

放射光第巻第号()

トピックス

短パルス X 線による高時間分割 X 線回折
上坂充1，木下健一2

1東京大学大学院工学系研究科附属原子力工学研究施設
2放射線医学総合研究所

Time-resolved X-ray DiŠraction by Short X-ray Pulse
Mitsuru UESAKA1 and Kenichi KINOSHITA2
1Nuclear Engineering Research Laboratory, University of Tokyo,
2National Institute of Radiological Sciences

Several new short X-ray sources such as X
FEL, inverse Compton X-ray source, laser plasma X-raysource etc, are under development recently. Simultaneously, several pump-and-probe analyses using picoand femtoseconds X-ray pulses have started at SR facilities and multi-TW laser facilities. Time-resolved Xray diŠraction to investigate atomic dynamics is the major trend there. Especially, ultrafast microscopic
processes in thermal expansion and coherent acoustic phonon in laser-irradiated GaAs monocrystal has
been analyzed in the picosecond time regime. As the next stage, dynamic structural analysis of proteins andtime-resolved X-ray imaging are proposed and discussed.
We review updated research activities including short X-ray source development and application, andforesee the related future, involving the activities at Nuclear Engineering Research Laboratory, Universityof Tokyo.

.

はじめに逆コンプトン散乱 X 線源やレーザープラズマ X 線源の開ESRF (European Synchrotron Radiation Facility), APS発と利用も盛んになっている。その利用研究の中で，高時(Advanced Photon Source), SPring8 といった第 3 世代放間分割 X 線回折は最も多く採用されて，先駆的実験が世射光源が順調に稼動し，タンパク質の構造解析など高輝度界各所で行われている。このように，放射光源開発と利用X 線 SR の精力的利用研究が実施されている。一方，フェ研究の分野に，短パルス X 線利用がひとつの重要領域に

ムト秒高強度 X 線源である第 4 世代放射光源の開発が世成長しようとしている。このような情勢を踏まえて，本稿

界で開始されている。その中心は X 線自由電子レーザー

では短パルス X 線利用の中心的役割を果たしている高時（以降 XFEL )1)であり，アメリカではスタンフォード線形間分割 X 線回折に焦点を絞り，現在の世界の最新研究動加 速 器 セ ン タ ー に て LCLSLight向をレビューし，東京大学大学院工学系研究科附属原子力Source)2)が，ヨーロッパでは DESY (Deutches Elektro-( LinacCoherent

工学研究施設（以降，東大原施）での実験と解析を詳細に

nen Synchrotron) にて TTF (TESLA Test Facility)

解説する。さらに，短パルス X 線源開発の動向について

FEL3) が，また我が国でも理研播磨研究所， KEK （高エも解説する。最後に今後の研究開発の展開に関する私見をネルギー加速器研究機構）が中心となった計画が開始され付記させていただいた。ている4)。既存の放射光源でもパルス SR 光を使ったポンプ & プローブ分析がすでに開始されている。強度は.

世界の研究動向XFEL に劣るものの，コンパクトなシステムでフェムト時間分割 X 線回折は従来，シンクロトロン放射光を用

秒ピコ秒 X 線パルスの生成が可能であるレーザー電子

いてナノ秒，場合によってはミリ秒の時間分解能にて行わ東京大学大学院工学系研究科附属原子力工学研究施設 〒3191188 茨城県那珂郡東海村白方白根 222287
8421 FAX: 0292878488 E-mail: uesaka＠tokai.t.u-tokyo.ac.jp
TEL: 029

――(C) 2001 The Japanese Society for Synchrotron Radiation Research放射光第巻第号

()

Table 1.
Research institute

X-ray source

Recent works on time-resolved X-ray diŠraction
Temporal resolution

CrystalObserved phenomena

UC SanDiego

Laser plasma

10 ps

GaAs

Thermal expansion, shock wave

LBNL
Univ. EssenSR
Laser plasma

10 ps
10 ps

GaAs
Ge＋SiAcoustic phonon
Melting, acoustic phonon

1 ps
＜1 ps

Univ. Oxford/ESRF

SRLOA
Tokyo Inst. Tech.

