レーザープラズマ軟X線吸収による強光子場中の物質の過渡的状態時間空間分解計測

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本研究では、レーザープラズマX線と呼ばれる軟X線領域の超短パルスX線光源を利用することにより、ピコ秒からフェムト秒領域の時間空間分解軟X線吸収分光法を確立することを目的とする。特に、我々は、本計測手法を強光子場と固体の代表的な相互作用であるレーザーアブレーション過程の計測に適用することで、その制御に向けた基本的計測手法の確立を目指した。レーザーアブレーションによって生成するアブレーションプルームは、固相から気相までの相転移や結合の解離などを伴い時間空間共に複雑に変化していく系であり、そのような系に対して時間空間分解軟X線吸収分光法は、その最適な手法になることが期待できる。我々は、このような研究目標において、平成17年度では、以下に示す二項目に取り組んだ。(i)時間空間分解X線吸収分光計測システムによるAlのフェムト秒レーザーアブレーションプルームの時空間発展計測(ii)時間空間分解X線吸収分光計測システムの高波長分解能化(i)では、昨年度構築したKirkpatrick-Baez型斜入射反射型光学系を用いた時間空間分解X線吸収分光システムを用いて、Al薄膜にフェムト秒レーザー光を照射した際に噴出すアブレーションプルームの時空間発展計測を行った。この計測により、アブレーションプルームが薄膜表面から膨張していく様子を明瞭に捉えることに成功した。特に、プルームを構成する主な粒子の同定への手がかりとなるアブレーションプルームのAl L_<II,III>吸収端のシフトを明瞭に観察することに成功した。(ii)では、そのシフトに着目し、波長分解能を向上させることでその詳細な変化を計測するという動機で行った。その結果、波長分解能λ/Δλはおよそ30から250へと一桁近く向上され、吸収端近傍の微細構造の計測が可能となった。この改良によりアブレーション過程のより詳細なダイナミクスを調べることが可能となった。