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論文

Odd-parity autoionizing levels of uranium observed by two-color two-step photoionization optogalvanic spectroscopy

宮部 昌文; 佐藤 志彦; 若井田 育夫; 寺林 稜平*; Sonnenschein, V.*; 富田 英生*; Zhao, Y.*; 坂本 哲夫*

Journal of Physics B; Atomic, Molecular and Optical Physics, 54(14), p.145003_1 - 145003_8, 2021/07

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.01(Optics)

高繰返しチタンサファイアレーザーとウランホローカソードランプを用いて、2色2段階光イオン化光ガルバノ分光法により、ウランの2段階共鳴イオン化スキームの探索を行った。基底状態のウラン原子を1段目のレーザー光で5つの偶パリティ励起準位に遷移させ、2段目のレーザー波長をスキャンすることで多くのイオン化遷移を観察した。1段目のレーザー光を遮断することで、単色・2光子イオン化遷移の同定も行った。これらの結果から、イオン化ポテンシャル(49958.4cm$$^{-1}$$)から51150cm$$^{-1}$$までのエネルギー範囲で、50個以上のウランの奇パリティ自動イオン化準位を見出した。得られた準位エネルギーは、これまでに報告されている値と$$pm$$1cm$$^{-1}$$以内で一致した。これらの結果から、工学院大学や名古屋大学と共同開発している共鳴イオン化スパッタ分析装置を用いた放射性微粒子のウラン分析のための基礎データを取得することができた。

論文

Tungsten impurity density in fusion plasma

仲野 友英; Shumack, A.*; Maggi, C. F.*

Journal of Physics B; Atomic, Molecular and Optical Physics, 2 Pages, 2016/01

原子力機構とユーロヒュージョン(オランダ基礎エネルギー研究所、マックスプランク物理研究所、などからなる研究組織)との共同研究により、ヨーロッパの大型トカマク装置JETの高温プラズマ中のタングステンイオン密度を決定することに成功した。改良型X線分光器で測定されたスペクトルを原子構造計算プログラムFACによって解析した。この解析により45価及び46価のタングステンイオンと32価のモリブデンイオンのスペクトル線を同定した。さらに、意図的にモリブデンをプラズマに入射することによって、モリブデンイオンのスペクトル線の同定結果を確かめた。これらのタングステンイオン及びモリブデンイオンのスペクトル線の絶対強度からそれらの絶対密度を決定した。

論文

Determination of tungsten and molybdenum concentrations from an X-ray range spectrum in JET with the ITER-like wall configuration

仲野 友英; Shumack, A.*; Maggi, C. F.*; Reinke, M.*; Lawson, K.*; Coffey, I.*; P$"u$tterich, T.*; Brezinsek, S.*; Lipschultz, B.*; Matthews, G. F.*; et al.

Journal of Physics B; Atomic, Molecular and Optical Physics, 48(14), p.144023_1 - 144023_11, 2015/07

 被引用回数:28 パーセンタイル:82.11(Optics)

欧州のトカマク型装置JETでは、タングステン材ダイバータの導入に伴いプラズマ中のタングステン量をモニターするため、既設のX線分光器を改造した。この分光器で観測されたスペクトルを原子構造計算プログラムで計算したスペクトルと比較することによって、$$mbox{W}^{45+}$$, $$mbox{W}^{46+}$$、及び$$mbox{Mo}^{32+}$$からの内殻励起スペクトル線を同定することに成功した。これらのスペクトル線の強度からタングステン及びモリブデンイオンの密度を導出し、電子密度に対して、それぞれ$$10^{-5}$$及び$$10^{-6}$$と決定した。さらに、導出したタングステン及びモリブデンイオン密度の妥当性の検証を以下のように行った。$$mbox{W}^{45+}$$スペクトル線の強度から導出したタングステンイオン密度は$$mbox{W}^{46+}$$スペクトル線強度から導出したタングステンイオン密度と20%で一致することを確かめた。また、X線分光器の2.4keV帯の連続スペクトル強度から導出したプラズマ実効電荷数は4.8keV帯の連続スペクトルから導出したプラズマ実効電荷数と50%で一致すること、そしてこれらは可視分光から導出されたプラズマ実効電荷数とよく一致することを確かめた。よって、本X線分光器の感度は妥当であると結論でき、導出したタングステン及びモリブデンイオン密度も信頼できると考えられる。

