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藤岡 慎介*; 西村 博明*; 西原 功修*; 佐々木 明; 砂原 淳*; 奥野 智晴*; 上田 修義*; 安藤 強史*; Tao, Y.*; 島田 義則*; et al.
Physical Review Letters, 95(23), p.235004_1 - 235004_4, 2005/12
被引用回数：147 パーセンタイル：95.58(Physics, Multidisciplinary)レーザー生成スズプラズマからの極端紫外(EUV)発光へのオパシティの効果を実験的に解析した。X線放射によって電子温度30-40eVの均一なスズプラズマを生成することにより、EUV波長域(10-20nm)におけるオパシティを初めて測定した。測定されたオパシティは理論計算とほぼ一致した。理論計算で求めたオパシティを用いた輻射流体シミュレーションと実験の比較の結果は、EUV光源としての効率を高めるためには、13.5nm領域でプラズマの光学的厚みが1程度以上になることが必要だが、反面オパシティが大きすぎると吸収の効果によって効率が低下することを示し、オパシティの制御が重要なことを示す。
Masnavi, M.*; 中島 充夫*; 佐々木 明; 堀田 栄喜*; 堀岡 一彦*
Applied Physics Letters, 87(11), p.111502_1 - 111502_3, 2005/09
被引用回数：4 パーセンタイル：17.87(Physics, Applied)MHDシミュレーションと、HULLACコードによる原子データを用いた原子過程シミュレーションを組合せ、キャピラリー放電によるEUV光源の変換効率が、電流パルスの形状を整形することで改善される可能性について理論的に解析した。電流パルスの形状を制御し、プラズマのダイナミクスを制御し、プラズマがピンチされた状態を維持することで、発光のパルス幅を伸ばし、準定常的なプラズマを生成することにより効率の改善を図る。
島田 義則*; 西村 博明*; 中井 光男*; 橋本 和久*; 山浦 道照*; Tao, Y.*; 重森 啓介*; 奥野 智晴*; 西原 功修*; 河村 徹*; et al.
Applied Physics Letters, 86(5), p.051501_1 - 051501_3, 2005/01
被引用回数：113 パーセンタイル：94.26(Physics, Applied)EUV光源として用いられるSnプラズマの基本的な輻射流体力学的な特性を明らかにするために、阪大レーザー研の激光XII号レーザーで球状のSnターゲットを照射し、生成したプラズマからのEUV光のスペクトル,発光強度分布,波長13.5nm領域の2%帯域中の発光強度とその時間変化,変換効率の測定を行った。照射強度5
10
W/cm
において最大効率3%が得られた。変換効率のレーザー強度依存性を等温膨張プラズマを仮定した理論モデルと比較した。
佐々木 明; 西原 功修*; 村上 匡且*; 小池 文博*; 香川 貴司*; 西川 亘*; 藤間 一美*; 河村 徹*; 古河 裕之*
Applied Physics Letters, 85(24), p.5857 - 5859, 2004/12
被引用回数：43 パーセンタイル：80.02(Physics, Applied)EUV光源として考えられているXeプラズマからの発光スペクトルにおいて4
-4
共鳴線の長波長側に幅の広いテール構造(red wing構造)が生成する機構を理論的に解析し、8価
12価程度のXeのイオンの4-4, 4
-4, 4-5サテライト線の寄与を明らかにした。高密度プラズマからの発光では、共鳴線の光学的厚さが増すにつれてサテライト線の強度が相対的に増加し、13.5nm帯の発光が増加することがわかった。プラズマXeイオンの原子モデルが明らかになり、それをもとに輻射輸送係数を計算し、プラズマの輻射流体力学的特性のシミュレーションによる解析が行えるようになった。
Masnavi, M.*; 中島 充夫*; 佐々木 明; 堀田 栄喜*; 堀岡 一彦*
Japanese Journal of Applied Physics, 43(12), p.8285 - 8291, 2004/12
被引用回数：5 パーセンタイル：23.97(Physics, Applied)半導体リソグラフィ用EUV光源としてレーザープラズマと並んで注目されている放電プラズマの放射特性の理論的な解析を行った。本論文では、放電励起プラズマが10
/cm
程度の低密度であることによる非平衡原子過程の効果に注目し、電離過程を時間依存,励起過程を定常とみなす準定常(QSS)モデルでポピュレーションを評価し、さらにHULLACによる詳細原子データを用い、 
の4d-5p遷移の構造を考慮して13.5nm帯の発光強度の評価を行ったところ、定常状態を仮定した場合よりも効率が向上する可能性があることがわかった。
西原 功修*; 西村 博明*; 望月 孝晏*; 佐々木 明
レーザー研究, 32(5), p.330 - 336, 2004/05
