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論文

Intensity correlation measurement system by picosecond single shot soft X-ray laser

岸本 牧; 並河 一道*; 助川 剛太*; 山谷 寛*; 長谷川 登; 田中 桃子

Review of Scientific Instruments, 81(1), p.013905_1 - 013905_5, 2010/01

AA2009-0790.pdf:0.78MB

 被引用回数:3 パーセンタイル:18.45(Instruments & Instrumentation)

シングルショット高輝度プラズマX線レーザーを用いた全く新しい軟X線スペックル強度相関分光システムを開発した。プラズマX線レーザーは、数ピコ秒パルス幅,90%以上の空間コヒーレンス、そして1パルス辺り10$$^{11}$$個のフォトン数を持つ優れた光源である。われわれは軟X線ビームスプリッターを用いたマイケルソン型遅延パルス生成器を開発し、ピコ秒の遅延時間を持つコヒーレントダブル軟X線パルスの生成に成功した。さらに物質からのスペックル信号をピコ秒時間スケールで計測するために高速軟X線ストリークカメラを用いた。開発した分光システムの性能を検証するため、誘電体物質であるチタン酸バリウムのキュリー温度近傍で生じる分極クラスターの緩和現象観測に本システムを用い、有効性を確認した。

論文

Demonstration of a highly coherent 13.9 nm X-ray laser from a silver tape target

錦野 将元; 越智 義浩; 長谷川 登; 河内 哲哉; 山谷 寛*; 大場 俊幸; 海堀 岳史; 永島 圭介

Review of Scientific Instruments, 80(1), p.116102_1 - 116102_3, 2009/11

 被引用回数:15 パーセンタイル:55.19(Instruments & Instrumentation)

光量子科学研究ユニットで開発した0.1Hz高繰り返しレーザーとテープターゲットシステムを用いて波長13.9nmの高繰り返し高コヒーレントX線レーザーの生成を行った。イオン発生やインコヒーレントX線の発生等に利用されてきたテープターゲットであるが、これまでにX線レーザーを発生させることはできなかった。新しく開発したテープターゲット装置では、テープターゲットの上下方向から張力をかけてレーザー照射面でのテープターゲットの平面一様性を向上させることによりX線レーザーの発生に成功した。2台のテープターゲット装置を使うことによりダブルターゲット方式のX線レーザー発生実験を行い、通常使用される銀コート個体ターゲットと比較して出力や指向性(ビーム発散角)は同程度であること、また、ビーム水平方向のポインティング安定性はテープターゲット装置を使うことにより向上したことを確認した。

論文

High-precision measurement of the spectral width of the nickel-like molybdenum X-ray laser

長谷川 登; 河内 哲哉; 佐々木 明; 山谷 寛; 岸本 牧; 越智 義浩; 田中 桃子; 錦野 将元; 國枝 雄一; 永島 圭介; et al.

Journal of Physics; Conference Series, 163(1), p.012062_1 - 012062_4, 2009/06

 被引用回数:2 パーセンタイル:67.11

X線レーザーは高密度の多価イオンを媒質としている。X線レーザーは線幅が非常に狭いため、その波長及び線幅の精密な計測結果は、原子過程の計算、特に衝突励起及び脱励起の計算の指標となる。しかし、非常に高い分解能が必要なため、特に線幅についての計測例はほとんど報告されていないのが現状である。今回われわれは、ニッケル様モリブデンを増幅媒質とするX線レーザーの線幅計測に成功したので、それを報告する。

論文

High-resolution spectroscopy of the nickel-like molybdenum X-ray laser toward the generation of circularly polarized X-ray laser

長谷川 登; 佐々木 明; 山谷 寛; 岸本 牧; 田中 桃子; 越智 義浩; 錦野 将元; 國枝 雄一; 河内 哲哉; 米田 仁紀*; et al.

