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論文

High spatial resolution ZnO scintillator for an in situ imaging device in EUV region

有田 廉*; 中里 智治*; 清水 俊彦*; 山ノ井 航平*; Empizo, M.*; 堀 達広*; 福田 一仁*; 南 佑輝*; 猿倉 信彦*; 圓山 桃子; et al.

Optical Materials, 36(12), p.2012 - 2015, 2014/10

 被引用回数:3 パーセンタイル:71.44(Materials Science, Multidisciplinary)

EUV励起によるZnO結晶の発光パターンのシングルショットイメージを計測した。EUVビームの集光点にZnOを置いたときの発光パターンのサイズは横5.0$$mu$$m、縦4.7$$mu$$mであり、これはEUVレーザーのスポットサイズ1$$mu$$m、発光観測用拡大光学系(シュワルツシルトミラーとレンズ)の分解能4$$mu$$mよりも大きい。我々はZnOの実効的な発光寿命からエキシトンの拡散長を見積もった。発光寿命は励起密度に依存してエキシトンーエキシトン衝突による消光により短くなっている。我々の結果からは、空間分解能を改善するためにより短寿命のZnOが望ましいことが示唆された。

論文

Evaluation of soft X-ray laser with ${it in situ}$ imaging device of high spatial resolution ZnO scintillator

中里 智治*; 清水 俊彦*; 山ノ井 航平*; 酒井 浩平*; 武田 耕平*; 西 亮祐*; 南 佑輝*; Cadatal-Raduban, M.*; 猿倉 信彦*; 西村 博明*; et al.

Japanese Journal of Applied Physics, 50(12), p.122202_1 - 122202_4, 2011/12

 被引用回数:6 パーセンタイル:65.17(Physics, Applied)

軟X線レーザー診断のための高空間分解能イメージングデバイスとして、水熱合成法により製作したZnOの励起子発光パターンを計測する方法の可能性を評価した。X線の集光点付近での発光パターンを計測し、ウエスト位置での半径を見積もることにより、Ni様AgプラズマX線レーザーのビームウエストでの半径が横方向と縦方向で29$$mu$$mと21$$mu$$m、発散角が7.2mradと11mrad、ビーム品質M2が47と50と見積もられた。空間分解能は6$$mu$$mで、拡大レンズを最適化し望遠鏡で拡大することによりさらに改善できる。今回の結果により、ZnOの軟X線光源の開発と応用で重要な役割を果たす画像計測素子としての利用がさらに加速されることが期待できる。

論文

Development of the X-ray interferometer and the method of spatial and temporal synchronization of XRL and optical pulse

長谷川 登; 越智 義浩; 河内 哲哉; 寺川 康太*; 富田 卓朗*; 山本 稔; 錦野 将元; 大場 俊幸; 海堀 岳史; 今園 孝志; et al.

X-Ray Lasers 2010; Springer Proceedings in Physics, Vol.136, p.353 - 358, 2011/12

レーザー照射によるプリアブレーション過程の解明は、非熱的加工及び微細加工等の応用に対して重要である。われわれが開発したプラズマ軟X線レーザーは物質表面の微細構造の観測に適した短い波長(13.9nm)とダイナミクスの観測に適した短いパルス幅(7ps)を有する。本研究では、ナノスケールのダイナミクスを観測するために、軟X線レーザーを用いた干渉計の開発を行うとともに、軟X線レーザーと他のレーザーとの空間及び時間同期に関する研究を行った。ダブルロイズ反射鏡を用いることにより、深さ方向1nmの分解能を持つ干渉計の開発に成功した。空間同期に関しては、軟X線に感度を有するシンチレーターを用いることにより、50micron以下の精度でのアライメントを実現した。また時間同期に関しては、薄膜ターゲットを利用したプラズマゲートによるX線レーザーと他のレーザーとの時間同期に関する基礎実験を行ったので、これを報告する。

論文

フレネルゾーンプレート集光軟X線レーザーによるZnOシンチレーターの空間分解能測定

田中 桃子; 中里 智治*; 清水 俊彦*; 山ノ井 航平*; 酒井 浩平*; 猿倉 信彦*; 錦野 将元; 大場 俊幸; 海堀 岳史; 越智 義浩; et al.

JAEA-Conf 2011-001, p.126 - 128, 2011/03

本研究では、水熱合成法で作成したZnO結晶を画像用EUVシンチレーターとして応用することを目指し、その空間分解能の評価を行った。軟X線レーザーをフレネルゾーンプレートで集光してZnO結晶に照射し、その発光パターンをシュバルツシルトミラーとカメラ用レンズを組合せた拡大光学系を構築しCCDで撮影した。集光径は最小で10ミクロン以下まで確認され、またZnOが直径3インチ程度まで単結晶の作成が実現していることから、ZnO単結晶がEUV領域での画像素子として有望であることを示している。

論文

ZnO結晶を利用したX線のイメージング

猿倉 信彦*; 中里 智治*; 清水 俊彦*; 山ノ井 航平*; 酒井 浩平*; Ehrentraut, D.*; 福田 承生*; 田中 桃子; 錦野 将元; 河内 哲哉

