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今 亮; 西内 満美子; 桐山 博光; 小倉 浩一; 森 道昭; 榊 泰直; 神門 正城; 近藤 公伯
Journal of Physics; Conference Series, 717, p.012103_1 - 012103_4, 2016/05
被引用回数：2 パーセンタイル：66.62(Physics, Applied)We have experimentally demonstrated that a multi-channel cross-correlator (MCCC) for single-shot measurement of temporal contrast achieved the high dynamic range of 10
and large temporal window of ~1 ns. In the experiment with short pulse laser, the shot to shot fluctuation of a pedestal intensity at sub-ns was measured. The fluctuation is mainly due to the random process of amplified spontaneous emission. The precise information on temporal contrast shot to shot will be crucial in assessing the particle acceleration in relativistic laser-mater interaction studies. We will discuss the experimental detail and result.
Dinh, T.-H.*; 鈴木 悠平*; 荒居 剛己*; Li, B.*; Dunne, P.*; O'Sullivan, G.*; 藤岡 慎介*; 長谷川 登; 河内 哲哉; 錦野 将元; et al.
Applied Physics Letters, 107(12), p.121101_1 - 121101_5, 2015/09
被引用回数：5 パーセンタイル：22.77(Physics, Applied)We have characterized the spectral structure and the temporal history of the laser-produced high-Z multi-charged ion plasmas for the efficient water window soft X-ray sources. Strong unresolved transition array (UTA) emission was observed due to 4d-4f and 4f-5g transitions from Au, Pb, and Bi plasmas in the 280-700 eV photon energy region. The temporal behavior of the emission was essentially similar of that of the laser pulse with a slight delay between different transitions. These results provide feedback for accurate modeling of the atomic processes with the radiative hydrodynamic simulations.
吉田 健祐*; 藤岡 慎介*; 東口 武史*; 鵜篭 照之*; 田中 のぞみ*; 大橋 隼人*; 川崎 将人*; 鈴木 悠平*; 鈴木 千尋*; 富田 健太郎*; et al.
Applied Physics Express, 7(8), p.086202_1 - 086202_4, 2014/08
被引用回数：29 パーセンタイル：74.51(Physics, Applied)半導体デバイスには更なる高性能化, 小型化が求められておりノードの微細化は急務となっている。さらなる細線化を目指して波長6.5-6.7nmの極端紫外光源の研究開発に着手している。極端紫外光源を実現させるために最も重要な開発課題は、光源の高出力化であり、本研究では球状ターゲットにレーザーを球対称に12方向から同時にターゲットに照射することで球対称なプラズマを生成させ6.5-6.7nm帯域の放射特性を調べた。本実験では変換効率のレーザー照射強度依存性をスペクトル, 電子密度, イオン価数, 電子温度など様々なパラメータから考察することでリソグラフィに求められる光源として最適なプラズマの生成条件の研究を行った。ガドリニウムターゲットの最適なレーザー照射強度に対する変換効率として、これまでの研究報告の中で最高の0.8%が得られた。
山崎 淳; 小瀧 秀行; 大東 出; 神門 正城; Bulanov, S. V.; Esirkepov, T. Z.; 近藤 修司; 金沢 修平; 本間 隆之*; 中島 一久; et al.
Physics of Plasmas, 12(9), p.093101_1 - 093101_5, 2005/09
被引用回数：70 パーセンタイル：88.66(Physics, Fluids & Plasmas)レーザープラズマ相互作用による単色エネルギー電子ビーム発生が世界中で研究されており、最近、幾つかの実験データーが出始めているが、発生機構についてはわかっておらず、安定な電子ビーム発生はできていない。われわれは、シングルレーザーパルスにおける単色エネルギー電子ビーム発生についての、理論的研究及び粒子シミュレーションによる研究,実験研究を行い、非常によく一致した。実験については、レーザーパワーが5.5TW,パルス幅70fs,中心波長800nmのチタンサファイアレーザーをガスジェット中に集光して行った。単色エネルギー電子ビームは、電子ビームが加速位相から減速位相に移るときに得られ、その位置で真空中に電子ビームを取り出してやれば、単色エネルギー電子ビーム発生が可能となる。電子ビームが加速位相から減速位相に移る距離はプラズマ密度によって決定されるため、プラズマ密度によって加速距離のコントロールが必要となる。この研究によって、1パルスでの単色エネルギー電子ビーム発生には電子ビームの加速距離とプラズマ密度のコントロールが必要であること見いだした。
島田 義則*; 西村 博明*; 中井 光男*; 橋本 和久*; 山浦 道照*; Tao, Y.*; 重森 啓介*; 奥野 智晴*; 西原 功修*; 河村 徹*; et al.