Journal of the Optical Society of Korea, 13(1), p.60 - 64, 2009/03

 被引用回数:5 パーセンタイル:29.72(Optics)

現在われわれは、円偏光二色性計測用の光源として、円偏光軟X線レーザーの開発を行っている。プラズマX線レーザーの遷移線はNi様イオンの4p(J=1)-4d(J=0)であり、下準位(4p)は磁気量子数m=-1, 0, +1の3つの準位が縮退している。通常縮退している個々の遷移線は、円偏光もしくは直線偏光を有しているため、外部磁場により下準位の縮退を解消することで、円偏光X線レーザーの発生が可能となる。本方式による円偏光軟X線レーザーを実現するためには、X線レーザーの線幅の情報が非常に重要であるが、高精度の分光計測が必要なため、ほとんど報告されていないのが現状である。今回、世界で初めてニッケル様モリブデンX線レーザーの線幅の計測に成功したので、これを報告する。さらに、この結果を元に行った円偏光X線レーザーの発生実験についても合わせて報告する。

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:24 パーセンタイル:86.32(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。

論文

Development of soft X-ray fourier transform holography with fresnel zone plate

錦野 将元; 山谷 寛; 永島 圭介; 河内 哲哉

X-Ray Lasers 2008; Springer Proceedings in Physics, Vol.130, p.427 - 432, 2009/00

ミクロン程度のサイズに集光されたX線ビームは、非線形現象の計測,微細加工や単一細胞へのX線照射などの応用に用いることが期待される。軟X線レーザーを位相型フレネルゾーンプレートにより集光し軟X線サブミクロンビームの生成を行った。ナイフエッジスキャン法を用いて生成したビーム径の計測を行った結果、集光径は500nm(半値)程度で回折限界の約2倍程度まで集光していることを確認した。今回、この軟X線サブミクロンビームを用いて参照光に用いることによりフーリエ変換ホログラフィ計測法の開発を行った。フレネルゾーンプレートにより回折されなかった0次光によってサンプルから回折した光とフレネルゾーンプレートによって回折した1次光との干渉によりホログラムの計測を行った。ワイヤーとテストパターンによるホログラム取得像から空間分解能の評価を行った。またサブミクロンビームを使った今後のX線照射実験の計画について発表を行う。

論文

ZnO as fast scintillators evaluated with Ni-like Ag laser

古川 裕介*; 田中 桃子; 村上 英利*; 斎藤 繁喜*; 猿倉 信彦*; 錦野 将元; 山谷 寛; 西村 博明*; 三間 圀興*; 鏡谷 勇二*; et al.

レーザー研究, 36(APLS), p.1028 - 1030, 2008/12

EUV領域の光学技術は、この波長領域の光が次世代リソグラフィーの光源として有望であることから盛んに研究されている。短パルス、高輝度のEUVレーザーはこの波長領域の物性研究を推進するのに適した光源である。ここでは、13.9nmのニッケル様銀EUV線レーザーを励起光源として用い、酸化亜鉛のシンチレーション特性について計測した結果を報告する。計測は、試料にEUVレーザーパルスを照射し、分光ストリークカメラを用いて発光の時間分解分光計測を行った。その結果、発光寿命3ns、中心波長380nm発光が観測され、酸化亜鉛がEUV用シンチレーターとして好適であることが見いだされた。

論文

Temperature dependence of scintillation properties for a hydrothermal-method-grown zinc oxide crystal evaluated by nickel-like silver laser pulses

古川 裕介*; 田中 桃子; 中里 智治*; 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 the Optical Society of America B, 25(7), p.B118 - B121, 2008/07

 被引用回数:24 パーセンタイル:73.04(Optics)

波長13.9nmのEUVレーザーを励起光源として用いた計測により、ZnOとGaNがこの波長領域で優れたシンチレーターであることが見いだされた。特に、ZnOは発光寿命が3nsと短く、380nm付近に明瞭な発光ピークを観測することができた。

論文

Characterization of a high-brilliance soft X-ray laser at 13.9 nm by use of an oscillator-amplifier configuration

錦野 将元; 長谷川 登; 河内 哲哉; 山谷 寛; 助川 鋼太; 永島 圭介

Applied Optics, 47(8), p.1129 - 1134, 2008/03

 被引用回数:43 パーセンタイル:86.32(Optics)

