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難波 愼一*; 長谷川 登; 岸本 牧; 錦野 将元; 石野 雅彦; 河内 哲哉
AIP Advances (Internet), 5(11), p.117101_1 - 117101_10, 2015/11
被引用回数：3 パーセンタイル：13.89(Nanoscience & Nanotechnology)ポンプ・プローブ手法を用いた高強度短パルスX線の時間幅の計測を行うため、磁気ボトル型電子分光器を製作した。開発した装置の性能を実験的に調べるために軟X線レーザーをXe原子に照射する実験を行った。Xe内殻電子の光電離及びオージェ電子に起因するスペクトルの時間変化からX線レーザーのパルス幅を決定した。ポンプ・プローブ実験によって得られた5.7psという時間幅は、X線ストリークカメラで得られている計測結果とよく一致した。
挽野 真一*; 森 道康; 前川 禎通
Journal of the Physical Society of Japan, 83(7), p.074704_1 - 074704_5, 2014/07
被引用回数：3 パーセンタイル：28.33(Physics, Multidisciplinary)AC Josephson current in a Josephson junction with voltage bias is spatially modulated by an external magnetic field, and induces an electromagnetic (EM) field inside the junction. The current-voltage (I-V) curve exhibits peaks due to the resonance between the EM field and the spatially modulated AC Josephson current. This is called 
. Such a spatially modulated Josephson current can be also induced by a non-uniform insulating barrier and the Fiske resonance appears without external magnetic field. This is called zero-field Fiske resonance (ZFFR). In this paper, we theoretically study the ZFFR coupled with spin-waves in a superconductor/ferromagnetic insulator/superconductor junction (ferromagnetic Josephson junction) with a non-uniform ferromagnetic insulating barrier. The resonant mode coupled with spin-waves can be induced without external magnetic field. We find that the I-V curve shows resonant peaks associated with composite excitations of spin-waves and the EM field in the junction. The voltage at the resonance is obtained as a function of the normal modes of EM field. We show several current-density dependences of the ZFFRs coupled with spin-waves.
森 道康; 小椎八重 航*; 挽野 真一*; 前川 禎通
Journal of Physics; Condensed Matter, 26(25), p.255702_1 - 255702_5, 2014/06
被引用回数：3 パーセンタイル：14.73(Physics, Condensed Matter)A magnetic domain wall (DW) behaves as a massive particle with elasticity. Sliding and oscillation of the DW have been observed experimentally, whereas vibration of a width in the DW, "breathing mode", has not been measured so far. We theoretically propose how to observe the breathing mode by the Josephson junction having a ferromagnetic layer between superconducting electrodes. The current-voltage (
-
) curve is calculated by an equivalent circuit of the resistively shunted junction model. The breathing mode is identified by stepwise structures in the - curve, which appear at the voltages =
)
with the fundamental constant 
, integer number 
, and the frequency of the breathing mode .
挽野 真一*; 森 道康; 小椎八重 航*; 前川 禎通
Applied Physics Letters, 100(15), p.152402_1 - 152402_3, 2012/04
被引用回数：5 パーセンタイル：22.57(Physics, Applied)We theoretically propose a principle for precise measurement of oscillatory domain wall (DW) by a ferromagnetic Josephson junction, which is composed of a ferromagnetic wire with DW and two superconducting electrodes. The current-voltage curve exhibits stepwise structures, only when DW oscillates in the ferromagnetic wire. The voltage step appears at 
= 
(
/2
) 
with the fundamental constant /, integer number , and the DW frequency . Since can be determined in the order of 10
accuracy, the oscillatory DW will be measured more precisely than present status by conventional method.