Applied Physics Letters, 86(5), p.051501_1 - 051501_3, 2005/01
被引用回数：113 パーセンタイル：94.31(Physics, Applied)EUV光源として用いられるSnプラズマの基本的な輻射流体力学的な特性を明らかにするために、阪大レーザー研の激光XII号レーザーで球状のSnターゲットを照射し、生成したプラズマからのEUV光のスペクトル,発光強度分布,波長13.5nm領域の2%帯域中の発光強度とその時間変化,変換効率の測定を行った。照射強度5
10W/cm
において最大効率3%が得られた。変換効率のレーザー強度依存性を等温膨張プラズマを仮定した理論モデルと比較した。
松門 宏治*; Esirkepov, T. Z.; 木下 健一*; 大道 博行; 内海 隆行*; Li, Z.*; 福見 敦*; 林 由紀雄; 織茂 聡; 西内 満美子; et al.
Physical Review Letters, 91(21), p.215001_1 - 215001_4, 2003/11
被引用回数：136 パーセンタイル：95.24(Physics, Multidisciplinary)東京大学原子力工学研究施設の超短パルスレーザーを用いたイオン発生実験を行った。レーザーパラメーターは、波長800nm,パルス長50fs,ピーク強度610
W/cmでコントラストは10
程度,ターゲットは厚さ5
mのタンタル箔を用いた。その結果、1MeVのプロトンと2MeVの電子の発生を確認した。この実験結果を解釈するために、ターゲットがプリパルスによって完全にプラズマ化した状態でメインパルスと相互作用をする低密度プラズマスラブを用いた新しいイオン加速機構を導入し、さらにそれに基づくシミュレーションを行った。実験結果とシミュレーション結果は良好な一致を示した。また、新しい加速機構が有する独自のレーザー強度に対するスケーリング側に基づいて、実用的なレーザープラズマイオン源の可能性が示される。
大道 博行
レーザー研究, 31(11), p.696 - 697, 2003/11
本小特集では、超短パルス超高強度レーザーと物質との相互作用に関し、電離,プラズマへのレーザーエネルギーの変換,電子加熱,プラズマからの粒子,X線の放射等について順を追って解説している。超ペタワットレーザーの拓く相対論の世界と題する解説では、相対論的レーザープラズマの中で、電子のみでなく陽子も相対論効果が顕著になる10
W/cm以上のレーザー強度のプラズマ物理について論じている。実験室宇宙物理学と題する解説では、繰り返し超短パルス高強度レーザーの特徴を活かした研究テーマを検討する。このようなレーザーによる照射で生じる固体密度プラズマを用いた極限物性状態について論じている。超強磁場生成等超高強度レーザー生成プラズマ中でおこる現象と天体現象との関連を論じている。このほか産業利用に向けた取り組みを紹介し、小特集の位置づけを行っている。
松門 宏治*; Bulanov, S. V.*; 大道 博行
レーザー研究, 31(11), p.721 - 729, 2003/11
近年、炭素等の重イオンビームや陽子ビームを用いた癌治療(以下、粒子線癌治療)が脚光を浴びている。この方法は、手術に依らずに癌細胞のみを消滅させるので、高齢や心臓疾患などで手術に耐える体力が無い患者にも適用できる。さらに、癌にかかった臓器を切除せずに治療するため、回復後の患者の日常生活への復帰が比較的容易である等の優れた特長を有し、その普及が期待されている。ところが、後述のように、治療には核子あたりエネルギー数百MeVのイオンビームが必要であり、現状では既存の加速器が用いられているが、装置のサイズが大きくなる事や高価である事、また加速器の専門家にしか装置を運転できない事,放射線防護の問題などから、一般の病院への導入には困難が伴う。これらの困難を打開するため、従来の加速器技術の改良による小型低価格な加速器を目指したプロジェクトが進められている。一方、近年発展の著しい超高強度レーザー技術と現状の加速器技術とを融合させ、加速器に革命を起こそうとする一連の研究開発が進められている。その一環として、最近レーザープラズマイオン源が着目されている。10W/cm以上のレーザーで薄膜ターゲットを照射して生じる相対論的レーザープラズマからは、指向性を持った核子あたりのエネルギーが数MeV
数百MeVのイオンが発生する事が知られている。レーザープラズマイオン源を従来の加速器の入射器、あるいは、これで加速器自身をそっくり置き換えてしまう事ができれば、装置全体の小型化、それに伴う低コスト化が可能になる。また、レーザーそのものは放射線を発生しないので、放射線遮蔽の問題が軽減するというメリットもあり、粒子線癌治療の普及に寄与できるものと思われる。粒子線癌治療の現状と癌治療への応用を目指したレーザープラズマイオン源の研究と開発の現状について紹介する。
