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Chung, S.-Y.*; 香川 貴司*; 森林 健悟; Kim, D. E.*
Atomic Data and Nuclear Data Tables, 95(2), p.141 - 154, 2009/03
被引用回数：1 パーセンタイル：12.38(Physics, Atomic, Molecular & Chemical)The Auger transition rates of the Ar-like ions have been calculated by the RCI (relativistic configuration interaction) and the FAC (flexible atomic code). The calculations have been carried out and the atomic numbers from 18 to 54, that is, from Argon to Xenon. The calculated data of Argon is shown in a good agreement with experimental data and other calculated data. These data may be important for the development of inner-shell ionization X-ray laser and ultrafast physics.
佐々木 明; 砂原 淳*; 西原 功修*; 西川 亘*; 藤間 一美*; 香川 貴司*; 小池 文博*; 田沼 肇*
High Energy Density Physics, 3(1-2), p.250 - 255, 2007/05
被引用回数：17 パーセンタイル：49.63(Physics, Fluids & Plasmas)EUV光源の研究開発を目的として行ってきた、Sn, Xeなどの高Z多価電離イオンの原子過程・輻射輸送に関する、理論・シミュレーション研究の成果を報告する。本研究では、HULLACコードで計算した原子データをもとに衝突輻射モデルを構築し、プラズマの輻射放出・吸収係数の計算を行った。次に、これらの係数を用いた輻射流体シミュレーションを行って、EUV発光スペクトルや変換効率を求め、実験結果と比較した。さらに、電荷交換分光実験やオパシティ測定実験の結果と詳細な比較を行い、原子データ、とりわけ主要な発光線の波長を精度よく求めることにより、シミュレーションによってEUV発光スペクトル,変換効率のレーザー照射条件やターゲット条件を再現できるようにした。原子素過程データ,衝突輻射モデル,スペクトル線幅や輻射輸送モデルなどの各要素について、本研究で改良を行った点と、さらに精度を向上させるために必要な研究開発の課題について議論する。
佐々木 明; 西原 功修*; 砂原 淳*; 西川 亘*; 小池 文博*; 香川 貴司*; 田沼 肇*
Proceedings of SPIE's International Symposium on Microlithography, Vol.6151, p.61513W_1 - 61513W_8, 2006/03
EUV光源用Xe, Snプラズマの原子過程の解析を行った。実験と輻射流体シミュレーションによるEUV発光スペクトルの比較を行い、主要な発光線の波長の精度が、実験結果を再現するために重要なことを示した。13.5nm帯における発光に最も重要な各価数のイオンの4d-4f共鳴線については、電荷交換分光法によって波長を正確に測定し、それによって原子データの改良を行った。サテライト線については、CI(配置混合)を考慮して波長と分布を求めるようにした。EUV波長領域でのスペクトルの形状とそのプラズマ温度,密度,光学的厚さによる変化について検討し、その効率に対する効果について考察した。
森林 健悟; Lee, K.*; 香川 貴司*; Kim, D. E.*
Laser Physics, 16(2), p.322 - 324, 2006/02
被引用回数：1 パーセンタイル：7.24(Optics)多重内殻電離過程を用いた短パルス高強度X線の(1)強度,(2)パルス幅測定法の提案に関して講演を行う。(1)強度測定:高輝度短パルスX線源によるSi原子への照射の原子過程を取り扱った。
電子がすべて電離した中空原子(
)と電子が1つだけ残っている多重内殻励起状態(
