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論文

Observation of the nano-scale surface dynamics of femtosecond laser ablation by time-resolved soft X-ray imaging technique

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:20.14

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。

口頭

軟X線レーザーによる金のフェムト秒レーザーアブレーション過程の観測

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。

口頭

軟X線レーザーによる金のフェムト秒レーザーアブレーション過程のイメージング

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*; 伊藤 篤史*; 河内 哲哉; 山極 満; 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、金属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線干渉計測や軟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。

口頭

軟X線レーザーを用いた金属表面のフェムト秒レーザーアブレーション過程の観察,2

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。

口頭

軟X線レーザープローブを用いた金属表面のフェムト秒レーザーアブレーション過程の観測

山極 満; 長谷川 登; 錦野 将元; 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*; 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」の解明を目指して、物質表面の計測に最適な軟X線(波長13.9nm)をプローブ光として、時間分解反射イメージング及び干渉計測を行っている。現在までに、フェムト秒レーザーが照射された直後に「表面から剥離した薄膜状の膨張フロント」がその形状を保ちつつ、膨張していく過程を明らかにしてきた。今回は、同じ時間帯において干渉計測を行うことで、膨張フロントの下方に存在する固体溶融面の膨張過程の観測に成功した。講演においては、これら固体溶融面と膨張フロントの時間発展について論議する。

口頭

軟X線レーザープローブを用いた金属のフェムト秒レーザーアブレーション過程の時間分解計測

長谷川 登; 錦野 将元; 富田 卓朗*; 武井 亮太*; 江山 剛史*; 柿本 直也*; 羽富 大紀*; 大西 直文*; 馬場 基芳*; 河内 哲哉; et al.

no journal, , 

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。プローブ光に採用した「レーザー生成プラズマ方式の軟X線レーザー(波長13.9nm)」はシングルショット計測に十分な強度を持ち、可視光よりも到達可能な分解能が高く、かつ物質に対する浸入長が小さいため、物質表面の高精度観測に最適である。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($$sim$$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。

口頭

軟X線レーザーを用いた金属表面のフェムト秒レーザーアブレーション過程の観測,1

長谷川 登; 錦野 将元; 富田 卓朗*; 江山 剛史*; 柿本 直也*; 羽富 大紀*; 大西 直文*; 伊藤 篤史*; 南 康夫*; 武井 亮太*; et al.

no journal, , 

光と固体の相互作用の初期過程である「フェムト秒レーザー照射によるアブレーション」の解明を目指して、物質表面の計測に最適な軟X線(波長13.9nm)をプローブ光とした時間分解計測を行っている。フェムト秒レーザーが照射されたサンプル表面を軟X線プローブにより干渉計測及び反射イメージング計測を行い、金属のアブレーション過程を数ピコ秒から数百ナノ秒に渡って観測することに成功している。本件では、フェムト秒レーザーがサンプルに照射された直後に「表面から剥離された薄膜状の膨張フロント」と基板の間での干渉現象(ニュートンリング)や膨張フロントの軟X線シャドウグラフ計測を用いたアブレーションダイナミクスの計測結果とその物質依存性について紹介する。

口頭

Observation of Weakly Excited Ablation Dynamics with Femtosecond Laser by using Time-Resolved Soft X-ray Imaging Technique

錦野 将元; 長谷川 登; 江山 剛史*; 柿本 直也*; 富田 卓朗*; 羽富 大紀*; 大西 直文*; 伊藤 篤史*; 南 康夫*; 馬場 基芳*; 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。アブレーション閾値程度の強度のフェムト秒レーザー照射後、数百ピコ秒後から数百ナノ秒後程度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。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フェムト秒レーザーアブレーションのダイナミクスについての検討を行った。

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