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論文

Electron and ion coincidence momentum imaging of multichannel dissociative ionization of ethanol in intense laser fields

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

Progress in Ultrafast Intense Laser Science XI; Springer Series in Chemical Physics, Vol.109, p.23 - 42, 2015/00

光電子光イオン同時計測画像法を用いて、強レーザー場中エタノールの多チャンネル解離性イオン化を調べ、イオン化とその後の電子励起を分離して観測することができた。光電子と解離イオンのエネルギー相関から、エタノールが獲得できる内部エネルギーがイオン化および励起経路によって変わることを明らかとした。

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

 被引用回数:0 パーセンタイル:0

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

 被引用回数:0 パーセンタイル:0

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。

論文

Development of silver tape target system for high repetition X-ray laser

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

X-Ray Lasers 2010; Springer Proceedings in Physics, Vol.136, p.93 - 98, 2011/12

先進ビーム技術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。高繰り返しX線レーザー発生用に開発したテープターゲット装置は、テープターゲットの上下方向から張力をかけることにより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て、X線レーザーを発生させる。2台のテープターゲット装置を用いてダブルターゲット方式のX線レーザー発生実験を行った結果、銀コート固体ターゲットと比較して出力や指向性ビーム発散角が同程度であることを確認し、また、ビーム水平方向のポインティング安定性が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

Application of laser plasma X-ray beam in radiation biology

錦野 将元; 佐藤 克俊; 長谷川 登; 石野 雅彦; 河内 哲哉; 今園 孝志; 沼崎 穂高*; 手島 昭樹*; 西村 博明*

X-Ray Lasers 2010; Springer Proceedings in Physics, Vol.136, p.301 - 306, 2011/12

X線マイクロビームの細胞照射によるバイスタンダー効果の研究をはじめとする生物学の分野や、光子活性化療法やX線血管造影等の医療,医学分野において単色線パルスの有用性が認識されはじめており、レーザー駆動による単色X線源を実現することができれば、従来の大型放射光施設よりも格段に小型,安価で高輝度な光源として、生物学,医学分野をはじめとする諸分野へ大きな貢献をすることができる。本研究では、高輝度な単色X線パルス発生とその単色X線源を使った放射線生物学への応用研究への展開を目的としている。そこで、大阪大学大学院医学研究科・医用物理学講座及び大阪大学レーザーエネルギー学研究センターと共同で超短パルスレーザーによって発生させたレーザープラズマX線及び、軟X線レーザーを利用したX線マイクロビーム照射装置の開発及び、その装置を用いたがん細胞における放射線生物影響に関する応用研究を行った。

論文

Source development and novel applications of laser-driven plasma X-ray lasers in JAEA

河内 哲哉; 長谷川 登; 錦野 将元; 石野 雅彦; 今園 孝志; 大場 俊幸; 海堀 岳史; 岸本 牧; 越智 義浩; 田中 桃子; et al.

X-Ray Lasers 2010; Springer Proceedings in Physics, Vol.136, p.15 - 24, 2011/12

本講演では、原子力機構におけるレーザー駆動X線レーザーの光源開発及び利用研究に関する最新の成果を報告する。利用研究の対象は物質科学,レーザー加工,X線イメージング,生体細胞の放射線損傷等と多岐に渡っている。物質科学への応用に関しては、強誘電体の相転移直上での格子揺らぎの時間相関を初めて観測した。レーザー加工に関しては、短パルスレーザー照射時の試料表面電子融解現象をX線レーザー干渉計で観察した。軟X線回折イメージングに関しては、静止したサンプルの微細構造の観察結果とともに、将来的なポンププローブ観察への計画を紹介する。また、X線レーザーの集光性能を利用した細胞損傷効果の基礎実験では、DNAの2本鎖切断の観察結果とKeV領域のインコヒーレントX線照射の場合との比較を議論する。

論文

Development of the X-ray interferometer and the method of spatial and temporal synchronization of XRL and optical pulse

長谷川 登; 越智 義浩; 河内 哲哉; 寺川 康太*; 富田 卓朗*; 山本 稔; 錦野 将元; 大場 俊幸; 海堀 岳史; 今園 孝志; et al.