現在、核融合研究を含むエネルギー科学研究の成果を新しい学術の創生と先端産業技術に還元することが社会から要請されている。本解説では、特にレーザー核融合の基監技術を応用した極端紫外光源開発を中心に、産業技術への新しい展開を議論する。実験及び理論解析による、XeやSnのレーザー生成プラズマから発生する13.5nm帯のEUV光の特性について述べる。特に、原子データ計算コード(HULLAC)や、理論原子データベースによる分光解析によって、主要なスペクトル線の同定を行い、オパシティの性質を明らかにし、13.5nm帯で得られるEUV光出力理論的限界について議論する。さらにこれらのプラズマ物理の理解に基づく、ターゲット材質,構造や照射条件の最適化について検討する。
河内 哲哉; 佐々木 明; 田中 桃子; 岸本 牧; 長谷川 登; 永島 圭介; 小池 雅人; 大道 博行; 加藤 義章
Physical Review A, 69(3), p.033805_1 - 033805_4, 2004/03
被引用回数：16 パーセンタイル：57.84(Optics)われわれはニッケル様ランタンイオン4d-4p遷移(波長8.8nm)の強い増幅を観測した。用いた励起レーザーは小型のCPAガラスレーザーで励起エネルギーは18Jであった。この実験で励起レーザーパルスはプリパルスとメインパルスからなり、パルス幅は各々200ps, 7ps、パルス間隔は250psであった。KeV領域のX線分光と理論計算から、プリパルスの強度を下げることにより臨界密度付近のプラズマの温度を効果的に上昇させることができ、その領域からの電子熱伝導によって臨界密度よりも高い密度領域に実効的な利得領域を生成することを明らかにした。
藤間 一美*; 西原 功修*; 河村 徹*; 古河 裕之*; 香川 貴司*; 小池 文博*; More, R.*; 村上 匡且*; 西川 亘*; 佐々木 明; et al.
Emerging Lithographic Technologies VIII, Proceedings of SPIE Vol.5374, p.405 - 412, 2004/00
次世代リソグラフィ用EUV光源の設計指針を与えるために行っている、理論,シミュレーション研究について報告する。原子過程シミュレーションと輻射流体シミュレーションを開発し、プラズマの温度,密度分布,放射X線スペクトル,13.5nm帯の放射への変換効率を評価する。ターゲットとして用いるXeやSnプラズマの複雑な原子過程の解析をより正確に行うため、複数の原子データコード(Hullac, Grasp等)とモデル計算(平均原子モデル),基礎的な分光実験を行い結果を相互に比較する。阪大レーザー研の激光XII号レーザーを用いて測定されたSnプラズマのEUV変換効率の解析を行う。
Kim, J.*; Kim, D. E.*; 河内 哲哉; 長谷川 登; 助川 鋼太*; 岩前 敦*; 藤本 孝*
Journal of the Optical Society of Korea, 7(3), p.145 - 149, 2003/09
強い光電界強度によって生成した酸素プラズマにおける電子の速度分布関数の異方性について偏光プラズマ分光の手法を用いて評価した。用いた光源は幅66fs,ピーク強度10
W/cmのチタンサファイアレーザーで、この強度においては、光電界電離が主要な電離過程となる。観測においてはプラズマからのリチウム様酸素イオン(O
イオン)の1s2p P-1s4d D
(J=1/2-3/2及びJ=3/2-5/2)遷移(波長12.992nm)の偏光を計測した。その際、同種のイオンからの1s 2pP-1s4sS(J=1/2-1/2及びJ=3/2-1/2)を異なる偏光方向に対する計測系の感度の校正に用いた。上記の発光線の偏光度を酸素ガス密度、及び入射レーザーの偏光方向を変えた場合に調べた結果、励起レーザーの偏光状態を直線偏光から円偏光にすることで、発光線の偏光度が下がり、またガス密度を増加させると偏光度が下がることが見いだせた。これらの結果から、プラズマ中の電子速度分布関数の異方性の発生及び緩和についての知見が得られ、プラズマの異方性に起因すると考えられるX線レーザーの偏光制御への足掛かりが得られた。
河内 哲哉; 加道 雅孝; 田中 桃子; 長谷川 登; 長島 章; 加藤 義章
Journal de Physique, IV, 11(Pr2), p.Pr2_225 - Pr2_258, 2001/07
荷電交換再結合は、(1)再結合断面積が10
cmと大変大きいこと、(2)再結合する先が選択的であることなどの理由で、X線レーザーの高効率化のうえで有用な方法であると考えられている。今回、われわれは、炭素プラズマと中性子のヘリウム原子の衝突を考えて、その際に荷電交換再結合によって生じる水素様炭素n=3の励起状態と同イオンの基底状態間の反転分布量を数値シミュレーションによって評価した。さらにこの方法による予備実験を行ったので、その結果についても報告を行う。
難波 慎一; 河内 哲哉; 長谷川 登; 永島 圭介; 助川 鋼太*; 加道 雅孝; 田中 桃子; 大道 博行; 加藤 義章
