Intensity correlation measurement system by picosecond single shot soft X-ray laser

岸本 牧; 並河 一道*; 助川 剛太*; 山谷 寛*; 長谷川 登; 田中 桃子

Review of Scientific Instruments, 81(1), p.013905_1 - 013905_5, 2010/01

AA2009-0790.pdf:0.78MB

https://doi.org/10.1063/1.3280173

シングルショット高輝度プラズマX線レーザーを用いた全く新しい軟X線スペックル強度相関分光システムを開発した。プラズマX線レーザーは、数ピコ秒パルス幅,90%以上の空間コヒーレンス、そして1パルス辺り10個のフォトン数を持つ優れた光源である。われわれは軟X線ビームスプリッターを用いたマイケルソン型遅延パルス生成器を開発し、ピコ秒の遅延時間を持つコヒーレントダブル軟X線パルスの生成に成功した。さらに物質からのスペックル信号をピコ秒時間スケールで計測するために高速軟X線ストリークカメラを用いた。開発した分光システムの性能を検証するため、誘電体物質であるチタン酸バリウムのキュリー温度近傍で生じる分極クラスターの緩和現象観測に本システムを用い、有効性を確認した。

High-precision measurement of the spectral width of the nickel-like molybdenum X-ray laser

長谷川 登; 河内 哲哉; 佐々木 明; 山谷 寛; 岸本 牧; 越智 義浩; 田中 桃子; 錦野 将元; 國枝 雄一; 永島 圭介; et al.

Journal of Physics; Conference Series, 163(1), p.012062_1 - 012062_4, 2009/06

https://doi.org/10.1088/1742-6596/163/1/012062

X線レーザーは高密度の多価イオンを媒質としている。X線レーザーは線幅が非常に狭いため、その波長及び線幅の精密な計測結果は、原子過程の計算、特に衝突励起及び脱励起の計算の指標となる。しかし、非常に高い分解能が必要なため、特に線幅についての計測例はほとんど報告されていないのが現状である。今回われわれは、ニッケル様モリブデンを増幅媒質とするX線レーザーの線幅計測に成功したので、それを報告する。

Hydrothermal-method-grown ZnO single crystal as fast EUV scintillator for future lithography

中里 智治*; 古川 裕介*; 田中 桃子; 巽 敏博*; 錦野 将元; 山谷 寛*; 永島 圭介; 木村 豊秋*; 村上 英利*; 斎藤 繁喜*; et al.

Journal of Crystal Growth, 311(3), p.875 - 877, 2009/01

https://doi.org/10.1016/j.jcrysgro.2008.09.106

水熱合成法により成長させた酸化亜鉛の、ニッケル様銀X線レーザー励起による発光の温度依存性を評価した。室温では発光のピーク386nm, 半値全幅15nmであったが、結晶の温度を25Kまで冷却するにつれて発光は短波長シフトし、波長幅も狭くなった。105Kでのストリーク像は寿命0.88nsと2.7nsの2成分で表すことができた。この発光寿命はリソグラフィーに関連した応用研究に用いるのに適切であり、ナノ秒程度の時間幅を持つレーザープラズマEUV光源の評価を行うのに十分な時間スケールである。

ZnO as fast scintillators evaluated with Ni-like Ag laser

古川 裕介*; 田中 桃子; 村上 英利*; 斎藤 繁喜*; 猿倉 信彦*; 錦野 将元; 山谷 寛; 西村 博明*; 三間 圀興*; 鏡谷 勇二*; et al.

レーザー研究, 36(APLS), p.1028 - 1030, 2008/12

https://doi.org/10.2184/lsj.36.1028

EUV領域の光学技術は、この波長領域の光が次世代リソグラフィーの光源として有望であることから盛んに研究されている。短パルス、高輝度のEUVレーザーはこの波長領域の物性研究を推進するのに適した光源である。ここでは、13.9nmのニッケル様銀EUV線レーザーを励起光源として用い、酸化亜鉛のシンチレーション特性について計測した結果を報告する。計測は、試料にEUVレーザーパルスを照射し、分光ストリークカメラを用いて発光の時間分解分光計測を行った。その結果、発光寿命3ns、中心波長380nm発光が観測され、酸化亜鉛がEUV用シンチレーターとして好適であることが見いだされた。

Characterization of a high-brilliance soft X-ray laser at 13.9 nm by use of an oscillator-amplifier configuration

錦野 将元; 長谷川 登; 河内 哲哉; 山谷 寛; 助川 鋼太; 永島 圭介

Applied Optics, 47(8), p.1129 - 1134, 2008/03

https://doi.org/10.1364/AO.47.001129

We have demonstrated an X-ray laser with highly peak brilliance and highly spatial coherence at 13.9 nm. In order to generate the highly brilliant X-ray laser by using the oscillator-amplifier configuration, a seeding X-ray laser beam is amplified by a medium plasma with the high gain coefficient. The amplified X-ray laser with highly output is affected by the refraction in the gain medium plasma. However the amplified X-ray laser has very high peak brilliance of photons/(smmmrad0.01%bandwidth) and large photon flux of photons/pulse.

Hydrothermal method grown large-sized zinc oxide single crystal as fast scintillator for future extreme ultraviolet lithography

田中 桃子; 錦野 将元; 山谷 寛; 永島 圭介; 木村 豊秋; 古川 裕介*; 村上 英利*; 斎藤 繁喜*; 猿倉 信彦*; 西村 博明*; et al.