We have demonstrated an X-ray laser with highly peak brilliance and highly spatial coherence at 13.9 nm. In order to generate the highly brilliant X-ray laser by using the oscillator-amplifier configuration, a seeding X-ray laser beam is amplified by a medium plasma with the high gain coefficient. The amplified X-ray laser with highly output is affected by the refraction in the gain medium plasma. However the amplified X-ray laser has very high peak brilliance of $$5times10^{26}$$ photons/(s$$cdot$$mm$$^{2}$$$$cdot$$mrad$$^{2}$$$$cdot$$0.01%bandwidth) and large photon flux of $$6.5times10^{10}$$ photons/pulse.

論文

Evaluation of fast EUV scintillator using 13.9 nm X-ray laser

田中 桃子; 古河 裕之*; 村上 英利*; 斎藤 繁喜*; 猿倉 信彦*; 錦野 将元; 山谷 寛; 永島 圭介; 鏡谷 勇二*; Ehrentraut, D.*; et al.

Journal of Physics; Conference Series, 112(4), p.042058_1 - 042058_4, 2008/00

 被引用回数:1 パーセンタイル:55.57

EUV領域の光学技術はこの波長領域の光が次世代リソグラフィーの光源として有望であることから盛んに研究されている。効率的で高速のシンチレーターはキーデバイスの一つである。ここでは、13.9nmのEUVレーザーを用い、酸化亜鉛,窒化ガリウムのシンチレーション特性について計測した結果を報告する。計測は、試料にEUVレーザーパルスを照射し、分光ストリークカメラを用いて発光の時間分解分光観測を行った。その結果、酸化亜鉛で発光寿命3ns,中心波長380nm、窒化ガリウムでは発光寿命5ns,中心波長370nmの発光が確認された。このことから、シンチレーション物質としては酸化亜鉛の方がより好適であることが見いだされた。

論文

Hydrothermal method grown large-sized zinc oxide single crystal as fast scintillator for future extreme ultraviolet lithography

田中 桃子; 錦野 将元; 山谷 寛; 永島 圭介; 木村 豊秋; 古川 裕介*; 村上 英利*; 斎藤 繁喜*; 猿倉 信彦*; 西村 博明*; et al.

Applied Physics Letters, 91(23), p.231117_1 - 231117_3, 2007/12

 被引用回数:52 パーセンタイル:84.76(Physics, Applied)

短パルス極端紫外(EUV)レーザー光を用いてZnO結晶のEUV光に対する光応答を評価した。380nm付近のエキシトン発光の寿命は1.1nsであり、紫外励起の場合と同程度であった。この値は数ナノ秒程度の時間幅を持つEUVリソグラフィー用光源の評価を行うのに十分であり、ZnOがEUV領域までのシンチレーターとして有用であることを示している。

口頭

Development of 0.1-Hz repetition driver laser for the TCE X-ray lasers

越智 義浩; 長谷川 登; 河内 哲哉; 永島 圭介; 岸本 牧; 田中 桃子; 錦野 将元; 助川 鋼太; 山谷 寛; 國枝 雄一; et al.

no journal, , 

日本原子力研究開発機構においてTCE-X線レーザーを励起するための繰り返し頻度0.1Hzで動作する新たなドライバレーザーを開発した。レーザーはフラッシュランプ励起のジグザグスラブ型Nd/ガラス増幅器を主増幅器としたCPAレーザーである。出力パルスは7J/1.6psのメインパルスとその1.2ns前に1/8の強度のプリパルスで構成され、幅20$$mu$$m,長さ0.8cmに線集光される。0.1Hz運転時のエネルギー変動はRMSで20%程度であった。このレーザーを用いて、ニッケル様銀レーザー(波長13.9nm)の発振実験を行い、出力エネルギー$$>$$1$$mu$$Jで飽和増幅に達していることを確認した。またビーム発散角は約3mradであった。これらから導かれるピーク輝度は$$>$$10$$^{27}$$photons/s/mm$$^{2}$$/mrad2/0.1%BWとなり、非常に高輝度なコヒーレントX線源である。この高輝度コヒーレントX線が0.1Hzで発生するとさまざまな利用研究に対して非常に有力な光源となる。

