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神野 智史; 福田 祐仁; 榊 泰直; 余語 覚文; 金崎 真聡; 近藤 公伯; Faenov, A. Y.; Skobelev, I. Yu.*; Pikuz, T. A.; Boldarev, A. S.*; et al.
Progress in Ultrafast Intense Laser Science XI; Springer Series in Chemical Physics, Vol.109, p.215 - 233, 2015/00
Nd:YAGレーザーの2倍波である532nmのレーザーを用いて、超音速ジェット中に形成されるクラスターからの光散乱角度分布を測定することにより、クラスターのサイズを評価した。クラスターサイズ分布はミー散乱理論による散乱係数を用いて散乱角度分布をフィットすることにより求めた。標準粒子試料を用いることにより、サイズ測定の信頼性は実験誤差10%であることがわかった。CO
/H及びCO/He混合ガスターゲットにおけるCOクラスターのサイズは、それぞれ0.26
mと0.22mであった。CO/Hターゲット中における平均クラスターサイズの変化は実験誤差以内であった。また、レーザー強度の減衰測定により、クラスターの密度は5.5
clusters/cm
であることがわかった。さらに、ターゲットを通過した光の位相変化を干渉計で測定し、アーベル変換によりターゲットのガス密度プロファイルを取得した。ターゲットの動径方向に沿ったクラスターの割合はほぼ一定であり、ボルダレフモデルを支持する結果であった。
clusters formed in a supersonic expansion of a gas mixture神野 智史; 福田 祐仁; 榊 泰直; 余語 覚文; 金崎 真聡; 近藤 公伯; Faenov, A. Ya.*; Skobelev, I. Yu.*; Pikuz, T. A.; Boldarev, A. S.*; et al.
Optics Express (Internet), 21(18), p.20656 - 20674, 2013/09
被引用回数：24 パーセンタイル：74.02(Optics)三段コニカルノズルを流れる混合ガスジェット中でのクラスター形成に関する数学モデルを提唱した。これを実験的に検証するために、ターゲットからの散乱光の角度分布を測定するミー散乱法を用いてクラスターサイズを評価した。CO(30%)/H(70%)及びCO(10%)/He(90%)混合ガス中に形成されるCOクラスターの平均サイズは、それぞれ0.28
0.03mと0.260.04mであった。さらに干渉計を用いることによりガス密度を測定した結果、モデルと2倍以内で一致した。また、ドライネス($=モノマー/(モノマー+クラスター)$比)はモデルを支持する結果であった。このような実験結果により、クラスター形成の数学モデルが混合ガスに対して十分信頼できることが証明された。
clusters formed with a supersonic expansion of a mixed-gas using a three-staged nozzle神野 智史; 福田 祐仁; 榊 泰直; 余語 覚文; 金崎 真聡; 近藤 公伯; Faenov, A. Ya.*; Skobelev, I. Yu.*; Pikuz, T. A.; Boldarev, A. S.*; et al.
Applied Physics Letters, 102(16), p.164103_1 - 164103_4, 2013/04
被引用回数：26 パーセンタイル：68.54(Physics, Applied)ボルダレフモデルに基づいて設計された3段コニカルノズルを用いて、CO/He、あるいは、CO/H混合ガスの超音速膨張中に形成されるCOクラスターのサイズについて、光散乱の角度分布を測定することにより評価した。実験データは、ミー散乱理論を用いて解析し、COクラスターのサイズについて、それぞれ、0.22mと0.25mと求まった。この結果は、ボルダレフモデルがミクロンサイズのクラスター生成に対して十分信頼できることを示している。
Pikuz, T. A.; Faenov, A.*; Skobelev, I.*; Fortov, V. E.*; Boldarev, A.*; Gasilov, V.*; Chen, L. M.*; Zhang, L.*; Yan, W.*; Yuan, D.*; et al.
AIP Conference Proceedings 1465, p.181 - 201, 2012/07
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Physics, Applied)A study is made of the ultra-short laser pulse irradiation of Ar cluster targets. Experiments have been performed with large cluster sizes and using very high laser contrasts, which have allowed clear and unambiguous observation of exotic inner-shell transitions in near-neutral Ar ions. The interaction of the main laser pulse with the unperturbed target is a necessary requirement for observing these lines. Our measurements are supported by kinetics calculations in which a very detailed atomic model is used. X-ray spectral methods have been proposed to determine the parameters of the appearing plasma at the early stages of its evolution. It has been shown that the spectra of hollow ions are the most informative in the first moments of the heating of a cluster, whereas the diagnostics of the late stages can be performed using the conventional lines of multicharged ions.
