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長谷川 登; 錦野 将元; 富田 卓朗*; 大西 直文*; 伊藤 篤史*; 江山 剛史*; 柿本 直也*; 井筒 類*; 南 康夫*; 馬場 基芳*; et al.
X-Ray Lasers and Coherent X-Ray Sources; Development and Applications XI (Proceedings of SPIE, Vol.9589), p.95890A_1 - 95890A_8, 2015/09
被引用回数：1 パーセンタイル：55.52(Optics)フェムト秒レーザーポンプ・軟X線レーザープローブ計測法を開発し、フェムト秒レーザーアブレーション過程の観測を開始している。レーザーアブレーション過程は、初期過程における変化が高速(~ピコ秒)である反面、粒子が飛散する過程はマイクロ秒程度と長い時間をかけて行われる。我々は、この様な現象を同一の装置で観測するため、ポンプ光とプローブ光を異なる発振器で発生させることで両者の遅延時間を数ピコ秒の時間精度を保ちつつ、マイクロ秒以上の幅広い時間に対応させた。今回は本システムを用いることで、金属のフェムト秒レーザーアブレーション過程において、その初期(数ピコ秒)に金属表面から剥離した薄膜が、マイクロ秒程度まで膜としての形状を保持したまま膨張することを新たに見いだした。
長谷川 登; 富田 卓朗*; 錦野 将元; 江山 剛史*; 柿本 直也*; 南 康夫*; 馬場 基芳*; 大西 直文*; 伊藤 篤史*; 河内 哲哉; et al.
JAEA-Conf 2015-001, p.17 - 20, 2015/07
軟X線レーザーをプローブとした干渉計を構築することで、フェムト秒レーザーアブレーション過程におけるexpansion frontとablation frontの同時計測に成功した。これにより、フェムト秒レーザーアブレーションのダイナミクスの全体像を実験的に得ることに成功した。更に金とタングステンのexpansion frontの形状を比較することにより、アブレーション過程が局所的な照射強度と加工閾値に強く依存していることが示された。これは、照射レーザーのプロファイルの制御により、expansion frontの形状が制御可能であることを示しており、過渡的な光学素子の形成等への応用が期待される。
Inogamov, N. A.*; Zhakhovsky, V. V.*; 長谷川 登; 錦野 将元; 山極 満; 石野 雅彦; Agranat, M. B.*; Ashitkov, S. I.*; Faenov, A. Y.*; Khokhlov, V. A.*; et al.
Applied Physics B, 119(3), p.413 - 419, 2015/06
被引用回数：6 パーセンタイル：34.43(Optics)Spatial structures of ablative mass flow produced by femtosecond laser pulses are studied. In experiments with a gold film, the Ti:sap laser pulse having a focal size of 100 microns on a target was used, while a soft X-ray probe pulse was utilized for diagnostics. The experimental data are compared with simulated mass flows obtained by two-temperature hydrodynamics and molecular dynamics methods. Simulation shows evolution of a thin surface layer pressurized after electron-ion thermalization, which leads to melting, cavitation and formation of spallation liquid layer. The calculated asymptotic surface velocity of this layer as a function of fluence is in reasonably good agreement with experimental data.
錦野 将元; 長谷川 登; 富田 卓朗*; 江山 剛史*; 柿本 直也*; 大西 直文*; 伊藤 篤史*; 馬場 基芳*; 南 康夫*; 河内 哲哉; et al.