口頭

Generation of the submicron soft X-ray beam using the Fresnel zone plate

錦野 将元; 川染 勇人; 田中 桃子; 岸本 牧; 長谷川 登; 越智 義浩; 河内 哲哉; 助川 鋼太; 山谷 寛; 永島 圭介; et al.

no journal, , 

光量子ビーム利用研究ユニットでは、波長13.9nm,時間幅約8ps,発散角0.2mradの空間フルコヒーレント軟X線レーザーの発振に成功した。この高コヒーレントX線レーザーは、単色性・高輝度・短パルスという優れた特性を持つため、X線顕微鏡,X線スペックル計測やX線干渉計測などの応用研究への利用が期待されている。このX線レーザービームを軟X線光学素子を用いて集光し1ミクロン以下の大きさのX線ビームの生成実験を行った。数値計算の結果では約300nm程度の大きさまで集光が可能である。このようなサブミクロンのX線光源を利用したフーリエ変換ホログラフィ実験や金属や生物細胞への局所照射などの応用実験を計画している。本発表では、フレネルゾーンプレートを使用したX線レーザーの集光実験の結果やそれを利用したフーリエ変換ホログラフィ実験について述べる。

口頭

原子力機構におけるX線レーザー開発の現状

越智 義浩; 河内 哲哉; 長谷川 登; 岸本 牧; 永島 圭介; 田中 桃子; 錦野 将元; 國枝 雄一; 助川 鋼太; 山谷 寛

no journal, , 

原子力機構・関西光科学研究所ではX線レーザー励起用にNd:glass増幅の高強度CPAレーザー(10J/1ピコ秒)を開発し、これを用いたX線レーザー研究を推進している。現在までに銀(Z=47)の4d-4p遷移による波長13.9nmを中心にランタンを用いた8.8nmでの発振に成功している。また、波長13.9nmでは空間的にフルコヒーレントなレーザー光生成に成功している。現在、このX線レーザービームを用いた利用研究に向けて、ショット頻度の高繰り返し化やパルス制御性の向上といったシステムの高品質化を図っている。講演ではこれらの開発の現状について報告する。

口頭

OPCPAを用いたプリパルス制御によるX線レーザー発生の効率化

越智 義浩; 岸本 牧; 長谷川 登; 河内 哲哉; 永島 圭介; 田中 桃子; 錦野 将元; 國枝 雄一; 山谷 寛; 助川 鋼太

no journal, , 

原子力機構においてX線レーザー装置の開発を進めている。X線レーザー発生には、(1)プリパルスによりあらかじめ増幅媒質となる部分電離プラズマを生成し、(2)メインパルスによる加熱により反転分布を生成するという方式を採用している。したがって、X線レーザー発生の効率を高めるためにはプリパルス制御による予備電離プラズマの制御が重要となる。本講演ではOPCPAを導入しプリパルスやペデスタルを制御した結果について報告する。

口頭

ZnO as fast scintillation devices for the next generation lithography evaluated with Ni-like Ag laser

古川 裕介*; 村上 英利*; 猿倉 信彦*; 田中 桃子; 錦野 将元; 永島 圭介; 木村 豊秋; 山谷 寛; 吉川 彰*; 福田 承生*

no journal, , 

ニッケル様銀のX線レーザー(波長13.9nm)を励起光源として、ZnO結晶の時間分解発光計測を行った。その結果、紫外光(波長350nm)で励起した場合と同様、波長380nm付近の発光で発光寿命3ns以下であることから、この物質がEUV領域におけるシンチレーション物質として有用であることが見いだされた。

口頭

ZnO as fast EUV scintillator for the next generation lithography

田中 桃子; 古川 裕介*; 村上 英利*; 猿倉 信彦*; 錦野 将元; 永島 圭介; 木村 豊秋; 山谷 寛; 吉川 彰*; 福田 承生*

no journal, , 

波長13.9nmのニッケル様銀X線レーザーを励起光源としてZnO結晶の時間分解発光計測を行い、波長380nm付近の発光で発光寿命3nm以下という結果を得た。この結果は紫外光(波長350nm)励起による発光計測の結果と同じであり、発光寿命も短いことから、この物質がEUV領域でのシンチレーション物質として有用であることを示している。

