フェムト秒コヒーレントイメージング

高速で動く原子やナノの世界の動きを見るには、超高速度のカメラが必要です。動きの時間よりも短い発光時間のフラッシュで被写体を照明することにより、ぶれずに止まって見えるスナップ写真を撮影することができます。蓄積リングを使った従来の放射光Ｘ線の発光時間は、通常、短くても十ピコ秒程です。このため原子やナノの世界の動きを見るには十分とは言えませんでした。現行のＸ線レーザーでは、さらに短いフェムト秒の発光時間が実現可能といわれています。

波長の短いＸ線は、可視光などよりも、もっと小さなものを見ることができ、原子の位置をも決めることができます。さらに、Ｘ線の発光時間を極限まで短くすると、可視光などでみるよりも高速の現象を観察できます。つまり、Ｘ線は原子やナノの世界の姿と動きをみる極めて高い潜在能力を持っているのです。試料にコヒーレントX線を当てて、散乱したX線のパターンの時間ごとのスナップ写真を記録し、計算機で処理することにより、試料内部のナノの世界の動きが見えます。

     図　Ｘ線自由電子レーザーを用いたフェムト秒コヒーレントイメージングの概念図

1. Femtosecond Snapshot Holography with Extended Reference Using Extreme Ultraviolet Free-Electron Laser
   Yoshinori Nishino, Yoshihito Tanaka, Makoto Okada, Motohiro Okaya, Yoshihito Uozaki, Kimihiko Nozaki, Makina Yabashi, Mitsuru Nagasono, Kensuke Tono, Hiroaki Kimura, Haruhiko Ohashi, Shinji Matsui, Tetsuya Ishikawa, and Eiichiro Matsubara
   Applied Physics Express 3 (2010) 102701.