JP2000277292A - X線発生用ターゲット - Google Patents

X線発生用ターゲット

Info

Publication number
JP2000277292A
JP2000277292A JP8430199A JP8430199A JP2000277292A JP 2000277292 A JP2000277292 A JP 2000277292A JP 8430199 A JP8430199 A JP 8430199A JP 8430199 A JP8430199 A JP 8430199A JP 2000277292 A JP2000277292 A JP 2000277292A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
target
ray
laser
generated
pulse
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP8430199A
Other languages
English (en)
Other versions
JP3480695B2 (ja
Inventor
Tadashi Nishikawa
正 西川
Hidetoshi Nakano
秀俊 中野
Sunao Uesugi
直 上杉
Masashi Nakao
正史 中尾
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority to JP8430199A priority Critical patent/JP3480695B2/ja
Publication of JP2000277292A publication Critical patent/JP2000277292A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3480695B2 publication Critical patent/JP3480695B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • X-Ray Techniques (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 レーザ光からX線への変換効率を向上させ
る。 【解決手段】 レーザ光を照射するとプラズマおよびプ
ラズマからのX線を発生するターゲットの少なくともレ
ーザ光を照射する表面に、ナノメータサイズの径を有す
る、表面に垂直な細孔22を多数設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ光を物質に
照射して誘起されるプラズマからのX線を効率良く発生
させるX線発生用ターゲットに関するものである。
【0002】
【従来の技術】高出力のレーザ光を固体ターゲットに照
射すると、高イオン化レーザ誘起プラズマが生成され、
この高イオン化状態のプラズマの膨張・冷却過程におい
てX線が放射される[X-ray Science and Technology,e
d.by A.G.Michelle and C.J.Budely,IOP publishing,Lo
ndon,1993]。特にレーザ光として短パルスレーザ光を
用いることにより、発生するX線のパルス幅も短くなる
ことが報告されており、従来の他のX線光源では実現で
きない短パルスX線を軟X線から硬X線に及ぶ広いエネ
ルギー領域に渡り発生できる特徴を有している[M.Murn
ane et al.,"Generation and application of ultrafas
t X-ray sources",IEEE J.Quantum Electron.,25,2417
(1989)]。
【0003】しかしながら、入射したレーザ光の大部分
がターゲット表面に形成された高密度のプラズマによっ
て反射されてしまうという問題のために、従来はレーザ
光からX線へのエネルギーの変換効率が大きくできなか
った。この低変換効率の問題を克服するために、プラズ
マを誘起するレーザ光を単一パルスの代わりに二連パル
スにしてターゲットに照射することでX線への変換効率
を高める試みが行われた[D.Kuhlke,U.Herpers,D.von d
er Linde,Appl. Phys. Lett.,50,1785(1987)]が、この
方法では単一パルス照射時に比べて発生するX線のパル
ス幅が数十倍にも広がってしまい、短パルスレーザ誘起
プラズマX線発生装置の特徴であるX線の短パルス性が
損なわれてしまうという問題があった。
【0004】そこで、発生するX線の短パルス性を保つ
ために、単一レーザパルス照射の条件は維持し、通常の
個体ターゲットの代わりに希ガス中で金属を蒸着させて
表面にクラスター形状の金属を低密度で堆積させたター
ゲット[M.Murnane,H.C.Kapteyn,S.P.Gordon,R.W.Falco
