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

https://doi.org/10.1063/1.3280173

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。

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

https://doi.org/10.1088/1742-6596/163/1/012062

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。

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

https://doi.org/10.1016/j.jcrysgro.2008.09.106

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。

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

https://doi.org/10.2184/lsj.36.1028

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。

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

https://doi.org/10.1364/AO.47.001129

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 photons/(smmmrad0.01%bandwidth) and large photon flux of photons/pulse.

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

https://doi.org/10.1063/1.2815920

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。

EUVレーザーを用いた固体の時間分解分光

猿倉 信彦*; 古川 裕介*; 村上 英利*; 斎藤 繁喜*; 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, , 

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EUVレーザーを用いて酸化亜鉛,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計測を行った。その結果、酸化亜鉛で発光寿命3ns,中心波長380nm,窒化ガリウムで発光寿命5ns,中心波長370nmの発光が観測され、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。

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。

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20m,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1J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10photons/s/mm/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。

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。