JP2001305229A - 超短パルスx線のパルス波形計測方法 - Google Patents

超短パルスx線のパルス波形計測方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 超短パルスX線パルス波形を高い時間分解能
で測定をすること。 【解決手段】 高出力超短パルスレーザ装置1から出射
した超短パルスレーザ光2をX線発生用レーザ光4とイ
オン化用レーザ光5に2分割し、さらに、イオン化用レ
ーザ光5を第1イオン化用レーザパルス13と第2イオ
ン化用レーザパルス14に2分割する。2連のパルスに
より超高速イオン化を起こしたガス19中に、イオン化
用レーザ光5に対して時間間隔Δtを与えた超短パルス
X線9を透過させ、特定価数のイオンによるX線吸収量
の変化を時間間隔Δtの関数として測定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、超短パルスX線の
パルス波形を高時間分解能で計測する方法に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】近年、高出力の超短パルスレーザ光を利
用することによって、超短パルスX線を発生させる光源
が開発されている。これらの超短パルスX線光源によっ
て、100ps(ピコ秒)から100fs(フェムト
秒)程度のX線パルスが得られている。従来、これらの
X線パルス波形を計測するために、高時間分解能を有す
るX線計測器であるX線ストリークカメラが広く利用さ
れている。
【0003】しかしながら、X線ストリークカメラの時
間分解能は、ps程度であるため、ps以下の時間幅を
有する超短パルスX線は測定することができないという
問題点があった。しかも、X線ストリークカメラの時間
分解能は、ストリーク管への印加電圧の掃引速度、光電
子の初速分布、電子系の空間分解能などにより決まって
おり、サブpsの時間分解能を実現することは原理的に
極めて難しい。
【0004】そこで、超短パルスレーザ光を希ガスに照
射することによって引き起こされる希ガスの超高速イオ
ン化を超高速シャッタとして利用する方法、すなわち、
超短パルスレーザ光を希ガスに照射することによって、
中性原子を消滅させ、中性原子固有のX線吸収の高速変
化を計測することで、超短パルスX線のパルス波形を測
定することが試みられた(M.H.Sher,U.Mohideen,H.W.K.
Tom,O.R.Wood II,G.D.Aumiller,and R.R.Freeman,Opt.L
ett.18,646(1993))。しかしながら、この方法では、超
高速で消滅させた中性原子が再び現れるまでに長い時間
が必要となるため、狭い時間幅を有するゲートとしての
作用をしないことから、X線パルス波形を得るために測
定されたデータを微分する必要がある。そのため、誤差
が大きくなり、信頼度が低いという問題があった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、サブp
sの時間幅を持つ超短パルスX線のパルス波形を測定す
るためにはX線ストリークカメラでは不可能であった。
また、超短パルスレーザ光を希ガスに照射することによ
って引き起こされる希ガスの超高速イオン化に伴う中性
原子の消滅を超高速シャッタとして利用する方法では、
信頼度が低いという問題点があった。
【0006】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたもので、その目的はサブpsの時間幅を有する超短
パルスX線のパルス波形を高い信頼度で測定可能とする
超短パルスX線のパルス波形計測方法を提供することに
ある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、このような目
的を達成するために、イオン化ガスの特定価数の状態に
よるX線吸収の変化を用いる超短パルスX線のパルス波
形計測方法において、第1レーザパルスと第2レーザパ
ルスとから成る2連のレーザパルスを上記イオン化ガス
に照射し、上記第1レーザパルスにより上記イオン化ガ
スを上記特定価数の状態とし、上記第2レーザパルスに
より上記イオン化ガスを別の価数の状態とし、上記第1
レーザパルスと上記第2レーザパルスの時間間隔を変化
させることで上記特定価数の状態の持続時間を制御し、
任意の時間分解能でX線パルス波形を測定することを特
徴とするものである。
【0008】つまり、ガスをイオン化するレーザパルス
を、時間差を与えた2つの超短パルスレーザ光(第1イ
オン化レーザパルス、第2イオン化レーザパルス)を用
いることを特徴とする。また、2つの超短パルスレーザ
光を用いることにより特定のイオン種(特定の価数のイ
オン)の持続する時間を制御可能にし、それを超高速の
ゲートとして利用することで超短パルスX線のパルス波
形を計測するものである。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施例について説明する。
【0010】図1は、本発明の実施の形態である超短パ
ルスX線パルス波形計測方法の構成を示す説明図で、高
出力超短パルスレーザ装置1から出射した超短パルスレ
ーザ光2は、第1のビームスプリッタ3により、X線発
生用レーザ光4とイオン化用レーザ光5に2分割され
る。X線発生用レーザ光4は、X線発生部7に配置され
たX線発生用ターゲット8に照射され、超短パルスX線
9が発生する。
【0011】イオン化用レーザ光5は、超短パルスX線
9とイオン化用レーザ光5の時間間隔を制御する第1遅
延回路11を通過する。次に、イオン化用レーザ光5
