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論文

Bromine-isotope selective ionization using field-free alignment of IBr isotopologues with a switched nanosecond laser pulse

赤木 浩*; 熊田 高之; 乙部 智仁*; 板倉 隆二*; 長谷川 宗良*; 大島 康裕*

Chemistry Letters, 49(4), p.416 - 418, 2020/04

 被引用回数:0 パーセンタイル:100(Chemistry, Multidisciplinary)

We demonstrate isotope selective ionization of I$$^{79}$$Br and I$$^{81}$$Br isotopologues using field-free alignment induced by a linearly-polarized nanosecond laser pulse with rapid turn off at the maximum. Following the switched nanosecond pulse irradiation, a 60-fs laser pulse ionizes one of the isotopologues preferentially. The ion yield ratio $$I$$(I$$^{81}$$Br$$^+$$)/$$I$$(I$$^{79}$$Br$$^+$$) varies in the range of 0.93-1.06, depending on time delay between the pulses. This is the first demonstration of laser isotope separation of heavy elements using field-free alignment and angular dependent ionization.

論文

Isotope-selective ionization utilizing field-free alignment of isotopologues using a switched nanosecond laser pulse

赤木 浩*; 熊田 高之; 乙部 智仁*; 板倉 隆二*; 長谷川 宗良*; 大島 康裕*

Applied Physics B, 124(1), p.14_1 - 14_8, 2018/01

 被引用回数:1 パーセンタイル:85.95(Optics)

新たな同位体分離法を目指したフィールドフリーアライメントによるイオン化効率の同位体選択性を計算した。従来のフェムト秒レーザーを用いたフィールドフリーアライメント法では、レーザー強度を強くするとイオン化の選択性が無くなってしまうのに対し、200fsでカットオフするナノ秒レーザーパルスを用いると選択性を保持したまま高い同位体選択イオン化が実現することが判明した。

論文

Plasma-mirror frequency-resolved optical gating for simultaneous retrieval of a chirped vacuum-ultraviolet waveform and time-dependent reflectivity

板倉 隆二*; 熊田 高之; 中野 元善*; 赤木 浩*

High Power Laser Science and Engineering, 4, p.e18_1 - e18_5, 2016/06

 被引用回数:3 パーセンタイル:73.25(Optics)

周波数分解オプティカルゲート法(FROG)による真空紫外光の波形測定法を確立しその解析アルゴリズムを確立させた。高強度フェムト秒レーザー照射によって石英試料表面に生じたプラズマによりVUV反射率は急激な増大を示す。その反射VUV光の時間分解反射スペクトルを測定することによりVUV光の波形を決定することができる。

論文

Correlation between photoeletron and photoion in ultrafast multichannel photoionization of Ar

板倉 隆二; 伏谷 瑞穂*; 菱川 明栄*; 佐甲 徳栄*

AIP Conference Proceedings 1702, p.090021_1 - 090021_4, 2015/12

 被引用回数:0 パーセンタイル:100

超高速多チャンネル光イオン化によって生成したイオンのコヒーレントダイナミクスについて光電子-光イオン相関の観点から理論的に調べた。Arの1光子イオン化に対するモデル計算から、9fsのパルス幅を持つフーリエ限界極端紫外パルスによってイオン化した場合、イオンをモニターしただけでもAr$$^+$$のスピン軌道2準位$$^2P_J$$(J=3/2および1/2)に関連したホールのコヒーレントダイナミクスが認識できることが分かった。一方、チャープパルスを用いた場合にはコヒーレンスは見えなくなる。チャープパルスによるイオン化の場合でも、光電子と光イオンの同時計測を行えば、ホールのコヒーレントダイナミクスは抽出できることが示された。

論文

Non-thermal effects on femtosecond laser ablation of polymers extracted from the oscillation of time-resolved reflectivity

熊田 高之; 赤木 浩; 板倉 隆二; 乙部 智仁; 錦野 将元; 横山 淳

Applied Physics Letters, 106(22), p.221605_1 - 221605_5, 2015/06

 被引用回数:3 パーセンタイル:81.57(Physics, Applied)

時間分解反射率測定法を用いて透明高分子のフェムト秒レーザーアブレーションダイナミクスを追ったところ、アブレーション閾値以上の強度のポンプ光入射後に反射率の振動を観測した。本振動は試料表面と、非熱効果によって試料から剥離した薄膜において反射したプローブ光の干渉によるものであると結論付けた。