八巻 徹也; 伊藤 久義; 松原 正和*; 阿部 弘亨*; 浅井 圭介*
Transactions of the Materials Research Society of Japan, 28(3), p.879 - 882, 2003/10
本研究では、KrFエキシマーレーザー(波長248 nm)パルスをTiOペレットに照射し、その直後に誘起されるプラズマ内反応を利用することによって、室温でナノ微粒子を作製した。1Torr以上に圧力を制御したOとAr混合ガス(5:5)中で作製すると、低次酸化物の混入のない高純度なTiO微粒子が生成し、これはルチル,アナターゼ結晶相から成っていることが明らかになった。また、雰囲気ガスの圧力を10Torrまで増加させるにつれて、含有するルチル相の重量分率は大きくなった。このことは、本手法がTiO微粒子中のルチル/アナターゼ混合比を制御可能であることを示している。結晶相の制御性について、レーザープラズマの物理モデルに基づいて考察を行った結果、高圧下でのプラズマ密度の増大が反応系内の温度(ここでは電子温度に相当)を上昇させ、このことが高温相であるルチル体の結晶化を促進していると考えられた。透過型電子顕微鏡観察によれば、微粒子の粒径は10-14nmであり、光触媒材料としての高い応用性が示唆された。
鈴木 将之; 大道 博行; Choi, I. W.*; Yu, W.*; 長井 圭治*; 乗松 孝好*; 三間 圀興*; Fiedorowicz, H.*
Physics of Plasmas, 10(1), p.227 - 233, 2003/01
被引用回数：18 パーセンタイル：50.14(Physics, Fluids & Plasmas)レーザープラズマX線源は、縮小転写型の(EUV)リソグラフィー,X線顕微鏡,三次元立体微細加工,タンパク質の構造解析などに応用が可能である。レーザープラズマX線源をこれらに応用するためには、発生するX線の特性評価を行う必要がある。このことから今回ガス中を伝播するレーザーパルス光の相互作用を理解するためにレーザー光の吸収率測定を行った。それと同時にX線の発生時間の測定を行った。またレーザー光の伝搬の様子をスリットカメラにストリークカメラを用いて測定を行った。その結果ガス中に照射されたレーザーは、ブレークダウンを起こして電子-イオンの衝突を繰り返すという逆制動放射によってプラズマ加熱されていることがわかった。ガス中における吸収率からネオンを用いたとき17%,アルゴンのとき12%,クリプトンのとき38%,キセノンのとき91%と言う結果より原子番号依存性があることがわかった。また、時間分解空間分解測定の結果からガス中を伝搬していくレーザー光はガスの拡がりが狭いとフォーカス位置を中心にプラズマが拡がっていくが、ガスの拡がりが広いときはガス中をレーザー光がプラズマを作りながら進んでいくことがわかった。
永島 圭介
プラズマ・核融合学会誌, 78(5), p.419 - 426, 2002/05
最近のプラズマ物理の研究分野において、相対論的レーザープラズマ相互作用は最も活発な研究テーマの1つになっている。本解説では、臨界密度以下のプラズマ中でのレーザープラズマ相互作用を簡潔に解説し、これに関連した実験結果と数値シミュレーションを紹介している。特に、準定常近似モデルを用いた相対論的レーザー自己収束,非線形レーザー航跡場,非線形パラメトリック散乱等の解析を説明し、さらに、粒子の運動論的効果を含めたより複雑な現象の解析では数値計算の重要性を挙げている。
松門 宏治*; 大道 博行
プラズマ・核融合学会誌, 78(4), p.356 - 357, 2002/04
光量子利用研究グループの紹介を行う。同グループは、光量子センターの優れた光源発生装置を利用して、超高強度場科学研究を推進している。現在は実験装置の整備中であるが、まもなく実験を開始できる予定である。同グループでは、放射線医学総合研究所,東京大学,京都大学,広島大学,高エネルギー加速器研究機構との協力体制で、癌治療用超小型陽子,重イオンシンクロトロンの開発プロジェクトを進めている。同計画では、シンクロトロンのイオン源にテーブルトップテラワットレーザーを用いたレーザープラズマイオン源を採用することで、加速器システムの小型化をはかっている。レーザープラズマイオン源を原研,東大,広大が担当して行う。研究は5年計画で進められる。
Auguste, T.*; Faenov, A. Y.*; 福本 一郎; Hulin, S.*; Magunov, A. I.*; Monot, P.*; D'Oliveira, P.*; Pikuz, T. A.*; 佐々木 明; Sharkov, B. Y.*; et al.