は、第2のビームスプリッタ12によって、第1イオン
化用レーザパルス13と第2イオン化用レーザパルス1
4に2分割される。第2イオン化用レーザパルス14
は、第1イオン化用レーザパルス13と第2イオン化用
レーザパルス14の時間間隔を制御する第2遅延回路1
5を通過し、第3のビームスプリッタ16により、再び
第1イオン化用レーザパルス13と同一の光路をとり、
ガス19に照射される。
【0012】相互作用部18中に配管20によって供給
されるガス19は、第1イオン化用レーザパルス13に
よって一価イオンにイオン化される。さらに、生成した
一価イオンは、時間間隔ΔτP の後、第2イオン化用レ
ーザパルス14によって二価イオンにイオン化される。
このようにイオン化したガス中にX線集光素子10によ
って集光された超短パルスX線9を照射し、ガスイオン
によるX線透過スペクトルをX線分光器21とX線検出
器22によって測定する。なお、符号6と17は、レー
ザ光の集光素子(レンズ、反射鏡など)を示している。
【0013】次に、上述したようなX線パルス波形計測
方法の構成において、どのようにして超短パルスX線の
パルス波形が計測されるかについて説明する。
【0014】図2は、X線パルス波形測定法の原理を説
明した模式図で、図2(a)は、第1イオン化用レーザ
パルス13と第2イオン化用レーザパルス14の2つの
パルスによってガス19のイオン化がどのように進行す
るかを示した模式図である。
【0015】ガス19により早く到着する第1イオン化
用レーザパルス13によって、もともと存在していた中
性ガスの密度は急速に減少し、一価イオンの密度が急速
に増加する。第1イオン化用レーザ光パルスの強度を適
切に選ぶことによってすべての中性の希ガスを一価イオ
ンにイオン化させることができる。さらに、時間間隔Δ
τP の後、第2イオン化用レーザパルス14を照射する
と、一価イオンの密度は急速に減少し、二価イオンの密
度は急激に増加する。第2イオン化用レーザパルス14
の強度を適切に選ぶことによって、すべての一価イオン
を二価イオンにイオン化させることができる。このよう
な密度の時間変化を起こすガス19中にイオン化用レー
ザ光5に対して時間間隔Δtを与えた超短パルスX線9
を透過させる。
【0016】図2(b)は、時間間隔Δtを変化させた
ことによってX線透過スペクトルがどのように変化する
かを示したX線透過スペクトルの模式図である。中性、
一価イオン、二価イオンのそれぞれにのみ特徴的に現れ
る吸収線に注目すれば、その吸収量は時間間隔Δtに従
って変化する。すなわち、第1イオン化用レーザ光13
が到着する前に超短パルスX線9がガスを通過すると一
番下のスペクトルのように、もともと中性の吸収線しか
見えない。時間間隔Δtが増えるに従って少しずつ一価
イオンの吸収線が見えてくる。さらに、二価イオンの吸
収線が見え始めて増加すると共に一価イオンの吸収線が
弱くなっていく。
【0017】図2(b)において、一価イオンの吸収線
の吸収量に注目し、時間間隔Δtの関数としてその吸収
量をグラフ化した図を図2(c)に示す。図2(c)に
示された波形は、超短パルスX線9における一価イオン
の吸収線に対応する波長のX線パルス波形を示してい
る。
【0018】図3は、ガス19としてKrを選んだ場合
におけるイオン密度の時間変化を数値計算によってシミ
ュレーションした結果を示した図である。時間間隔Δτ
P を300fs、第1イオン化用レーザパルス13、第
2イオン化用レーザパルス14の強度をそれぞれ3×1
14W/cm2 、1×1015W/cm2 、パルス幅を2
00fsと仮定した。図3における条件では、Kr一価
イオンの吸収線の波長にあたる15.5nmの超短パル
スX線のX線パルス波形を、時間分解能およそ300f
sで測定することが可能である。
【0019】さらに、本発明では、時間間隔ΔτP を、
第2遅延回路15を調節することによって一価イオンの
持続時間を制御することができ、時間分解能を選択する
ことが可能である。また、着目するイオン種(価数)な
らびに、用いるガスの種類をArやXeもしくはO2
2 などに変更することにより、測定するX線の波長を
変更することが可能である。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、第
1レーザパルスと第2レーザパルスとから成る2連のレ
ーザパルスをイオン化ガスに照射し、第1レーザパルス
によりイオン化ガスを特定価数の状態とし、第2レーザ
パルスによりイオン化ガスを別の価数の状態とし、第1
レーザパルスと第2レーザパルスの時間間隔を変化させ
ることで特定価数の状態の持続時間を制御し、任意の時
間分解能でX線パルス波形を測定するようにしたので、
2つのパルスを用いてガスをイオン化し、生成したイオ
ンによる超短パルスX線の吸収量を測定することによ
り、超短パルスX線のパルス波形を高い時間分解能、か
つ信頼度の高い測定によって得ることが可能であるとい
う極めて優れた効果が得られる。
【0021】また、レーザプラズマによるX線、高次高
調波光によるX線など高出力超短パルスレーザを用いる
ことによって発生し、レーザ光との同期が容易な超短パ
ルスX線光源すべてにおいて有効であるという極めて優
れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態である超短パルスX線のパ
ルス波形計測方法の構成を示す説明図である。
【図2】本発明の測定原理を説明する図である。
【図3】Krガスにおけるイオン密度の時間変化を数値
シミュレーションした結果を示す図である。