レーザー学会第471回研究会報告; 短波長量子ビーム発生と応用, p.9 - 12, 2014/12
フェムト秒レーザーアブレーションによるリップル形成、ナノスケールアブレーションやナノ粒子生成などに関する興味深い現象が数多く報告されているが、その基礎的なメカニズムは理解されていない。これまでの金や白金に加えて融点の高いタングステンを用いて実験を開始した。フェムト秒レーザー照射によるタングステンのアブレーション過程の解明のために、フェムト秒レーザー(波長795nm、パルス幅80fs)ポンプ・ピコ秒軟X線レーザー(波長13.9nm、パルス幅7ps)プローブを構築し、ピコからナノ秒スケールで起きる金属のフェムト秒レーザーアブレーション過程の観測を行った。レーザー照射の数ピコ秒後から数ナノ秒後の時間領域のサンプル表面でのアブレーション面の膨張過程について軟X線による反射及び干渉計測を行い、アブレーションフロントの表面状態について解析を行った。また、講演ではタングステンと他の金属のアブレーション過程の違いについて考察を行う。
馬場 基芳*; 錦野 将元; 長谷川 登; 富田 卓朗*; 南 康夫*; 武井 亮太*; 山極 満; 河内 哲哉; 末元 徹
Japanese Journal of Applied Physics, 53(8), p.080302_1 - 080302_4, 2014/08
被引用回数：7 パーセンタイル：30.85(Physics, Applied)軟X線光源として波長13.9nm、パルス幅8ピコ秒の軟X線レーザーを用 いたシングルショット斜入射反射型軟X線顕微鏡の開発を行っている。結像光学素子としてフレネルゾーンプ レートを用いることで高空間分解能を達成している。サブミクロンスケールの溝構造をつけたプラチナサンプルの表面を約360nmの空間分解能でシングルショット撮像に成功した。ケーラー照明を用いることで100ミクロンの幅広い空間視野を保ち、また、この軟X線顕微鏡は100ミクロン以上の深さの焦点深度を持つことを確認した。この高空間分解能の軟X線顕微手法により、単一パルスのフェムト秒レーザーによって引き起こされる レーザーアブレーションの過程や表面の微細構造を高空間,高時間分解能で観察することが可能となった。
富田 卓朗*; 錦野 将元; 長谷川 登; 南 康夫*; 武井 亮太*; 馬場 基芳*; 江山 剛史*; 高吉 翔大*; 海堀 岳史*; 守田 利昌; et al.
Journal of Laser Micro/Nanoengineering, 9(2), p.137 - 142, 2014/06
被引用回数：5 パーセンタイル：29.55(Nanoscience & Nanotechnology)リップル形成やナノアブレーションなどのフェムト秒レーザーアブレーションに関する基礎的なメカニズムは理解されていない。単一パルス照射によって引き起こされる基礎過程を理解するために、我々はプラズマ励起軟X線レーザー(波長13.9nm)による軟X線反射率計測を用いて、白金, 金, タングステンにおけるアブレーションフロントの表面状態についての計測を開始した。ガウス型の強度分布を持ったフェムト秒チタンサファイアレーザー光(波長795nm)をポンプ光とし、局所フルエンスに対するアブレーションダイナミクスの依存性を明らかにすることを試みている。ポンプ光とプローブ光のタイミングジッターをさけるために、X線ストリークカメラを用いたタイミング計測手法を開発しすべてのショットにおいてタイミング計測を行った。ポンプ・プローブ実験結果から金属の種類によって、その軟X線反射像の時間経過や中心のアブレーション痕の周りに発生するダークリングと呼ばれる軟X線低反射領域の形成が大きく違うことを確認した。これらの実験結果は、フェムト秒レーザーアブレーションにおける数値シミュレーションのベンチマークとなると考えられる。
錦野 将元; 馬場 基芳*; 末元 徹; 長谷川 登; 石野 雅彦; 海堀 岳史; 河内 哲哉; 山極 満
X-Ray Lasers 2012; Springer Proceedings in Physics, Vol.147, p.199 - 202, 2014/00
被引用回数：0 パーセンタイル：0(Engineering, Electrical & Electronic)レーザー照射によるアブレーション現象の観察やX線照射された細胞の観察へ向けた軟X線レーザーを用いた高空間分解計測手法の開発を行っている。はじめに単一パルスのフェムト秒レーザーによって引き起こされるレーザーアブレーションの過程を高空間,高時間分解能で観察するために、結像光学素子としてフレネルゾーンプレートを用いた反射型の軟X線顕微法の開発を行った。反射型軟X線顕微法の原理実証実験において空間倍率約20から50倍で、1
m以下程度の空間分解能を持つことがわかった。これまでに軟X線レーザーをプローブ光とするフェムト秒レーザーポンプ・軟X線レーザープローブの時間分解イメージングを行っており、高倍率にすることにより高空間分解能の達成が可能なこの軟X線顕微法をポンプ・プローブ計測装置へ組み込むための検討を行っている。これらの原理実証実験の結果について講演を行う。
長谷川 登; 越智 義浩; 河内 哲哉; 錦野 将元; 石野 雅彦; 今園 孝志; 海堀 岳史; 守田 利昌; 佐々木 明; 寺川 康太*; et al.