Faenov, A. Ya.*; Skobelev, I. Yu.*; Pikuz, T. A.; Fortov, V. E.*; Boldarev, A. S.*; Gasilov, V. A.*; Chen, L. M.*; Zhang, L.*; Yan, W. C.*; Yuan, D. W.*; et al.
JETP Letters, 94(3), p.171 - 176, 2011/10
X-ray spectral methods have been proposed to determine the parameters of the appearing plasma at the early stages of its evolution. It has been shown that the spectra of Hollow ions are the most informative in the first moments of the heating of a cluster, whereas the diagnostics of the late stages can be performed using the conventional lines of multicharged ions.
福田 祐仁; Faenov, A.*; 反保 元伸; Pikuz, T.*; 中村 龍史; 神門 正城; 林 由紀雄; 余語 覚文; 榊 泰直; 亀島 敬*; et al.
Progress in Ultrafast Intense Laser Science VII, p.225 - 240, 2011/05
http://www.springer.com/physics/atomic,+molecular,+optical+%26+plasma+physics/book/978-3-642-18326-3本研究では、サブ臨界密度プラズマを生成させるために、世界に先駆けて、クラスターを含むガスターゲットをイオン加速研究に導入し、核子あたりの最大エネルギーが10
20MeV/nという、従来の同規模クラスのレーザー装置を用いた場合の約10倍の加速エネルギーを得ることに成功した。クラスターターゲットは、連続供給が可能であるうえに、この手法により生成したイオンの発散角は、従来手法よりも小さく、医療利用へ向けたビーム伝送・照射系の設計にも適していることが明らかとなった。
Ouart, N. D.*; Safronova, A. S.*; Faenov, A. Y.; Pikuz, T. A.*; Gasilov, S. V.*; Stagira, S.*; Calegari, F.*; Nisoli, M.*; De Silvestri, S.*; Poletto, L.*; et al.
Journal of Physics; Conference Series, 244(4), p.042004_1 - 042004_4, 2010/08
Simultaneous measurement of L-shell radiation from hotter fs laser preplasma and K shell radiation from cooler near solid density main plasma were obtained. Two non-LTE kinetic models were developed, which allowed to explain experimentally observed spectra.
Pikuz, S. A. Jr.*; Chefonov, O. V.*; Gasilov, S. V.*; Komarov, P. S.*; Ovchinikov, A. V.*; Skobelev, I. Yu.*; Ashitkov, S. Yu.*; Agranat, M. V.*; Faenov, A. Y.
Journal of Physics; Conference Series, 244(4), p.042030_1 - 042030_4, 2010/08
Smart and cheap X-ray imaging of thin and low-contrast microscale objects using low-energy fs lasers focused in atmosphere conditions. The advantages of the proposed method are in smart setup of investigated object within air environment; spectral range tunability; sensitivity to low-contrast or micron thin details.
Faenov, A. Y.; Pikuz, T.*; 福田 祐仁; 神門 正城; 小瀧 秀行; 本間 隆之; 川瀬 啓悟; Skobelev, I.*; Gasilov, S.*; 河内 哲哉; et al.
Japanese Journal of Applied Physics, 49(6), p.06GK03_1 - 06GK03_5, 2010/06
被引用回数：8 パーセンタイル：32.85(Physics, Applied)New approach for phase-contrast imaging of nanostructures using compact femtosecond laser-produced cluster plasma devices. Novel ultrafast soft X-ray diagnostics and metrology of full areas of free standing or mesh supported nano- thickness foils or other nanostructures is demonstrated.
福田 祐仁; Faenov, A. Y.; 反保 元伸; Pikuz, T. A.*; 中村 龍史; 神門 正城; 林 由紀雄; 余語 覚文; 榊 泰直; 亀島 敬*; et al.
Physical Review Letters, 103(16), p.165002_1 - 165002_4, 2009/10
被引用回数：174 パーセンタイル：96.62(Physics, Multidisciplinary)小型極短パルスレーザーとクラスターターゲットを用いた新しいイオン加速手法を提案する。この手法では、従来手法よりも小さな発散角(3.4
)で、イオンの加速エネルギー1020MeV/uを達成した。この加速エネルギーは、固体ターゲットを用いた従来手法の約10倍増に相当する。粒子コードによるシミュレーションにより、クラスターターゲット裏面の臨界密度プラズマ中で成長する強力な電磁場構造が、高エネルギーイオン発生に重要な役割を果たしていることが示唆されている。
Faenov, A. Y.; Pikuz, T. A.*; 福田 祐仁; 神門 正城; 小瀧 秀行; 本間 隆之; 川瀬 啓悟; 亀島 敬*; Pirozhkov, A. S.; 余語 覚文; et al.
