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論文

Interaction of soft X-ray laser pulse radiation with aluminum surface; Nano-meter size surface modification

石野 雅彦; Faenov, A.*; 田中 桃子; 長谷川 登; 錦野 将元; 保 智己*; Pikuz, S.*; Inogamov, N. A.*; Zhakhovsky, V. V.*; Skobelev, I.*; et al.

AIP Conference Proceedings 1465, p.236 - 240, 2012/07

 被引用回数:2 パーセンタイル:66.99

軟X線レーザーによるアブレーション過程の理解を目的として、アルミニウム表面に軟X線レーザーを集光照射した。照射痕を走査型電子顕微鏡で観察したところ、アブレーション構造とは異なる表面改質領域が形成されていることがわかった。この表面改質領域には、ナノメートルオーダーの直径を持つ円錐状構造が多数形成されている。また、円錐状構造が形成されている改質領域は、照射した軟X線レーザーの浸入長に一致する深さであるこことも確認した。軟X線レーザーによるアルミニウム表面に形成される改質構造は、新規のナノ構造形成プロセスとしても興味深い。このX線レーザーとアルミニウム表面との相互作用によって形成される改質領域については、理論計算により提唱されている破砕的モデルで説明することができる。

論文

Nanoscale surface modifications and formation of conical structures at aluminum surface induced by single shot exposure of soft X-ray laser pulse

石野 雅彦; Faenov, A. Ya.*; 田中 桃子; 長谷川 登; 錦野 将元; 保 智己*; Pikuz, T. A.*; Inogamov, N. A.*; Zhakhovskii, V. V.*; Skobelev, I. Yu.*; et al.

Journal of Applied Physics, 109(1), p.013504_1 - 013504_6, 2011/01

 被引用回数:33 パーセンタイル:80.06(Physics, Applied)

軟X線レーザーによるアブレーション過程の理解を目的として、アルミニウム表面に軟X線レーザーを照射した。照射痕を走査型電子顕微鏡で観察したところ、アブレーション構造とは異なる微細構造(改質領域)が形成されていることを確認した。この領域には70-150nmの直径を持つ円錐状の構造物が多数確認できる。また、円錐構造は平均深さ約40nmの改質領域中に形成されていることもわかった。しかし、軟X線レーザーを複数回照射した領域の円錐構造は、成長することなく破壊されていることがわかった。今回得られた結果は、軟X線レーザーによるアブレーション過程の理解だけでなく、軟X線レーザーの微細加工への応用にも重要な知見を与えると考えられる。

口頭

軟X線レーザーを集光照射した金属表面の観察

石野 雅彦; Faenov, A.*; 田中 桃子; 長谷川 登; 錦野 将元; 保 智己*; Pikuz, T. A.*; Inogamov, N. A.*; Zhakhovsky, V. V.*; Skobelev, I. Y.*; et al.

no journal, , 

軟X線レーザーによるアブレーションの理解を目的として、アルミニウム表面に軟X線レーザーを照射した。その照射痕を走査型電子顕微鏡で観察したところ、アブレーションとは異なる微細構造を持つ改質領域が形成されていることを確認した。この領域にはナノメートルオーダーの直径を持つ円錐状の構造物が多数確認できる。そして、この改質領域は軟X線レーザー波長の侵入長さと等しい深さを持つことも確認した。今回得られた結果は、軟X線レーザーによるアブレーション過程の理解だけでなく、軟X線レーザーの微細加工への応用にも重要な知見を与えるものと考えている。発表では、アルミニウムだけでなく、他物質を用いた観察結果も示す予定である。

口頭

The Study of soft X-ray laser ablation and nano-scale surface modification of metals

河内 哲哉; 石野 雅彦; 錦野 将元; Faenov, A.*; Pikuz, T.; 長谷川 登; Inogamov, N. A.*; Skobelev, I. Y.*; Fortov, V. E.*; Khohlov, V. A.*; et al.

no journal, , 

レーザーアブレーションは材料加工やナノ構造形成などの多くの応用を持つ。レーザーアブレーション時に起こる物質損傷の基礎プロセスも精力的に研究されており、損傷のレーザーパルス幅,光子エネルギー,フルエンス依存性についても徐々に理解されつつある。近年、レーザー駆動の軟X線レーザーや自由電子レーザーなどの新しい軟X線光源が利用可能となり、軟X線による新しいレーザー加工の可能性をわれわれに提示している。軟X線領域のレーザーと物質の相互作用は、光学レーザーのそれとは大きく異なる。軟X線の物質への主な吸収過程は光電離過程であり、光電離による100eV程度の光電子が物質表面の局所的な領域に生成することで瞬時に高温状態が形成される。このような温度の急激な上昇は物質中に応力波を引き起こし、結果として表層部分の破砕や新奇な表面構造を形成する可能性がある。会議においては軟X線レーザーにおけるわれわれが行ったアブレーション実験及び理論計算との比較、そして金属表面のナノ構造形成について報告する。

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