International Journal of Applied Electromagnetics and Mechanics, 11(1), p.1 - 7, 2000/12
荷電交換再結合に必要とされる多価イオン生成法として、超短パルスレーザーをクラスターを含む高密度ガスに照射するという手法を採用している。本発表では、窒素クラスターに超短パルスガラスレーザーを照射し、多価イオンの生成効率を分光的に調べたので報告する予定である。また、クラスターが膨張した後の再結合プラズマに関するボルツマンプロットから水素様,ヘリウム様窒素イオンの励起準位間で反転分布が生じていることが観測されたので、これについても議論する。
岡坂 和尊*; 河内 哲哉; 大山 等*; 原 民夫*; 山口 直洋*; 安藤 剛三*
Japanese Journal of Applied Physics, 39(1), p.70 - 81, 2000/01
被引用回数：1 パーセンタイル：6.92(Physics, Applied)再結合プラズマを用いたリチウム様アルミニウムイオンの軟X線レーザーは数ジュールのエネルギーで軟X線レーザー光が発生できる方法として研究が進められているが、今回、照射レーザーのパターンを変え、それによる発生ゲイン係数の変化を観測し、結果を数値シミュレーションと比較することにより、ゲイン発生のための照射レーザーパターンの最適化を行った。
河内 哲哉
NIFS-PROC-44, p.69 - 72, 2000/01
高密度プラズマ中の多価イオンは、軟X線レーザーの媒質として重要であり、その発光機構を明らかにすることは、軟X線レーザーの高効率化や新しいスキームの発見に重要である。本発表では、再結合型軟X線レーザーを例にとり、プラズマ冷却時のイオンの再結合過程において、多重励起状態を経由する原子過程が重要な役割をすることを、シミュレーションによる手法と実験データを照らし合わせることにより明らかにする。また、再結合型軟X線レーザーにおける反転分布生成機構に関して議論する。
河内 哲哉; 藤川 知栄美*; 安藤 剛三*; 原 民夫*; 青柳 克信*
Inst. Phys. Conf. Ser., (159), p.211 - 214, 1999/00
最近の高強度レーザーの発達により高密度プラズマ中に多価イオンを生成することが容易になってきた。プラズマ中の多価イオンは軟X線レーザーなどの媒質として重要であり、その発光機構を十分に理解することは、軟X線レーザーの高効率化や、新しいスキームの発見に重要である。近年、筆者達は、再結合プラズマ軟X線レーザーにおいてイオンの励起状態生成に、イオンの二電子励起状態が重要な役割をすることを提唱し、その過程を取り入れたモデル計算により、Li様Alプラズマの実験で得られた軟X線レーザー線の利得係数を説明した。しかしながら、利得係数はイオンの励起状態占有密度の差に比例する量であり、直接励起状態占有密度を実験で測り、計算と比較することが望まれる。今回Li様Al再結合プラズマにおいて、励起状態占有密度を直接測定し、モデル計算との比較を行ったのでその報告をする。
久保 博孝; 澤田 圭司*
プラズマ・核融合学会誌, 74(6), p.562 - 567, 1998/06
国際熱核融合実験炉では、ダイバータ板への熱負荷を軽減するために、非接触ダイバータ・プラズマを標準の運転モードとしている。従来、ダイバータ・プラズマでは、イオンがダイバータ板で再結合し、中性粒子となってダイバータ板から放出され、それが電離されながら輸送される状態にあると考えられていた。しかし、最近、非接触ダイバータ・プラズマでは、プラズマ・イオンがダイバータ板に到達するまでに再結合する現象(体積再結合)が観測された。この体積再結合は、非接触ダイバータ・プラズマにおけるイオン流束の減少に重要な役割を果たすと考えられている。したがって、ダイバータ・プラズマにおける体積再結合過程の理解は、次期核融合装置の運転モードの検討及び性能評価に重要である。また、低温高密度プラズマ中のプラズマ素過程のひとつとして、体積再結合はプラズマ分光学的にも興味深い現象である。ここでは、ダイバータ・プラズマにおける体積再結合に関する最近の研究を、特に分光診断に関するものを中心に紹介する。
若井田 育夫; 大場 弘則; 池田 裕二*; 作花 哲夫*; 平等 拓範*
no journal, ,
福島第一原子力発電所事故炉の廃止に向けて、炉内溶融物である燃料デブリ等の元素組成の遠隔その場分析を実現するため、耐放射線性光ファイバを活用したレーザー誘起ブレークダウン発光分光法(LIBS)を開発している。レーザー光の遠隔搬送に耐放射線性光ファイバを使用したファイバLIBS法では水没させたウラン含有模擬デブリ試料の半定量分析性や耐放射線特性を評価し、水中, 高放射線場で取得できることを確認した。また、より長距離計測に対応するため、プローブ先端にマイクロチップレーザーを活用し直接レーザー光を炉内で発振させる手法も導入し、10kGy/hの高放射線環境で使用できることも確認した。