Applied Physics Letters, 95(10), p.101107_1 - 101107_3, 2009/09
被引用回数：38 パーセンタイル：77.82(Physics, Applied)An intense isotropic source of multicharged carbon and oxygen ions with energy above 300 keV and high quantity per shot was obtained by femtosecond Ti:Sa laser irradiation of clusters, produced by expansion of the mixed He and CO
gases in a supersonic nozzle. The source was employed for high contrast ionography images with 600 nm spatial resolution. A difference in object thickness of 100 nm was well resolved for both Zr and polymer foils.
Gasilov, S.*; Faenov, A. Y.; Pikuz, T.*; Skobelev, I.*; Boldarev, A.*; Gasilov, V.*; Magunov, A.*; 福田 祐仁; 神門 正城; 小瀧 秀行; et al.
Contributions to Plasma Physics, 49(7-8), p.488 - 495, 2009/09
Intensive source of soft X-ray emission was developed. Soft X-ray radiation was produced by femtosecond laser pulses irradiation of submicron size CO clusters. These clusters were produced in custom designed super-sonic nozzle from the mixture of the CO and He expanding gases. The LiF crystal soft X-ray detectors was used for registration of absorption images of ultrathin (nanoscale) foils and biological structures illuminated by the developed source. It was demonstrated that even if the foil is essentially transparent for the soft X-ray radiation (like 100 nm thick Zr foil), the image contrast could be significantly increased due to the influence of propagation-based phase-contrast effect, by placing the detector at the proper distance from the sample.
Faenov, A. Y.; Pikuz, T. A.; Pikuz, S. A.*; 福田 祐仁; 神門 正城; 小瀧 秀行; 本間 隆之; 川瀬 啓悟; 亀島 敬*; Pirozhkov, A. S.; et al.
Contributions to Plasma Physics, 49(7-8), p.507 - 516, 2009/09
The intense isotropic source of multicharged ions with energy above 300 keV was produced by femtosecond Ti:Sa laser pulses with intensity 4
10
W/cm
absorbed in the supersonic jet of the mixed He and CO gases. The spatial resolution of the ionographic image not worse than 600 nm was provided. A difference in object thickness of 100 nm was resolved very well for Zr and polymer foils both.
福田 祐仁; Faenov, A. Y.; 反保 元伸; Pikuz, T. A.*; 中村 龍史; 神門 正城; 林 由紀雄; 余語 覚文; 榊 泰直; 亀島 敬; et al.
AIP Conference Proceedings 1153, p.85 - 93, 2009/07
本研究では、ガスと固体との中間体であり、不連続媒質であるクラスターに着目し、高強度レーザーとクラスターターゲットとの高度に非線形な相互作用により生成する臨界密度近傍プラズマ中での磁場を介したイオン加速実験を行った。真空中でレーザーと相互作用するクラスターターゲットは、背景ガス(アンダーデンスプラズマを生成)とクラスター(オーバーデンスプラズマを生成)との混合体であるため、レーザーとクラスターターゲットのパラメータを適切にコントロールすることで、臨界密度近傍プラズマ"を自在に生成させることができる。われわれは、このクラスターターゲットを用いた実験により、レーザー光の"自己収束"による23mm長のレーザー光ガイディングと1020MeV/nのイオン加速を実証した。
Faenov, A. Y.; Magunov, A. I.*; Pikuz, S. A.*; Gasilov, S. V.*; Skobelev, I. Yu.*; Palchan, T.*; Zigler, A.*; Henis, Z.*
Journal of Experimental and Theoretical Physics, 107(3), p.351 - 355, 2008/09
The energy of the directed motion of multiply charged ions produced when solid targets are exposed by low-contrast femtosecond laser pulses with low intensities. The measurements are based on the recording of spatially resolved X-ray spectra for H- and He-like Oxygen ions in the target plane. Analysis of the He- and H-like ions line profiles has revealed fractions of accelerated ions in plasma with energies from several to several tens of kiloelectron volts. We show that using a layer of frozen nanometer-size water droplets as the targets leads to an effective absorption of laser pulses and a twofold rise in the energy (to 0.1 MeV) of He-like oxygen ions compared to the use of solid targets.