論文

Isotope-selective ionization utilizing field-free alignment of isotopologues with a train of femtosecond laser pulses

赤木 浩; 笠嶋 辰也*; 熊田 高之; 板倉 隆二; 横山 淳; 長谷川 宗良*; 大島 康裕*

Physical Review A, 91(6), p.063416_1 - 063416_7, 2015/06

 被引用回数:6 パーセンタイル:57.32(Optics)

等核二原子分子の同位体分子の2成分混合物に対する、フェムト秒パルス列による分子整列を用いた同位体選択的イオン化を提案する。質量数$$alpha$$および$$beta$$の原子核2つからなる等核二原子分子の同位体分子に対し、パルスの時間間隔をT$$_{com}$$ = $$beta$$ T($$alpha$$) = $$alpha$$ T($$beta$$)、[T($$alpha$$)およびT($$beta$$)は回転周期]とすると、2つの同位体分子の分子整列が同時に成立する。窒素の同位体分子($$^{14}$$N$$_{2}$$および$$^{15}$$N$$_{2}$$)に対して実証実験を行い、最後のフェムト秒パルスからT$$_{com}$$/2後の直前には$$^{14}$$N$$_{2}$$が整列、$$^{15}$$N$$_{2}$$が反整列し、T$$_{com}$$/2の直後にはその反対の状態が生成した。そのタイミングでもう1パルス、フェムト秒パルスを照射し、各同位体分子を非共鳴多光子イオン化した。イオン収量比I($$^{15}$$N$$_{2}$$$$^{+}$$)/I($$^{14}$$N$$_{2}$$$$^{+}$$)が0.49-2.00まで変化し、以前の1パルスによる分子整列を用いた結果より変動幅が大きくなった。

論文

Frequency-resolved optical gating for characterization of VUV pulses using ultrafast plasma mirror switching

板倉 隆二; 熊田 高之; 中野 元善*; 赤木 浩

Optics Express (Internet), 23(9), p.10914 - 10924, 2015/05

 被引用回数:12 パーセンタイル:34.07(Optics)

強レーザー場によって励起された石英の時間分解反射分光に基づいた真空紫外パルス計測法を提案し、実証している。プラズマミラーを超高速スイッチとして用いて、周波数分解光ゲート測定が可能である。主成分一般化射影アルゴリズムを改良して、真空紫外波形の再構築を行うことができた。同時にプラズマミラー反射率の時間依存性も再構築可能である。

論文

強レーザー場中分子の光電子放出と分子内励起過程

板倉 隆二

強光子場の化学, p.52 - 57, 2015/03

強レーザー場中分子の解離性イオン化は、光電子放出、分子イオン内部の電子励起など複数の素過程が複雑に絡み合い、多様な反応チャンネルを持つ。各チャンネルへの反応経路の詳細を明らかにするため、(1)光電子放出(イオン化)過程と(2)その後の分子内電子励起過程を分離して理解することが重要である。本解説では、光電子・光イオン同時計数計測法を使って、強レーザー場中における解離性イオン化反応経路を明らかにした最近の成果を紹介する。

論文

「パルス電子線による光励起ダイナミクス研究の最前線」解説小特集によせて

板倉 隆二

レーザー研究, 43(3), p.136 - 137, 2015/03

近年、超短パルスレーザーと組み合わせて短パルス電子線を発生させる技術が発展し、時間分解測定も実現されつつある。電子線のパルス化には、いわゆる光陰極による電子銃だけでなく、短パルスレーザーによってゲートを掛ける方式など原理が異なる多様な方法が提案され、利用されている。今回、「レーザー研究」誌にて、利用研究に重心を置いたパルス電子線による光励起ダイナミクス研究に関する特集を組んだ。本解説は、その特集の企画意図および本特集を概観したものである。

論文

Electron and ion coincidence momentum imaging of multichannel dissociative ionization of ethanol in intense laser fields

板倉 隆二; 穂坂 綱一*; 横山 淳; 生田 朋也*; 神成 文彦*; 山内 薫*

Progress in Ultrafast Intense Laser Science XI; Springer Series in Chemical Physics, Vol.109, p.23 - 42, 2015/00

光電子光イオン同時計測画像法を用いて、強レーザー場中エタノールの多チャンネル解離性イオン化を調べ、イオン化とその後の電子励起を分離して観測することができた。光電子と解離イオンのエネルギー相関から、エタノールが獲得できる内部エネルギーがイオン化および励起経路によって変わることを明らかとした。

