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佐々木 明; 西村 博明*; 大西 直文*
プラズマ・核融合学会誌, 91(2), p.166 - 167, 2015/02
2014年9月にオーストリア、ウィーンで開催されたThe 16th International Workshop on Radiative Properties of Hot Dense Matter会議の参加報告で、会議において議論された、高温、高密度プラズマ中の原子過程、輻射輸送の研究の現状、今後の課題について議論した。米国リバモア研究所におけるNIF(National Ignition Facility)の現状、XFELを用いた実験などのトピックスについて紹介した。また、衝突輻射モデル計算コード比較ワークショップなどの分野の研究者の活動について紹介した。
佐々木 明
原子力・量子・核融合事典,1, p.108 - 109, 2014/12
原子力・量子・核融合事典の2章、高エネルギー物理・レーザー核融合の一部として、レーザープラズマX線レーザーについて紹介した。高温プラズマ中で生成するAg等の金属のNi様イオンを媒質とする、過渡的電子衝突励起X線レーザーを主な対象として、プラズマX線レーザーの原理、レーザー発振の実際の実現方法、発振が得られている波長や出力エネルギー、ビームのコヒーレンスなどの研究の成果を述べるとともに、短波長, 高出力化に向けた課題や、将来の応用可能性について議論した。
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。
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。
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。
西内 満美子; 大道 博行; 高部 英明*; 松門 宏治*
レーザー研究, 31(11), p.711 - 720, 2003/11
天体物理の分野で見られるような極限状態は、近年における超高強度レーザー研究の発展により、広いパラメータにわたるプラズマが生成可能になり、地上の実験室で広い範囲の天体プラズマが生成可能になった。超高強度レーザーをターゲットに照射した時にできるプラズマは超高密度・超高温度の状態にある。このようなプラズマの内部における物理過程は、宇宙における天体現象を支配している物理過程と同様であることが期待される。これから、超高強度レーザーを用いたプラズマ実験が、宇宙における極限状態:「模擬天体」を提供でき、宇宙物理における弱点を補うことができるものと期待される。具体的には流体力学,原子物理,輻射輸送,相対論的プラズマ,核反応プラズマ,重力相互作用等の課題が、両者のオーバーラップする研究領域となっている。本論文では、これら実験室宇宙物理の観点で位置づけて具体的実験例を紹介している。
佐々木 明
プラズマ・核融合学会誌, 79(4), p.315 - 317, 2003/04
次世代半導体リソグラフィのためのEUV光源として注目される、Xeプラズマの発光スペクトルの理論解析を行った。HULLAコードによってXeイオンのエネルギー単位,衝突,輻射過程のレート係数の計算を行い、Whiamコードシステムによってレベルポピュレーションとスペクトル計算を行った。その結果、Xe
~Xe
の4d-4f遷移がほぼすべて11nm帯で発光して強いピークとして観測されるのに対し、4d-5p遷移の波長は価数が高くなるに従って短波長側にシフトすることがわかった。放電励起による低密度プラズマでは、Xe
の4d-5p遷移がEUV光源として要求されている13.5nm帯で発光することがわかった。
佐々木 明; 内海 隆行*; 森林 健悟; 加道 雅孝; 田中 桃子; 長谷川 登; 河内 哲哉; 大道 博行
Journal of Quantitative Spectroscopy & Radiative Transfer, 71(2-6), p.665 - 674, 2001/10
