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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：0.00(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。
富田 卓朗*; 山本 稔*; 長谷川 登; 寺川 康太*; 南 康夫*; 錦野 将元; 石野 雅彦; 海堀 岳史*; 越智 義浩; 河内 哲哉; et al.
Optics Express (Internet), 20(28), p.29329 - 29337, 2012/12
被引用回数：20 パーセンタイル：66.36(Optics)軟X反射率計測からフェムト秒レーザーアブレーショ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計測を行った。軟X線レーザーとフェムト秒レーザーを用いたポンプ・プローブ計測手法を開発し、系統的な遅延時間における軟X線反射率の計測を行った。ガウス型の強度分布を持ったフェムト秒レーザー光(800nm)をポンプ光として用いることで、強励起,中励起,弱励起と照射強度を変化させた場合の軟X線反射率の時間変化を計測した結果、強励起領域においては、反射率がフェムト秒レーザー照射後、すぐに低下し、中励起領域においては強励起部分よりは遅い時間で反射率が低下し、最終的に160ピコ秒程度で反射率が最低になる。弱励起領域においては反射率の低下は計測されなかった。これらの結果より、フェムト秒レーザー照射の局所フルエンスに対して明確な閾値特性をもったアブレーションダイナミクスの変化が起こることを明らかにした。
長谷川 登; 山本 稔*; 寺川 康太*; 錦野 将元; 越智 義浩; 南 康夫*; 富田 卓朗*; 河内 哲哉; 末元 徹
AIP Conference Proceedings 1465, p.23 - 27, 2012/07
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Physics, Applied)「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、「アブレーションしきい値近傍の照射強度領域における表面形状の過渡的な変化」の観測を行っている。固体表面を観測するのに適した波長を持つプラズマ軟X線レーザーをプローブ光源とした干渉計を開発し、これにポンプ光源としてチタンサファイアレーザーを組合せることで、「フェムト秒レーザー照射による金属表面のレーザーアブレーション」の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した。さらにX線レーザーとチタンサファイアレーザーの同期手法を改善し、同期精度を3ピコ秒以下に低減することに成功したので、これを報告する。
越智 義浩; 寺川 康太*; 長谷川 登; 山本 稔*; 富田 卓朗*; 河内 哲哉; 南 康夫*; 錦野 将元; 今園 孝志; 石野 雅彦; et al.
Japanese Journal of Applied Physics, 51(1), p.016601_1 - 016601_3, 2012/01
被引用回数：10 パーセンタイル：38.94(Physics, Applied)波長13.9nm,パルス幅7psの軟X線レーザーを用いたダブルロイズ型干渉計を開発し、深さ5nmの溝をシングルショットで撮像し、再生することに成功した。この干渉計の平面内、及び深さ方向の分解能はそれぞれ1.5
m, 1nmよりも高く、固体表面におけるナノメートル級の過渡変位の診断への応用が期待される。
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。
河内 哲哉; 長谷川 登; 錦野 将元; 石野 雅彦; 今園 孝志; 大場 俊幸; 海堀 岳史; 岸本 牧; 越智 義浩; 田中 桃子; et al.
X-Ray Lasers 2010; Springer Proceedings in Physics, Vol.136, p.15 - 24, 2011/12
本講演では、原子力機構におけるレーザー駆動X線レーザーの光源開発及び利用研究に関する最新の成果を報告する。利用研究の対象は物質科学,レーザー加工,X線イメージング,生体細胞の放射線損傷等と多岐に渡っている。物質科学への応用に関しては、強誘電体の相転移直上での格子揺らぎの時間相関を初めて観測した。レーザー加工に関しては、短パルスレーザー照射時の試料表面電子融解現象をX線レーザー干渉計で観察した。軟X線回折イメージングに関しては、静止したサンプルの微細構造の観察結果とともに、将来的なポンププローブ観察への計画を紹介する。また、X線レーザーの集光性能を利用した細胞損傷効果の基礎実験では、DNAの2本鎖切断の観察結果とKeV領域のインコヒーレントX線照射の場合との比較を議論する。
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; 佐々木 明; 寺川 康太*; 南 康夫*; et al.