論文

A Streak camera study of superfluorescence at multiple wavelengths from helium atoms excited using free electron laser pulses

Harries, J.; 岩山 洋士*; 永園 充*; 富樫 格*; 矢橋 牧名*; 久間 晋*; 中嶋 享*; 宮本 祐樹*; 大饗 千彰*; 笹尾 登*; et al.

Journal of Physics B; Atomic, Molecular and Optical Physics, 48(10), p.105002_1 - 105002_9, 2015/05

 被引用回数:7 パーセンタイル:39.53(Optics)

We report the observation of superfluorescence at wavelengths (in air) of 501.6 nm, 667.8 nm, and 728.1 nm following the excitation of helium atoms with free-electron laser pulses at wavelengths of 53.7 nm ($$n$$=3 excitation) and 52.2 nm ($$n$$=4 excitation). The observed wavelengths of the superfluorescence pulses correspond to 1s3p-1s2s, 1s3d-1s2p, and 1s3s-2p transitions. Observation of superfluorescence on these transitions implies either competing cascade decays, or direct excitation of non-dipole allowed transitions. We have studied the time structure of the emitted pulses using a streak camera, and the results cannot be explained by straightforward considerations using the usual model for two-level superfluorescence.

論文

Photoelectron-photoion correlation in ultrafast multichannel photoionization of Ar

板倉 隆二; 伏谷 瑞穂*; 菱川 明栄*; 佐甲 徳栄*

Journal of Physics B; Atomic, Molecular and Optical Physics, 47(19), p.195602_1 - 195602_9, 2014/10

 被引用回数:3 パーセンタイル:19.34(Optics)

Arの超高速多チャンネル1光子イオン化の理論について光電子と光イオンの相関を組み入れたモデル計算を行った。イオン化にフーリエ限界レーザーパルスを用いた時には、スピン-軌道状態の重ね合わせによるAr$$^+$$のコヒーレント空孔ダイナミクスが観測できるが、レーザーパルスをチャープするとイオンのコヒーレンスは劣化することが示された。我々は、チャープパルスの場合でも光イオンのダイナミクスを同時に生成した光イオンで標識化することでコヒーレントダイナミクスを回復させることができることを明らかにした。

論文

Algorithm-based modeling of fractional ion abundance and rates of ionization and recombination for tungsten plasmas

佐々木 明; 村上 泉*

Journal of Physics B; Atomic, Molecular and Optical Physics, 46(17), p.175701_1 - 175701_11, 2013/09

 被引用回数:9 パーセンタイル:45.7(Optics)

核融合プラズマ中のタングステンイオンのイオン比,電離・再結合レートを、衝突輻射モデルによって解析した。エネルギー準位,輻射遷移確率などの主要なレート係数をHULLACコードで計算するとともに、多価電離イオンのレベル構造をコンピュータアルゴリズムで解析し、重要な二電子性再結合チャネルを見いだした。電子温度が100eVから5keVの領域で、モデルに対する価数や輻射損失の収束を得るとともに、W$$^{44+}$$とW$$^{45+}$$の比などについて、計算結果が実験と一致することを確かめた。

論文

Resonance-enhanced three-photon single ionization of Ne by ultrashort extreme-ultraviolet pulses

繁政 英治*; 永園 充*; 岩山 洋士*; Harries, J.; 石川 理沙*

Journal of Physics B; Atomic, Molecular and Optical Physics, 46(16), p.164020_1 - 164020_5, 2013/08

 被引用回数:1 パーセンタイル:7.17(Optics)