)から発生するX線数の比は、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、多重内殻電離状態から発生する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。(2)パルス幅測定:2つの短パルスX線を
tの時間間隔だけあけて照射し多重内殻励起からのX線数の計算を行った。多重内殻励起の生成は、多X線吸収、すなわち、X線非線形過程で生じることを用いて2つのX線パルスの重なりによるX線数の違いからパルス幅の測定ができる可能性を探った。この方法は、X線パルス幅よりも十分短い時定数の自動イオン化状態を持つ標的に対して有効であることが明らかとなった。
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。
香川 貴司*; 西原 功修*; 佐々木 明; 小池 文博*
Journal of Plasma and Fusion Research SERIES, Vol.7, p.245 - 248, 2006/00
Sn, Xeの多価イオンは複雑な構造を持ち、そのスペクトルの解析には数値シミュレーションが不可欠であるが、発光に寄与する準位に対して配置間相互作用(CI)の効果が大きく、発光線の遷移波長や強度を正確に求めることは従来困難とされてきた。本報告では、複数の異なる原子構造コード及び実験結果の間の相互比較によって、原子データの精度を向上させることを目標として行った研究の成果の一つとして、相対論的配置間相互作用(RCI)を含む原子構造コードによって、9
14価のSnイオンと813価のXeイオンの、EUV領域(波長13.5nm領域)におけるスペクトルの解析を行った結果を示す。
森林 健悟; 香川 貴司*; Kim, D. E.*
Journal of Physics B; Atomic, Molecular and Optical Physics, 38(13), p.2187 - 2194, 2005/07
被引用回数：6 パーセンタイル：31.21(Optics)2つの短パルスX線をtの時間間隔だけあけてSi原子に照射し内殻励起,多重内殻励起からのX線数の計算を行った。多重内殻励起の生成は、多X線吸収、すなわち、X線非線形過程で生じることを用いて2つのX線パルスの重なりによるX線数の違いからパルス幅の測定ができる可能性を探った。200fsのX線パルスの場合、理論上、この方法で正確にパルス幅の測定ができるが、20fsパルスでは、100%以上の誤差が生じた。これは、内殻励起状態の寿命(25fs程度)がX線パルスと同程度であったためと予想される。すなわち、1つめのパルスで生成した(多重)内殻励起状態が2つのパルスが到着しても残っていれば、それが内殻電離を起こし、多重内殻励起状態からのX線数を増やすためであると考えられる。そこで、自動イオン化の時定数を1fs, 10fsとした場合のパルス測定の精度を計算した。20, 50, 80fsのX線パルス幅に対して、自動イオン化の時定数が1fsの場合は、この方法で正確な値を導くことができたが、自動イオン化の時定数が10fsになると算出した値は、それぞれ、28, 55, 80fsとなった。すなわち、この方法では、X線パルス幅よりも短い時定数の自動イオン化状態を持つ標的を取り扱う必要があることが明らかとなった。
佐々木 明; 西原 功修*; 村上 匡且*; 小池 文博*; 香川 貴司*; 西川 亘*; 藤間 一美*; 河村 徹*; 古河 裕之*
Applied Physics Letters, 85(24), p.5857 - 5859, 2004/12
被引用回数：43 パーセンタイル：80.02(Physics, Applied)EUV光源として考えられているXeプラズマからの発光スペクトルにおいて4
-4
共鳴線の長波長側に幅の広いテール構造(red wing構造)が生成する機構を理論的に解析し、8価12価程度のXeのイオンの4-4, 4
-4, 4-5サテライト線の寄与を明らかにした。高密度プラズマからの発光では、共鳴線の光学的厚さが増すにつれてサテライト線の強度が相対的に増加し、13.5nm帯の発光が増加することがわかった。プラズマXeイオンの原子モデルが明らかになり、それをもとに輻射輸送係数を計算し、プラズマの輻射流体力学的特性のシミュレーションによる解析が行えるようになった。
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：49.73(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。
藤間 一美*; 西原 功修*; 河村 徹*; 古河 裕之*; 香川 貴司*; 小池 文博*; More, R.*; 村上 匡且*; 西川 亘*; 佐々木 明; et al.
