Application of laser-driven circularly polarized femtosecond soft-x-ray pulse to time-resolved x-ray magnetic circular dichroism measurement

超短パルス高強度レーザーとプラズマの相互作用を利用した電子加速であるレーザー加速では、加速電子群はレーザーとの相互作用により振動し、放射光の様に空間指向性の高いX線（ベータトロンX線）が同時に発生する。本研究では、磁性体の分析、評価を可能とする光子エネルギーが1 keV近傍の円偏光軟X線パルスを得るため、円偏光レーザーを用いたレーザー加速により円偏光のベータトロン軟X線パルスを発生する手法を提案し、その実証を目的としている。ベータトロンX線発生の理論モデルによると1 keV近傍の軟X線発生には、65 MeV以上のエネルギーを持つ電子線が必要である。2022年度は円偏光レーザーを用いたレーザー加速により65 MeV以上の高エネルギー電子線を発生することを目指した。レーザー電子加速に用いるチタンサファイアレーザーのパルスエネルギーを1 J（パルス幅40 fs）まで増強した。直線偏光のレーザーパルスをガス密度2E19 cm^-3のヘリウムガスジェットに集光照射し、最高エネルギーが 70 MeVで、ボルツマン分布状のエネルギー分布を持つ電子線を発生した。エネルギー分布の指標となる有効温度は15 MeV、50 MeV以上の電子数は1E6個と見積もられた。電子加速実験と並行して、円偏光軟X線発生を実証するためのX線磁気円二色性（XMCD）測定系の設計を行なった。また、軟X線パルス幅測定手法について検討を行なった。固体にフェムト秒レーザーを照射すると、固体密度を維持したまま電子系の温度だけが数万度の固体とプラズマの中間状態である Warm Dense Matter （WDM）が過渡的に形成され、吸収端のシフトが起こる。フェムト秒の時間スケールで起こる吸収端シフトを利用したX線パルス幅測定法を考案した。

超短パルス高強度レーザーとプラズマの相互作用を利用した電子加速であるレーザー加速では、加速電子群はレーザーとの相互作用により振動し、放射光の様に空間指向性の高いX線（ベータトロンX線）が同時に発生する。本研究では、磁性体の分析、評価を可能とする光子エネルギーが1 keV近傍の円偏光軟X線パルスを得るため、円偏光レーザーを用いたレーザー加速により円偏光のベータトロン軟X線パルスを発生する手法を提案し、その実証を目的としている。ベータトロンX線発生の理論モデルによると1 keV近傍の軟X線発生には、65 MeV以上のエネルギーを持つ電子線が必要である。2022年度は円偏光レーザーを用いたレーザー加速により65 MeV以上の高エネルギー電子線を発生することを目指した。レーザー電子加速に用いるチタンサファイアレーザーのパルスエネルギーを1 J（パルス幅40 fs）まで増強した。直線偏光のレーザーパルスをガス密度2E19 cm^-3のヘリウムガスジェットに集光照射し、最高エネルギーが 70 MeVで、ボルツマン分布状のエネルギー分布を持つ電子線を発生した。エネルギー分布の指標となる有効温度は15 MeV、50 MeV以上の電子数は1E6個と見積もられた。電子加速実験と並行して、円偏光軟X線発生を実証するためのX線磁気円二色性（XMCD）測定系の設計を行なった。また、軟X線パルス幅測定手法について検討を行なった。固体にフェムト秒レーザーを照射すると、固体密度を維持したまま電子系の温度だけが数万度の固体とプラズマの中間状態である Warm Dense Matter （WDM）が過渡的に形成され、吸収端のシフトが起こる。フェムト秒の時間スケールで起こる吸収端シフトを利用したX線パルス幅測定法を考案した。