Applied Physics Letters, 91(23), p.231117_1 - 231117_3, 2007/12

https://doi.org/10.1063/1.2815920

短パルス極端紫外(EUV)レーザー光を用いてZnO結晶のEUV光に対する光応答を評価した。380nm付近のエキシトン発光の寿命は1.1nsであり、紫外励起の場合と同程度であった。この値は数ナノ秒程度の時間幅を持つEUVリソグラフィー用光源の評価を行うのに十分であり、ZnOがEUV領域までのシンチレーターとして有用であることを示している。

フレネルゾーンプレート集光EUVレーザーによるZnOシンチレーター空間分解能計測

中里 智治*; 清水 俊彦*; 山ノ井 航平*; 酒井 浩平*; 猿倉 信彦*; Ehrentraut, D.*; 福田 承生*; 田中 桃子; 錦野 将元; 山谷 寛*; et al.

no journal, , 

次世代リソグラフィへの応用が期待される極端紫外(EUV)光源の進歩により、この波長領域における機能的な光学素子の開発にも強い関心が集まっている。その一つが光源診断にも応用可能なEUVシンチレーターである。これまで、われわれのグループでは、発光寿命・波長,結晶の品質の点で優れたシンチレーター材料になりうる酸化亜鉛(ZnO)に注目し、有力なEUVシンチレーター材料であることを明らかにし、高速化にも成功するなど成果を挙げてきた。本研究では、このZnO結晶を画像素子として応用することを目指しその空間分解能の評価を行った。実験は、原子力機構の軟X線レーザー(波長13.9nm)を用いて行った。フレネルゾーンプレート(FZP)で集光した軟X線レーザーをZnO結晶に照射し、その発光パターンをシュバルツシルトミラーとカメラ用レンズを組合せた拡大光学系を構築しCCDで撮影した。これをFZPの焦点付近を中心にさまざまな照射スポット径にて行い、ZnO結晶のEUVシンチレーターとしての空間分解能を見積もった。発光パターンはすべてシングルショットで撮影されており、このことはZnO結晶のEUV画像素子としての可能性を示す重要な成果である。

南東北背弧側の地殻の3次元電気比抵抗構造

臼井 嘉哉*; 上嶋 誠*; 長谷 英彰*; 市原 寛*; 相澤 広記*; 小山 崇夫*; 坂中 伸也*; 小河 勉*; 山谷 祐介*; 西谷 忠師*; et al.

no journal, , 

将来の地層処分システムに重大な影響を及ぼす可能性があるマグマの貫入・噴火や断層活動に伴う岩盤の破壊等の現象については、段階的なサイト調査によって適切に回避することが求められる。地表からの調査の段階において地下の間隙流体の分布を明らかにすることは火山のマグマ供給系の理解に加え、地下の流体が断層強度を低下させるために引き起こされる地震活動のリスクの評価及び回避の観点において重要となる。南東北の背弧側には鳥海山,肘折,月山など複数の第四紀火山が分布し、それら火山の周辺では深部低周波地震が起きている。また、本地域には庄内平野東縁断層帯等M7クラスの内陸地震を引き起こす可能性ある断層が複数存在している。われわれは南東北の背弧側で地磁気・地電流(magnetotelluric)法観測を実施し、3次元地下電気比抵抗構造を推定した。本発表では得られた電気比抵抗構造を示し、南東北の背弧側の地下の間隙流体の分布,火山活動,地震活動との関係性について議論する。

ZnO as fast scintillation devices for the next generation lithography evaluated with Ni-like Ag laser

古川 裕介*; 村上 英利*; 猿倉 信彦*; 田中 桃子; 錦野 将元; 永島 圭介; 木村 豊秋; 山谷 寛; 吉川 彰*; 福田 承生*

no journal, , 

ニッケル様銀のX線レーザー(波長13.9nm)を励起光源として、ZnO結晶の時間分解発光計測を行った。その結果、紫外光(波長350nm)で励起した場合と同様、波長380nm付近の発光で発光寿命3ns以下であることから、この物質がEUV領域におけるシンチレーション物質として有用であることが見いだされた。

ゾーンプレートによる軟X線サブミクロンビームの生成

錦野 将元; 山谷 寛; 助川 鋼太; 永島 圭介

no journal, , 

光量子ビーム利用研究ユニットの高コヒーレント軟X線レーザー(波長13.9nm)は、単色性・高輝度・短パルスという優れた特性を持つため、X線顕微鏡,X線スペックル計測やX線干渉計測などの応用研究への利用が期待されている。この高空間コヒーレント軟X線レーザーを位相型フレネルゾーンプレートにより集光し軟X線サブミクロンビームの生成を行った。ナイフエッジスキャン法を用いて生成したビーム径の計測を行った結果、集光径は300nm(半値)程度でほぼ回折限界まで集光していることを確認した。このときの集光強度は約2E12W/cmと見積もられ、実験配置・X線レーザーの出力により約1E13W/cm程度まで集光強度を上げることができると考えられる。今後、このX線サブミクロンビームを用いることにより金属や生物細胞への局所照射やX線フーリエ変換ホログラフィ等への応用研究への利用を計画している。本発表では、フレネルゾーンプレートを使用したX線レーザーの集光実験の結果について述べる。