Proceedings of SPIE, Vol.8140, p.81400G_1 - 81400G_8, 2011/10
被引用回数：3 パーセンタイル：81.09(Engineering, Electrical & Electronic)「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、「アブレーションしきい値近傍の照射強度領域における表面形状の過渡的な変化」の観測を行っている。固体表面を観測するのに適した波長を持つプラズマ軟X線レーザーをプローブ光源とした干渉計を開発し、「フェムト秒レーザー照射による金属表面のレーザーアブレーション」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。本計測手法で計測されたレーザーパルス照射の数十ps後における変位量から、膨張面の内側においてバブル状の構造が形成されていることが示唆された。さらにX線レーザーとチタンサファイアレーザーの同期手法を改善し、同期精度を3ピコ秒以下に低減することに成功したので、これを報告する。
山本 稔; 長谷川 登; 寺川 康太*; 梅田 善文*; 富田 卓朗*; 越智 義浩; 錦野 将元; 石野 雅彦; 今園 孝志; 海堀 岳史; et al.
Proceedings of 12th International Symposium on Laser Precision Microfabrication (LPM 2011) (Internet), 4 Pages, 2011/06
フェムト秒レーザー照射によるアブレーションでは、ナノ秒レーザーや連続波のレーザーでは見られなかった現象が数多く報告されている。しかしながら、フェムト秒レーザーアブレーションは高速かつ不可逆な現象であるため、その過程を観察することは困難であり、メカニズムはほとんど理解されていない。そこで、われわれはピコ秒の時間分解能とナノメートルの深さ分解能を有する軟X線レーザー干渉計を用い、フェムト秒レーザーアブレーションダイナミクスを観察した。結果、従来の可視光をプローブ光とする計測では困難であったピコ秒の時間スケールにおける過渡的な膨張過程を明らかにした。加えて、クレーター構造が形成される領域の外周部(低フルエンスレーザー照射領域)においても、ピコ秒の時間スケールで過渡的な膨張が起こっていることを明らかにした。本国際会議ではこれらの結果について議論を行う。
末元 徹; 寺川 康太*; 越智 義浩; 富田 卓朗*; 山本 稔; 長谷川 登; 出来 真斗*; 南 康夫*; 河内 哲哉
Optics Express (Internet), 18(13), p.14114 - 14122, 2010/06
被引用回数：33 パーセンタイル：78.87(Optics)波長13.9nmのプラズマ軟X線レーザーを用い、ダブルロイズ鏡配置によるポンププローブ干渉計を構築した。テストパタンを用いて空間分解能を評価した結果、二次元平面内にて1.8ミクロン、深さ方向に1nmを達成した。本装置により、時間分解能7psにて固体表面におけるナノメートルスケールの動態をシングルショットで観測することが可能である。白金薄膜に70fsレーザーを照射した際の初期におけるアブレーション過程の観測に成功した。
山本 稔; 長谷川 登; 寺川 康太*; 梅田 善文*; 富田 卓朗*; 越智 義浩; 河内 哲哉; 大場 俊幸; 海堀 岳史; 南 康夫*; et al.
no journal, ,
近年、フェムト秒レーザー照射により誘起されるアブレーションや表面構造変化において、ナノ秒パルスや連続波のレーザーでは見られなかった現象が数多く報告されている。特に、1パルス照射あたり数ナノメートルの加工が起こる低アブレーションレート領域の存在は、微細加工技術への応用として期待されている。しかしながら、この領域のアブレーションプロセスは、パルス照射ごとに一定のレートでアブレーションが起こるのか、あるいはある程度の照射パルスが蓄積されてアブレーションが起こるのか明らかにされていない。本研究では、低アブレーションレート領域の加工プロセスを明らかにするために、軟X線レーザーを用いた干渉計を構築し、フェムト秒レーザーパルスの蓄積効果のその場観察に応用した。その結果、ある程度照射パルスが蓄積されてからアブレーションが起こることが明らかになった。
富田 卓朗*; 山本 稔; 寺川 康太*; 長谷川 登; 越智 義浩; 大場 俊幸; 海堀 岳史; 河内 哲哉; 南 康夫*; 末元 徹
no journal, ,
フェムト秒パルスレーザー加工において、加工閾値近傍の光照射強度で起こるサブ波長の周期構造生成や低アブレーションレート領域の存在など興味深い現象が報告されているが、そのメカニズムは未解明な点が多い。その理由として、ナノメートルスケールの空間分解能で動的イメージングが可能な手法が存在しないことがあげられる。本研究では、フェムト秒レーザー照射に伴う過渡的な表面変位を捉えるために、ポンプ光とプローブの軟X線レーザーを同期させて、ポンププローブの時間分解イメージング計測を行った。さらに、ポンプ光と非同期で、フェムト秒レーザー照射部の形状をイメージングすることにより、フェムト秒レーザー加工におけるパルスの蓄積効果をその場観察することができた。
山本 稔; 長谷川 登; 寺川 康太*; 富田 卓朗*; 越智 義浩; 河内 哲哉; 大場 俊幸; 海堀 岳史; 南 康夫*; 末元 徹