Laser plasma
Laser plasma

NERL, Univ. Tokyo

Laser plasma

GaAs

Acoustic phonon

100 ps

LB crystal, InSb
GaAs

Destruction, melting
Shock wave

10 ps

GaAs

Thermal expansion, shock wave

れてきた58)。近年になって放射光以外のパルス X 線源の1999 年には 東京工業大 学において ，パルス幅 6 ps の開発や短パルスレーザー技術の進歩によって時間分解能がレーザープラズマ X 線を用いて，Si(111)単結晶のパルス急速に向上してきている。今日では，欧米を中心に，レーレーザー照射による熱膨張の過程が観測された。ここではザープラズマ X 線，シンクロトロン放射光などを用いてパルス幅 300 ps のポンプパルス照射によって生じた変化時間分解 X 線回折の研究が盛んに行われている。それらをブラッグ回折パターンのシフトとして観測している11)。の主なものについて概観する（Table 1 参照）。
. 放射光. レーザープラズマ X 線

放 射 光 施 設 に お い て も 1998 年 に は ALS( Advanced

1997年には LOA (Laboratoire d'Optique Appliquee,

Light Source, Lawrence Berkeley National Laboratory,

Ecole Polytechnique, France) において，レーザープラズ

USA ) において，トムソン散乱 X 線発生によって生じたマ起源の AlKa1 を用 いた時間 分解 X 線回折に よって，

～ 300 fs の X 線パルスを用いた時間分割 X 線回折が行わ

レーザーパルス照射された有機物薄膜からの X 線回折像

れている12) 。ここでは，ポンプとプローブの同期の問題の変化をピコ秒以下の時間スケールで観測できることが示

によって時間分解能は数ピコ秒に制限されているようであされた9)。ここでは，過渡現象を誘起する光学パルスと Xるが，レーザー照射による InSb 結晶からの X 線回折強度

線プローブ パルスの間 のそれぞれ の時間遅延 に対するの時間変化の様子が調べられている。 ALS ではまた，フBragg ピークの強度変化を観測することにより，アラキン

ェムト秒レーザーを用いた電子バンチの切り出しによって酸カドミウムの Langmuir-Blodgett 多重層薄膜のレーザー～ 100 fs のシンクロトロン放射 X 線を生成する手法が研加熱に対する反応が研究された。薄膜の熱膨脹が起こるよ

究されており13) ，将来の時間分解 X 線回折への適用も議り前に Cd 原子の層に導入される原子の無秩序化から生じ論されている。

ESRF (Europian Synchrotron Radiation Facility,フランる強い強度 減少がピコ 秒以下時間 で観測され ている。

LOA グループの特色には，レーザープラズマ X 線発生にス）では CO が付いたミオグロビン単結晶に7.5ナノ秒レーおけるプリパルスの使用が挙げられる。メインパルスの 5ザー光を照射し，CO が光解離，再結合していく様子をラ～10 程度のエネルギーを持つプリパルスを数 ps 先行

ウエ X 線回折パターンの変化としてとらえ，ミオグロビさせて X 線発生用固体ターゲットに入射することで，メンの内部構造を明らかにしている。ここではシンクロトロ

インパルス到達時のプラズマ状態を制御し X 線増強と短ン放射光のパルス幅は150ピコ秒で，ナノ秒からミリ秒刻パルス化を行っている。

みのダイナミクスが観察されている14)。さらに，ESRF にSan

おいて，放射光と X 線ストリークカメラを用いて回折像

Diego, USA) において，30 fs の数テラワットレーザーシ

また1999年，UCSD(University of Californiaの変化を～ 1 ps 程度の時間分解能で測定する手法が研究ステムで発生した CuKa 線を用いて，バルク半導体におされている。 ESRF での放射光のパルス幅は～ 100 ps 程