挽野 真一*; 森 道康; 高橋 三郎; 前川 禎通
Journal of the Physical Society of Japan, 80(7), p.074707_1 - 074707_8, 2011/07
被引用回数：7 パーセンタイル：47.32(Physics, Multidisciplinary)Coupling of Josephson-phase and spin-waves is theoretically studied in a superconductor/ferromagnetic insulator/superconductor (S/FI/S) junction. Electromagnetic (EM) field inside the junction and the Josephson current coupled with spin-waves in FI are calculated by combining Maxwell and Landau-Lifshitz-Gilbert equations. In the S/FI/S junction, it is found that the current-voltage (I-V) characteristic shows two resonant peaks for each mode of the EM field. Voltages at the resonant peaks are obtained as a function of the normal modes of EM field, which indicates a composite excitation of the EM field and spin-waves in the S/FI/S junction. We also examine another type of junction, in which a nonmagnetic insulator (I) is located at one of interfaces between S and FI. In such an S/I/FFI/S junction, three resonant peaks appear in the I-V curve, since the Josephson-phase couples to the EM field in the I layer.
挽野 真一*; 森 道康; 高橋 三郎*; 前川 禎通
Superconductor Science and Technology, 24(2), p.024008_1 - 024008_5, 2011/02
被引用回数：13 パーセンタイル：44.66(Physics, Applied)We study the supercurrent resulting from coupling of the Josephson-phase and the spin-wave excited by microwave radiation in a ferromagnetic Josephson junction, in which two superconductors are separated by a ferromagnet. To explore how the spin wave excitation affects the current-voltage curve, the resistively shunted junction model, which is an equation of motion for the Josephson-phase, is extended by considering the gauge invariance including magnetization. When the magnetization is driven by the microwave adjusted to the ferromagnetic resonance frequency, the dc supercurrent is induced in the junction, and the current-voltage curve shows step structures as a function of applied voltage. The position of each step in voltage is proportional to the microwave frequency multiplied by even number. This means that the even number of magnons is necessary for the singlet Cooper pair to go through the ferromagnetic layer. The magnitudes of step-height can be controlled by tuning the shape of interface. Our results present a new route to observe the spin-wave excitation by the Josephson effect.
余語 覚文; 佐藤 克俊; 錦野 将元; 森 道昭; 手島 昭樹*; 沼崎 穂高*; 村上 昌雄*; 出水 祐介*; 赤城 卓*; 永山 伸一*; et al.
Applied Physics Letters, 94(18), p.181502_1 - 181502_3, 2009/05
被引用回数：110 パーセンタイル：94.75(Physics, Applied)We report the demonstrated irradiation effect of laser-accelerated protons on human cancer cells. 
(living) A549 cells are irradiated with quasi-monoenergetic proton bunches of 0.8-2.4 MeV with a single bunch duration of 15 ns. Irradiation with the proton dose of 20 Gy results in a distinct formation of 
-H2AX foci as an indicator of DNA double-strand breaks generated in the cancer cells. This is a pioneering result in view of future investigations on the radiobiological effects of laser-driven ion beams. Unique high-current and short-bunch features make laser-driven proton bunches an excitation source for time-resolved determination of radical yields.
