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論文

Hydrodynamics driven by ultrashort laser pulse; Simulations and the optical pump - X-ray probe experiment

Inogamov, N. A.*; Zhakhovsky, V. V.*; 長谷川 登; 錦野 将元; 山極 満; 石野 雅彦; Agranat, M. B.*; Ashitkov, S. I.*; Faenov, A. Y.*; Khokhlov, V. A.*; et al.

Applied Physics B, 119(3), p.413 - 419, 2015/06

 被引用回数:6 パーセンタイル:55.3(Optics)

Spatial structures of ablative mass flow produced by femtosecond laser pulses are studied. In experiments with a gold film, the Ti:sap laser pulse having a focal size of 100 microns on a target was used, while a soft X-ray probe pulse was utilized for diagnostics. The experimental data are compared with simulated mass flows obtained by two-temperature hydrodynamics and molecular dynamics methods. Simulation shows evolution of a thin surface layer pressurized after electron-ion thermalization, which leads to melting, cavitation and formation of spallation liquid layer. The calculated asymptotic surface velocity of this layer as a function of fluence is in reasonably good agreement with experimental data.

論文

Surface nano-structuring produced by spallation of metal irradiated by an ultrashort laser pulse

Inogamov, N. A.*; Zhakhovsky, V. V.*; Ashitkov, S. I.*; Emirov, Y. N.*; Faenov, A. Y.*; Pikuz, T. A.*; 石野 雅彦; 神門 正城; 長谷川 登; 錦野 将元; et al.

Journal of Physics; Conference Series, 500(11), p.112070_1 - 112070_6, 2014/05

 被引用回数:18 パーセンタイル:0.88

超短パルスレーザーの照射によって金属表面に形成される構造とその形成機構についての報告である。複雑な形状のナノ構造はレーザーの照射によって融解した表面層の破砕的アブレーションによって形成されることが、実験結果および理論計算から示された。破砕的アブレーションは照射レーザーによって加熱融解された表面層の内部に形成される泡状構造の成長を伴っている。融解層はレーザーの照射後数ナノ秒後には凝固し、表面には泡状構造由来の複雑な形状のナノ構造が残ると考えられる。

論文

Interaction of soft X-ray laser pulse radiation with aluminum surface; Nano-meter size surface modification

石野 雅彦; Faenov, A.*; 田中 桃子; 長谷川 登; 錦野 将元; 保 智己*; Pikuz, S.*; Inogamov, N. A.*; Zhakhovsky, V. V.*; Skobelev, I.*; et al.

AIP Conference Proceedings 1465, p.236 - 240, 2012/07

 被引用回数:2 パーセンタイル:30.79

軟X線レーザーによるアブレーション過程の理解を目的として、アルミニウム表面に軟X線レーザーを集光照射した。照射痕を走査型電子顕微鏡で観察したところ、アブレーション構造とは異なる表面改質領域が形成されていることがわかった。この表面改質領域には、ナノメートルオーダーの直径を持つ円錐状構造が多数形成されている。また、円錐状構造が形成されている改質領域は、照射した軟X線レーザーの浸入長に一致する深さであるこことも確認した。軟X線レーザーによるアルミニウム表面に形成される改質構造は、新規のナノ構造形成プロセスとしても興味深い。このX線レーザーとアルミニウム表面との相互作用によって形成される改質領域については、理論計算により提唱されている破砕的モデルで説明することができる。

論文

Two-temperature warm dense matter produced by ultrashort Extreme Vacuum Ultraviolet-Free Electron Laser (EUV-FEL) pulse

Inogamov, N. A.*; Faenov, A. Ya.*; Zhakhovsky, V. V.*; Pikuz, T. A.*; Skobelev, I. Yu.*; Petrov, Y. V.*; Khokhlov, V. A.*; Shepelev, V. V.*; Anisimov, S. I.*; Fortov, V. E.*; et al.

Contributions to Plasma Physics, 51(5), p.419 - 426, 2011/06

 被引用回数:19 パーセンタイル:30.15(Physics, Fluids & Plasmas)

極短パルス,極端紫外自由電子レーザー(EUV-FEL)パルス(波長:50nm,パルス幅:100fs)をフッ化リチウム(LiF)のような誘電体に照射することで、結晶状態にあるLiFの破砕現象を初めて観測した。低フルーエンスの場合ではLiFの破砕現象が起こり、これがLiFの低いアブレーション閾値の原因となっていることを明らかにした。同様の現象は、ピコ秒パルスの関西光科学研究所X線レーザー装置を用いた実験でも観測されている。この破砕現象は、ナノ秒パルスのX線レーザー装置では観測されておらず、フェムト$$sim$$ピコ秒パルス特有の現象であることをモデル計算から明らかにした。

論文

Spallative ablation of dielectrics by X-ray laser

Inogamov, N. A.*; Zhakhovsky, V. V.*; Faenov, A. Ya.*; Khokhlov, V. A.*; Shepelev, V. V.*; Skobelev, I. Y.*; 加藤 義章*; 田中 桃子; Pikuz, T. A.*; 岸本 牧; et al.