Journal of Quantitative Spectroscopy & Radiative Transfer, 71(2-6), p.147 - 156, 2001/10
被引用回数：14 パーセンタイル：57.91(Optics)フェムト秒パルスレーザー照射による高速電子、高速イオンの発生実験を行い、その結果をPICシミュレーションと比較した。実験では、プラズマ中の多価イオンの線スペクトルのドップラーシフトからイオンの速度分布関数を測定し、イオンを加速している電子の分布関数を推定するとともに、電子分光計測により高速電子の分布関数を直接測定した。これらの結果を解析したところ、PICシミュレーションはレーザー・プラズマ相互作用の物理的特徴をよく再現し、実験解析に有用なことがわかった。また、超短パルスレーザー照射で生成したプラズマ中では、電子はアクセル分布とは大きく異なる過渡的なエネルギー分布を持つことがわかった。
大道 博行; 山川 考一; 山極 満; 有澤 孝; 加藤 義章; 野田 章*; 上坂 充*; 小方 厚*; 松門 宏治*
Proceedings of 4th Symposium on Accelerator and Related Technology for Application, p.111 - 112, 2001/10
光量子科学研究センターで本年度より開始した100TWレーザーを用いた高エネルギーイオンビームの発生とそれの医学応用に向けた開発研究の準備状況を説明する。特にイオン発生効率を向上させるために必要な物理パラメーターの検討,イオンビーム伝送特性を評価することが重要である。これら当面の実験課題の整理・検討に関し述べる。また炭素等重イオン加速時に問題となる水素の不純物についてもその問題点,除去法について述べる。
Zhidkov, A. G.; 佐々木 明; 福本 一郎; 田島 俊樹; Auguste, T.*; D'Oliveira, P.*; Hulin, S.*; Monot, P.*; Faenov, A. Y.*; Pikuz, T. A.*; et al.
Physics of Plasmas, 8(8), p.3718 - 3723, 2001/08
被引用回数：44 パーセンタイル：76.85(Physics, Fluids & Plasmas)高強度レーザーで照射された固体ターゲットから発生する高速電子とイオンの速度分布関数の過渡的特性を、理論・実験的に解析した。衝突過程を含むPICコードで計算した、パルス幅60fs,強度10W/cmの短パルスレーザー照射で生成したプラズマ中の高速電子の速度分布関数は、マクセル分布に緩和するために十分な時間がないことから、エネルギーが500keV近傍の低温成分と、1MeV以上の高温成分が、それぞれ150keVと450keVの異なる実効的な温度を持ち、エネルギー2MeVにカットオフを持つことがわかった。実験的にも、高速イオンのドップラーシフトしたX線スペクトルから推定した低温成分の電子の温度と、電子分光器で測定した高温成分の温度が、それぞれシミュレーションと一致する結果が得られた。
鈴木 将之; 山神 晋; 長井 圭治*; 乗松 孝好*; 三間 圀興*; 村上 陽一*; 中山 斌義*; Yu, W.*; Fiedorowicz, H.*; Choi, I. W.*; et al.