難波 愼一*; 長谷川 登; 錦野 将元; 河内 哲哉; 岸本 牧; 助川 鋼太; 田中 桃子; 越智 義浩; 多幾山 憲*; 永島 圭介
Physical Review Letters, 99(4), p.043004_1 - 043004_4, 2007/07
被引用回数：32 パーセンタイル：77.94(Physics, Multidisciplinary)波長域が赤外から紫外線までのフェムト秒高強度レーザーを希ガスクラスターに照射すると効率よくレーザーエネルギーの吸収が起こることが知られており、高エネルギー粒子発生や高輝度X線源への応用が期待されている。本研究では、さらに波長の短いX線レーザーとクラスターとの相互作用の原子力機構の解明を目的としている。波長13.9nm,強度2
10
W/cm
のX線レーザーをXeクラスターに照射し、イオン質量分析計を用いて、発生したイオンの時間分解計測を行った。今までに行われている放射光を用いたXe原子を標的とした実験(Xe
イオンの発生確率が高い)とは異なり、ダブルオージェ崩壊過程と呼ばれるXe 4d
内殻電離状態からXe
イオンが発生する遷移確率が高くなることを明らかにした。
難波 愼一*; 長谷川 登; 錦野 将元; 河内 哲哉; 岸本 牧; 田中 桃子; 永島 圭介
no journal, ,
赤外や紫外線領域の超短パルス高強度レーザーを希ガスクラスターに照射すると高温高密度プラズマが発生し、高輝度X線源や高エネルギー粒子源として大きな期待が寄せられている。われわれはさらに波長が短いプラズマ励起軟X線レーザー(13.9nm)とXeクラスター相互作用に伴って発生するプラズマに着目している。実験は日本原子力研究開発機構の軟X線レーザー(13.9nm,パルス幅10ps,照射強度210W/cm)を用いて行った。Xeクラスター(平均サイズ10
-10
atoms/cluster)は高圧Xe、又はXe-He混合ガスをコニカルノズルから断熱自由膨張させて生成した。発生する多価イオン量のレーザー強度,クラスターサイズ依存性を飛行時間質量分析装置で計測した。本発表では、X線レーザー・Xeクラスター相互作用によって生成される内殻電離誘起ナノプラズマ中でどのような反応が生じているのかを詳細に報告する予定である。
難波 愼一*; 長谷川 登; 錦野 将元; 河内 哲哉; 岸本 牧; 田中 桃子; 越智 義浩; 永島 圭介; 多幾山 憲*
no journal, ,
The interaction of large xenon clusters with an X-ray laser pulse having a wavelength of 13.9 nm and intensity of up to 210 W/cm was investigated using a time-of-flight ion mass spectrometer. The photon energy is high enough to photoionize the inner-shell electron of the Xe atom. In contrast to the experiment at synchrotron radiation, the enhancement of double Auger decay probability with increasing cluster size and X-ray laser intensity was observed for the first time.
河内 哲哉; 岸本 牧; 加道 雅孝; 田中 桃子; 長谷川 登; 越智 義浩; 錦野 将元; 石野 雅彦; 今園 孝志; 國枝 雄一; et al.
no journal, ,
原子力機構では、波長13.9nmのニッケル様銀レーザーを用いて、物質科学,高密度プラズマ診断,X線によるアブレーション物理,シングルショットホログラフィー、そして原子分子物理等への応用研究の展開を図っている。また、0.1Hzで動作する高繰返しドライバーレーザーの導入により、多数のショットを必要とする応用研究への展開も可能となっており、その利用を目的としたX線干渉計用ビームラインを建設している。X線レーザーの短波長化に関しては、最近、レーザー加速により加速された電子と種光を衝突させることで短波長コヒーレント光が発生することの原理実証に成功した。また、インコヒーレントX線励起による水の窓領域のX線レーザーの発生方法についても理論シミュレーションによる研究を行っている。本招待講演ではこれらの最新の研究成果について報告する。
岡野 泰彬*; 錦野 将元; 中原 将吾*; 時田 茂樹*; 升野 振一郎*; 橋田 昌樹*; 阪部 周二*; 中野 秀俊*; 河内 哲哉; 西村 博明*; et al.