X-Ray Lasers 2010; Springer Proceedings in Physics, Vol.136, p.353 - 358, 2011/12

レーザー照射によるプリアブレーション過程の解明は、非熱的加工及び微細加工等の応用に対して重要である。われわれが開発したプラズマ軟X線レーザーは物質表面の微細構造の観測に適した短い波長(13.9nm)とダイナミクスの観測に適した短いパルス幅(7ps)を有する。本研究では、ナノスケールのダイナミクスを観測するために、軟X線レーザーを用いた干渉計の開発を行うとともに、軟X線レーザーと他のレーザーとの空間及び時間同期に関する研究を行った。ダブルロイズ反射鏡を用いることにより、深さ方向1nmの分解能を持つ干渉計の開発に成功した。空間同期に関しては、軟X線に感度を有するシンチレーターを用いることにより、50micron以下の精度でのアライメントを実現した。また時間同期に関しては、薄膜ターゲットを利用したプラズマゲートによるX線レーザーと他のレーザーとの時間同期に関する基礎実験を行ったので、これを報告する。

論文

An STM for molecules and wide-bandgap crystal

赤木 浩; Arissian, L.*; Bertrand, J. B.*; Corkum, P. B.*; Gertsvolf, M.*; Pavicic, D.*; Rayner, D. M.*; Smeenk, C.*; Staudte, A.*; Villeneuve, D. M.*; et al.

Laser Physics, 19(8), p.1697 - 1704, 2009/08

 被引用回数:4 パーセンタイル:26.25(Optics)

走査型トンネル顕微鏡は、電子のトンネル確率の位置情報から、固体表面の詳細な情報を得ることができる。分子や結晶に対するイオン化確率を測定すれば、分子や結晶構造に関する情報を得ることができると考えられる。本研究では、実際にH$$_{2}$$, N$$_{2}$$, Br$$_{2}$$などの小分子に対するトンネルイオン化確率の分子配向依存性や、石英,サファイア,フッ化リチウムなどの固体に対する光透過率の偏光依存性を測定し、分子や結晶構造に関する情報が得られることを示した。

論文

Propagation of the high power laser pulse in multicomponent cluster targets

Echkina, E. Yu.*; Inovenkov, I. N.*; Esirkepov, T. Z.; 福田 祐仁; Koga, J. K.; Bulanov, S. V.

Laser Physics, 19(2), p.228 - 230, 2009/02

 被引用回数:5 パーセンタイル:30.58(Optics)

We present the results of 3D PIC and 2D PIC simulations of the ultra short high irradiance laserpulse interaction with targets where the plasma containing multicomponent cluster targets and multi-clustercloud is embedded in an underdense plasma. In both cases the laser radiation expels the electrons from the clusters and ejects them into the wake plasma wave generated by the ultrashort laser pulse in the underdense plasma. This provides a novel mechanism for the electron injection into the wake field for acceleration.

論文

Ion acceleration and stability in the radiation pressure dominated regime

Pegoraro, F.*; Bulanov, S. V.

Laser Physics, 19(2), p.222 - 227, 2009/02

 被引用回数:7 パーセンタイル:38.82(Optics)

We investigate the stability against the onset of Rayleigh-Taylor modes of a thin plasma foil accelerated by the radiation pressure. We are interested in the process of ion acceleration in the interaction between a plasma foil and an ultra-intense laser pulse in the so-called radiation pressure dominated regime. We show that in the relativistic regime the Rayleigh-Taylor instability develops more slowly than in the non-relativistic regime. We show that the onset of the Rayleigh-Taylor-like instability leads to the formation of high-density, high-energy plasma clumps and to a relatively higher rate of ion acceleration in the regions between the clumps.

論文

Time-resolved fluorescence spectrum of wide-gap semiconductors excited by 13.9 nm X-ray laser

田中 桃子; 古川 裕介*; 中里 智治*; 巽 敏博*; 村上 英利*; 清水 俊彦*; 猿倉 信彦*; 錦野 将元; 河内 哲哉; 鏡谷 勇二*; et al.

X-Ray Lasers 2008; Springer Proceedings in Physics Series, Vol.130, p.501 - 505, 2009/00

本研究では、ZnOとGaNの単結晶について波長13.9nmのX線レーザー励起による時間分解発光計測を行い、UV励起の場合と比較し、EUV用シンチレーション物質としての評価を行った。ZnOに関しては、380nm付近に寿命3ns程度のエキシトン由来の発光が観測され、この振る舞いはUV励起の場合と同様であった。この波長領域の発光は利用が比較的容易であり、シンチレーターとして有用であることを示している。一方GaNに関しては、ZnOと比べて発光寿命が長くまたEUV励起とUV励起で発光の時間減衰が異なることがわかった。このことから、EUV用シンチレーターとしてはZnOの方が理想的であるといえる。また、X線レーザーがEUVを光源とする次世代リソグラフィーの周辺物質の評価などに有用であることが示された。