けるフェムト秒レーザー誘起の格子変動が観測され度であるが，ストリークカメラの時間分解能が 1 ps といた10) 。ここでは，レーザー照射で生じた半導体結晶中でうことである。また，レーザーと同期した光スイッチによのコヒーレントフォノンの伝搬による，ピコ秒時間領域でるストリークカメラの駆動によって，ストリークカメラでの原子の mÅ の空間変位を反映した X 線回折像の時間変積算測定する際に問題となる時間ジッターを軽減する手法

化が研究された。ここでは特に，近接した二本の特性 Xの開発も行われている15)。

線，CuKa1 と CuKa2 の回折像の空間的変位として結晶内SPring8 ではピコ秒レーザーと～ 50 ps SR のピコ秒時原子の変動の影響が現れることを示し，それらと数値計算間精度の同期システムが構築されており16) ，レチナールによる結果との比較によって原子配列の微小な変化を求めという色素が付着した光受容タンパク質であるバクテリオている。

ロドプシンの動的構造解析がすでに実施されている17)）。
――

放射光第巻第号()

そこでは，ポンプ光として照射されるフェムト秒レーザー

短パルス高出力レーザーである。このプリパルスがターゲはまず色素によって吸収されその構造がピコ秒からナノ秒

ット表面をアブレーションさせプラズマ発生させ，それにで変化し，その変化が引き続きタンパク質本体の構造変化

メインパルスが吸収されて電子が加熱され制動放射 X 線をマイクロ秒からミリ秒で誘起し，プロトンポンプとしてが，原子プロセスを経て Ka など特性 X 線が発生する。X線はインコヒーレントで指向性もないが，強度がかなりあの機能を発現させていると考えられている。
その他，Au 金属結晶へ時間分解 X 線回折の適用18)，ある。例えば 4TW100 fs レーザーを銅照射して， Ka1, 2 でるいは X 線回折とは 異なるが， 極短 X 線パルスの EX-1010 光子/ショットもある23)。パルス幅はプリパルスによAFS への応用19) など，この分野の研究のすそ野は急速にるプラズマサイズでほぼ決まるが， 10 ps 程度である。

拡大している。

TW レーザーさえあれば実験は比較的手頃であり，現在最もよく利用されている短パルス X 線源である。

.

短パルス X 線発生法

一方，大型の放射光や小型の X 線管ではカバーできなピコ秒，フェムト秒の短パルス X 線発生法について簡い領域の小型で高輝度のコヒーレントな光源の実現を目指

単に解説す る。まずは 物理的プロ セスが類似 している

して X 線レーザーが研究されている。レーザーの励起にXFEL ，逆コンプトン散乱 X 線，レーザープラズマ高調必要とされるパワーはほぼ波長の 4 乗に反比例して増加波 X 線の発生をまとめてみた。 XFEL では，パルス幅～するため X 線領域で反転分布を形成するには可視領域に150 fs （ FWHM ）， 電 荷 量 ～ 0.5 nC ， エ ミ ッ タ ン ス ～ 1

比べ格段に大きな入力が必要とされる。したがって，これ

mm.mrad ，エネルギー～ 15 GeV の電子バンチを～100 m

まで X 線レーザーの生成には KJ 級の慣性核融合用ドラのアンジュレータに通し，SASE (Self-Ampliˆed Spon-イバーレーザーが用いられてきた24) 。しかし，近年の高Emission)1)の原理で，電子バンチが Å オーダー

強度超短パルスレーザーの技術進展に伴い，新しい方式のにスライス化され，全電子バンチのパルス幅と同等の短パX 線レーザーの研究が展開されるとともに装置の小型化

taneous

ルス XFEL が発生する。次にアンジュレータ場を電子とも進んでいる。超短パルスレーザーの強力な光電界で直接反対方向に光速で走らせると考えると，それはレーザーパ多価イオンを生成する光電界電離方式では 40 fs ， 70 mJルスと等価になる。電子バンチとレーザーとの相互作用での励起レーザーで41.8 nm （パラジウム様キセノン）で利これも電子バンチと同等短パルスの X 線が発生される。

