水の窓単発ショット撮影を実現するためのスペクトル制御されたマイクロ光源の開発

研制光谱控制微光源实现水窗单镜头摄影

基本信息

批准号：
12J10265
负责人：
大塚崇光
金额：
$ 1.28万
依托单位：
Utsunomiya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2012
资助国家：
日本
起止时间：
2012 至 2013
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では高出力な水の窓光源を実現するため, 疑似連続スペクトル(unresolved transition array : UTA)を有する原子番号の大きい元素をターゲットに用いるプラズマ光源の研究を行っている. 昨年度行った理論計算により電子温度500 eVのビスマス(Bi)プラズマから4d-4f遷移による4.0nm及び4.2nm, 1keVで4p-4d遷移による3.2nmの発光が得られることを明らかにしたが, 昨年度に行った分光実験において4p-4d遷移による3.2nmの発光は観測されなかった. これはプラズマによる放射の再吸収が原因であると考えられるため, 今年度はBiイオンの吸収特性を明らかにする事に重点を置き研究を実施した.実験では, 一台目のレーザーパルス(パルス幅170 ps, 波長 1064nm)によって作られたハフニウム(Hf)プラズマから放射された光(連続スペクトル)をもう一台のレーザーパルス(パルス幅7 ns, 波長 1064nm)によって作られたBiプラズマ(吸収体)中に入射させ吸収を誘起した. 吸収体中を通過した光を斜入射型軟X線分光器で観測し, 吸収体を通過させずに観測した連続スペクトルと比較することによりBiイオンの吸光度を算出した, 3nmの領域に強い吸収を持つと予測されたが, 観測されたビスマスの吸光度は長波長側に比べ短波長側の吸収は弱く, 3nmに強い吸収は観測されなかった. 従って発光スペクトル観測において4p-4d遷移による3.2nmの発光が観測されなかった理由は, プラズマ中での再吸収によるものではないと結論付けられる。観測された吸収スペクトル中に複数の吸収線が観測されたため, 吸収スペクトルを理論計算した. 計算によって得られたBi IからBi IVの4f-nd (n≧6)内核遷移による吸収スペクトルは, 観測された吸収線と一致した.本研究では, UTAピーク波長の原子番号依存性を明らかにし, 水の窓領域においてBiプラズマからのUTA放射を観測した. しかしながら, 理論的に予測された4p-4d遷移による3.2nmの発光は観測されなかった. これは, プラズマの電子温度が1 keVに達していないことが理由であると考えられる.

在本研究中，为了实现高输出的水窗光源，我们正在研究以具有伪连续光谱（未解析跃迁阵列：UTA）的大原子序数元素为目标的等离子体光源。理论计算去年，由于电子温度为 500 eV 的铋 (Bi) 等离子体的 4d-4f 跃迁，实现了 4.0nm 和 4.2nm，据透露，在1keV下可以得到4p-4d跃迁引起的3.2 nm发射，但在去年进行的分光实验中，没有观察到4p-4d跃迁引起的3.2 nm发射。这是由于辐射的再生所致由于吸收被认为是原因，因此今年我们的研究重点是阐明Bi离子的吸收特性。在实验中，我们使用了第一激光脉冲（脉冲宽度170 ps，波长）由激光脉冲 (1064 nm) 产生的铪 (Hf) 等离子体发出的光（连续光谱）入射到由另一个激光脉冲（脉冲宽度 7 ns，波长 1064 nm）产生的 Bi 等离子体（吸收体）上。使用斜入射软X射线光谱仪观察穿过吸收体的光。 Bi 离子的吸光度是通过与不通过吸收体时观察到的连续光谱进行比较来计算的，尽管预计在 3 nm 区域会有强吸收，但观察到的铋吸光度低于较长波长的吸光度。短波长侧的吸收弱，在3nm处没有观察到强吸收，因此，在发射光谱观察中没有观察到由4p-4d跃迁引起的3.2nm处的发射的原因如下。结论是这不是由于血浆中的重吸收造成的。由于在观察到的吸收光谱中观察到了多条吸收线，因此我们从理论上计算了通过计算获得的4f-nd（n≥6）核从Bi I到Bi IV跃迁的吸收光谱。 UTA 峰值波长的原子序数依赖性和在水窗口区域观察到的来自 Bi 等离子体的 UTA 辐射。没有观察到理论上预测的 4p-4d 跃迁引起的 3.2 nm 发射，这被认为是因为等离子体的电子温度没有达到 1 keV。

项目成果

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专利数量（0）

Analysis of tungsten laser produced plasmas in the extreme ultraviolet (EUV) spectral region

DOI：
10.1088/0953-4075/45/20/205002
发表时间：
2012-10
期刊：
Journal of Physics B: Atomic, Molecular and Optical Physics
影响因子：
0
作者：
C. S. Harte;T. Higashiguchi;T. Otsuka;R. D’Arcy;D. Kilbane;G. O’Sullivan
通讯作者：
C. S. Harte;T. Higashiguchi;T. Otsuka;R. D’Arcy;D. Kilbane;G. O’Sullivan

高原子番号物質を用いる極端紫外光源の研究

高原子序数材料的极紫外光源研究

DOI：
发表时间：
2012
期刊：
影响因子：
0
作者：
Takamitsu Otsuka;Paddy Hayden;Fergal O'Reilly;Emma Sokell;Padraig Dunne;Gerry O'Sullivan;Noboru Yugami;大塚崇光
通讯作者：
大塚崇光

Investigation of a laser-produced bismuth plasma soft x-ray source

激光产生的铋等离子体软 X 射线源的研究

DOI：
发表时间：
2013
期刊：
影响因子：
0
作者：
Takamitsu Otsuka;Paddy Hayden;Fergal O'Reilly;Emma Sokell;Padraig Dunne;Gerry O'Sullivan;Noboru Yugami
通讯作者：
Noboru Yugami

"Water window" sources : Selection based on the interplay of spectral properties and multilayer reflection bandwidth

“水窗”光源：根据光谱特性和多层反射带宽的相互作用进行选择

DOI：
10.1063/1.4789982
发表时间：
2012
期刊：
APPLIED PHYSICS LETTERS
影响因子：
4
作者：
Takamitsu Otsuka;Padraig Dunne;Gerry O'Sullivan;Takeshi Higashiguchi;Noboru Yueami;Colm S Harte;Bowen Li
通讯作者：
Bowen Li

Rare-earth Plasma Beyond Extreme Ultraviolet (BEUV) Sources at 6.<i>x</i> nm

6.<i>x</i> nm 超极紫外 (BEUV) 稀土等离子体源