論文

New driver laser system for double target X-ray lasers at JAEA

越智 義浩; 長谷川 登; 河内 哲哉; 錦野 将元; 田中 桃子; 岸本 牧; 大場 俊幸

X-Ray Lasers 2008; Springer Proceedings in Physics Series, Vol.130, p.161 - 166, 2009/00

We have developed new driver laser system (TOPAZ: Twin OPtical Amplifiers using Zigzag slab) dedicated to generate highly coherent X-ray laser with the double target scheme at the Japan Atomic Energy Agency (JAEA). The laser system consists of Ti:Sapphire oscillator, pulse stretcher, OPCPA, prepulse generator, flash lamp pumped zigzag slab Nd:glass amplifiers, pulse compressor, and line focusing system. The TOPAZ system can be operated at the repetition rate of 0.1 Hz which is hundred times higher than the present system. The generated X-ray laser will be used in several application researches.

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 Series, 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

Development of a high-contrast, high-peak power, Ti:sapphire/OPCPA laser system

桐山 博光

Laser Physics, 17(4), p.472 - 477, 2007/04

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.01(Optics)

プリパルスフリー$$cdot$$高強度レーザーパルスの生成を目的として、光パラメトリックチャープパルス増幅器(OPCPA)を従来のチャープパルス増幅(CPA)レーザーの前置増幅部に組み込んだシステムの開発を行っている。本システムは低い励起エネルギーで有効にプリパルスを低減させるために、新たに考案した再生増幅器からの出力光を減光し、OPCPAで主パルスのみを選択的に増幅する構成を採用している。OPCPAにはタイプI位相整合のBBO結晶を2つ用い、その励起光には単一縦モードのQスイッチNd:YAGレーザーの第二高調波光を用いている。シード光をOPCPAで増幅することにより、24-mJのシグナル増幅光が高いコントラストで得られている。さらなる高エネルギー動作や、高繰り返し動作化についても議論する。

論文

Intense femto-second laser-driven X-ray source coupled with multiple directional quantum beams for applications

大道 博行; 匂坂 明人; 小倉 浩一; 織茂 聡; 西内 満美子; 余語 覚文; 森 道昭; Li, Z.*; 桐山 博光; 金沢 修平; et al.

X-Ray Lasers 2006; Springer Proceedings in Physics, Vol.115, p.595 - 605, 2007/00

現在、関西光科学研究所に設置されている超短パルス高強度レーザーを用いた量子ビーム発生実験を行っている。すなわちレーザーを厚さ数ミクロンの薄膜に照射することにより、プロトン,X線,テラヘルツ波,電子線が発生する。これらは時間同期がきちんととれており、時間幅も1ピコ秒以下であり、するどい指向性を有し輝度も高い。これらを組合せることにより、極めて新しいポンプ-プローブ計測等が可能になると考えられる。これら研究の現状と今後の方向について報告する。

論文

Development of beam-pointing stabilizer on a 10-TW Ti:Al${tiny 2}$O${tiny 3}$ laser system JLITE-X for laser-excited ion accelerator research

森 道昭; Pirozhkov, A.; 西内 満美子; 小倉 浩一; 匂坂 明人; 林 由紀雄; 織茂 聡; 福見 敦*; Li, Z.*; 加道 雅孝; et al.

Laser Physics, 16(7), p.1092 - 1096, 2006/07

 被引用回数:36 パーセンタイル:81.29(Optics)

レーザープラズマ相互作用などのパラメーターサーチ的な研究において、レーザーの安定的な供給は実験結果の信頼性を確保する意味で重要な課題である。本研究では、実験データの信頼性向上を目的に、最終的には従来の10TWレーザー装置に付加的にレーザーポインティングスタビライザーを設置する形で開発を進めている。これまでに装置本体の開発を終え、別のテラワットレーザーを用いて、100uradのポインティング安定性を10uradまで向上させることを実証している。これは、f/1の集光光学系で実験を行った場合に集光強度のゆらぎが40%$$sim$$3%以下に抑制されていることを意味する。

論文

Development of high-repetition-rate LD pumped Nd:YAG laser and its application

桐山 博光; 山川 考一

Laser Physics, 16(4), p.666 - 672, 2006/04

 被引用回数:4 パーセンタイル:24.03(Optics)