論文

Photoelectron-photoion correlation in ultrafast multichannel photoionization of Ar

板倉 隆二; 伏谷 瑞穂*; 菱川 明栄*; 佐甲 徳栄*

Journal of Physics B; Atomic, Molecular and Optical Physics, 47(19), p.195602_1 - 195602_9, 2014/10

 被引用回数:2 パーセンタイル:83.6(Optics)

Arの超高速多チャンネル1光子イオン化の理論について光電子と光イオンの相関を組み入れたモデル計算を行った。イオン化にフーリエ限界レーザーパルスを用いた時には、スピン-軌道状態の重ね合わせによるAr$$^+$$のコヒーレント空孔ダイナミクスが観測できるが、レーザーパルスをチャープするとイオンのコヒーレンスは劣化することが示された。我々は、チャープパルスの場合でも光イオンのダイナミクスを同時に生成した光イオンで標識化することでコヒーレントダイナミクスを回復させることができることを明らかにした。

論文

Femtosecond laser ablation dynamics of fused silica extracted from oscillation of time-resolved reflectivity

熊田 高之; 赤木 浩; 板倉 隆二; 乙部 智仁; 横山 淳

Journal of Applied Physics, 115(10), p.103504_1 - 103504_9, 2014/03

 被引用回数:16 パーセンタイル:35.06(Physics, Applied)

フェムト秒レーザーアブレーションされた石英の時間分解反射率測定を行ったところ、波長795nmのプローブ光に対しては63ps, 398nmの光に対してはその半分の周期の振動を得た。われわれは、その振動はスパレーションによって剥離した膜と試料母体表面において反射した光の正負干渉によるものであると結論付けた。

論文

Correlation between a photoelectron and a fragment ion in dissociative ionization of ethanol in intense near-infrared laser fields

穂坂 綱一*; 横山 淳; 山内 薫*; 板倉 隆二

Journal of Chemical Physics, 138(20), p.204301_1 - 204301_9, 2013/05

 被引用回数:9 パーセンタイル:60.84(Chemistry, Physical)

光電子光イオン同時計測法を用いて近赤外強レーザー場によって誘起されるエタノールの解離性イオン化を調べた。光電子放出時に電子基底状態と電子励起状態がともに生成することが観測された。光電子放出時に生成した電子状態と解離イオンの放出運動量の相関から、電子放出時に電子基底状態に生成したエタノールカチオンは、電子励起状態に生成したものに比べ、大きな内部エネルギーを最終的に獲得していることが明らかとなった。レーザー強度を9から23TW/cm$$^{2}$$へ増加したとき、また、パルス幅を35から800fsへと伸ばしたとき、エタノールカチオンの解離前の内部エネルギーが増えていくことがわかった。

論文

Isotope-selective ionization utilizing molecular alignment and non-resonant multiphoton ionization

赤木 浩; 笠嶋 辰也; 熊田 高之; 板倉 隆二; 横山 淳; 長谷川 宗良*; 大島 康裕*

Applied Physics B, 109(1), p.75 - 80, 2012/10

 被引用回数:14 パーセンタイル:37.3(Optics)

レーザー分子配列及び非共鳴多光子イオン化の異方性を利用したレーザー同位体分離をN$$_{2}$$分子の同位体混合ガスに対して行った。真空チャンバー内で直線偏光・短パルスレーザー($$lambda$$$$sim$$795nm, $$Delta$$$$tau$$$$sim$$60fs)を$$^{14}$$N$$_{2}$$$$^{15}$$N$$_{2}$$の混合ガスに対して照射し、回転コヒーレンス状態を生成する。その後、一方の同位体分子の軸が揃う時刻に、再度、直線偏光・短パルスレーザー光($$lambda$$$$sim$$795nm, $$Delta$$$$tau$$$$sim$$60fs)を照射することで、同位体選択的にイオン化した。各同位体のイオン生成量を2つのパルス間の遅延時間を走査しながら測定した結果、その比が0.85$$sim$$1.22と変化した。

論文

「超高速分子分光の最前線」解説小特集号によせて

板倉 隆二

レーザー研究, 40(10), p.737 - 738, 2012/10

レーザー学会の学会誌「レーザー研究」にて「超高速分子分光の最前線」の解説小特集号を組んだ。その企画趣旨や超高速分子分光の動向に関して6件の依頼論文と関連づけながら解説を行った。