Time-resolved extreme-ultraviolet (EUV) fluorescence spectroscopy has been applied to study the multi-photon, single ionization of Ne irradiated by intense EUV-free-electron laser (FEL) pulses at a wavelength of 51 nm. A broad, intense peak at a wavelength of around 46 nm is observed, which is shorter than the incident FEL wavelength. The time-dependence of the fluorescence reveals that the peak has two un-resolved components, which we attribute to the decay of the excited ion states Ne$$^+$$2s$$^{-1}$$($$^2$$S) and 2p$$^{-2}$$($$^3$$P$$rm ^e$$)3s($$^2$$P$$rm ^e$$) at 46.0 nm and 44.6 nm. From the observed intensity ratios and fluorescence lifetimes we conclude that the Ne$$^+$$ 2p$$^{-2}$$ ($$^3$$P$$rm ^e$$)3s($$^2$$P$$rm ^e$$) state is populated by two-photon resonance-enhancement, via a 2p$$^4$$3p$$^2$$ doubly-excited state of Ne.

論文

Towards coherent control of SASE pulses using propagation through helium gas at wavelengths corresponding to double excitation

Harries, J.; 永園 充*; 岩山 洋士*; 繁政 英治*

Journal of Physics B; Atomic, Molecular and Optical Physics, 46(16), p.164021_1 - 164021_5, 2013/08

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.01(Optics)

Using the third harmonic of the FEL radiation from the SPring-8 compact SASE source SCSS we have studied the effects on SASE (self-amplified stimulated emission) pulses with central wavelengths near 20 nm due to passage through a helium gas cell. The positions of zero ionisation cross-section close to wavelengths corresponding to double-excitations allow operation as an efficient wavelength filter, with effectively 100% transmitted peak intensity until the Doppler-broadening limit is reached. We discuss how the time profile of the SASE pulses is affected, and discuss potential applications.

論文

Compact XFEL and AMO sciences; SACLA and SCSS

矢橋 牧名*; 田中 均*; 田中 隆次*; 冨澤 宏光*; 富樫 格*; 永園 充*; 石川 哲也*; Harries, J.; 彦坂 泰正*; 菱川 明栄*; et al.

Journal of Physics B; Atomic, Molecular and Optical Physics, 46(16), p.164001_1 - 164001_19, 2013/08

 被引用回数:71 パーセンタイル:95.37(Optics)

The concept, design, and performance of Japan's compact FEL facilities, the SPring-8 Compact SASE Source test accelerator (SCSS) and SPring-8 Angstrom Compact free electron LAser (SACLA), and their applications are reviewed. At SCSS, intense, ultrafast FEL pulses at extreme ultraviolet (EUV) wavelengths have been utilized for investigating various multiphoton processes in atoms, molecules and clusters by means of ion and electron spectroscopy. The quantum optical effect superfluorescence has been observed with EUV excitation. A pump-probe technique combining FEL pulses with near infrared laser pulses has been realized to study the ultrafast dynamics of atoms, molecules and clusters in the sub-picosecond regime. At SACLA, deep inner-shell multiphoton ionization by intense X-ray free-electron laser pulses has been investigated. The development of seeded FEL sources for producing transversely and temporally coherent light, as well as the expected impact on advanced science are discussed.

論文

Full-coherent free electron laser seeded by 13th- and 15th-order harmonics of near-infrared femtosecond laser pulses

佐藤 尭洋*; 岩崎 純史*; 大和田 成起*; 山内 薫*; 高橋 栄治*; 緑川 克美*; 青山 誠; 山川 考一; 富樫 格*; 深見 健司*; et al.