X-Ray Lasers 2012; Springer Proceedings in Physics, Vol.147, p.117 - 120, 2014/00
被引用回数：0 パーセンタイル：0(Engineering, Electrical & Electronic)フェムト秒レーザーによるアブレーションダイナミクスは数値シミュレーションによる予測が多数されているが、観測が困難であるため実験的な解明が遅れている分野である。われわれはフェムト秒レーザーポンプ・軟X線レーザープローブを用いた時間分解軟X線反射イメージング光学系を構築し、白金におけるアブレーションダイナミクスの観測を行った。ガウス型の強度分布を持ったフェムト秒レーザー光照射によって、スポット内の局所フルエンスの違いに起因した軟X線反射率の時間発展の違いを観測することに世界で初めて成功した。
錦野 将元; 長谷川 登; 石野 雅彦; 山極 満; 河内 哲哉; 南 康夫*; 寺川 康太*; 武井 亮太*; 馬場 基芳*; 末元 徹; et al.
JAEA-Conf 2013-001, p.16 - 19, 2013/09
フェムト秒レーザーアブレーションに関する興味深い現象が数多く報告されているが、その基礎的なメカニズムは理解されていない。そこでプラズマ励起軟X線レーザーによる軟X線干渉計を用いたアブレーションフロントの膨張過程の観測、及び軟X反射率計測からアブレーションフロントの表面状態について研究を開始した。特に、ガウス型の強度分布を持ったポンプ光を用いることで、局所フルエンスに対するアブレーションダイナミクスの依存性を明らかにすることを試みている。反射率計測の結果からは、局所照射フルエンスに対して閾値特性を持ったアブレーションダイナミクスの変化が計測されている。しかし、これまでに干渉計測と反射率計測を併せたアブレーションダイナミクスの検討は十分に行えていなかった。本研究では系統的な計測時間やポンプレーザー照射強度における軟X線干渉計測と軟X線反射率計測の結果を比較し検討を行う。
錦野 将元; 長谷川 登; 富田 卓朗*; 南 康夫*; 武井 亮太*; 馬場 基芳*; 江山 剛史*; 高吉 翔大*; 河内 哲哉; 羽富 大紀*; et al.
Proceedings of SPIE, Vol.8849, p.88490E_1 - 88490E_6, 2013/09
被引用回数：2 パーセンタイル：73.12(Optics)近年、リップル形成やナノアブレーションなどのフェムト秒レーザーアブレーションに関する興味深い現象が 数多く報告されているが、その基礎的なメカニズムは理解されていない。このような現象は基本的にはマルチパルス照射によって引き起こされるものであるが、その基礎過程を理解するためには、まずは単一パルス照射によって引き起こされる過程を理解することが重要である。われわれはプラズマ励起軟X線レーザー(波長13.9nm)による軟X線干渉計を用いたアブレーションフロントの膨張過程の観測、及び軟X線反射率計測から複数の金属におけるアブレーションフロントの表面状態についての計測を開始している。ガウス型の強度分布を持ったフェムト秒チタンサファイアレーザー光(波長795nm)をポンプ光とし、局所フルエンスに対するアブレーションダイナミクスの依存性を明らかにすることを試みている。白金や金表面の干渉計測・反射率計測で得られたアブレーション初期過程の表面変化について講演を行う。
長谷川 登; 河内 哲哉; 錦野 将元; 越智 義浩; 寺川 康太*; 武井 亮太*; 南 康夫*; 馬場 基芳*; 末元 徹; 山極 満
no journal, ,
「フェムト秒レーザー照射によるレーザーアブレーション」の初期過程の解明を目指し、固体表面の観測に適した波長を持つプラズマ軟Xレーザーをプローブ光源とした干渉計の開発を行った。また軟X線レーザーとフェムト秒レーザーの同期手法を改善することにより、同期精度を3ピコ秒以下に改良することに成功し、より精度の高い計測を可能とした。本手法を用いて、白金表面のアブレーション過程の初期過程におけるナノメートル級の変位をピコ秒スケールの分解能で観測することに成功したので、これを報告する。
長谷川 登; 錦野 将元; 山極 満; 河内 哲哉; 末元 徹; 富田 卓朗*; 馬場 基芳*; 寺川 康太*; 南 康夫*; 武井 亮太*
no journal, ,
フェムト秒レーザー照射によるアブレーションでは、特異的な構造の形成(ナノバブル構造)や極めて微小な掘削(ナノアブレーション)等の興味深い現象が観測されているが、その初期過程は高速かつ微細であるため観測が難しい。われわれはプローブ光をプラズマ軟X線レーザー(SXRL:波長13.9nm,パルス幅7ps)とすることで、物質の表面のみをシングルショットでの観測を可能とした。さらにダブルロイズ鏡を用いた軟X線干渉計(深さ分解能1nm)を開発し、白金薄膜の100ps以内のアブレーション初期過程の時間分解計測に成功した。ポンプ光(Ti:Sレーザー、ピーク強度3.3J/cm