Applied Physics A, 101(1), p.87 - 96, 2010/10

 被引用回数:30 パーセンタイル:22.19(Materials Science, Multidisciplinary)

A short laser pulse in wide range of wavelengths, from infrared to X-ray, disturbs electron-ion equilibrium and increases pressure in a heated layer. The case where the pulse duration $$tau$$$$_{L}$$ is shorter than acoustic relaxation time $$t$$$$_{s}$$ is considered. It is shown that this short pulse may cause thermomechanical phenomena such as spallative ablation regardless of wavelength. While the physics of electron-ion relaxation strongly depends on wavelength and various electron spectra of substances. There are spectra with an energy gap in semiconductors and dielectrics opposed to gapless continuous spectra in metals. The paper describes entire sequence of thermomechanical processes from expansion, nucleation, foaming, and nanostructuring to spallation with particular attention to spallation by X-ray pulse.

口頭

軟X線レーザーを集光照射した金属表面の観察

石野 雅彦; Faenov, A.*; 田中 桃子; 長谷川 登; 錦野 将元; 保 智己*; Pikuz, T. A.*; Inogamov, N. A.*; Zhakhovsky, V. V.*; Skobelev, I. Y.*; et al.

no journal, , 

軟X線レーザーによるアブレーションの理解を目的として、アルミニウム表面に軟X線レーザーを照射した。その照射痕を走査型電子顕微鏡で観察したところ、アブレーションとは異なる微細構造を持つ改質領域が形成されていることを確認した。この領域にはナノメートルオーダーの直径を持つ円錐状の構造物が多数確認できる。そして、この改質領域は軟X線レーザー波長の侵入長さと等しい深さを持つことも確認した。今回得られた結果は、軟X線レーザーによるアブレーション過程の理解だけでなく、軟X線レーザーの微細加工への応用にも重要な知見を与えるものと考えている。発表では、アルミニウムだけでなく、他物質を用いた観察結果も示す予定である。

口頭

Surface nanodeformations caused by ultrashort laser pulse

Inogamov, N. A.*; Zhakhovsky, V. V.*; Ashitkov, S.*; Eminov, Yu.*; Faenov, A.*; Petrov, Y. V.*; Khokhlov, V.*; 石野 雅彦; Demaske, B.*; 田中 桃子; et al.

no journal, , 

Results of investigations of surface nanomodification caused by ultrashort laser pulses from infrared will be presented and discussed.

口頭

Low-threshold surface modification of metals irradiated by picosecond soft X-ray laser pulses; Observation and modeling

Pikuz, T.; Faenov, A.*; 石野 雅彦; Starikov, S. V.*; Stegailov, V. V.*; Norman, G. E.*; Fortov, V.*; Skobelev, I.*; Inogamov, N. A.*; Zhakhovsky, V. V.*; et al.

no journal, , 

Systematic experimental and theoretical studies of the surface modifications resulting from the interactions of both single and multiple SXRL pulses irradiation of metals have been provided. Developed models show that relatively slow electron-ionic relaxation in such metals results in maintaining of the high electron pressure in the near surface region for several picoseconds, that is sufficiently long for the development of the hydrodynamic response that causes the negative pressure region formation and the nanostructuring of a thin surface layer. Obtained results demonstrate that tensile stress created in metals by short X-ray pulse can produce spallative ablation of target even for drastically small X-ray fluencies, which open new opportunities for material nano processing.

口頭

軟X線レーザーパルスの集光照射によるアルミニウム表面での損傷構造の形成

石野 雅彦; 錦野 将元; 長谷川 登; 保 智己*; Faenov, A.*; Pikuz, T.*; Zhakhovsky, V.*; Skobelev, I.*; Inogamov, N.*; 河内 哲哉

no journal, , 

軟X線レーザーの集光照射によってアルミニウム表面で起こるアブレーション現象の理解を目的として、蒸着膜をターゲットに用いた照射実験を行った。電子顕微鏡による表面観察から軟X線レーザーの照射によって、アルミニウム表面にはナノメートルサイズの微細な突起状構造が形成されることが確認できた。観察されたこれらの突起状構造物は表面の熱的融解に起因するものと考えられる。しかし、軟X線レーザー照射によって加熱される表面物質からの可視発光は捉えることはできなかった。アルミニウム表面の損傷構造の観察結果と合わせて、実験の結果から推測される軟X線レーザーのよって起こるアブレーション過程について議論する。

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