no journal, ,
近年、超短パルスレーザー技術の発展に伴い、高輝度・超短パルス・単色X線発生及びそれらを利用した超高速現象の時間分解や生物学的応用に関する研究が進められている。現在、共同研究グループではX線照射による放射線影響の基礎過程研究のためにレーザープラズマX線を用いたマイクロビーム装置の開発を行っている。このようなX線利用研究においては、レーザーからプラズマX線への変換効率の改善は重要な研究課題の1つであり、数keVのエネルギーのX線発生効率の向上のために低密度ターゲットを用いた研究が行われている。今回、カーボンナノチューブを表面にコートしたターゲットを用いることによりX線変換効率の改善を目指し、高エネルギー単色X線発生実験を行った。
森 道康; 挽野 真一*; 高橋 三郎; 前川 禎通
no journal, ,
Nano-structure composed of superconductor (S) and magnetic materials shows various interesting phenomena. We study the supercurrent resulting from coupling of the Josephson-phase and the spin-wave excited by microwave radiation in a ferromagnetic Josephson junction, in which two S's are separated by a ferromagnet (F). To explore how the spin wave excitation affects the current-voltage curve, the resistively shunted junction model, which is an equation of motion for the Josephson-phase, is extended by considering the gauge invariance including magnetization. When the magnetization is driven by the microwave adjusted to the ferromagnetic resonance frequency, the dc supercurrent is induced in the junction, and the current-voltage curve shows step structures as a function of applied voltage. The position of each step in voltage is proportional to the microwave frequency multiplied by even number. This means that the even number of magnons is necessary for the singlet Cooper pair to go through the ferromagnetic layer. The magnitudes of step-height can be controlled by tuning the shape of interface. Our results present a new route to observe the spin-wave excitation by the Josephson effect.
錦野 将元; 越智 義浩; 長谷川 登; 河内 哲哉; 石野 雅彦; 今園 孝志; 田中 桃子; 佐藤 克俊; 山本 稔; 大場 俊幸; et al.
no journal, ,
レーザープラズマX線レーザーとその応用研究に関して講演を行う。X線レーザー開発においては、出力10J
0.1Hz繰り返しのガラスレーザーを用いて、波長13.9nmの空間フルコヒーレント軟X線レーザーの開発を行った。この高輝度,空間コヒーレント・ピコ秒パルス幅を持つX線レーザーを用いることにより、X線スペックル計測,X線干渉計測,X線回折イメージング,ナノサイズ構造の生成等のさまざまな応用研究を展開している。現在、これらの応用研究のために新しいX線レーザーの応用研究用ビームラインの開発を行っている。X線レーザーによる固体表面のアブレーション研究やチタン酸バリウムの表面のX線スペックル計測、ロイズミラーを用いたX線レーザー干渉計の開発等の応用研究結果について述べる。
錦野 将元; 長谷川 登; 越智 義浩; 河内 哲哉; 石野 雅彦; 今園 孝志; 田中 桃子; 佐々木 明; 佐藤 克俊; 山本 稔; et al.
no journal, ,
原子力機構において開発した出力10J・繰り返し0.1Hzのガラスレーザーを励起レーザーに用いた波長13.9nmの空間フルコヒーレントX線レーザー開発及び、この高輝度・高空間コヒーレント・ピコ秒パルス幅を持つX線レーザーを用いて実施したX線スペックル計測,X線干渉計測,レーザーアブレーション構造生成等の応用研究に関して講演を行う。現在、さまざまな応用研究を展開していくために新しいX線レーザー応用研究用ビームラインの開発を行っている。X線レーザーによる固体表面のアブレーション研究,ロイズミラーを用いたX線レーザー干渉計の開発やレーザープラズマX線を用いた放射線生物影響研究等の応用研究結果について述べる。
森 道康; 挽野 真一*; 高橋 三郎; 前川 禎通
no journal, ,
Coupling of Josephson-phase and spin-waves is theoretically studied in a ferromagnetic Josephson junction, in which two superconductors (S's) are separated by a ferromagnet (F). Electromagnetic (EM) field inside the junction and the Josephson current coupled with spin-waves in F are calculated by combining Maxwell and Landau-Lifshitz-Gilbert equations. In the SFS junction, it is found that the current-voltage (-) characteristic shows 
resonant peaks. Voltages at the resonant peaks are obtained as a function of the normalmodes of EM field, which indicates a composite excitation of the EM field and spin-waves in the ferromagnetic Josephson junction. We examine a ferromagnetic Josephson junction, in which an insulator (I) is inserted in one of interfaces between S and F. In such an SIFS junction, 
resonant peaks appear in the - curve, since the Josephson-phase couples to the EM field in the insulating layer.