得長積 11 が得られている25) 。また，日本原子力研究所関これを逆コンプトン散乱 X 線と呼ぶ。電子ライナックで西研光量子科学研究センターでは過渡利得方式と呼ばれるは現在サブピコ秒数十MeV 電子バンチが生成可能で，フ数百 ps のプリプラズマ生成用パルスと数 ps の励起用パル

ェ ム ト 秒 （ 50 ～ 100 fs ） TW レ ー ザ ー （ 波 長 ～ 800 nm,スを組み合わせる方法によって，数 J 規模のレーザーでTi: Sapphire ）と散乱させると， 10 keV 程度のサブピコ13.9 nm （ニッケル様銀イオン）の飽和増幅が達成されて

秒 X 線 発 生が 可能 と なる20,21) 。こ の場 合 X 線は イ ンコいる26) 。この方式による X 線レーザーの典型的なパルスヒーレントであるが， 99 以上の直線偏光が達成され幅は 23 ps である。

る。一部これをトムソン散乱 X 線とも呼んでいるが，同また，1994 年コロラド州立大学の J. J. Rocca らはテー義である。次に，電子の速度を 0 とすると，レーザープ

ブルトップサイズのパルスパワー装置を用いた高速キャピラズマ高調波 X 線発生となる。レーザー強度が高くなる

ラリー放電で46.9 nm （アルゴンのネオン様イオン）の飽

につれ，電子の放射は双極子放射から相対論的放射にな和増幅を得て人々を驚かせた27) 。励起エネルギー入力にり，電子の軌道もレーザー磁場の効果で 8 の字となり，レーザー光を用いないこの方式は， X 線レーザーのパル高調波成分が軟 X 線領域に達し得る22)。この場合 X 線は

ス幅 は 1 ns 程度と長いも ののショットあたり のエネル

条件によってはコヒーレントになるが，放射パターンは電ギーが数百 m ～ mJ にも達し，さらに 10 cm を越える媒質

子の動きから見ても，指向性に乏しい。実験的実証は数中を光ガイドされながら増幅される誘導放射光は高い空間

nm まできているとしても，その強度はまだかなり低い

コヒーレンスを持っている28) 。最近では短波長化の研究（nJ 以下）であろう。

も進みつつありニッケル様カドミウムイオンを用いた13.2

また，フェムト秒 TW レーザーを銅やモリブデンなどnm での発振が確認されている。の金属固体ターゲットに照射して，プラズマ流体/原子プさらに，広島大学，日本大学にて研究が行われている，ロセスを介してピコ秒 X 線を発生する手法がある。フェ

高エネルギー電子バンチを Si 単結晶照射して発生するコ

ムト秒 TW レーザーでは必ず レーザー発振媒質中でのヒーレントなパラメトリック X 線29) ，立命館大学で開発

ASE (Ampliˆed Spontaneous Emission) のプロセスで，されている小型シンクロトロンに金属フォイルを挿入してフェムト秒メインパルスの周辺に，プリパルスあるいは短パルス X 線を発生する装置30)などがある。

pedestal と称するパルスが存在する。これはピーク出力はメインパルスに比べてコントラスト 10－6 以下であるが，.

パルス幅数 ns エネルギー，数 mJ の MW クラスの立派な――

フェムト秒高速量子現象研究設備

東大原施ライナック施設においては二つの電子線形加速放射光第巻第号

()Figure 1.

Femtosecond Ultrafast Quantum Phenomena Research Facility.

