超高強度レーザー生成高速陽子線の発生特性評価

Characterization of fast-proton generation by ultrahigh-intensity laser irradiation

余語 覚文; 森 道昭; 小倉 浩一; 匂坂 明人; 織茂 聡; 金沢 修平; 近藤 修司; 中井 善基; 圷 敦; 山本 洋一*; 下村 拓也*; 田上 学*; 桐山 博光; 大道 博行; 中村 衆*; 白井 敏之*; 岩下 芳久*; 野田 章*; 大石 祐嗣*; 名雪 琢弥*; 藤井 隆*; 根本 孝七*

Yogo, Akifumi; Mori, Michiaki; Ogura, Koichi; Sagisaka, Akito; Orimo, Satoshi; Kanazawa, Shuhei; Kondo, Shuji; Nakai, Yoshiki; Akutsu, Atsushi; Yamamoto, Yoichi*; Shimomura, Takuya*; Tanoue, Manabu*; Kiriyama, Hiromitsu; Daido, Hiroyuki; Nakamura, Shu*; Shirai, Toshiyuki*; Iwashita, Yoshihisa*; Noda, Akira*; Oishi, Yuji*; Nayuki, Takuya*; Fujii, Takashi*; Nemoto, Koshichi*

集光強度が10W/cmを超える高強度レーザーを薄膜ターゲットに照射すると、相対論的プラズマの生成により薄膜の裏面からMeVエネルギー級のイオンが発生する。これまでは世界的に金属の薄膜にレーザーを照射し、表面不純物分子に起因するプロトンを加速する方法が用いられてきたが、われわれは水素を含む絶縁体材料をターゲットに用いてより効率的なプロトン発生を目指している。本講演ではエネルギースペクトル,発散角度分布及びエネルギー変換効率の測定によりプロトン発生の特性評価を行ったので報告する。実験は原子力機構及び電力中央研究所において行った。中心波長800nm,パルス幅25-50fsのp偏光レーザー光を垂直方向に対し45の方向から厚さ7.5mポリイミド薄膜に照射した。集光強度は1-310W/cmであった。薄膜の裏面の垂直方向(0)と22.5の方向にオンライン飛行時間(TOF)分析器を設置してプロトンのエネルギー分布を測定した。また、飛跡検出器(CR-39)を用いてプロトン発散角度分布を測定した。TOF分析の結果、最大エネルギー3.8MeVのプロトン発生を確認した。エネルギー分布はボルツマン分布様の連続分布を示した。レーザー1ショットあたりに発生したプロトン数は、エネルギー0.85MeV以上で約110個と評価された。これを入射したレーザーのエネルギーからプロトンエネルギーへの変換効率に換算すると0.3%となり、金属薄膜を用いた場合に比べて高い結果が得られた。

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