Proceedings of 2nd International Conference on Inertial Fusion Sciences and Applications (IFSA 2001), p.1252 - 1255, 2001/00
レーザープラズマX線源は、縮小転写型の(EUV)リソグラフィー,X線顕微鏡,LIGAプロセスなどに応用が可能である。レーザープラズマX線源をこれらに応用するためには、発生するX線の特性評価を行う必要がある。このことからわれわれのグループでは、デブリフリーでかつ高密度状態を維持することが可能なダブルノズルガスパフターゲットを用いたときのX線放射の特性評価を行った。アルゴン,クリプトン,キセノンをターゲットに用いたときの8-20nmのX線は、斜入射型回折分光器(1200 grooves/mm)を用いて分光した像を背面照射型のCCDカメラを用いて結像を行った。また、0.3-0.4nmにおける波長域の硬X線は、ADP結晶を用いて波長分解を行った。結果、8-20nmの波長域では、固体ターゲットを用いたときと同程度のX線放射が得られた。また0.3-0.4nmの波長域では、アルゴンのK
線からのX線放射がみられた。このことから、ガスターゲットを用いたときでも高輝度な硬X線の発生が見られることがわかった。
Zhidkov, A. G.; 佐々木 明; 内海 隆行*; 福本 一郎; 田島 俊樹; 斉藤 文一*; 弘中 陽一郎*; 中村 一隆*; 近藤 健一*; 吉田 正典*
Physical Review E, 62(5), p.7232 - 7240, 2000/11
被引用回数：51 パーセンタイル：85.89(Physics, Fluids & Plasmas)超短パルスレーザー照射固体ターゲットから放出されるkeV領域のX線の特性を解析した。実験では強度10
W/cm,パルス幅42fsのレーザー光で照射されたCuターゲットから放出される、2~10keVのK線を含む領域と、10~40keV領域の制動放射のスペクトルを測定した。シミュレーションはASEプリパルスによるプラズマ生成を流体コードで、プラズマと高強度レーザーの相互作用をPICコードで、X線放射をモンテカルロコードで計算することで行った。計算は実験のスペクトルをよく再現し、高強度レーザー照射で高速電子が発生するが、照射時間が緩和時間より短いのでエネルギー分布の高エネルギー側(~30keV)にカットオフが生じることが初めて明らかになった。またより高強度域での吸収や高速電子生成機構について議論した。
上坂 充*; 木下 健一*; 渡部 貴宏*; 菅原 淳*; 上田 徹*; 吉井 康司*; 小林 鉄也*; Halz, N.*; 中島 一久; 酒井 文雄*; et al.
IEEE Transactions on Plasma Science, 28(4), p.1133 - 1142, 2000/08
被引用回数：14 パーセンタイル：41.82(Physics, Fluids & Plasmas)レーザープラズマ加速の入射器として、フォトカソード高周波電子銃の研究を行った。16MeVの電子ビームエネルギー、6
mm.mradのエミッタンス、240フェムト秒のパルス幅、1バンチあたり350ピコクーロンの電荷を得ることができた。フェムト秒の電子パルス波形計測手法としては、フェムト秒ストリークカメラ、コヒーレント遷移放射干渉法、マイケルソン干渉計、遠赤外線ポリクロメーターを使用した。それにより、200フェムト秒以上のパルス幅においてはストリークカメラが最も信頼性が高く、短いパルス幅においてはポリクロメーターが一番よかった。フォトカソード高周波電子銃用のYLFレーザーと電子ビームとの同期においては、3.5ピコ秒を成し遂げた。これらに基づき、より同期のよい、カーレンズモードロックのTi:Sapphireレーザーを導入した。これにより、タイミングジッターは320フェムト秒まで下がった。
佐々木 明; 村上 泉*; 高部 英明*
レーザー研究, 28(7), p.446 - 449, 2000/07
平成12年3月に、光量子研究にも深く関連するプラズマ原子過程、原子データの3つの国際会議が開かれた。第一は米国でのAPSプラズマ原子過程会議(APIP)、第二は英国での国際原子分子データ会議(ICAMDATA)、第三は米国での実験室天文学に関する会議である。これらの会議に、原研と委託、協力研究の形でX線レーザーや高強度場科学を共同で研究している研究者が分担して参加し、内容を報告書にまとめた。世界の研究機関でX線レーザーや、天体プラズマの解析をめざした原子データコードの開発が進められていること、超短パルスレーザーやZピンチ装置の応用研究が始められていること、原子データをインターネット上にデータベースを構築して公開する試みが行われていることなどの、現在の研究状況を紹介する。
Zhidkov, A.*; 佐々木 明; 田島 俊樹*
Physical Review E, 61(3), p.R2224 - R2227, 2000/03
被引用回数：44 パーセンタイル：83.22(Physics, Fluids & Plasmas)p偏光、強度10
~10W/cm、パルス幅1psの斜め入射短パルスレーザーで薄膜ターゲットを照射する方式に基づく、高エネルギーイオン(1MeV以上)が効果的に発生される条件を新たに明らかにした。衝突過程をランジュバン方程式で考慮し、原子過程を組みこんだPICコードで解析を行い、プラズマのスケール長が
/10程度になることでレーザー光が効率的に共鳴吸収で吸収され多量の高速電子を生成すること、これによってプラズマの膨張が駆動されるとともに、表面に電荷分離による強い静電場が生じることを明らかにした。さらに電子衝突電離によって多価電離状態となった媒質イオンが1MeVを超えるエネルギーまで加速されること、入射レーザー光の高エネルギーイオンへのエネルギー変換効率が10%に及ぶことを明らかにした。