ne,Appl. Phys. B58,261(1994)]を用いたり、表面に蜘
蛛の巣状の多孔質層を形成したポーラスシリコンターゲ
ット[T.Nishikawa etal.,Appl. Phys. Lett.,70,1653
(1997)]を用いることにより、レーザ光で誘起されるプ
ラズマの密度を下げて変換効率を高める試みが行われ
た。しかしながら、これらの方法では、1KeV以上の
X線領域では高い増強効果が得られたが、1KeV未満
の軟X線領域では、大きな効果は得られなかった[C.Wu
lker et al.,Appl. Phys. Lett.,68,1338(1996); R.V.V
olkov et al.,Quantum Electronics28,1(1998)]。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
短パルスレーザ誘起プラズマX線発生装置では、レーザ
光から短パルスX線への変換効率が高くできないという
問題があった。また、発生するX線の短パルス性を保っ
たまま、この問題を解決するための、固体ターゲットの
代わりに蒸着により表面に金属クラスターを低密度で堆
積させたターゲットや、ターゲット表面に蜘蛛の巣状の
多孔質層を形成したポーラスシリコンターゲットを用い
る方法では、1KeV未満の軟X線領域では、変換効率
の大きな向上が得られないという問題があった。本発明
は、上記課題を解決するためになされたもので、レーザ
光を固体材料に照射してX線を発生させるレーザ誘起プ
ラズマX線発生装置において、その短パルス性の特徴を
損なうことがないような単一レーザパルス照射時にも、
軟X線領域において変換効率の大幅な向上を可能とした
X線発生用ターゲットを提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、本発明によれば、レーザ光を照射するとプラズ
マおよびプラズマからのX線を発生する、少なくともレ
ーザ光を照射する表面に、ナノメータサイズの径を有す
る、表面に垂直な細孔が多数設けられた固体からなるX
線発生用ターゲットが提供される。この場合、細孔の一
構成例は、陽極酸化法により形成されたナノメータサイ
ズの径を有する。また、上述したターゲットの一構成例
は、面心立方最密構造を有する金属が用いられる。この
場合、面心立方最密構造を有する金属の一構成例は、ア
ルミニウムもしくはその合金が用いられる。
【0007】
【発明の実施の形態】以下に図を用いてこの発明の実施
の形態を説明する。図1は、この発明の実施の形態であ
るレーザ誘起プラズマX線発生装置の構成を示す説明図
である。このレーザ誘起プラズマX線発生装置では、高
出力短パルスレーザ装置1から出射した単一レーザパル
ス光2を集光レンズ3、レーザ光入射用透明窓8を通し
てX発生用ターゲット5に照射し、X線パルス6を発生
させる。このX線発生用ターゲット5は真空容器4内に
設置されているが、これは軟X線の空気による減衰を防
ぐためであり、硬X線を発生させる場合には、真空容器
4は必ずしも必要としない。
【0008】ターゲット駆動装置装置7は、X線発生用
ターゲット5を把持する機構、並びにX線発生用ターゲ
ット5をレーザーパルスの照射ごとに移動して照射場所
を変更できる微動・回転機構を有している。そして、本
実施の形態では、X線発生用ターゲット5として、その
表面にナノメータサイズの径を有する垂直な細孔が多数
設けられた固体材料を使用している。
【0009】このような固体材料は、面心立方最密構造
を有する金属である、アルミニウムに陽極酸化を行っ
て、その表面にアルミナ膜を形成して作製することがで
きる。図2は、この発明の実施の形態であるレーザ誘起
プラズマX線発生装置に用いるX線発生用ターゲットの
表面構造を示す説明図である。このX線発生用ターゲッ
トには、アルミニウム板21の表面にナノメータサイズ
の径を有する垂直な細孔22を多数有する平均密度の低
いアルミナ膜23が形成されている。本実施の形態にお
けるX線発生用ターゲットでは、細孔径30nm、深さ
30μm、細孔間距離100nmである。
【0010】このような表面にナノメータサイズの径を
有する垂直な細孔が多数設けられたアルミニウム板の作
製方法の一例を以下に説明する。図3は、この発明のレ
ーザ誘起プラズマX線発生用ターゲットを陽極酸化する
方法を示す説明図である。0.5wt%シュウ酸溶液3
3を満たした電解槽35に、ターゲットとなる平板状の
アルミニウム板31と、陰極として用いる円筒状のアル
ミニウム筒32を、アルミニウム板31がアルミニウム
筒32内の中心に配置されるようにして入れ、アルミニ
ウム板31を定電圧直流電源34のプラス側に、アルミ
ニウム筒32をマイナス側にそれぞれ接続する。次に、
液温を20℃とし、定電圧直流電源34を用いて40V
で2時間、陽極酸化を行う。次に、アルミニウム板31
をリン酸に1時間浸し、細孔径を広げる。これにより、
細孔間距離100nm、細孔径30nmで、深さ30μ
mの細孔を有するアルミナ膜を形成することができる。
