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森林 健悟; 香川 貴司*; Kim, D. E.*
Journal of Plasma and Fusion Research SERIES, Vol.7, p.233 - 236, 2006/00
高輝度X線源で生成したネオン様イオンの内殻励起状態に関係する原子データを幾つかの原子データコードで計算して、計算値の精度の評価を行い、さらに、そのデータを用いての中空原子のX線源,X線天文学への応用に関して検討を行った。原子番号が10から30のネオン様イオンの内殻励起状態の遷移エネルギーレベル,輻射遷移確率をRCI, Cowan, Declauxと呼ばれるコードで計算し、比較を行った。その結果、誤差は遷移エネルギーレベルについて2%以下、輻射遷移確率は20%以下であることがわかった。さらに、これらの原子データをもとにMg, Si, S, Ca, Feイオンの内殻励起状態及び中空原子からのX線数を種々のX線温度に対して計算した。その結果、内殻励起状態からのX線数は、X線温度にほとんど依存しないが、中空原子の場合は、例えば、Sイオンの場合、温度が1keVと3keVでX線数は二桁程度変化し、3keVを超えると内殻励起状態からのX線数に匹敵することがわかった。すなわち、これらのX線数の比較からX線温度を見積もれる可能性がある。この温度特性は、原子によって異なるので、種々の原子のスペクトル解析により、X線温度のより正確な評価が得られる可能性がある。
森林 健悟; 香川 貴司*; Kim, D. E.*
Journal of Physics B; Atomic, Molecular and Optical Physics, 37(20), p.4119 - 4126, 2004/10
被引用回数：12 パーセンタイル：49.7(Optics)高輝度X線が原子やイオンに照射されると内殻電離が起こり、内殻励起状態が生成される。この内殻励起状態は通常、自動イオン化を通して非常に速く消滅するが、X線の輝度がある値より大きくなると、内殻電離が自動イオン化よりも速く起こり、多重励起状態,中空原子が生成されることが予測されている。本研究では、具体的に高輝度短パルスX線源によるSiの2p内殻電子が2つ以上電離する多重内殻電離過程を取り扱い、多重内殻励起状態,中空原子からのX線発生のX線源強度測定への応用に関して検討を行った。Siの2p電子が5個電離した多重内殻励起状態と中空原子(2pがすべて電離した状態)からのX線数の比をいろいろなX線強度,パルスに対して計算した。その結果、比は、照射X線源のパルス幅にほとんど依存せず、その強度のみに依存することがわかった。これにより、多重内殻電離X線が高輝度短パルスX線源の強度測定に利用できる可能性があることを示した。
森林 健悟; 周藤 佳子*; Zhidkov, A. G.; 佐々木 明; 香川 貴司*
Laser and Particle Beams, 19(4), p.643 - 646, 2001/10
被引用回数：6 パーセンタイル：30.49(Physics, Applied)高強度レーザー照射で生成した多価イオンが固体と衝突すると中空原子になる。この中空原子から発生するX線に関して考察する。原子課程シミュレーションからこの中空原子は超高速(1fs程度)に生成され、X線への変換効率は非常に高い(一つのイオンが固体に衝突したとき約0.03個のX線が発生する。)ことが明らかとなった。このX線発生過程を用いた高密度プラズマのイオン数の温度の診断法及び、X線源の実験系を提案した。数keVのX線領域では従来のX線源はレーザー強度がある程度大きくするとX線量は飽和してしまい、レーザー強度の増加に対して一定あるいは、減少するようになる。一方、中空原子から発生するX線はレーザーのエネルギーとともに増加するので、高強度レーザー開発の発展に伴ってX線量が増加することが予測される。レーザーエネルギーが10Jのとき、X線の個数は3
10
個であることが見積もれた。
森林 健悟; 佐々木 明; Zhidkov, A. G.
