される内殻励起X線を評価した。粒子コードによるシミュレーション結果をもとにして、1s-2pの内殻励起状態に対するレート方程式を解いてX線スペクトルを評価した。その結果、この強度では、O, C, N, F-likeのスペクトル強度が大きいことがわかった。また、酸素(O)-likeイオンからの光子は、クラスターの中心から約20nm離れた位置で最も多く放出されていることが確認できた。また、波長の短いX線ほど、クラスターの中心付近から放出されていることがわかった。
福田 祐仁; 中村 龍史; 森林 健悟; 岸本 泰明*
no journal, ,
X線自由電子レーザーによる生体分子の損傷過程を調べるため、直径30nmの炭素と10fsのXFELパルスとの相互作用について、粒子コードによるシミュレーションを実施した。その結果、クラスターの電離により生成する強力なシース電場による電場イオン化により、1fs以内の時間のうちに炭素クラスターは4価までイオン化されることを見いだした。X線と物質との相互作用における電場イオン化の効果を初めて見いだした。この効果により、生体分子は、これまで考えられていたよりもはるかに早い時間のうちに崩壊すると予想される。
鉄及びCoFeの磁気形状因子の測定老谷 聖樹; 石井 佑弥; 武田 全康; 加倉井 和久; 菊池 隆之; 奥 隆之; 篠原 武尚; 鈴木 淳市; 横山 淳*; 西原 美一*; et al.
no journal, ,
磁気テープへの応用という観点から、強磁性微粒子に対する注目が集まっている。偏極中性子回折法は微粒子の磁化を決定するのに有望と思われるが、これまであまり例のない粉末に対する偏極中性子回折実験を行い、磁気形状因子を測定し、磁化を決定した。試料として典型的な強磁性体である鉄と、磁気テープとして既に実用化されているCoFeの微粒子を選んだ。実験では、試料に10kOeの磁場を散乱ベクトルに垂直にかけ、試料の磁化を飽和させた。偏極中性子回折では磁化ベクトルと中性子スピンの向きが平行か反平行かで回折強度に差が現れる。その回折ピークの反転比Rを測定することで、結晶の(原子核)構造因子が既知であれば、磁気形状因子を求めることができる。一般に回折強度は、装置の分解能や試料の形状などによる補正を受けるが、反転比Rではそのような補正係数が打ち消され、測定精度はほとんど統計誤差のみとなり磁気形状因子を精度よく求めることができる。この実験により、純鉄の磁化が、ほぼ文献値の2.15Tであることが確かめられた。偏極中性子粉末回折法による磁気構造解析の有用性、及びその信頼性についてCoFeの結果も併せて報告する。
Faenov, A. Y.; 福田 祐仁; Pikuz, T.*; Bulanov, S. V.; 田中 桃子; 岸本 牧; 石野 雅彦; 加藤 義章*; 河内 哲哉
no journal, ,
New single shot method of imaging and quality assessment of X-ray laser beam focal spot has been developed. The Ag X-ray laser beam was focused by spherical mirror on the surface of LiF crystal. Due to high dynamic range of used LiF crystal detector and its high spatial resolution the tiny structures inside the X-ray laser focal spot with the sizes about 1 micron was clear resolved. Comparison of the beam profiles obtained by 1 shot or by accumulation of 3 shots demonstrated a very high stability of X-ray laser beam generation from shot to shot. In the X-ray laser beam profile it were also observed different diffraction and interference patterns, which clear demonstrated a very high coherency of the X-ray laser radiation. The LiF colorization threshold was measured.