また、陽極酸化後にアルミニウム板31をリン酸に浸す
代わりに、そのまま放置しても、リン酸に比べて時間が
かかるが、細孔径を拡大することができる。なお、電解
液として硫酸水溶液を用いても同様に陽極酸化や細孔径
の拡大が可能である。
【0011】図4に図1のレーザ誘起プラズマX線発生
装置によって発生した軟X線のスペクトル強度(IAl
O)を示す。ここでは、X線発生用ターゲット5とし
て、細孔間距離100nm、細孔径30nm前後で、深
さ30μmの表面に垂直な細孔を多数有するアルミナ膜
が形成されたアルミニウム板を用いている。また、高出
力短パルスレーザ装置1としては、励起用レーザ光の波
長が790nm、レーザ光のパルス幅が100fsであ
るTi:Al23レーザを用いた。レーザパルスの繰り
返しは10Hzであり、レーザ光の強度は1.5×10
16W/cm2 である。このようなレーザ光をX線発生用
ターゲット5に照射することにより発生する軟X線を、
X線出射用真空ポート9に取り付けられた図示しない斜
入射分光器によって分光して、マルチチャンネルX線検
出器によってそのスペクトルを測定した。ここで、1K
eVは波長1.24nmに相当する。なお、波長6nm
より短い領域でX線強度が0となっているのは、この領
域では使用したX線検出器の感度がないためであり、こ
の領域で本発明のX線発生用ターゲットの効果がないこ
とを意味するものではない。
【0012】なお、比較のために、陽極酸化処理を施す
前の通常のアルミニウム板からなるX線発生用ターゲッ
トに上記と同一条件のレーザ光を照射したときの軟X線
スペクトル強度(IAl)も併せて示す。図4から明ら
かなように、X線発生用ターゲットとして、アルミニウ
ム板に陽極酸化処理を行い、表面にナノメータサイズの
径を有する垂直な細孔が多数形成されたターゲットを用
いることにより、通常のアルミニウム板からなるターゲ
ットに対してレーザ誘起プラズマからのX線発生量を4
〜10倍に高めることができた。
【0013】すなわち、上述したターゲットを用いるこ
とにより、発生するX線の短パルス性が保てる単一レー
ザパルス照射の条件下でも、ターゲット表面に垂直な細
孔に沿って、レーザ光がターゲット内部まで深く進入で
きるため、相互作用領域が増大し、レーザ誘起プラズマ
の発生量を増加でき、レーザ光からX線への変換効率を
飛躍的に高めることができる。また、レーザ光が照射さ
れるターゲットの平均密度が、細孔分減少するため、タ
ーゲット表面に誘起されるプラズマ密度が減少し、レー
ザ光のプラズマによる反射が抑制され、レーザ光からX
線への変換効率がより向上する。
【0014】なお、本実施の形態では、アルミニウム板
を陽極酸化することでX線発生用ターゲットを作製した
が、陽極酸化により同じように表面にナノメータサイズ
の径を有する垂直な細孔を多数形成可能なアルミニウム
合金をはじめ、面心立方最密構造を有する金属を用いて
も、同様なX線発生用ターゲットが得られることは言う
までもない。
【0015】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
レーザ誘起プラズマを用いたX線発生装置のX線発生用
ターゲットとして、表面にナノメータサイズの径を有す
る垂直な細孔が多数設けられた固体材料を用いることに
より、発生するX線の短パルス性の特徴を損なわない単
一レーザパルス照射条件においても、軟X線領域の変換
効率を大幅に向上することができる。
【0016】また、本発明によるX線発生用ターゲット
は、アルミニウム板を陽極酸化することによって容易に
作製できるため、安価に軟X線領域の変換効率を向上で
きるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態であるレーザ誘起プラ
ズマX線発生装置の構成を示す説明図である。
【図2】 この発明の実施の形態であるレーザ誘起プラ
ズマX線発生装置に用いるX線発生用ターゲットの表面
構造を示す説明図である。
【図3】 この発明のレーザ誘起プラズマX線発生用タ
ーゲットを陽極酸化する方法を示す説明図である。
【図4】 図1のレーザ誘起プラズマX線発生装置によ
って発生した軟X線のスペクトル強度を示す図である。
【符号の説明】
1…高出力短パルスレーザ装置、2…単一レーザパルス
光、3…集光レンズ、4…真空容器、5…X線発生用タ
ーゲット、6…X線パルス、7…ターゲット駆動装置、
8…レーザ光入射用透明窓、9…X線出射用真空ポー
ト、21,31…アルミニウム板、22…細孔、23…
アルミナ膜、32…アルミニウム筒、33…シュウ酸溶
液、34…定電圧直流電源、35…電解槽。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上杉 直 東京都新宿区西新宿三丁目19番2号 日本 電信電話株式会社内 (72)発明者 中尾 正史 東京都新宿区西新宿三丁目19番2号 日本 電信電話株式会社内 Fターム(参考) 4C092 AA06 AA17 AB21 BD19

