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

激光驱动圆偏振飞秒软X射线脉冲在时间分辨X射线磁圆二色性测量中的应用

• 批准号: 22H01197
• 负责人: 三浦 永祐
• 金额: $ 11.15万
• 依托单位: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H01197/
• 关键词: レーザー加速; 円偏光レーザー; 円偏光フェムト秒軟X線パルス; X線磁気円二色性測定

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。

The interaction of ultra-short and high-intensity electrons is used to accelerate the acceleration of electrons, and the interaction of accelerated electrons is used to vibrate and emit light, and the spatial directivity of high-intensity X-rays is generated simultaneously. This study proposes a method for the generation of 1 keV near-polarized soft X-rays by photon generation and magnetic material analysis and evaluation. The theory of X-ray generation in the vicinity of 1 keV is necessary for electron generation above 65 MeV. In 2022, the polarized light source was used to accelerate the high voltage source. The acceleration of the electron is increased by 1 J (40 fs). The density of linearly polarized light is 2E19 cm^-3, and the maximum emission is 70 MeV. The distribution of light is consistent with the generation of electron rays. The number of electrons above 15 MeV and 50 MeV is 1E6. Design and implementation of X-ray magnetic dichroism (XMCD) measurement system for electron acceleration and polarization soft X-ray emission The soft X-ray amplitude measurement method is used to detect and analyze the results. The temperature of the electron system is maintained at tens of thousands of degrees Celsius during irradiation and solid density. The temperature of the electron system is maintained at tens of thousands of degrees Celsius during the intermediate state of the solid. The temperature of the electron system is maintained at tens of thousands of degrees Celsius during the formation of the transition and the initiation of the absorption phase. The time of birth is measured by X-ray amplitude measurement.