Gasilov, S. V.*; Faenov, A. Y.
Instruments and Experimental Techniques, 51(2), p.205 - 212, 2008/03
被引用回数：1 パーセンタイル：18.46(Engineering, Multidisciplinary)At high intensities of interaction of femtosecond laser pulses with various targets, numerous high energy particles emitted from plasma in all directions lead to the appearance of parasitic peaks in the X-ray spectra of femtosecond laser plasma (FLP) during detection of these peaks with a detector based on a charge coupled device. The algorithm proposed in this study allows identification of parasitic peaks in a series of experimental spectra, which are recorded for each pixel of the CCD detector independently of other pixels, and removal of these peaks. The algorithm is able to detect peaks in the presence of both variations in the intensities of spectral lines and very intense noise. The efficiency of the algorithm has been confirmed via testing with the use of a series of model spectra and spectra of Fe and Al ions recorded in experiments devoted to studies of the interaction of ultrahigh-intensity and ultrashort laser pulses with solid targets.
Gasilov, S. V.*; Faenov, A. Y.; Pikuz, T. A.*; Skobelev, I. Yu.*; Calegari, F.*; Vozzi, C.*; Nisoli, M.*; Sansone, G.*; Valentini, G.*; De Silvestri, S.*; et al.
JETP Letters, 87(5), p.238 - 242, 2008/03
被引用回数：18 パーセンタイル：67.02(Physics, Multidisciplinary)The possibility of phase-contrast imaging of nanostructures has been analyzed with the use of solid targets irradiated by femtosecond laser pulses as a spatially coherent soft X-ray source and a LiF crystal as an X-ray detector having both the submicron spatial resolution in a wide field of view and a high contrast. It has allowed to obtain high-quality phase-contrast X-ray images of foils with various chemical compositions and a thickness of about 100 nm.
Palchan, T.*; Henis, Z.*; Faenov, A. Y.; Magunov, A. I.*; Pikuz, S. A.*; Gasilov, S. V.*; Skobelev, I. Yu.*; Zigler, A.*
Applied Physics Letters, 91(25), p.251501_1 - 251501_3, 2007/12
被引用回数：14 パーセンタイル：47.74(Physics, Applied)Generation of fast ions in snow nanotubes irradiated by femtosecond laser pulses in the intensity range of 10
- 10 W/cm was investigated. The fast ion energy was measured through X-ray emission spectra of multicharged ions of oxygen. The profile of the He-
and Ly-
in He-like and H-like oxygen lines demonstrates a significant broadening, which may indicate generation of fast He-like and H-like ions with energies of up to 100 keV.
Calegari, F.*; Valentini, G.*; Vozzi, C.*; Benedetti, E.*; Cabanillas-Gonzalez, J.*; Faenov, A. Y.; Gasilov, S.*; Pikuz, T.*; Poletto, L.*; Sansone, G.*; et al.
Optics Letters, 32(17), p.2593 - 2595, 2007/09
被引用回数：26 パーセンタイル：72.50(Optics)Elemental sensitivity in soft X-ray imaging of thin foils with known thickness is observed using an ultrafast laser-plasma source and a LiF crystal as detector. Measurements are well reproduced by a simple theoretical model. This technique can be exploited for high spatial resolution, wide field of view imaging in the soft X-ray region, and it is suitable for the characterization of thin objects with thicknesses ranging from hundreds down to tens of nanometers.
Faenov, A. Y.; Magunov, A. I.*; Pikuz, T. A.*; Skobelev, I. Y.*; Giulietti, D.*; Betti, S.*; Galimberti, M.*; Gamucci, A.*; Giulietti, A.*; Gizzi, L. A.*; et al.
JETP Letters, 86(3), p.178 - 183, 2007/08
被引用回数：5 パーセンタイル：36.31(Physics, Multidisciplinary)X-ray spectroscopy diagnostics of laser-cluster interactions at a stage of non-adiabatical cluster expansion and formation of the spatially homogeneous plasma channel is carried out for the first time. It is shown, that X-ray line emission spectra of light elements, allows to determine parameters of the plasma formed at the time moment 10 ps from the beginning of femtosecond laser with relatively high plasma temperature Te 100 eV iand electron density Ne about 10
- 10
cm
.