Journal of Physics B; Atomic, Molecular and Optical Physics, 46(16), p.164006_1 - 164006_6, 2013/08

 被引用回数:3 パーセンタイル:19.32(Optics)

自由電子レーザー(FEL)は、自己増幅自発放射方式を用いているため、発振したレーザー光のスペクトルや時間波形がスパイク状構造になる欠点がある。この問題点を解決するために、短波長光源である高次高調波をFELにインジェクションし、スペクトルや時間波形にスパイク構造のない極端紫外領域のシード型FELの研究開発を進めている。高次高調波を発生させるドライブレーザーである高出力フェムト秒・チタンサファイアCPAレーザーシステムは、これまで原子力機構で培ったレーザー技術を設計に活かし、レーザーシステムの構築を行った。そして、このドライブレーザーをXeガス中に集光して得られる13次高調波(波長61.7nm)、15次高調波(波長53.4nm)をシード光としてFELへインジェクションし、極端紫外領域でシード型FEL(波長61.2nm)の発振に世界で初めて成功した。また、シードFEL光のコントラスト比についても検討した。この結果について発表する。

論文

Fluorescence decay processes following resonant 2p photoexcitation of Ar atoms and clusters studied using a time-resolved fluorescence and photoion coincidence technique

下條 竜夫*; 池上 剛史*; 本間 健二*; Harries, J.; 為則 雄祐*

Journal of Physics B; Atomic, Molecular and Optical Physics, 46(7), p.075102_1 - 075102_9, 2013/04

 被引用回数:3 パーセンタイル:19.32(Optics)

The novel spectroscopic technique of time-resolved fluorescence-photo-ion coincidence spectroscopy (TFPICO) has been applied to the investigation of the decay processes of 2p inner-shell excited Ar atoms and clusters. For the Ar atom, only that fluorescence accompanying the production of Ar$$^+$$ showed a strong dependence on excitation energy. This dependence is discussed in terms of competing Auger decay processes. For Ar clusters, the TFPICO spectra for dimer ions (Ar$$_2$$)$$^+$$ revealed long-lifetime fluorescence components which can be attributed to the "third excimer continuum". With this work we demonstrate the usefulness of this technique for investigating the decay processes of inner-shell excited atoms and clusters.

論文

Separation of ionization and subsequent electronic excitation for formation of electronically excited ethanol cation in intense laser fields

生田 朋也*; 穂坂 綱一*; 赤木 浩; 横山 淳; 山内 薫*; 神成 文彦*; 板倉 隆二

Journal of Physics B; Atomic, Molecular and Optical Physics, 44(19), p.191002_1 - 191002_5, 2011/10

 被引用回数:10 パーセンタイル:47.58(Optics)

エタノールから生成した光電子と生成イオンを同時計測することによって、400nm, 96fs, 1.3-18TW/cm$$^{2}$$のレーザーパルス中にて起こるイオン化とその後の電子励起を分離して調べることができた。イオン化によって電子励起状態に生成するイオン化の分岐比は、レーザー強度の増加とともに減少した。一方、その後の電子励起は共鳴イオン化によって増大する。イオン化と電子励起の機構をエタノールカチオンの電子状態分布をもとに明らかにした。

論文

Determination of the absolute two-photon ionization cross section of He by an XUV free electron laser

佐藤 尭洋*; 岩崎 純史*; 石橋 和樹*; 沖野 友哉*; 山内 薫*; 足立 純一*; 柳下 明*; 矢澤 洋紀*; 神成 文彦*; 青山 誠; et al.

Journal of Physics B; Atomic, Molecular and Optical Physics, 44(16), p.161001_1 - 161001_5, 2011/08

 被引用回数:35 パーセンタイル:83.1(Optics)

Heガスに、XUV領域のイオン化断面積が既知である水素分子のガスを混合することによって、Heの2光子イオン化断面積の波長依存性を実験的に示した。

論文

Long-lived, highly excited neutral hydrogen atom production following oxygen 1s photoexcitation of gas-phase water molecules

Harries, J.; 下條 竜夫*; 本間 健二*; 國分 美希*; Sullivan, J. P.*; Lebech, M.*; 東 善郎*

Journal of Physics B; Atomic, Molecular and Optical Physics, 44(9), p.095101_1 - 095101_7, 2011/05

 被引用回数:9 パーセンタイル:44.38(Optics)

We have studied the production of long-lived, highly-excited, neutral hydrogen atom fragments following oxygen 1s inner-shell excitation/ionization of gas-phase water molecules using synchrotron radiation. Striking differences to fragment ion and low-$$n$$ neutral H yields are observed close to threshold. To investigate the decay pathways involved the neutral fragments were also detected in coincidence with H$$^+$$, O$$^{2+}$$, O$$^+$$, and OH$$^+$$ fragments.