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 レーザ光を照射するとプラズマおよび前
    記プラズマからのX線を発生するターゲットにおいて、 このターゲットは、少なくともレーザ光を照射する表面
    に、ナノメータサイズの径を有する前記表面に垂直な細
    孔が多数設けられた固体であることを特徴とするX線発
    生用ターゲット。
  2. 【請求項2】 前記細孔は、 陽極酸化法により形成されたナノメータサイズの径を有
    する細孔であることを特徴とする請求項1記載のX線発
    生用ターゲット。
  3. 【請求項3】 前記ターゲットは、 面心立方最密構造を有する金属であることを特徴とする
    請求項2記載のX線発生用ターゲット。
  4. 【請求項4】 前記面心立方最密構造を有する金属は、 アルミニウムもしくはその合金であることを特徴とする
    請求項3記載のX線発生用ターゲット。
JP8430199A 1999-03-26 1999-03-26 X線発生用ターゲット Expired - Fee Related JP3480695B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8430199A JP3480695B2 (ja) 1999-03-26 1999-03-26 X線発生用ターゲット

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8430199A JP3480695B2 (ja) 1999-03-26 1999-03-26 X線発生用ターゲット

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2000277292A true JP2000277292A (ja) 2000-10-06
JP3480695B2 JP3480695B2 (ja) 2003-12-22

Family

ID=13826666

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP8430199A Expired - Fee Related JP3480695B2 (ja) 1999-03-26 1999-03-26 X線発生用ターゲット

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3480695B2 (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004037364A (ja) * 2002-07-05 2004-02-05 Kansai Tlo Kk 極短波長の光を発生させるターゲット、そのターゲットを用いた光発生方法及びそのための装置
JP2004301821A (ja) * 2003-03-19 2004-10-28 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> X線及び高エネルギー粒子発生装置とその発生方法
KR101223811B1 (ko) 2010-12-31 2013-01-17 부산대학교 산학협력단 급격하게 세기가 증가하는 레이저 펄스를 이용한 고출력 극초단 엑스선 펄스의 발생 방법

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004037364A (ja) * 2002-07-05 2004-02-05 Kansai Tlo Kk 極短波長の光を発生させるターゲット、そのターゲットを用いた光発生方法及びそのための装置
JP2004301821A (ja) * 2003-03-19 2004-10-28 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> X線及び高エネルギー粒子発生装置とその発生方法
KR101223811B1 (ko) 2010-12-31 2013-01-17 부산대학교 산학협력단 급격하게 세기가 증가하는 레이저 펄스를 이용한 고출력 극초단 엑스선 펄스의 발생 방법

Also Published As

Publication number Publication date
JP3480695B2 (ja) 2003-12-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Harilal et al. Influence of ambient gas on the temperature and density of laser produced carbon plasma
KR100360993B1 (ko) 전계방사형전자원및그제조방법
US4664769A (en) Photoelectric enhanced plasma glow discharge system and method including radiation means
JP3675326B2 (ja) マルチチャネルプレートの製造方法
US20020006489A1 (en) Electron emitter, manufacturing method thereof and electron beam device
Nishikawa et al. X-ray generation enhancement from a laser-produced plasma with a porous silicon target
Nishikawa et al. Greatly enhanced soft x-ray generation from femtosecond-laser-produced plasma by using a nanohole-alumina target
JP2000277292A (ja) X線発生用ターゲット
Silfvast et al. Comparison of radiation from laser‐produced and dc‐heated plasmas in xenon
Pellegrini et al. Improved optical emission of porous silicon with different postanodization processes
US20160222525A1 (en) Water splitting method
JP4005551B2 (ja) X線及び高エネルギー粒子発生装置とその発生方法
US3724066A (en) Light amplifiers
Kirko Study of near-electrode plasma and electrode surface during discharges in electrolytes
Merlin et al. Growth of amorphous Ti2O3 layers by laser‐induced oxidation
US3657735A (en) Electron beam excited laser
Schrott et al. Laser assisted Pd seeding for electroless plating on SiO2
Gutorov et al. Influence of thin dielectric layers on electron emission and plasma-surface contact stability
JP3509256B2 (ja) 紫外線殺菌用低圧水銀放電灯及びその製造方法
JP2000188198A (ja) レ―ザ―プラズマx線源装置
JP2007214117A (ja) 電子放出装置及びこれを用いた電磁波発生装置
Nakano et al. X-ray short-pulse generation from femtosecond laser-produced plasmas and its application in pump-probe spectroscopy
JP2001155622A (ja) 電界放射型電子源およびその製造方法およびディスプレイ
US7786660B2 (en) Highly emissive cavity for discharge lamp and method and material relating thereto
JP3207505B2 (ja) 多孔質珪素部材の作製方法

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Year of fee payment: 4

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071010

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081010

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091010

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101010

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101010

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Year of fee payment: 8

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111010

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Year of fee payment: 8

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111010

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121010

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Year of fee payment: 9

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121010

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131010

Year of fee payment: 10

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees