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。

Generation of the submicron soft X-ray beam using the Fresnel zone plate

錦野 将元; 川染 勇人; 田中 桃子; 岸本 牧; 長谷川 登; 越智 義浩; 河内 哲哉; 助川 鋼太; 山谷 寛; 永島 圭介; et al.

no journal, , 

光量子ビーム利用研究ユニットでは、波長13.9nm,時間幅約8ps,発散角0.2mradの空間フルコヒーレント軟X線レーザーの発振に成功した。この高コヒーレントX線レーザーは、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X線レーザービームを軟X線光学素子を用いて集光し1ミクロン以下の大きさのX線ビームの生成実験を行った。数値計算の結果では約300nm程度の大きさまで集光が可能である。このようなサブミクロンのX線光源を利用したフーリエ変換ホログラフィ実験や金属や生物細胞への局所照射などの応用実験を計画している。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やそれを利用したフーリエ変換ホログラフィ実験について述べる。

OPCPAを用いたプリパルス制御によるX線レーザー発生の効率化

越智 義浩; 岸本 牧; 長谷川 登; 河内 哲哉; 永島 圭介; 田中 桃子; 錦野 将元; 國枝 雄一; 山谷 寛; 助川 鋼太

no journal, , 

原子力機構においてX線レーザー装置の開発を進めている。X線レーザー発生には、(1)プリパルスによりあらかじめ増幅媒質となる部分電離プラズマを生成し、(2)メインパルスによる加熱により反転分布を生成するという方式を採用している。したがって、X線レーザー発生の効率を高めるためにはプリパルス制御による予備電離プラズマの制御が重要となる。本講演ではOPCPAを導入しプリパルスやペデスタルを制御した結果について報告する。

ZnO as fast EUV scintillator for the next generation lithography

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

no journal, , 

波長13.9nmのニッケル様銀X線レーザーを励起光源としてZnO結晶の時間分解発光計測を行い、波長380nm付近の発光で発光寿命3nm以下という結果を得た。この結果は紫外光(波長350nm)励起による発光計測の結果と同じであり、発光寿命も短いことから、この物質がEUV領域でのシンチレーション物質として有用であることを示している。

Laser driven plasma X-ray laser and its application

河内 哲哉; 永島 圭介; 岸本 牧; 長谷川 登; 田中 桃子; 越智 義浩; 錦野 将元; 助川 鋼太; 山谷 寛; 國枝 雄一

no journal, , 

レーザー駆動プラズマX線レーザーは、小型で高品質な単色X線ビームを発生させる有力な方法の一つである。現在、国内の研究所をはじめとして、波長12nmまでの飽和増幅に達したX線ビームを高い繰り返し数で発生させることに成功している。また、X線のシード光とX線増幅器としてのX線レーザー媒質を組合せることで、波長13.9nmのレーザーにおいて、われわれは完全な空間コヒーレンスを持ったX線レーザービームの発生に成功している。X線レーザーの利用に着目すると、高い空間コヒーレンスを用いることで高密度プラズマの干渉計測やX線スペックルを用いた固体表面の物性研究、そしてX線領域での非線形過程の研究といったシングルショットベースの研究に加え、繰り返し数を利用することで余分な軟X線光学系を廃した軟X線露光による微細加工などが行われ始めている。今後さらなるプラズマX線レーザーの高効率化,小型化を図ることで安価なX線コヒーレント光源としての利用範囲を広げていく研究が進められている。本講演では、X線レーザーの利用研究の観点から見た現状、将来展望を説明し、さらに水の窓からkeV領域のX線レーザー発生に関する最近の話題について紹介する。