器によりピコ秒からサブピコ秒の電子パルスが生成可能であり，それら極短電子パルスは放射線化学における初期過程を解明するパルスラジオリシス法などの研究に利用されてきた。それらの加速器はまた，外部のシステムとピコ秒レベルで同期が可能であり，テラワットレーザーとの同期を用いてレーザー航跡場加速やトムソン散乱 X 線発生などの成果が上げられている。短パルスビーム発生計測
利用研究をさらに推進するべく，東大原施に平成 10 ， 11
年度にフェ ムト秒高速 量子現象研 究設備が構 築された（ Fig. 1 参照）。フェムト秒ライナックレーザー同期シス テ ム ， 12TW50fs テ ー ブ ル ト ッ プ レ ー ザ ー シ ス テ ム（Fig. 2 参照）と分析システムである。フェムト秒ライナ(a)Experimental chamber and optical compressorックレーザー同期システムでは，従来のピコ秒精度同期実績を発展させ， 330 fs （ rms ，数分間）に同期精度を達成した。 12TW50fs テーブルトップレーザーシステムでは，レーザーを銅ターゲットにフォーカス照射して 10 ピコ秒程度の X 線パルスを発生させ，高時間分割 X 線回折実験を実施している。それ以外にレーザープラズマカソー
ド方式によって 10 fs レベルの電子ビーム，レーザープラズマ中でのイオン爆発によるフェムト秒イオンビーム，極低温重水素クラスターガスジェットを使ったピコ秒中性子パルスの生成研究を実施している。ビームスプリッタより分析パルスを分岐し，光路調整によって遅延をつければ，10 mm 位置設定精度は33 fs 時間精度となる。

Figure 2.

――(b) Laser
12 TW50 fs laser system.



.

放射光

第巻第号()

レーザープラズマ X 線によるピコ秒時間分割 X線回折31,32)

. 経緯東大原施では以前よりフェムト秒ライナックの特性を生かして，相対論的エネルギーを持つ電子ビームと高出力レーザーとの衝突によるコンプトン散乱 X 線発生を追及してきた21) 。しかし，ここで X 線を発生させるためには電子ビームとレーザーパルスの空間的時間的位置関係を精度よく制御して 2 つのパルスを衝突させてやる必要がある。ここにさらにポンププローブのためのパルスをもう一つ加えると，同時に 3 つのパルスを取り扱わなければならず，体系の複雑さが増す。発生する X 線のパルス幅が短く，我々のライナック電子ビームのパルス幅と同程度となる，という利点はあるが， X 線量は比較的少なく，同期や制御の困難さを考えると時間分割 X 線回折への適用は容易ではない。我々が次に採用した手法は短パルス電子

Figure 3.

Experimental setup in the experimental chamber.

ビームを固体標的に照射した際に発生する特性 X 線を利用する方法である33) 。この手法では，標的の形状を工夫することで照射電子ビームと同程度のパルス幅を持つ X線を発生させることが可能である。この手法を用いて短パ
ルス X 線を発生し，回折像の取得を行ったが， 1 枚の像を得るのに 1 時間以上を要し，ポンプパルス照射中に試料が損傷するなど，依然 X 線量の少なさに問題があった。そこで我々は高出力レーザーを固体標的に集光することで得られるレーザープラズマ X 線の利用へと進んだ。
レーザープラズマ X 線では， 1 つのレーザーパルスでポンプとプローブ光の発生を行えるため，同期の問題がないという利点がある。まず始めに 3 TW レーザーを使用してレーザープラズマ X 線の発生を確認し，その後， 12TW レーザーの導入によって本格的な時間分割 X 線回折への適用を開始した。
. 実験

Figure 3 に，本実験の実験体系図を示す。真空容器内に導入された 12 TW50 fs レーザーは，ビームスプリッタによって，メインパルスとポンプパルスに分けられる。メ
インパルスはパラボリックミラーによって銅板ターゲット

Figure 4. Change of X-ray diŠraction pattern of GaAs (CuKa1, 2)
at 150 ps after laser irradiation.に集光され，プローブ光となるレーザープラズマ X 線を発生させる。一方，ポンプパルスは可動ミラーに反射した後，レンズによって結晶上に集光され，過渡変化を誘起す