論文

Spherically symmetric models for X-ray damage and the movement of electrons produced in non-spherically symmetric targets such as bio-molecules

森林 健悟

Journal of Physics B; Atomic, Molecular and Optical Physics, 43(16), p.165602_1 - 165602_7, 2010/08

 被引用回数:17 パーセンタイル:62.1(Optics)

We have developed a spherical symmetry model and an accurate model applied to the calculation of the damage of bio-molecules irradiated by X-ray free electron lasers (XFELs) for targets with shapes of a sphere and various ellipsoids. We discuss photo-electron impact ionization processes, energy losses of photoelectrons and the space distribution of free and quasi-free electrons. The electron distribution calculated by our spherical symmetry model agrees well with that calculated by our accurate model except for the place near the center in the spherical targets. The same tendency is shown at the ellipsoid targets with $$r$$ = 2 and 3 where $$r$$ is the ratio of the lengths of major axis with that of a minor one in the ellipsoid. Our spherical symmetry model can be applied to the target of one bio-molecule, that is, a lysozium.

論文

Highly charged tungsten spectra observed from JT-60U plasmas at $$T_{mbox{e}} approx$$ 8 and 14 keV

柳林 潤*; 仲野 友英; 岩前 敦; 久保 博孝; 蓮尾 昌裕*; 伊丹 潔

Journal of Physics B; Atomic, Molecular and Optical Physics, 43(14), p.144013_1 - 144013_6, 2010/07

 被引用回数:24 パーセンタイル:72.21(Optics)

プラズマ中心での電子温度8keV及び14keVのプラズマで高電離タングステンイオンの真空紫外スペクトルを観測し、スペクトル線の同定を行った。8keVのプラズマで観測された2.6$$sim$$3.2nmの波長帯のスペクトルは$$mbox{W}^{47+} -mbox{W}^{54 +}$$$$3mbox{p}_{3/2}-3mbox{d}_{5/2}$$遷移によるものであると同定した。14keVのプラズマで観測された2.0nm及び2.3nm付近のスペクトルは、それぞれ、$$mbox{W}^{55 +}-mbox{W}^{61+}$$$$mbox{3p}_{1/2}-mbox{3d}_{3/2}$$遷移、及び$$mbox{W}^{60 +}-mbox{W}^{63+}$$$$mbox{3s}_{1/2}-mbox{3p}_{3/2}$$によるものであると同定した。

論文

Temporal evolutions of electron temperature and density with edge localized mode in the JT-60U divertor plasma

仲野 友英; 久保 博孝; 朝倉 伸幸

Journal of Physics B; Atomic, Molecular and Optical Physics, 43(14), p.144014_1 - 144014_7, 2010/00

 被引用回数:7 パーセンタイル:36.81(Optics)

ELMが発生している間の電子温度と電子密度の変化を20kHzで測定した3本の中性ヘリウムの発光線の強度比より定めた。電子温度と電子密度はELMの指標である$$mbox{D}_alpha$$発光線が最大となる450$$mu$$s前から増加を始める。$$mbox{D}_alpha$$発光線が最大となる時刻で電子温度は低下し始め、一方で電子密度はさらにその300$$mu$$s後から低下し始める。電子温度の時間的な変化はELMによってダイバータへ輸送されたプラズマによるダイバータプラズマの加熱(温度上昇)と、再放出された中性粒子を電離するためのエネルギー消費(温度低下)によると解釈される。電子密度の時間的な変化は中性粒子の電離によって供給される電子によって決まる。