高繰り返し,高平均出力チタンサファイアレーザーシステムの小型化,高効率化を目的としてLD励起Nd:YAGジグザグスラブレーザーMOPAシステムの開発を行った。本増幅器は、合理的な6パス構成による多重パス増幅方式を採用し、低い入力エネルギーで高いエネルギー抽出効率を達成している。また、増幅光を高ビーム品質に保つため、ファラデーローテーター及びSBS位相共役鏡により、それぞれ熱複屈折効果と熱レンズ効果を補償する構成である。また、高い変換効率で第二高調波を発生させるために、非線形光学定数の大きいKTP結晶を採用した。平均LD励起パワーに対する増幅器平均出力特性を取得した。1-kHzの高繰り返し動作時において、平均LD励起パワー2.6-kWに対し、362-Wの増幅器平均出力が得られた。また、222-Wの増幅器平均出力に対して132-Wの高平均第二高調波出力を60%の高い変換効率で得た。応用への展開として、1繰り返し数-kHz,ピーク出力1-TWで動作するチタンサファイアレーザーシステムの実現に向けて、再生増幅器の開発を行った。平均グリーン励起パワー20-Wに対し、出力パワー4-Wが1-kHzの繰り返しで得られた。また、OPCPAの基礎的な実験を行い、出力エネルギー24-mJ,増幅利得6$$times$$106,増幅スペクトル帯域85-nm(FWHM)を達成した。

論文

Simulation of electron bunch generation by an ultrashort-pulse high-intensity laser-driven wakefield

山極 満; Bulanov, S. V.*; Esirkepov, T. Z.*; Koga, J. K.; 神門 正城; 上島 豊; 斎藤 寛二; 若林 大輔*

Laser Physics, 16(2), p.252 - 258, 2006/02

 被引用回数:2 パーセンタイル:13.5(Optics)

超短パルス高強度レーザーが有限長のアンダーデンスプラズマ層を伝播する際に励起する航跡場による電子加速について、2次元粒子シミュレーションを行う。中強度から高強度のレーザー場に対して、電子のエネルギー分布を解析する。レーザーパルス長がプラズマ波長のほぼ半分程度となる電子密度に対して、レーザー強度の増大は密度構造に劇的な変化をもたらし、キャビティとバンチを生成する。さらに、位相空間において限局した高速電子成分が生じ、そのエネルギー分布の解析的表式についても論議する。

論文

X-ray emission from multi-inner-shell excited states produced by high-intensity short-pulse X-rays

森林 健悟; Lee, K.*; 香川 貴司*; Kim, D. E.*

Laser Physics, 16(2), p.322 - 324, 2006/02

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.01(Optics)

多重内殻電離過程を用いた短パルス高強度X線の(1)強度,(2)パルス幅測定法の提案に関して講演を行う。(1)強度測定:高輝度短パルスX線源によるSi原子への照射の原子過程を取り扱った。$$2p$$電子がすべて電離した中空原子($$1s^22s^23s^23p^2$$)と$$2p$$電子が1つだけ残っている多重内殻励起状態($$1s^22s^22p3s^23p^2$$)から発生するX線数の比は、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、多重内殻電離状態から発生する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。(2)パルス幅測定:2つの短パルスX線を$$Delta$$tの時間間隔だけあけて照射し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。この方法は、X線パルス幅よりも十分短い時定数の自動イオン化状態を持つ標的に対して有効であることが明らかとなった。

論文

Analysis of gain generation of the TCE X-ray laser through temporal duration

越智 義浩; 河内 哲哉; 佐々木 明; 永島 圭介; 長谷川 登; 田中 桃子; 岸本 牧; 錦野 将元; 加藤 義章

X-Ray Lasers 2004; Institute of Physics Conference Series, Vol.186, p.111 - 114, 2005/06

波長1053nmのCPAガラスレーザーシステムを用いて、過渡励起方式(TCE)X線レーザーの研究を行っている。今回、原子番号の異なる銀(47),パラジウム(46),モリブデン(42)をターゲット物質として用い、その時間幅を斜入射分光器とX線ストリークカメラを組合せ時間・波長分解計測を行った。得られた時間幅は銀,パラジウム,モリブデンに対してそれぞれ9.3ps, 6.2ps, 3.9psであり、ターゲット物質の原子番号の減少とともに短くなることが明らかになった。この実験結果と流体コード、及び原子コードによるシミュレーションの比較により、プラズマ媒質中での利得発生機構についての解析を行いその結果について発表する。

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