間差 150 ps における X 線回折像とプロファイルである。

るポンプ光となる。可動ミラーを動かすことによってポン回折ピーク CuKa1 線，および CuKa2 線以外に，ポンプさプパルスの光路長を変え，ポンプとプローブの時間差を変れていない結晶からの回折像には現れないサブピークが見えることができる。ポンプされた結晶にプローブ光が当たられる。これは，ポンプによって結晶に起きた格子構造のると，プローブ光と結晶表面のなす角度がブラッグ角とな変化を表していると考えられる。これが，どのような格子る方向にのみ X 線が回折してくる。この X 線は過渡変化構造の変化を反映したものであるのかは，次節で説明する。の格子構造情報を含んでおり，イメージングプレートを用いてその X 線回折像を取得する。ポンププローブ時間

. 数値解析

差を－50 ps から300 ps まで50 ps 刻みで変えて，GaAs 単結晶からの X 線回折は，原子内電子による X 線のトム結晶( 111 )からの X 線回折像を取得した。 Figure 4 は時ソン散乱に起因するものである。 X 線源として一点から――放射光第巻第号

()の等方的な放射を考えると，ある位置 r0 での電場の強度

. 原子動画像化が E0 となる X 線源（位置 rs ）から放射された X 線が，GaAs 表面に照射されたレーザーは，結晶内に正孔電結晶内の i 番目の原子（位置 ra ）で散乱されたとき，観測子対を生成することで吸収される。これらのキャリア（正点（位置 ro）での電場 Eo は，孔および電子）が結晶格子と相互作用することでフォノンiiが生成される（格子散乱）。これらフォノンの内ある物はEo ＝－re(ea ・es )fi r0es E0
ii×i

表面付近に留まり，ある物は結晶内部に伝わり，それらがiexp (ik(|ro－ra |＋|ra －rs|))|ro－ra ||ra －rs|ii(1)ii

熱膨張や音響フォノンの伝播といった過渡現象として現れる。レーザー照射された GaAs 結晶表面は生成されたキャリアによって電子エネルギーバンド構造の歪に伴う半導体となる。ただし，ea , es はそれぞれ入射波，散乱波の偏光ii金属相転移34)や構造の無秩序化を起こし，電子格子散ベクトルである。結晶内の全ての原子についてこれを足し乱やコヒーレントフォノンの生成および位相緩和等が進行合わせれば，結晶からの散乱波の電場強度 Eo＝Σi Eo が求する。以上のような描像がフェムト秒レーザー分光によるまる。これより，観測点での回折強度 Io は，位置 r0 での光学的特性の測定等35) から求められており，これらの初強度 I0 を用いて，期過程に対するスナップショットを作成した。 Figure 7iはコヒーレント光学フォノンの振動である。周波数はほぼE 20I0＝ 2 I0E0(2)8.5 THz のほぼ定在波である。 Fig. 8 は表面近傍の熱化のスナップショットを表現している。これら60 ps 以内の時間領域における X 線回折像の取得とフェムト秒レーと表される。以上を用いて， GaAs 単結晶( 111 )の原子配ザー分光から得られる知見との比較，検証は次回実験の重列モデル（表面から深さ方向に 1 列に原子が並ぶ）から要な課題である。の X 線回折シミュレーションを行った。Figure 5 にポン

また，前節で得られた GaAs の原子配列を視覚的に表現

ププローブ時間差を 150 ps にしたときの計算結果のプすることで，60 ps 以降の時間変化のアニメーション化をロファイルを実験結果とともに示す。両者はおおむね一致している。若干の相違の理由としてはレーザー出力変動，相転移，結晶損傷が考えられる。
このシミュレーションにおける原子配列の変位 u は，結晶の深さ方向座標 z と時間差 t の関数として，[(u(z, t )＝C －ze－z/z 1－)

1 －nt/zz＋ e－|z－nt|/ze22] (3)で与えられる。ここで C は結晶表面での歪み， z はレーザーの吸収長， n は音速である。 Figure 6 に変位の推移を示す。表面付近の負の変位は熱膨張を示しており，深さFigure 6.