Emerging Lithographic Technologies VIII, Proceedings of SPIE Vol.5374, p.405 - 412, 2004/00
次世代リソグラフィ用EUV光源の設計指針を与えるために行っている、理論,シミュレーション研究について報告する。原子過程シミュレーションと輻射流体シミュレーションを開発し、プラズマの温度,密度分布,放射X線スペクトル,13.5nm帯の放射への変換効率を評価する。ターゲットとして用いるXeやSnプラズマの複雑な原子過程の解析をより正確に行うため、複数の原子データコード(Hullac, Grasp等)とモデル計算(平均原子モデル),基礎的な分光実験を行い結果を相互に比較する。阪大レーザー研の激光XII号レーザーを用いて測定されたSnプラズマのEUV変換効率の解析を行う。
森林 健悟; 香川 貴司*; Kim, D. E.*
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 205, p.334 - 336, 2003/05
被引用回数：7 パーセンタイル：46.83(Instruments & Instrumentation)イオンの内殻励起電離過程にかかわる原子データとその応用に関する研究を行っているが、今回は、X線天文学への応用に関して考察を行う。2005年に衛星「Astro-E2」が打ち上げられるが、「あすか」など今までの衛星よりも分解能の良いX線検出器が搭載される予定である。これにより、今まで以上に高精度な原子データを用いれば、宇宙をより深く理解できることが予想される。ここでは、イオンの内殻励起電離過程にかかわる原子データがX線連星から発生するX線スペクトル解析に重要であることを示した。SイオンとFeイオンが黒体輻射場にあるときの内殻励起状態からのX線量を計算した。黒体輻射の温度が低いとき内殻励起状態から発生するX線量はHe
よりも非常に少ないが、温度が3keVを超えると両者は、ほぼ同じになる。これを種々の元素に対してX線量を評価することにより、光の温度を推測できる可能性があることを明らかにした。
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：30.53(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.; 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。
佐々木 明; 西原 功修*; 砂原 淳*; 前原 宏昭*; 西川 亘*; 小池 文博*; 香川 貴司*; 田沼 肇*
no journal, ,
次世代リソグラフィ用EUV光源の最適化のために行っている、レーザー生成Xe, Snプラズマの輻射特性の理論解析について発表する。われわれはHULLACコードによって計算した原子データを元にして、はじめにXe, Snプラズマの輻射放出・吸収係数の計算を行い、それを用いた輻射流体シミュレーションが、実験による光学的な厚みの薄いプラズマからの発光を再現することを見いだした。次に、不均一なプラズマ中での輻射輸送の効果を、原子過程と輻射輸送をカップルしたシミュレーションによって考慮し、プラズマの光学的厚みが増すにつれて発光スペクトルに吸収構造が現れることを示した。発表では、共鳴線の波長の精度の改善や、サテライト線の分布の解析を行い、吸収構造が存在する条件での効率のレーザー照射条件,ターゲット条件に対する依存性を解析し報告する。
佐々木 明; 西原 功修*; 前原 宏昭*; 砂原 淳*; 西川 亘*; 小池 文博*; 香川 貴司*; 田沼 肇*
no journal, ,
EUV光源として用いられるXe, Snなどのレーザー生成プラズマ中において、不均一な媒質の輻射輸送が発光特性に与える影響をシミュレーションによって解析した。発光スペクトルに現れるディップの構造は、膨脹によって低密度になったコロナプラズマ中の共鳴線の吸収に起因することがわかった。吸収の効果は、特に励起レーザー波長が短く、パルス幅が長い条件で重要になることがわかった。吸収は、Snプラズマでは発光効率を低下させるのに対して、Xeプラズマでは波長11nm領域の共鳴線に比べて13.5nm領域の強度を相対的に増加させる異なった効果を与えることがわかった。Snプラズマにおける実験とシミュレーションによるスペクトルの違いについて、スペクトル線の波長,サテライト線の分布,プラズマの価数分布などの要因が与える影響について検討した。詳細な荷電交換分光の結果との比較により、計算による共鳴線波長のシフトの大きさは0.3nm以下であることがわかった。オパシティ実験の結果との比較は、サテライト線の波長については2nm程度のシフトがあると考えられることを示した。
佐々木 明; 西原 功修*; 前原 宏昭*; 砂原 淳*; 西川 亘*; 小池 文博*; 香川 貴司*; 田沼 肇*
no journal, ,
われわれは、HULLACコードによる原子素過程データをもとにXe, Snプラズマのemissivity, opacityを計算して輻射流体シミュレーションコードに組み込み、発光スペクトル,変換効率の評価を進めている。当初、強度
,パルス幅1ns,波長1
