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(1) ピコ秒時間分解Ｘ線回折法 -Picosecond time-resolved X-ray diffraction-
放射光Ｘ線を用いた時間分解Ｘ線回折によって、単結晶格子の高速構造変化をとらえています。 フェムト秒パルスを半導体表面に照射して、生じる過渡的格子歪みの観測を行っています。 GaAs単結晶では、数百ピコ秒の応答をもつ初期歪みと音響フォノンを観測しました。 また、Si単結晶では、最初の約1 nsで結晶格子の圧縮がおこり、それが熱膨張へと変わっていく様子をとらえました。 さらに初段の構造変化を観測するために、Ｘ線自由電子レーザーSACLAを用いたフェムト秒時間分解Ｘ線回折測定を行っています。
*科研費 特定領域 H16-18年度
*CREST JST H16-21年度
*物質・デバイス領域共同研究課題(北大西野研) H23-27年度
*科研費 基盤研究A(分担: 代表:田中良和氏) H31(R1)-R4年度
*主な論文
Y. Tanaka et al., Time-resolved Bragg coherent X-ray diffraction revealing ultrafast lattice dynamics in nano-thickness crystal layer
using X-ray free electron laser, Journal of the Ceramic Society of Japan, 121 pp.283-286 (2013)
Y. Tanaka et al., Time-resolved X-ray diffraction studies of laser induced acoustic pulse generation in semiconductors using
synchrotron radiation, J. Phys. Conf. Ser.,278, 012018 (2011)
Y. Hayashi et al., Acoustic pulse echoes probed with time-resolved x-ray triple-crystal diffractometry,
Phys. Rev. Lett., 96, p.115505 (2006)
(2) Ｘ線用光ファイバーの開発 -X-ray fiber optics -
新しいＸ線用光ファイバー光学系の実現に向けた実証実験を行っています。 このファイバーは中空コア構造をもち、コア中でＸ線は、全反射を繰り返しファイバー軸方向に導かれます。 実現すれば、Ｘ線ビームの照射位置・角度・タイミング制御等への応用が考えられるため、 ビームを「曲げる」、「ずらす」、「遅らせる」ための個々の要素技術の開発を進めています。 これまでに、波長1ÅのＸ線に対し、長さ70 cmのファイバーにより、出射ビームの向きを±40 mradの 範囲で制御することに成功しました。また、ビームのシフトを、長さ1.5 m、内径 20 mm のファイバーで行い、掃引範囲±75 mmを達成しました。 さらに、ファイバーを曲げてＸ線軌道を伸長させたときの時間遅延をX線ストリークカメラを用いて観測し、十数ps の遅延を実証しました。 また、ファイバーの軌道を機械的に簡便に制御できる仕組みを考案し、実証を行いました。
*科研費 挑戦的萌芽研究 (文科省) H24-25年度
*A-STEP JST H23-24年度
*2015年5月29日に「Ｘ線分配装置およびＸ線分配システム」が特許登録されました(特許番号5751665)。
*主な論文
Y. Tanaka et al., Controlling X-ray beam trajectory with a flexible hollow glass fibre, J. Synchrotron Rad., 21, 61-65 (2014)
Y. Tanaka et al., X-ray beam deflection control with a flexible capillary, J. Phy. Conf. Ser., 425, 052017 (2013)
Y. Tanaka et al., X-Ray Beam Transfer between Hollow Fibers for Long-Distance Transport, AIP Conf. Proc., 1741, 040029 (2016)
(3) Ｘ線励起近赤外過渡分光 -Transient NIR spectroscopy of X-ray excited materials-
放射光やX線自由電子レーザ−を用いたX線計測の際、試料に強力なパルスＸ線を照射しているため、Ｘ線自身で物性を変化させている可能性があります。さらに最近では、放射光の高輝度化計画が進められいて、Ｘ線照射の物性への影響が益々考えられます。Ｘ線照射の影響というと、Ｘ線損傷をまず想像しますが、一方で、Ｘ線照射により発現したＸ線物性という見方もできます。 当研究室では、X線パルスが照射された半導体単結晶や磁性体の"X線物性"を近赤外過渡分光法で調べています。
*特別研究助成金 (兵庫県立大学) H26年度
*学術研究助成(ひょうご科学技術協会) H28年度
*科研費 基盤研究B(分担: 代表:鈴木基寛氏) H29-31(R1)年度
*科研費 基盤研究B H31(R1)-R3年度
*主な論文
Y. Tanaka et al., Time-Resolved Optical Spectroscopy of a GaAs Single Crystal Irradiated by SR X-Ray Pulses,
AIP conference proceedings, 2524, 040009 (2019)
(4) モードロック自由電子レーザー光発生 -Generation of mode-locked FEL-
自由電子レーザーの縦モードが制御できると超短パルス放射光の発生が可能になります。 蓄積リングに設置された特殊なアンジュレーター中で超短パルスレーザー光を電子ビームと相互作用させる(レーザーシーディング)ことにより、超短パルス光を発生させる試みを推進しています。
->チャレンジングな研究になると思われます。意欲のある学生さん、一緒に挑戦してみませんか。
*科研費 基盤研究A(分担: 代表:田中隆次氏) H30-34(R4)年度
*特色化特別プロジェクト H30-31(R1)年度
*主な論文
T. Tanaka et al., Experimental Demonstration of Control the Pulse Length of Coherent Undulator Radiation by Chirped Microbunching, Phys. Rev. Lett., 131, 145001 (2023) ※Editors' Suggestion
T. Tanaka et al., Development of an undulator with a variable magnetic field profile, J. Synchrotron Rad. 28, 404-409 (2021)