X線レーザー照射によるナノクラスタープラズマのクーロン爆発機構の解明

X射线激光照射阐明纳米团簇等离子体的库仑爆炸机制

• 批准号: 17740366
• 负责人: 難波 愼一
• 金额: $ 2.37万
• 依托单位: Hiroshima University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17740366/
• 关键词: X線レーザー; クラスタープラズマ; クーロン爆発; 原子分子過程; クローン爆発

本研究では、従来と比べて格段に波長が短いX線レーザー(波長13.9nm,強度2x10^<10>W/cm^2)をキセノンクラスターに照射する実験を世界で初めて行い、その相互作用を明らかにすることを目的としている。用いたX線レーザーは第3世代の放射光光源と比べて実に100万倍もの強度を有しており、X線域での非線形光学効果の出現などが期待できる。さらに、レーザー光子エネルギーはキセノンの内殻電離を起こすのに十分であるため、内殻電離誘起プラズマと言ったこれまでにない超強結合プラズマを発生させることが可能となる。この相互作用によって生成された多価イオンを飛行時間分解分析装置(TOF-MS)を用いて検出した結果、キセノン内殻電離状態(4d^<-1>)の崩壊に伴いXe3価イオンが最も多く発生することが判明した。さらにこの3価イオンの生成量はキセノンクラスターサイズ、及び、X線レーザー強度に大きく依存することも明らかとなった。このことは、いわゆるダブルオージェ過程と呼ばれる崩壊過程が支配的であることを意味している。この結果は、従来行われてきた放射光での同様の実験結果とは大きく異なり(低強度である放射光ではノーマルオージェ過程と呼ばれる崩壊により2価イオンが支配的に発生する)、クラスター内部において何らかの非線形光学効果が生じている可能性を示唆している。本研究では、何故X線レーザーを用いることにより放射光とは異なる実験結果が得られるのか、というメカニズムを数値シミュレーションを含む原子過程の観点から提案し、雑誌"Physical Review Letters"へ投稿している。

This study で は, 従 と than べ て lattice period に short wavelength が い X-ray レ ー ザ ー (13.9 nm wavelength, intensity of 2 x10 ^ < > 10 W/cm ^ 2) を キ セ ノ ン ク ラ ス タ ー に irradiation す る be 験 を め the early で て い, そ の interaction を Ming ら か に す る こ と を purpose と し て い る. Use い た X-ray レ ー ザ ー は third generation の radiation light source と than べ て be に 1 million times も strength を の し て お り, X-ray domain で の nonlinear optical appear sharper fruit の な ど が expect で き る. さ ら に, レ ー ザ ー photon エ ネ ル ギ ー は キ セ ノ ン の inner shell ionization を up こ す の に very で あ る た め, inner shell ionization induced プ ラ ズ マ と said っ た こ れ ま で に な い super combination プ ラ ズ マ を 発 raw さ せ る こ と が may と な る. こ の interaction に よ っ て generated さ れ た more 価 イ オ ン を flight time decomposition analysis device (TOF MS) を い て 検 out し た results, キ セ ノ ン inner state of ionization (4 d ^ < - > 1) の collapse 壊 に with い Xe3 価 イ オ ン が more than most も く 発 raw す る こ と が.at し た. さ ら に こ の 3 価 イ オ ン の generation は キ セ ノ ン ク ラ ス タ ー サ イ ズ, and び, X-ray レ ー ザ ー strength に big き く dependent す る こ と も Ming ら か と な っ た. こ の こ と は, い わ ゆ る ダ ブ ル オ ー ジ と ェ process called ば れ る が 壊 process under the control of で あ る こ と を mean し て い る. こ の results は, do わ 従 れ て き た ray で の with others の be 験 results と は big き く different な り (low intensity で あ る ray で は ノ ー マ ル オ ー ジ と ェ process called ば れ る collapse 壊 に よ り 2 価 イ オ ン が に dominated 発 raw す る), ク ラ ス タ ー internal に お い て what ら か の nonlinear optical unseen born fruit が じ て い を る possibility in stopping し て い る . This study で は, why X-ray レ ー ザ ー を with い る こ と に よ り ray と は different な る be the result of 験 が ら れ る の か, と い う メ カ ニ ズ ム を the numerical シ ミ ュ レ ー シ ョ ン を む atoms process の 観 point か ら proposal し, 雑 tzu "Physical Review Letters" contribute へ し て い る.

项目成果

Spectroscopic study of debris mitigation with minimum-mass Sn laser plasma for extreme ultraviolet lithography

• DOI: 10.1063/1.2199494
• 发表时间: 2006-04-24
• 期刊: APPLIED PHYSICS LETTERS
• 影响因子: 4
• 作者: Namba, S;Fujioka, S;Takiyama, K
• 通讯作者: Takiyama, K

A short-pulsed compact supersonic helium beam source for plasma diagnostics

用于等离子体诊断的短脉冲紧凑型超音速氦束源

• 发表时间: 2006
• 期刊: Plasma Devices and Operations 14・1
• 作者: S.Furukawa;S.Namba;K.Takiyama;T.Oda;K.Takiyama;D.Andruczyk
• 通讯作者: D.Andruczyk

Development of supersonic metastable helium pulsed beam sources for plasma diagnostics

用于等离子体诊断的超音速亚稳态氦脉冲束源的开发

• 发表时间: 2006
• 期刊: Jpn. J. Appl. Phys. 45
• 作者: T.Yoshizawa;M.Mizoguchi;T.Iimori;et al.;Manabu Kanno;中林 孝和;中林 孝和;飯森 俊文;喜多村 昇;S.Namba;S.Namba;S.Namba
• 通讯作者: S.Namba

Development of pulsed supersonic metastable helium beam sources for plasma diagnostics

开发用于等离子体诊断的脉冲超音速亚稳氦束源

• 发表时间: 2006
• 期刊: Proceedings of the 6^<th> international conference on reactive plasmas
• 作者: T.Yoshizawa;M.Mizoguchi;T.Iimori;et al.;Manabu Kanno;中林 孝和;中林 孝和;飯森 俊文;喜多村 昇;S.Namba;S.Namba;S.Namba;D.Andruczyk;S.Namba;S.Namba;S.Namba
• 通讯作者: S.Namba

Spectroscopic study of ablation and recombination processes in a laser-produced ZnO plasma

• DOI: 10.1063/1.2190715
• 发表时间: 2006-04
• 期刊: Journal of Applied Physics
• 影响因子: 3.2
• 作者: S. Namba;Ryoichi Nozu;K. Takiyama;T. Oda