)照射後10ps以内で既に明確なフリンジシフトが観測されており、その後の膨張を観測することによって、100ps以内の初期状態における膨張速度(約1500m/s)の計測に成功した。
錦野 将元; 長谷川 登; 富田 卓朗*; 武井 亮太*; 馬場 基芳*; 河内 哲哉; 山極 満; 末元 徹
no journal, ,
軟X線干渉計を用いたアブレーションフロントの膨張過程の観測及び 軟X反射率計測からアブレーションフロントの表面状態について計測を行ってきた。特にポンプ光にガウス型の強度分布を持ったフェムト秒レーザー光(800nm)をポンプ光として用いることで、局所フルエンスに対するアブレーションダイナミクスの依存性を明らかにすることにも成功した。その中でも、反射率計測において、局所フルエンスに対して明確な閾値特性を持ったアブレーションダイナミクスの変化が起こることが明らかになりつつある。現在、フェムト秒レーザーアブレーションダイナミクスについて干渉計測と反射率計測の結果を併せた検討を開始している。系統的な計測時間や照射強度の軟X線レーザー干渉計測と軟X線反射率計測との比較の結果について講演を行う。
錦野 将元; 長谷川 登; 富田 卓朗*; 武井 亮太*; 馬場 基芳*; 河内 哲哉; 山極 満; 末元 徹
no journal, ,
近年、リップル形成やナノアブレーションなどのフェムト秒レーザーアブレーションに関する興味深い現象が数多く報告されているが、その基礎的なメカニズムは理解されていない。われわれはプラズマ励起軟X線レーザーによる軟X線干渉計を用いたアブレーションフロントの膨張過程の観測、及び軟X反射率計測からアブレーションフロントの表面状態について議論を開始している。特に、ガウス型の強度分布を持ったポンプ光(795nm)を用いることで、局所フルエンスに対するアブレーションダイナミクスの依存性を明らかにすることを試みている。反射率計測においては、局所照射フルエンスに対して明確な閾値特性を持ったアブレーションダイナミクスの変化が起こることが明らかになりつつある。しかし、これまでに干渉計測と反射率計測を併せたアブレーションダイナミクスの検討は十分に行えていなかった。本研究では系統的な計測時間やポンプレーザー照射強度における軟X線干渉計測と軟X線反射率計測の結果を比較し検討を行う。
錦野 将元; 長谷川 登; 富田 卓朗*; 南 康夫*; 武井 亮太*; 石野 雅彦; 寺川 康太*; 江山 剛史*; 高吉 翔大*; 河内 哲哉; et al.
no journal, ,
近年、リップル形成やナノアブレーションなどのフェムト秒レーザーアブレーションに関する興味深い現象が数多く報告されているが、その基礎的なメカニズムは理解されていない。このような現象は基本的にはマルチパルス照射によって引き起こされるものであるが、その基礎過程を理解するためには、まずは単一パルス照射によって引き起こされる過程を理解することが重要である。われわれはプラズマ励起軟X線レーザー(波長13.9nm)による軟X線干渉計を用いたアブレーションフロントの膨張過程の観測、及び軟X線反射率計測からアブレーションフロントの表面状態についての計測を開始している。ガウス型の強度分布を持ったフェムト秒チタンサファイアレーザー光(波長795nm)をポンプ光とし、局所フルエンスに対するアブレーションダイナミクスの依存性を明らかにすることを試みている。講演では、白金表面の干渉計測で得られたアブレーション初期過程の表面変化について講演を行う。
長谷川 登; 錦野 将元; 山極 満; 河内 哲哉; 末元 徹; 富田 卓朗*; 武井 亮太*; 馬場 基芳*
no journal, ,
フェムト秒レーザー照射によるアブレーションでは、グレーティング状構造等の特異的な構造の形成や極めて微小な掘削(ナノアブレーション)等の従来のナノ秒レーザーとは異なる現象が観測されている。これらは新たな加工技術として、そのメカニズムの解明が期待されている。われわれは、フェムト秒レーザーポンプ・軟X線レーザープローブ計測法を開発し、フェムト秒レーザーアブレーション過程の観測を開始している。今回、金属表面のアブレーション過程を軟X線反射率,干渉計測の二種類の計測法により観測することで、特にレーザー照射後百ピコ秒以内の初期過程の詳細計測を行った。さらに複数の材質に対して同様の計測を行うことにより、アブレーション過程の物質依存性の観測に成功した。
長谷川 登; 錦野 将元; 海堀 岳史*; 平野 裕介; 守田 利昌; 河内 哲哉; 山極 満; 富田 卓朗*; 南 康夫*; 寺川 康太*; et al.