被引用回数：9 パーセンタイル：46.28(Optics)プラズマ流体コードと原子過程コードを用い、過渡利得型電子衝突X線レーザーの利得分布を解析する。原子過程コードは、Ni様イオンの詳細なエネルギー準位構造と衝突、輻射過程のレート係数をHULLACコードで計算し、またレベル構造を平均化する手法でPd様からAr様までのイオンを考慮して広いプラズマ温度、密度の範囲で計算できるようにした。計算と実験の結果を解析し、予備生成したプラズマの臨界密度面付近が急激に加熱、電離されて利得が生成することを示す。また4-3遷移の発光の分布から、プラズマのイオン化状態を解析する。さらに薄膜ターゲットを短パルスレーザーで励起すると、熱伝導などによるエネルギーの損失が少なく高温度が得られるので高利得が得られことを示す。内殻励起状態の電離過程のモデリングの改善、原子レベル構造をオプジェクト指向の手法で記述するプログラミングの改良についても述べる。
佐々木 明; 内海 隆行*; 森林 健悟; Zhidkov, A. G.; 加道 雅孝; 田中 桃子; 長谷川 登; 河内 哲哉
Journal de Physique, IV, 11(Pr2), p.Pr2_75 - Pr2_78, 2001/07
現在70~350Åの波長域でレーザー発振が得られている過渡利得型電子衝突励起X線レーザーの理論的・実験的解析を行っている。われわれはプラズマ流体コードと組み合わせて媒質プラズマの特性、イオン比やX線レーザー利得を求めるため、HULLACコードの原子データを用いた原子過程コードを開発した。そして、プリ・メインパルスの強度、パルス幅の種々の励起条件の検討を行った。メインパルスは強度が大きい程電離や励起に有利であるが、パルス幅の下限は電離に要する時間で制限される。高強度のプリパルスを用いあらかじめNi様イオンを生成することは利得の生成に有利であり、特に薄膜ターゲットを用いると電離が効率的に起こることと膨張がより速く再結合が抑制される利点をもつ可能性がある。これらをもとに最適な励起条件について議論する。
森林 健悟; 佐々木 明; Zhidkov, A. G.
Physica Scripta, T92, p.185 - 187, 2001/07
高強度レーザーを固体物質に照射実験したところリチウム様やベリリウム様イオン中空原子が生成したという報告がいくつかのグループからあった。ここでは、この中空原子生成に重要な原子過程、レーザー強度と中空原子生成量の関係を議論する。中空原子生成に最も重要と考えられている電子衝突内殻励起・電離過程を取り扱い、これらの過程の中空原子生成の効果を調べた。中空原子の生成量は、10W/cm
までのレーザー強度に対して、レーザー強度の3乗の割合で増加すること、中空原子のポピュレーションは内殻励起状態の約1%になることが見積もられた。さらに、この場合、電子温度は非常に高い(~30keV)ので、内殻電離過程が内殻励起よりも中空原子を生成するのに重要な過程であることがわかった。
佐々木 明
プラズマ・核融合学会誌, 77(2), p.146 - 152, 2001/02
レーザー生成プラズマを媒質として用いるX線レーザーの動作機構について、理論と計算機シミュレーションの見地から議論する。媒質プラズマの流体力学的特性、原子物理・原子過程をモデル化し、それを数値的に解析するためのシミュレーション手法を示す。短パルス高強度レーザー励起の場合に、粒子法によるシミュレーションが重要になる可能性を示す。プラズマの温度、密度条件を見積もる方法及び、波長100
領域でのX線レーザーから得られる発振出力、それを励起するために必要なエネルギーの見積もりを示す。
佐々木 明; 村上 泉*; 高部 英明*
レーザー研究, 28(7), p.446 - 449, 2000/07
平成12年3月に、光量子研究にも深く関連するプラズマ原子過程、原子データの3つの国際会議が開かれた。第一は米国でのAPSプラズマ原子過程会議(APIP)、第二は英国での国際原子分子データ会議(ICAMDATA)、第三は米国での実験室天文学に関する会議である。これらの会議に、原研と委託、協力研究の形でX線レーザーや高強度場科学を共同で研究している研究者が分担して参加し、内容を報告書にまとめた。世界の研究機関でX線レーザーや、天体プラズマの解析をめざした原子データコードの開発が進められていること、超短パルスレーザーやZピンチ装置の応用研究が始められていること、原子データをインターネット上にデータベースを構築して公開する試みが行われていることなどの、現在の研究状況を紹介する。
森林 健悟; 佐々木 明; 上島 豊