レーザー研究, 39(3), p.193 - 196, 2011/03

次世代リソグラフィへの応用が期待される極端紫外(EUV)光源、たんぱく質1分子での構造解析を可能とするXFELといった、軟X線$$sim$$X線領域光源に対する需要は、近年、科学,医療,産業などさまざまな分野でますます高まっている。光源開発の進展により、この波長領域における機能的な光学素子の開発にも高い関心が集まっている。その有力な材料になりうるのが、発光寿命が1nsと短く、発光波長が380nmで大気中を透過でき、良質で大型な結晶を安価に作成できるZnOである。われわれは、日本原子力研究開発機構が所有する軟X線レーザーシングルショット励起によるZnO結晶の発光パターン撮影に成功し、ZnO結晶によるX線$$sim$$軟X線イメージングが可能であることを示した。空間分解能はスポット径から10ミクロン程度であることが見積もられた。このことから、ZnO結晶がEUVリソグラフィー用の有用なイメージングデバイスとなりうることを示した。

論文

Hydrothermal-method-grown ZnO single crystal as fast EUV scintillator for future lithography

中里 智治*; 古川 裕介*; 田中 桃子; 巽 敏博*; 錦野 将元; 山谷 寛*; 永島 圭介; 木村 豊秋*; 村上 英利*; 斎藤 繁喜*; et al.

Journal of Crystal Growth, 311(3), p.875 - 877, 2009/01

 被引用回数:21 パーセンタイル:12.15(Crystallography)

水熱合成法により成長させた酸化亜鉛の、ニッケル様銀X線レーザー励起による発光の温度依存性を評価した。室温では発光のピーク386nm, 半値全幅15nmであったが、結晶の温度を25Kまで冷却するにつれて発光は短波長シフトし、波長幅も狭くなった。105Kでのストリーク像は寿命0.88nsと2.7nsの2成分で表すことができた。この発光寿命はリソグラフィーに関連した応用研究に用いるのに適切であり、ナノ秒程度の時間幅を持つレーザープラズマEUV光源の評価を行うのに十分な時間スケールである。

口頭

Single-shot focal spot image of EUV laser using a ZnO scintillator

中里 智治*; 清水 俊彦*; 山ノ井 航平*; 鷹取 慧*; Estacio, E.*; Cadatal, M.*; 猿倉 信彦*; 西村 博明*; 三間 圀興*; 田中 桃子; et al.

no journal, , 

酸化亜鉛シンチレーターの発光を観測することにより、EUVレーザーの集光イメージのシングルショット計測を行った。集光径は50$$mu$$m$$times$$88$$mu$$mと見積もられた。この値は、EUVレーザー集光ミラーの焦点距離が長いことを考えると妥当な値であり、この手法により、EUVレーザーのビーム診断が簡易に行えることが示された。さらに、酸化亜鉛の発光は波長380nm程度であり、イメージング用の光学素子は真空容器外で取り扱うことができる。EUV光源の高速、高効率で高分解能なビームプロファイリング手法として、次世代リソグラフィーなどの利用研究に有用である。

口頭

フレネルゾーンプレート集光EUVレーザーによるZnOシンチレーター空間分解能計測

中里 智治*; 清水 俊彦*; 山ノ井 航平*; 酒井 浩平*; 猿倉 信彦*; Ehrentraut, D.*; 福田 承生*; 田中 桃子; 錦野 将元; 山谷 寛*; et al.

no journal, , 

次世代リソグラフィへの応用が期待される極端紫外(EUV)光源の進歩により、この波長領域における機能的な光学素子の開発にも強い関心が集まっている。その一つが光源診断にも応用可能なEUVシンチレーターである。これまで、われわれのグループでは、発光寿命・波長,結晶の品質の点で優れたシンチレーター材料になりうる酸化亜鉛(ZnO)に注目し、有力なEUVシンチレーター材料であることを明らかにし、高速化にも成功するなど成果を挙げてきた。本研究では、このZnO結晶を画像素子として応用することを目指しその空間分解能の評価を行った。実験は、原子力機構の軟X線レーザー(波長13.9nm)を用いて行った。フレネルゾーンプレート(FZP)で集光した軟X線レーザーをZnO結晶に照射し、その発光パターンをシュバルツシルトミラーとカメラ用レンズを組合せた拡大光学系を構築しCCDで撮影した。これをFZPの焦点付近を中心にさまざまな照射スポット径にて行い、ZnO結晶のEUVシンチレーターとしての空間分解能を見積もった。発光パターンはすべてシングルショットで撮影されており、このことはZnO結晶のEUV画像素子としての可能性を示す重要な成果である。

口頭

EUV自由電子レーザーを用いたAr$$_2$$エキシマー発光の計測

西 亮祐*; 南 佑輝*; 山ノ井 航平*; 中里 智治*; 清水 俊彦*; 猿倉 信彦*; 岩山 洋士*; 繁政 英治*; Harries, J.; 永園 充*

no journal, , 

本研究ではSCSS自由電子レーザーを利用してArのエキシマー発光の測定を行った。実験として、高濃度のArガスに波長51nmの高強度な極端紫外レーザーを照射し、Arエキシマーを発生させた。このときの脱励起過程を真空紫外領域に対応した分光器とストリークカメラで計測したところ波長126nmのArエキシマーの発光が観測できた。この波長126nmの発光はこれまでArエキシマーの発光として広く知られているが、極端紫外レーザーを用いて励起させた例はない。このArエキシマーの発光が、極端紫外レーザーを用いても観測できたことで、極端紫外領域においてもArの光応答が見られることがわかった。今後極端紫外レーザーの強度やArガスの濃度などの条件を変化させ、この現象をより詳細に解析したい。この結果は今後の極端紫外レーザー並びにX線自由電子レーザー技術の応用・展開に寄与するものである。

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