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論文

Development of soft X-ray microscopy using Fresnel zone plate for observation of laser-induce surface dynamics

錦野 将元; 馬場 基芳*; 末元 徹; 長谷川 登; 石野 雅彦; 海堀 岳史; 河内 哲哉; 山極 満

X-Ray Lasers 2012; Springer Proceedings in Physics, Vol.147, p.199 - 202, 2014/00

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レーザー照射によるアブレーション現象の観察やX線照射された細胞の観察へ向けた軟X線レーザーを用いた高空間分解計測手法の開発を行っている。はじめに単一パルスのフェムト秒レーザーによって引き起こされるレーザーアブレーションの過程を高空間,高時間分解能で観察するために、結像光学素子としてフレネルゾーンプレートを用いた反射型の軟X線顕微法の開発を行った。反射型軟X線顕微法の原理実証実験において空間倍率約20から50倍で、1$$mu$$m以下程度の空間分解能を持つことがわかった。これまでに軟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イメージングを行っており、高倍率にすることにより高空間分解能の達成が可能なこの軟X線顕微法をポンプ・プローブ計測装置へ組み込むための検討を行っている。これらの原理実証実験の結果について講演を行う。

論文

Nano-meter size modification of metal surfaces induced by soft X-ray laser single pulse

石野 雅彦; Faenov, A.*; 田中 桃子; Pikuz, T.; 保 智己*; 長谷川 登; 錦野 将元; Starikov, S. V.*; Stegailov, V. V.*; Norman, G.*; et al.

X-Ray Lasers 2012; Springer Proceedings in Physics, Vol.147, p.121 - 124, 2014/00

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We show experimentally the possibility of the precise nano-meter size surface structuring of metal surfaces induced by ultra low fluencies of pico-second soft X-ray laser single pulse. After irradiation processes, we observed the modified surfaces to understand the interactions between the soft X-ray laser pulses and various materials by a scanning electron microscope. The formations of unique modified structures caused by irradiations of the soft X-ray laser pulses were seen. On Al surface, the formations of conical structures were observed in the shallow features. On Au surface, the ripple-like structures were observed. The atomistic model of ablation is developed that reveals the ultra-low threshold fluency values of this process. Calculated ablation depth as a function of irradiation fluency is in good agreement with the experimental data presented as well as with the existing data on optical ablation. Our results will open new opportunities for nano-meter size processing for metal surfaces.

論文

Observation of the laser-induced surface dynamics using the single-shot soft X-ray laser probe

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

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。

口頭

Real-time observation of laser heated metals with high brightness monochromatic X-ray techniques at present and future prospects

大道 博行; 山田 知典; 山下 晋; 杉原 健太; 西村 昭彦; 村松 壽晴; 菖蒲 敬久

no journal, , 

レーザー溶接,切断技術に関するX線撮影手法について報告する。SPring-8のエネルギー60キロボルトのアンジュレーター等を用いてファイバーレーザーを照射することにより溶融する金属の挙動をリアルタイムで観測できるようになった。この結果は計算機シミュレーションの結果と比較することによりレーザー照射による溶融現象の詳細な物理モデルの構築が可能になる。またレーザー照射後の凝固過程のリアルタイム観測から溶接品質を左右する溶接欠陥の発生、残留応力生成などの知見も得られる。これらをまとめるとともに、X線自由電子レーザーを用いた実験への展望にも触れる。

口頭

Source development of novel coherent X-ray and the applications in JAEA

河内 哲哉; 佐々木 明; 錦野 将元; 石野 雅彦; 長谷川 登; 今園 孝志; 越智 義浩; 田中 桃子; Faenov, A. Ya.*; Pikuz, T.; et al.

no journal, , 

本講演では、原子力機構におけるコヒーレントX線源の開発とその応用について最新の成果を報告する。コヒーレントX線源開発では、韓国光州科学院とドイツマックスボルン研究所と共同で行ったX線レーザーの偏光状態計測の結果と、高強度レーザー照射で初めて実現できる相対論的プラズマからの短波長領域の高次高調波の発生について報告する。また、X線共鳴励起による水の窓領域の新しいX線レーザーの可能性及び、レーザー照射時の輻射減衰効果に起因する高輝度$$gamma$$線発生にかかわる理論計算の結果の報告も行う。コヒーレントX線の応用研究に関しては、レーザー照射された金属表面のナノスケール形状変化をX線レーザー干渉計により観測した結果に基づき、アブレーション機構の詳細な議論を行うとともに、X線レーザーパルスを金属に照射した際にナノスケールの円錐状構造が生成することの報告と、その生成機構について分子動力学に基づくシミュレーションとの比較を通じて議論を行う。

口頭

Superfluorescence observed following EUV-FEL excitation of helium gas

Harries, J.; 永園 充*; 岩山 洋士*; 富樫 格*; 登野 健介*; 矢橋 牧名*; 仙波 泰徳*; 大橋 治彦*; 石川 哲也*; 繁政 英治*

no journal, , 

We are currently witnessing rapid progress in the extension of effects now commonplace with visible light lasers towards shorter and shorter wavelengths. Highlights include XFEL-pumped lasing, and electromagnetically-induced transparency. Superfluorescence shares similarities with ASE lasing, but occurs only if several specific conditions are met. We have observed and characterised superfluorescence at a wavelength of 501.7 nm following 1s1s$$rightarrow$$1s3p excitation of helium atoms by 53.7 nm free-electron laser radiation. Emitted pulse energies of up to 100 nJ (10$$^{11}$$) photons were observed, corresponding to a photon number conversion efficiency of up to 10%. We observed the peak intensity to scale as $$rho^2$$, and the pulse width to scale as $$rho^{-1}$$, where $$rho$$ is the atom number density. Emitted pulses as short as 1 ps were observed.

口頭

High power $$gamma$$-ray flash emission in the ultra intense laser-plasma interaction

Esirkepov, T. Z.

no journal, , 

When the high-intensity laser interaction with matter enters the regime of dominated radiation reaction, the radiation losses open the way for producing short pulse high power $$gamma$$ ray flashes. The $$gamma$$-ray pulse duration and divergence are determined by the laser pulse amplitude and by the plasma target density scale length. On the basis of theoretical analysis and particle-in-cell simulations with the radiation friction force incorporated, optimal conditions for generating the $$gamma$$-ray flash in the laser interaction with a tailored overcritical density target are found.

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