口頭

ゾーンプレートによる軟X線サブミクロンビームの生成

錦野 将元; 山谷 寛; 助川 鋼太; 永島 圭介

no journal, , 

光量子ビーム利用研究ユニットの高コヒーレント軟X線レーザー(波長13.9nm)は、単色性・高輝度・短パルスという優れた特性を持つため、X線顕微鏡,X線スペックル計測やX線干渉計測などの応用研究への利用が期待されている。この高空間コヒーレント軟X線レーザーを位相型フレネルゾーンプレートにより集光し軟X線サブミクロンビームの生成を行った。ナイフエッジスキャン法を用いて生成したビーム径の計測を行った結果、集光径は300nm(半値)程度でほぼ回折限界まで集光していることを確認した。このときの集光強度は約2E12W/cm$$^{2}$$と見積もられ、実験配置・X線レーザーの出力により約1E13W/cm$$^{2}$$程度まで集光強度を上げることができると考えられる。今後、このX線サブミクロンビームを用いることにより金属や生物細胞への局所照射やX線フーリエ変換ホログラフィ等への応用研究への利用を計画している。本発表では、フレネルゾーンプレートを使用したX線レーザーの集光実験の結果について述べる。

口頭

Laser driven plasma X-ray laser and its application

河内 哲哉; 永島 圭介; 岸本 牧; 長谷川 登; 田中 桃子; 越智 義浩; 錦野 将元; 助川 鋼太; 山谷 寛; 國枝 雄一

no journal, , 

レーザー駆動プラズマX線レーザーは、小型で高品質な単色X線ビームを発生させる有力な方法の一つである。現在、国内の研究所をはじめとして、波長12nmまでの飽和増幅に達したX線ビームを高い繰り返し数で発生させることに成功している。また、X線のシード光とX線増幅器としてのX線レーザー媒質を組合せることで、波長13.9nmのレーザーにおいて、われわれは完全な空間コヒーレンスを持ったX線レーザービームの発生に成功している。X線レーザーの利用に着目すると、高い空間コヒーレンスを用いることで高密度プラズマの干渉計測やX線スペックルを用いた固体表面の物性研究、そしてX線領域での非線形過程の研究といったシングルショットベースの研究に加え、繰り返し数を利用することで余分な軟X線光学系を廃した軟X線露光による微細加工などが行われ始めている。今後さらなるプラズマX線レーザーの高効率化,小型化を図ることで安価なX線コヒーレント光源としての利用範囲を広げていく研究が進められている。本講演では、X線レーザーの利用研究の観点から見た現状、将来展望を説明し、さらに水の窓からkeV領域のX線レーザー発生に関する最近の話題について紹介する。

口頭

EUVレーザー励起によるZnOの時間分解発光スペクトル

古川 裕介*; 村上 英利*; 斎藤 繁喜*; 猿倉 信彦*; 西村 博明*; 三間 圀興*; 田中 桃子; 錦野 将元; 山谷 寛; 永島 圭介; et al.

no journal, , 

酸化亜鉛(ZnO)は紫外領域での次世代発光材料として注目されている。本研究では、短パルス極端紫外(EUV)レーザー光を用いてZnO結晶のEUV光に対する光応答を評価した。真空チャンバー内に置いたZnO結晶にEUVレーザー光($$lambda$$=13.9nm)を照射し、ZnOからの発光スペクトルと時間プロファイルを、分光器を組合せたストリークカメラを用いて測定した。UVレーザー光($$lambda$$=351nm)によって励起した場合のZnOからの発光スペクトルとその時間プロファイルについても同じ測定条件の下で測定した。EUVレーザー励起の発光寿命は、2.6nsであり、UVレーザー励起の場合は2.8nsであった。このEUVレーザー光とUVレーザー光に対するZnOの一様な光応答は、ZnOがUV領域からEUV領域までのシンチレーターとして有用であることを示している。

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