no journal, ,
フェムト秒レーザー照射によるアブレーションでは、特異的な構造の形成(ナノバブル構造)や極めて微小な掘削(ナノアブレーション)等の興味深い現象が観測されているが、その初期過程は高速かつ微細であるため観測が難しい。われわれはプローブ光をプラズマ軟X線レーザー(波長13.9nm)とすることで、物質の表面のみのシングルショット観測を可能とした軟X線干渉計測装置を開発し、白金薄膜のアブレーション初期過程の時間分解計測を実施した。ポンプ光照射後から100ピコ秒後程度までに軟X線干渉計測で得られた表面の変化について報告を行う。また、フェムト秒レーザーアブレーションの照射強度依存性についても報告する。
錦野 将元; 長谷川 登; 富田 卓朗*; 南 康夫*; 武井 亮太*; 馬場 基芳*; 江山 剛史*; 高吉 翔大*; 河内 哲哉; 山極 満; et al.
no journal, ,
リップル形成やナノアブレーションなどのフェムト秒レーザーアブレーションに関する興味深い現象が 数多く報告されているが、その基礎的なメカニズムは理解されていない。このような現象は基本的にはマルチパルス照射によって引き起こされるものであるが、その基礎過程を理解するためには、まずは単一パルス照射によって引き起こされる過程を理解することが重要である。われわれはプラズマ励起軟X線レーザー(波長13.9nm)による軟X線干渉計を用いたアブレーションフロントの膨張過程の観測、及び軟X線反射率計測から複数の金属におけるアブレーションフロントの表面状態についての計測を開始した。ガウス型の強度分布を持ったフェムト秒チタンサファイアレーザー光(波長795nm)をポンプ光とし、局所フルエンスに対するアブレーションダイナミクスの依存性を明らかにすることを試みている。白金,金やタングステンをサンプルとして用いた干渉計測・反射率計測で得られたアブレーション初期過程の表面ダイナミクスや表面膨張速度について講演を行う。
錦野 将元; 長谷川 登; 富田 卓朗*; 江山 剛史*; 柿本 直也*; 羽富 大紀*; 大西 直文*; 馬場 基芳*; 河内 哲哉; 山極 満; et al.
no journal, ,
リップル形成、ナノスケールアブレーションやナノ粒子生成などのフェムト秒レーザーアブレーションに関する興味深い現象が数多く報告されているが、その基礎的なメカニズムは理解されていない。フェムト秒レーザー照射による金のアブレーション過程の解明のために、プラズマ軟X線レーザー(波長13.9nm, パルス幅7ps)をプローブ光源として、金の表面におけるアブレーション過程についてのピコ秒からマイクロ秒にわたる変化の観測を行った。我々はプラズマ励起軟X線レーザーによる軟X線干渉計測を用いたアブレーションフロントの膨張過程の観測、及び軟X線反射率計測からアブレーションフロントの表面状態について議論を開始した。これらの実験結果に加え分子動力学シミュレーションを用いたフェムト秒レーザーアブレーションに関する解析を併せることによりアブレーションダイナミクスの検討を行った結果を報告する。
錦野 将元; 長谷川 登; 富田 卓朗*; 江山 剛史*; 柿本 直也*; 大西 直文*; 羽富 大紀*; 伊藤 篤史*; 南 康夫*; 武井 亮太*; et al.
no journal, ,
近年、フェムト秒レーザーアブレーションによるリップル形成、ナノスケールアブレーションやナノ粒子生成などに関する興味深い現象が数多く報告されているが、その基礎的なメカニズムは理解されていない。フェムト秒レーザー照射による金属のアブレーション過程の解明のために、フェムト秒レーザー(波長795nm, パルス幅80fs)ポンプ・ピコ秒軟X線レーザー(波長13.9nm, パルス幅7ps)プローブを構築し、ピコからナノ秒スケールで起きる金属のフェムト秒レーザーアブレーション過程の観測を行った。フェムト秒レーザー照射直後、数百ピコ秒後までの時間領域のサンプル表面でのアブレーション面の膨張過程についてダブルロイズ鏡を用いた軟X線干渉計測を行い、アブレーションフロントの表面状態について解析を行った。これらの実験結果と分子動力学シミュレーションを用いたフェムト秒レーザーアブレーションに関する結果を比較しアブレーションダイナミクスの検討を行った。これらの解析結果について講演する。