Physica Scripta, T92, p.185 - 187, 2001/07
高強度レーザーを固体物質に照射実験したところリチウム様やベリリウム様イオン中空原子が生成したという報告がいくつかのグループからあった。ここでは、この中空原子生成に重要な原子過程、レーザー強度と中空原子生成量の関係を議論する。中空原子生成に最も重要と考えられている電子衝突内殻励起・電離過程を取り扱い、これらの過程の中空原子生成の効果を調べた。中空原子の生成量は、10
W/cm
までのレーザー強度に対して、レーザー強度の3乗の割合で増加すること、中空原子のポピュレーションは内殻励起状態の約1%になることが見積もられた。さらに、この場合、電子温度は非常に高い(~30keV)ので、内殻電離過程が内殻励起よりも中空原子を生成するのに重要な過程であることがわかった。
森林 健悟; 佐々木 明; 上島 豊; 田島 俊樹
NIFS-PROC-44, p.164 - 165, 2000/01
高輝度X線で励起した内殻励起状態から発生するX線の応用に関して考察した。いろいろなレーザー強度やプラズマ密度、標的物質とその密度の条件を考慮して得られる内殻電離X線レーザーの性質を検討した。Cowanのコードを用いて求めたエネルギーレベル、輻射遷移確率、自動イオン化率と経験則に基づく光電離断面積を用いて考察したところ、ナトリウム蒸気を標的とすると、10
w/cmの強度のX線では、内殻励起状態しか生成しないが、10
w/cm以上の強度では、電子衝突や輻射過程で消滅するよりも早く次々に内殻励起が起こるので、2P副殻に電子を0個から5個まで持つ中空原子が同時に生成する可能性を明らかにした。さらに10w/cmの強度のX線を照射すれば、多重内殻電離により、10~38nmの波長をもつX線レーザーが発振する可能性を明らかにした。
森林 健悟; 佐々木 明; Zhidkov, A. G.; 上島 豊; 周藤 佳子*; 香川 貴司*
Atomic Collision Research in Japan, No. 26, p.111 - 113, 2000/00
最近の高強度レーザーの発展に伴い、高輝度X線、高速電子、多価イオンなどの新しい励起源が利用できるようになりつつある。これらが固体や蒸気と相互作用すると内殻励起状態や中空原子を生成し、それからX線が発生する。今回は、このX線発生の原子過程とそれを用いた応用に関して議論する。高輝度X線源の場合は、マグネシウム蒸気を標的として場合の内殻電離型、中空原子型X線レーザーの実験系を提案した。高速電子源の場合は、内殻励起状態と中空原子のポピュレーションとレーザー強度との関係で計算した。多価イオン源の場合は、X線発生の原子過程が超高速(1fs程度)で起こること、及び、X線への変換効率は約0.03で高効率であることを明らかにした。10Jのレーザーを用いたとき発生するX線の個数は約10個と見積もられた。これはX線源として十分に機能する。
森林 健悟; 佐々木 明; 上島 豊
High-power Lasers in Energy Engineering (Proceedings of SPIE Vol.3886), p.634 - 641, 2000/00
内殻励起状態や中空原子からの輻射遷移を用いたX線レーザーの物理的過程を考察し、実験に必要なレーザーの出力、プラズマパラメーター等を示す。内殻励起状態、中空原子を作るために必要な高輝度X線源は高出力短パルスレーザーをプラズマや薄膜との相互作用から生じるX線を用いる。原子過程に関しては、2つのコード(CowanのコードとDecluaxのコード)を用いて計算して、これらの原子データの精度を吟味する。さらに、原子過程を高精度に取り扱うために電子衝突電離の断面積に対して精度の高い経験則を用いる。
森林 健悟*; 佐々木 明; 上島 豊*; 田島 俊樹*
Inst. Phys. Conf. Ser., (159), p.321 - 324, 1999/00
高輝度短パルスX線によって誘起される超高速原子過程について考察する。ここでは、内殻励起状態、中空原子を形成するためのX線源の特徴に関して議論する。特に、相対論的短パルスレーザーで引きおこされるラーモアX線にはX線源として適している以下の特徴がある。(1)高輝度短パルスX線源になりうること。超高速原子過程を用いれば高ゲイン値を得ることができる。これを起こすのに高輝度X線源が必要である。また、高輝度X線による原子構造の乱れを避けるために短パルス性が役に立つ。(2)ラーモアX線の光分布はレーザーの強度によって決まるピークを持つが、このピークのエネルギーを内殻電離のエネルギーのすぐ上に選ぶことによってラーモアX線をX線レーザーに効率よく変換できる。