High-power Lasers in Energy Engineering (Proceedings of SPIE Vol.3886), p.634 - 641, 2000/00
内殻励起状態や中空原子からの輻射遷移を用いたX線レーザーの物理的過程を考察し、実験に必要なレーザーの出力、プラズマパラメーター等を示す。内殻励起状態、中空原子を作るために必要な高輝度X線源は高出力短パルスレーザーをプラズマや薄膜との相互作用から生じるX線を用いる。原子過程に関しては、2つのコード(CowanのコードとDecluaxのコード)を用いて計算して、これらの原子データの精度を吟味する。さらに、原子過程を高精度に取り扱うために電子衝突電離の断面積に対して精度の高い経験則を用いる。
佐々木 明; 内海 隆行*; 森林 健悟; 加道 雅孝; 河内 哲哉
Proceedings of 12th Topical Conference on Atomic Processes in Plasmas, p.133 - 144, 2000/00
過渡的電子衝突励起X線レーザーの短波長、高効率発振の条件を見いだすためには、シミュレーションによる動作条件の解析や最適化が重要である。われわれは広い価数の範囲のイオンについての平均化した原子モデルと、レーザー発振に直接関与するNi様イオンについてのHULLACコードのデータを用いる詳細なモデルを組み合わせた電子衝突励起X線レーザーのモデルを開発した。このモデルを用い、定常状態のX線利得のプラズマ温度、密度依存性や、プリ・メインパルス励起によるNi様Agレーザーの利得の空間分布の時間発展の解析を行い、以前の実験や理論計算の結果と比較する。さらにピコ秒ダブルパルスレーザーで固体ターゲットや薄膜ターゲットを励起して高い利得を得る可能性について議論する。
Zhidkov, A.*; 佐々木 明
Physical Review E, 59(6), p.7085 - 7095, 1999/06
被引用回数：23 パーセンタイル：67.8(Physics, Fluids & Plasmas)クーロン散乱をランジュバン方程式を用いて計算する方法と、非局所熱平衡にあるプラズマの電離度を平均イオンモデルで計算する新手法に基づく、1次元ハイブリッド電磁粒子シミュレーションを開発した。強度10W/cm以下のサブピコ秒レーザーパルスのオーバーデンスプラズマに対する吸収過程の計算を行って、実験結果やフォッカープランクシミュレーションと比較し、プラズマ中で衝突過程が重要であることと、そのための本手法の有効性を示した。短パルスレーザー光のプラズマによる吸収過程、すなわち真空加熱、異常表皮効果、共鳴吸収の寄与について検討し、実験的なプラズマのスケール長に対する吸収率の挙動を良く再現する計算結果を得た。
佐々木 明
レーザー研究, 27(6), p.430 - 434, 1999/06
第8回高温、高密度プラズマの輻射過程国際ワークショップにおいて議論された、レーザー生成プラズマ、放電プラズマ等の中の原子過程、輻射輸送の理論、シミュレーション、実験の話題について報告する。現在米国、欧州では、X線レーザーをはじめとする光量子研究、核融合プラズマ研究で、実験研究の結果の診断、解析、実験条件の設計、最適化に用いられるより精度の高い原子過程シミュレーションコードの開発が進められて、各研究グループのコードによるプラズマのポピュレーション・スペクトルの結果の相互比較、この目的のために特別に設計した実験と比較し検証するプロジェクトが進められている。原子モデルの構築に必要な多種の原子データを計算する手法や、短パルスレーザー照射で固体密度のプラズマを生成してその中の原子過程を測定する試みが多く報告された。
森林 健悟*; 佐々木 明; 田島 俊樹*
Physical Review A, 59(4), p.2732 - 2737, 1999/04
被引用回数：32 パーセンタイル：79.07(Optics)内殻電離X線レーザーの最適化に関して議論する。内殻電離以外の電子過程を遅くするために、ナトリウム、マグネシウム、アルミニウムの蒸気を標的物質として取り扱う。蒸気の密度依存性、X線強度依存性に関しても議論する。Larmor X線は高輝度短パルスX線なので、励起源として適している。Larmor X線の光分布にはピークが存在するが、そのピークを内殻電離エネルギーあたりに調整することにより効率の良いX線レーザーとなる。