m程度のレーザー光で生成されたSnプラズマのシミュレーションを行ったところ、計算されたスペクトルと実験の良い一致が得られたが、効率の最適化のために強度,パルス幅,波長を変えた計算を行ったところ、結果に差異が生じることがわかった。光学的に厚いSnプラズマからのスペクトルにおいては、共鳴線の構造が吸収として現れると考えられ、その波長や分布の正確なデータを用いることが重要である。オパシティの計測及び電荷交換分光の実験結果との比較より、Xe, Snいずれのプラズマでも4d-4f, 4p-4d共鳴線の波長に対するCI(Configuration Interaction)の効果が大きく、計算結果は実験より0.3-0.5nm短波長であることが明らかになった。これらの共鳴線は実際には非常に多数の微細構造遷移から構成されており、現在それらが作るtransition arrayの形状の影響についての考察を進めている。また、10-15nmの広い波長範囲におけるスペクトルの構造に対しては、サテライト線の波長,分布に対するCIの効果を考慮する必要があると考えられる。
佐々木 明; 西原 功修*; 砂原 淳*; 西川 亘*; 香川 貴司*; 小池 文博*; 田沼 肇*
no journal, ,
次世代半導体リソグラフィ用EUV光源の高効率化,高出力化を目指して行っているシミュレーションについて発表する。光源として用いられる電子温度20-50eVのプラズマ中のXe, Snイオンのエネルギー準位,衝突や輻射による電離,励起のレートをHULLACコードで求め、それを用いた衝突輻射モデルでプラズマの発光スペクトルやオパシティの検証を行った。詳細な実験との比較を通じて、モデル中の共鳴線の波長やサテライト線の分布の改良を行うことにより、計算によるスペクトルが実験とよりよく一致するようになった。Snの波長13.5nm領域における異なる価数のイオンからの放射が作るスペクトルの構造を再現できるようになった。これらの結果をもとに、実用化のための115W光源の実現に向けたプラズマ条件の最適化について検討する。
佐々木 明; 西原 功修*; 砂原 淳*; 西川 亘*; 香川 貴司*; 小池 文博*; 田沼 肇*
no journal, ,
次世代半導体リソグラフィ用光源として注目されている、SnやXeの20-50eVのプラズマの原子過程モデルについて述べる。本研究ではHULLACコードで計算した詳細な原子素過程データに基づく衝突輻射モデルを構築し、プラズマの輻射放出・吸収係数を計算し、さらにそれを用いて輻射流体シミュレーションを行って発光スペクトルや効率の評価を行った。多種、多様な原子データを効率よく扱うため、構造体,リスト,連想配列などのデータ構造を用いる計算手法を採用することで、メモリ使用量を減らし、大規模な衝突輻射モデルを構築できるようにした。初期の計算によるEUVスペクトルと実験との間には違いが見られたが、電荷交換分光実験によって共鳴線の正確な波長を求め、Pd様からCu様までのイオンの主要な共鳴線,サテライト線の波長のデータを改良することにより、実験との一致が改善されるようになった。
佐々木 明; 砂原 淳*; 西原 功修*; 西川 亘*; 小池 文博*; 香川 貴司*; 田沼 肇*
no journal, ,
Sn, Xeプラズマの原子過程モデルの最近の成果について報告する。EUV光源として用いられる13.5nm帯の発光はSnでは4d-4f遷移に、Xeでは10価イオンの4d-5p遷移に起因し、そのスペクトル幅,形状はサテライト線の寄与によって決まる。本研究では、共鳴線の吸収によってスペクトル形状が大きく影響を受ける、オパシティの大きなプラズマにおける発光スペクトル,効率を輻射流体シミュレーションで再現できるようにするため、実験との比較を通じて原子データの改良を行った。さらに共鳴線の微細構造の効果や、温度が高いプラズマ中に生じる20価程度のイオンからの発光の効果を加えてモデルを改良し、発光スペクトル,効率のレーザー照射強度,波長,パルス幅に対する依存性や、低密度の酸化スズターゲットを用いた場合の効率の改善の可能性を検討した。
佐々木 明; 西原 功修*; 砂原 淳*; 西川 亘*; 小池 文博*; 香川 貴司*
no journal, ,
EUV光源に要求される高出力,高効率動作条件のシミュレーションによる解明を目的とし、Sn, Xeプラズマの原子過程のモデルの構築を行っている。今回は、EUV光源のスペクトル及びオパシティ測定実験,電荷交換分光実験と計算の比較を行い、Snの4d-4f, 4d-5p, 4d-5f共鳴線及びサテライト線の波長と分布のモデルに対する、スペクトルや変換効率の変化の解析を行った。発光スペクトルについては、計算された4d-4f共鳴線の波長は実験よりも0.5nm程度短波長にシフトする傾向が見られたが、transition arrayの形状はほぼ一致していた。オパシティについては、計算が16-18nm領域の構造もほぼ再現することを示すが、短波長領域では実験の方がよりなだらかな分布を持つ。4d-4fサテライト線の波長や分布も、CIの効果によって波長が短波長にシフトし幅が狭窄化する効果と、波長13.5nm領域に現れる各価数の4d-4f遷移の微細構造の計算を行い、それが発光,吸収スペクトルに与える影響について考察した。