森 道康; 挽野 真一*; 小椎八重 航*; 前川 禎通
no journal, ,
Nano-scale magnetic materials for spintronics devices are extensively studied due to many advantages. Non-volatile memory using a magnetic domain wall (DW) is one example of such devices, and the oscillatory DW is examined toward several applications. Once such devices are realized in a microscopic circuit, one needs to measure the DW motion more precisely. In this talk, we discuss the transport properties characterized by a magnetic domain wall (DW) motion in a ferromagnetic Josephson junction, which is composed of a ferromagnetic wire with DW and two superconducting electrodes. Our previous theory is developed to include the DW motion into the Josephson current. By supposing a simplified DW structure, we find that the current-voltage curve exhibits stepwise structures, when DW oscillates in the ferromagnetic wire. The mechanism behind this result is common to the electric field generated by the vortex motion in the superconductor.
河内 哲哉; 佐々木 明; 錦野 将元; 石野 雅彦; 長谷川 登; 今園 孝志; 越智 義浩; 田中 桃子; Faenov, A. Ya.*; Pikuz, T.; et al.
no journal, ,
本講演では、原子力機構におけるコヒーレントX線源の開発とその応用について最新の成果を報告する。コヒーレントX線源開発では、韓国光州科学院とドイツマックスボルン研究所と共同で行ったX線レーザーの偏光状態計測の結果と、高強度レーザー照射で初めて実現できる相対論的プラズマからの短波長領域の高次高調波の発生について報告する。また、X線共鳴励起による水の窓領域の新しいX線レーザーの可能性及び、レーザー照射時の輻射減衰効果に起因する高輝度線発生にかかわる理論計算の結果の報告も行う。コヒーレントX線の応用研究に関しては、レーザー照射された金属表面のナノスケール形状変化をX線レーザー干渉計により観測した結果に基づき、アブレーション機構の詳細な議論を行うとともに、X線レーザーパルスを金属に照射した際にナノスケールの円錐状構造が生成することの報告と、その生成機構について分子動力学に基づくシミュレーションとの比較を通じて議論を行う。
森 道康; 挽野 真一*; 小椎八重 航*; 前川 禎通
no journal, ,
Nano-scale magnetic materials for spintronics devices are extensively studied due to many advantages such as enhanced operationspeed, low power consumption, and high integration of memory cell. Non-volatile memory using a magnetic domain wall (DW) is one example of such devices, and many studies are devoted to control DW. Among those studies, the oscillatory DW is experimentally observed and is examined toward applications, e.g. high sensitive magnetic sensor, nano-scale telecommunication, rf-assisted writing of magnetic bit, and microwave generator. Once such devices are realized in a microscopic circuit, one needs to measure the DW frequency more precisely. We theoretically propose a principle for precise measurement of oscillatory domain wall (DW) by a ferromagnetic Josephson junction,which is composed of a ferromagnetic wire with DW and two superconducting electrodes. The current-voltage curve exhibits stepwisestructures, only when DW oscillates in the ferromagnetic wire. The voltage step appears at V=n(h/2e)f with the fundamental constant h/e,integer number n, and the DW frequency f. Since V can be determined in the order of 10 accuracy, the oscillatory DW will be measured more precisely than present status by conventional method.
森 道康; 挽野 真一*; 小椎八重 航*; 前川 禎通
no journal, ,
強磁性体で隔てられた超伝導体の接合を考え、その強磁性体中で磁壁が振動運動している場合の電流電圧特性を理論的に導いた。その結果、磁壁の振動数の整数倍に比例定数をかけた電圧のところで、電流電圧特性が階段状に変化しうることを見いだした。比例係数がプランク定数と素電荷で与えられ、電圧はジョセフソン接合を用いて極めて高い精度で規定されているので、磁壁の振動数の高精度な観測が可能になると期待される。