Numerical results of shock wave propagation.

方向へ進む変位は音響フォノンを示している（これらの現象については次節で説明する）。X 線回折強度の実験結果と計算結果の類似から，実際の結晶にもこれと同じようなことが起きていると考えられる。

Figure 5. Comparison between experimental (solid line) and nimerical (broken line) results of X-ray diŠraction patter.

Figure 7. Visualization of Coherent longitudinal optical phonons(standing wave, ～8.5 THz).

――


放射光第巻第号()

Figure 10. DiŠerence of X-ray diŠraction patterns for Si, GaAs,and Ge monocrystals by nunerial analyies.
Figure 8.
ps).

Phase relaxation, thermalization and expansion (1～60線による時間分割粉末 X 線回折にて実施する。円形回折パターンのピコ秒刻みのスナップショットをとり，色素の構造変化をとらえる。レーザープラズマ X 線利用で判明するピコ秒からナノ秒での色素構造変化と，SR 利用で判明するマイクロ秒からミリ秒でのタンパク質構造変化がうまく繋げられないかと期待している。
また，レーザープラズマ X 線源を使った小型の時間分
割 X 線イメージングシステムの可能性もみてみたい。すでに SR と Si 干渉計を使った X 線イメージングにより，マウスやラットの血管構造の観察が実施されている36) 。
Figure 9. Visualization of shock wave acoustic phonons (coherent) and thermal expansion (incoherent optical phonons).

単結晶で回折させてモノクロ化し，その後 Si 単結晶干渉計を使ったらどの程度の空間分解能で X 線イメージングが可能か，調べる予定である。

行った。 Figure 9 はそのスナップショットであり，表面.

結言

短パルス X 線利用光源開発情勢をレビューし，利用に発生する熱膨張と結晶の奥へ進行する音響フォノンが表研究の代表例として，高時間分割 X 線回折を，筆者らの現されている。
これらの結果と解釈は他研究機関のそれらとほぼ一致し研究を中心に詳細に解説した。実験結果から導かれた原子ている10)。

ダイナミックスはまだ既知の半導体格子ダイナミックスの.

継続していければ，未知のミクロダイナミックスの発見と検証の域を出ていない。さりながら，その新手法の研究を今後の展開

. 半導体ミクロダイナミックス

新しいナノダイナミックスと言える産業応用も見い出せよ

GaAs 単結晶(111)の他に，Si 単結晶(111)と Ge 単結晶う。一方， XFEL ，逆コンプトン散乱 X 線源，レーザー( 111 ) に つ い て も 同 様 の シ ミ ュ レ ー シ ョ ン を 行 っ た 。

プラズマ X 線源， X 線レーザーなど，新しい短パルス X

Figure 10 に Si， Ge からの時間差150 ps における X 線回線源の開発も着々と進行している。光源開発と先駆的利用

折強度を GaAs とともに示す。ただし横軸の値は GaAs にを並行して行っていけば実用化の日も早まろう。短パルスのみ対応している。 Si では GaAs と同様サブピークが見X 線利用が，新しい放射光利用の重要な一翼を担っていられるが，Ge では見られない。この理由としては，キャけることを期待している。

リアダイナミックスとレーザー吸収深さの相違に起因する謝辞と考えている。近々検証実験を予定している。

本稿執筆のあたり，東大原施研究機関研究員細貝知直博

. その他の X 線利用士，大学院生大久保猛君，鐘ヶ江幸男君の協力を得た。こ色素が付着した光受容タンパク質の本体の構造変化の分こに感謝申し上げる。

析には，スペクトル的にも強度的にも SR が適しているであろう。その反面，色素の構造変化にはパルス幅10 ps 程

参考文献

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放射光

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