森林 健悟*; 佐々木 明; 上島 豊*; 田島 俊樹*
Inst. Phys. Conf. Ser., (159), p.317 - 320, 1999/00
高輝度短パルスX線によって誘起される超高速原子過程について考察する。標的原子によってX線レーザーの波長、持続時間だけでなく、必要なX線の強度が決まり、原子過程がこのX線レーザー法に非常に重要である。これを示すために炭素、ナトリウム、マグネシウム、アルミニウムの標的原子を取り扱う。炭素原子のK
遷移と比較するとナトリウム、マグネシウム、アルミニウム原子の3s
2p遷移の方がさらに、これらの標的原子は蒸気の方が固体状態よりも必要なX線強度が小さくて済むことがわかった。また、X線源の輝度がある値よりも大きくなると、超高速で多重内殻電離が起こり、中空原子が多量に形成される。この中空原子がX線レーザー源として十分に機能することも示す。
森林 健悟; 佐々木 明; 田島 俊樹*
Physical Review A, 58(3), p.2007 - 2015, 1998/09
高フラックス(
10W/cm)短パルスX線によって生じる超高速原子過程を考察する。このX線を物質に照射すれば、数十fs以下の現象として、超高速の多重内殻電離を起こし、中空原子を生成することがわかった。この中空原子は、X線レーザー源として十分に機能し、さらに、従来の内殻電離によるX線レーザー発振法の困難を克服し大きなゲインを比較的長い間、発振することを発見した。このゲインに対して、数fs以下の現象と近似した解析解を導出すると共にシミュレーションを行い、さらに、この両面からレージング条件等を考察した。
森林 健吾*; 佐々木 明; 田島 俊樹*
Physical Review A, 58(3), p.2007 - 2015, 1998/09
被引用回数：67 パーセンタイル：92.2(Optics)高輝度短パルスX線によって生じる超高速原子過程について考察する。レーザー照射強度が10
W/cm以上で卓越するラーモア輻射を用いれば、超高速の多重内殻電離を起こし、中空原子を形成すること、この中空原子が生体等の高輝度X線観測において重要な役割を演じること、さらにこの中空原子がX線レーザー源として十分に機能することがわかった。この中空原子を用いたX線レーザーが従来の内殻電離X線レーザー法の欠点を克服し、非常に高いゲインを比較的長い間発振することも示した。
上島 豊*; 岸本 泰明; 佐々木 明; 森林 健悟*; 永島 圭介; 加道 雅孝; 匂坂 明人*; 田島 俊樹*
JAERI-Research 98-048, 46 Pages, 1998/08
JAERI-Research-98-048.pdf:1.88MB
相対論的高強度短パルスレーザーの実現により、その極めて強い電磁場とプラズマの電子との非線形相互作用過程から、高線量のX線を発生することができるようになった。高Z物質を媒質に用いた場合、複雑な過程を経て(分極、原子過程など)X線を発生するのに対して、相対論的高強度レーザーと低Z物質との相互作用では、極短パルスのラーマー放射と制動放射が主要なX線放射メカニズムとなる。我々は、これらのX線の強度、放射角度分布、光子エネルギースペクトラムを評価した。また、ラーマー放射の強度を増大させるために必要な媒質プラズマやレーザー照射の配置などの条件について考察を行った。特に、ラーマー放射は、その光子エネルギースペクトラムが連続で、かつ高エネルギーに極大値を持つため、中空原子型のX線レーザーや超高速診断光など、多くの応用の可能性を秘めた光源である。
森林 健悟*; 佐々木 明; 田島 俊樹*
JAERI-Research 98-034, 37 Pages, 1998/07
JAERI-Research-98-034.pdf:1.37MB
高輝度短パルスX線によって誘起される超高速内殻電離過程について考察する。炭素原子とナトリウム原子をターゲット原子としてX線レーザー利得の評価を行ったところターゲットとして用いる原子、及び、その原子の原子過程によってX線レーザーの波長、持続時間だけでなく、必要なX線の強度が決まることがわかった。さらに、必要なX線の強度は初期原子密度にも依存する。X線の輝度が大きくなると多重内殻電離がおこり、中空原子を形成する。この中空原子がX線レーザー源として十分に機能するだけでなく、高輝度X線観測にも重要な働きをする。さらに、X線観測とX線レーザーの新しい実験系の提案も行う。