論文

Application of XFEL to the measurement of X-ray flux irradiating bio-molecules by using X-ray emission from hollow atoms produced from multiple X-ray absorption

森林 健悟

Journal of Physics B; Atomic, Molecular and Optical Physics, 41(8), p.085602_1 - 085602_6, 2008/04

 被引用回数:18 パーセンタイル:64.51(Optics)

We propose the measurement of X-ray numbers irradiating bio-molecules. This measurement is useful for the application of X-ray free electron lasers to the analysis of the cubic structure of bio-molecules. The charge numbers of atoms such as C, N, O in bio-molecules, which appear in the florescence X-ray spectroscopy from inner-shell excited states and hollow atoms, may inform us of the X-ray numbers. Furthermore, it is found that the ratio of X-ray intensity from the inner-shell excited states to that from the hollow atoms is in proportion to the X-ray numbers irradiating these atoms. This ratio also may be used for the measurement of the X-ray numbers.

論文

Application of X-ray nonlinear processes to the measurement of 10 fs to sub-ps of X-ray pulses

森林 健悟; 香川 貴司*; Kim, D. E.*

Journal of Physics B; Atomic, Molecular and Optical Physics, 38(13), p.2187 - 2194, 2005/07

 被引用回数:6 パーセンタイル:31.38(Optics)

2つの短パルスX線を$$Delta$$tの時間間隔だけあけてSi原子に照射し内殻励起,多重内殻励起からのX線数の計算を行った。多重内殻励起の生成は、多X線吸収、すなわち、X線非線形過程で生じることを用いて2つのX線パルスの重なりによるX線数の違いからパルス幅の測定ができる可能性を探った。200fsのX線パルスの場合、理論上、この方法で正確にパルス幅の測定ができるが、20fsパルスでは、100%以上の誤差が生じた。これは、内殻励起状態の寿命(25fs程度)がX線パルスと同程度であったためと予想される。すなわち、1つめのパルスで生成した(多重)内殻励起状態が2つのパルスが到着しても残っていれば、それが内殻電離を起こし、多重内殻励起状態からのX線数を増やすためであると考えられる。そこで、自動イオン化の時定数を1fs, 10fsとした場合のパルス測定の精度を計算した。20, 50, 80fsのX線パルス幅に対して、自動イオン化の時定数が1fsの場合は、この方法で正確な値を導くことができたが、自動イオン化の時定数が10fsになると算出した値は、それぞれ、28, 55, 80fsとなった。すなわち、この方法では、X線パルス幅よりも短い時定数の自動イオン化状態を持つ標的を取り扱う必要があることが明らかとなった。

論文

Theoretical study of the application of hollow atom production to the intensity measurement of short-pulse high-intensity X-ray sources

森林 健悟; 香川 貴司*; Kim, D. E.*

Journal of Physics B; Atomic, Molecular and Optical Physics, 37(20), p.4119 - 4126, 2004/10

 被引用回数:12 パーセンタイル:49.9(Optics)

高輝度X線が原子やイオンに照射されると内殻電離が起こり、内殻励起状態が生成される。この内殻励起状態は通常、自動イオン化を通して非常に速く消滅するが、X線の輝度がある値より大きくなると、内殻電離が自動イオン化よりも速く起こり、多重励起状態,中空原子が生成されることが予測されている。本研究では、具体的に高輝度短パルスX線源によるSiの2p内殻電子が2つ以上電離する多重内殻電離過程を取り扱い、多重内殻励起状態,中空原子からのX線発生のX線源強度測定への応用に関して検討を行った。Siの2p電子が5個電離した多重内殻励起状態と中空原子(2pがすべて電離した状態)からのX線数の比をいろいろなX線強度,パルスに対して計算した。その結果、比は、照射X線源のパルス幅にほとんど依存せず、その強度のみに依存することがわかった。これにより、多重内殻電離X線が高輝度短パルスX線源の強度測定に利用できる可能性があることを示した。

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