【符号の説明】 1 高出力超短パルスレーザ装置 2 超短パルスレーザ光 3 第1のビームスプリッタ 4 X線発生用レーザ光 5 イオン化用レーザ光 7 X線発生部 8 X線発生用ターゲット 9 超短パルス 10 X線集光素子 11 第1遅延回路 12 第2のビームスプリッタ 13 第1イオン化用レーザパルス 14 第2イオン化用レーザパルス 15 第2遅延回路 16 第3のビームスプリッタ 18 相互作用部 19 ガス 20 配管 21 X線分光器 22 X線検出器 6、17 集光素子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西川 正 東京都千代田区大手町二丁目3番1号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 上杉 直 東京都千代田区大手町二丁目3番1号 日 本電信電話株式会社内 Fターム(参考) 2G001 AA01 AA07 AA10 AA20 BA12 CA01 DA02 GA03 JA01 JA20 MA01 NA02 NA03 2G065 AA12 AB14 AB16 BA40 BB50 2G088 EE30 FF02 FF11 FF13 FF15 GG25 GG30 JJ08 KK02 5F072 JJ20 PP10 RR07 SS08

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 イオン化ガスの特定価数の状態によるX
    線吸収の変化を用いる超短パルスX線のパルス波形計測
    方法において、第1レーザパルスと第2レーザパルスと
    から成る2連のレーザパルスを上記イオン化ガスに照射
    し、上記第1レーザパルスにより上記イオン化ガスを上
    記特定価数の状態とし、上記第2レーザパルスにより上
    記イオン化ガスを別の価数の状態とし、上記第1レーザ
    パルスと上記第2レーザパルスの時間間隔を変化させる
    ことで上記特定価数の状態の持続時間を制御し、任意の
    時間分解能でX線パルス波形を測定することを特徴とす
    る超短パルスX線のパルス波形計測方法。
  2. 【請求項2】 前記持続時間を遅延手段によって制御す
    ることを特徴とする請求項1に記載の超短パルスX線の
    パルス波形計測方法。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008002940A (ja) * 2006-06-22 2008-01-10 Ihi Corp 遠隔x線透視装置および方法
CN101922974A (zh) * 2010-08-31 2010-12-22 中国科学院西安光学精密机械研究所 一种激光参数性能测试自动标定装置及其方法
CN105222889A (zh) * 2015-10-12 2016-01-06 绍兴文理学院 一种强激光功率密度的测量装置及其测量方法
KR101613882B1 (ko) 2015-11-18 2016-04-20 기초과학연구원 이온화를 이용한 광파의 진폭 및 위상 측정 방법
KR101613883B1 (ko) 2015-12-03 2016-05-02 기초과학연구원 광파의 진폭 및 위상 분석 장치
WO2017086752A1 (ko) * 2015-11-18 2017-05-26 기초과학연구원 광파의 파형 측정 장치 및 방법
CN110837201A (zh) * 2019-11-27 2020-02-25 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 高时间分辨率分幅照相系统

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008002940A (ja) * 2006-06-22 2008-01-10 Ihi Corp 遠隔x線透視装置および方法
CN101922974A (zh) * 2010-08-31 2010-12-22 中国科学院西安光学精密机械研究所 一种激光参数性能测试自动标定装置及其方法
CN105222889A (zh) * 2015-10-12 2016-01-06 绍兴文理学院 一种强激光功率密度的测量装置及其测量方法
KR101613882B1 (ko) 2015-11-18 2016-04-20 기초과학연구원 이온화를 이용한 광파의 진폭 및 위상 측정 방법
WO2017086752A1 (ko) * 2015-11-18 2017-05-26 기초과학연구원 광파의 파형 측정 장치 및 방법
CN108291842A (zh) * 2015-11-18 2018-07-17 基础科学研究院 光波的波形测量装置和方法
US10564043B2 (en) 2015-11-18 2020-02-18 Institute For Basic Science Apparatus and method for measuring waveform of light wave based on ionization yield modulation
KR101613883B1 (ko) 2015-12-03 2016-05-02 기초과학연구원 광파의 진폭 및 위상 분석 장치
CN110837201A (zh) * 2019-11-27 2020-02-25 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 高时间分辨率分幅照相系统

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