no journal, ,
フェムト秒レーザー加工において、1パルス照射あたり数ナノメートルの加工が起こる低アブレーションレート領域が存在し、微細加工技術への応用として期待されている。しかし、この領域のアブレーションプロセスは未解明である。本研究では、軟X線レーザーを用いた干渉計を構築し、フェムト秒レーザーパルス照射ごとに照射領域をその場観察した。加えて、その照射領域を原子間力顕微鏡により観察し、干渉計測との比較を行った。高フルエンスのレーザーパルスでは、線形に穴あき加工が起こるのに対し、低フルエンスのレーザーパルスを複数回照射した際は、照射領域において初期段階で膨張が発生し、照射パルス数を増やしていくとアブレーションが起こることが明らかになった。
山本 稔; 長谷川 登; 寺川 康太*; 富田 卓朗*; 越智 義浩; 大場 俊幸; 海堀 岳史; 河内 哲哉; 南 康夫*; 末元 徹
no journal, ,
フェムト秒レーザー加工において、1パルス照射あたり数ナノメートルの加工が起こるフルエンス領域、いわゆる「低アブレーションレート領域」が存在し、微細加工技術への応用を目指した研究が精力的に行われている。しかし、この領域のアブレーションプロセスは未解明な点が多い。本研究では、軟X線レーザー干渉計によるその場観察、原子間力顕微鏡を用いた表面形状変化の詳細な分析に加え、走査型電子顕微鏡を用いて照射部の形状変化の観察を行った。走査型電子顕微鏡像より、低フルエンスかつ低照射パルス数の領域では、バブル状の構造が形成されていることが明らかになった。上述の結果を踏まえ、低フルエンスレーザーパルス積算照射過程の初期段階で膨らみが発生するメカニズムについて考察した。
錦野 将元; 長谷川 登; 富田 卓朗*; 南 康夫*; 武井 亮太*; 大西 諒*; 石野 雅彦; 山本 稔*; 寺川 康太*; 海堀 岳史; 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等の現象の理解は、レーザープロセッシングの新たな可能性を開拓するために不可欠であるが、その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過程を高空間・高時間分解能で取得したダイナミクスに関する情報は、フェムト秒レーザーによるアブレーション現象を理解するうえで重要である。そこで低密度プラズマの影響を受けずに物質表面の構造変化を直接観察することが可能な軟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反射率イメージングを行い、レーザーアブレーション過程の時間分解イメージングを行った。フェムト秒レーザーの照射強度によって生成されるアブレーション領域を3つの領域に分けて得られた時間分解計測結果について講演を行う。
錦野 将元; 長谷川 登; 富田 卓朗*; 南 康夫*; 武井 亮太*; 石野 雅彦; 山本 稔*; 寺川 康太*; 海堀 岳史; 河内 哲哉; 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等の現象の理解は、レーザープロセッシングの新たな可能性を開拓するために不可欠であるが、その基礎的なメカニズムは理解されていない。これらの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、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。そこで本研究では、プラズマ励起軟X線レーザー(13.9nm, 7ps)をプローブ光として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反射率イメージングを行い、チタンサファイア再生増幅システムからのパルス光(795nm, 80fs)による白金のレーザーアブレーション過程の時間分解軟X線反射率イメージングを行った。フェムト秒レーザーの照射強度によって生成されるアブレーション領域を3つの領域に分けて得られた反射率の時間分解計測結果について講演を行う。
長谷川 登; 錦野 将元; 海堀 岳史; 河内 哲哉; 山極 満; 山本 稔*; 末元 徹*; 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、その初期過程は適切な観測手法が乏しく、未だ解明が不十分である。本研究では、表面プラズマに対する透過力が高く、かつ表面粗さに対して反射率が敏感に変化する軟X線レーザー(波長13.9nm,パルス幅7ps)をプローブとした時間分解反射イメージング法により、白金のアブレーション初期過程の観測を行った。ガウス型の強度分布を持ったレーザー光(パルス幅80fs)を照射することにより、励起強度と軟X線の反射率の相関を観測した。励起強度の高い中央部(1J/cm
以上)では、励起レーザー照射から10ps以内に反射率が消失するのに対し、周辺部(0.4
1J/cm)では緩やかに反射率が低下し、それ以下の照射強度では反射率の低下が見られなかった。これにより、アブレーションのメカニズムが特定の照射強度に対して急激に変化することを明らかにした。
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*; 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。