論文

Separation of ionization and subsequent electronic excitation for formation of electronically excited ethanol cation in intense laser fields

生田 朋也*; 穂坂 綱一*; 赤木 浩; 横山 淳; 山内 薫*; 神成 文彦*; 板倉 隆二

Journal of Physics B; Atomic, Molecular and Optical Physics, 44(19), p.191002_1 - 191002_5, 2011/10

 被引用回数:7 パーセンタイル:59.28(Optics)

エタノールから生成した光電子と生成イオンを同時計測することによって、400nm, 96fs, 1.3-18TW/cm$$^{2}$$のレーザーパルス中にて起こるイオン化とその後の電子励起を分離して調べることができた。イオン化によって電子励起状態に生成するイオン化の分岐比は、レーザー強度の増加とともに減少した。一方、その後の電子励起は共鳴イオン化によって増大する。イオン化と電子励起の機構をエタノールカチオンの電子状態分布をもとに明らかにした。

論文

Reconstruction of attosecond pulses using a two-color pumping

Chen, J.*; 板倉 隆二; 中嶋 隆*

Journal of the Optical Society of America, B, 28(9), p.2195 - 2199, 2011/09

 被引用回数:2 パーセンタイル:85.19(Optics)

アト秒極端紫外パルスの波形計測を行うため、2色励起法を提案する。フェムト秒チタンサファイアレーザーの基本波と2倍波によって、カリウム原子の4$$p$$と5$$p$$2準位のコヒーレントな重ね合わせ状態を作る。そして、2色のポンプパルスの後の遅延時間を変えながら光電子スペクトルを測定し、量子ビートの位相のずれから極端紫外パルスのスペクトル位相を再構築する。この方法は、100アト秒程度のパルスを測定するうえで、技術的に単純であり、かつ効率的なものである。

論文

高強度レーザーを用いた物質科学の研究

赤木 浩; 板倉 隆二; 乙部 智仁; 熊田 高之; 坪内 雅明; 横山 淳

JAEA-Conf 2011-001, p.40 - 43, 2011/03

高強度場物質科学研究グループでは、超短パルス高強度レーザーと物質との相互作用により起こるイオン化や解離といった光反応や電子励起過程を制御して高効率な同位体分離や物質創製技術の開発へ繋げるため、電子ダイナミクスの直接観測や光電子,解離イオンといった多粒子間のコヒーレント相関の解明,コヒーレントフォノン生成過程などの研究を実験及び理論の両面から進めている。本シンポジウムでは、今までの研究成果の紹介と、それを踏まえた今後の研究計画について紹介する。

論文

Coherent correlation between nonadiabatic rotational excitation and angle-dependent ionization of NO in intense laser fields

板倉 隆二; 長谷川 宗良*; 黒崎 譲; 横山 淳; 大島 康裕*

Journal of Physical Chemistry A, 114(42), p.11202 - 11209, 2010/07

 被引用回数:10 パーセンタイル:63.96(Chemistry, Physical)

強レーザー場中の分子は、誘起双極子によって、非断熱回転励起する。レーザー強度が上がるとイオン化が起こり、回転励起とイオン化が同時進行する。イオン化には配向角度依存性があり、イオン化によって中性分子の回転波束が変化する。本研究は、フェムト秒強レーザーパルス照射後のNO分子の回転状態分布について、ナノ秒色素レーザーを用いた共鳴2光子イオン化回転スペクトル測定によって明らかにした。また、イオン化を取り込んだ時間依存シュレーディンガー方程式の数値計算を行い、実験結果と比較した結果、42TW/cm$$^{2}$$程度のレーザー強度では、分子軸がレーザー偏光方向に垂直なときに、イオン化確率が大きくなることが明らかとなった。

論文

Selective bond breaking in dissociative ionization of ethanol induced by tailored intense laser fields

板倉 隆二; 山内 薫*; 神成 文彦*

Advances in Multi-Photon Processes and Spectroscopy, Vol.19, p.93 - 115, 2010/03

高強度レーザーパルスを波形整形することによりエタノールの解離性イオン化におけるC-C結合切断とC-O結合切断の間の分岐比が制御できることを示した。この2つの解離分岐比に対するレーザーパルス依存性を系統的に調べ、反応分岐機構について議論する。重要なパラメターはパルス幅と波長であることが明らかとなり、レーザーパルス時間内の波束発展によって非断熱電子励起が効率よく起こるという機構が提案された。

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