High quality laser-produced proton beam generation by phase rotation

位相回転による高品質レーザー駆動プロトンビーム生成

野田 章*; 中村 衆*; 岩下 芳久*; 白井 敏之*; 頓宮 拓*; 想田 光*; 大道 博行; 森 道昭; 加道 雅孝; 匂坂 明人; 小倉 浩一; 西内 満美子; 織茂 聡; 林 由紀雄; 余語 覚文; Pirozhkov, A. S.; Bulanov, S. V.; Esirkepov, T. Z.; 長島 章; 木村 豊秋; 田島 俊樹; 竹内 猛*; 福見 敦*; Li, Z.*

Noda, Akira*; Nakamura, Shu*; Iwashita, Yoshihisa*; Shirai, Toshiyuki*; Tongu, Hiromu*; Soda, Hikaru*; Daido, Hiroyuki; Mori, Michiaki; Kado, Masataka; Sagisaka, Akito; Ogura, Koichi; Nishiuchi, Mamiko; Orimo, Satoshi; Hayashi, Yukio; Yogo, Akifumi; Pirozhkov, A. S.; Bulanov, S. V.; Esirkepov, T. Z.; Nagashima, Akira; Kimura, Toyoaki; Tajima, Toshiki; Takeuchi, Takeshi*; Fukumi, Atsushi*; Li, Z.*

レーザーイオン源は癌治療用の加速器になる可能性を持つ。今回、レーザーの光学調整,プレパルス調整,ターゲット調整,レーザーパルス幅などを行い、レーザー駆動プロトン加速のスペクトルTOF測定をプラスチックシンチレーターを使って行った。プロトンの最大エネルギーは900keV(チタンターゲット3マイクロメートル厚)と600keV(チタンターゲット3マイクロメートル厚)であった。また、生成されたレーザー駆動プロトンのスオエクトルはマクスウェルボルツマン分布をしており、これにFR電場(レーザーとシンクロナイズされた)をかけることによって最初の位相回転に成功した。

Laser ion production has been studied for downsizing of the accelerator dedicated for cancer therapy. For optimization of various parameters such as pre-pulse condition, target position, laser spot size on target, laser pulse width and so on, time of flight (TOF) measurement utilizing the detected signal by a plastic scintillation counter played an essential role for real time measurement. Protons up to 900 keV and 600 keV are produced from the thin foil targets of Ti 3 micron and 5 micron in thickness, respectively. Modification of the energy distribution of the laser-produced ions with Maxwell distribution by utilizing an RF electric field synchronized to the pulse laser, which is the rotation of the ion beam in the longitudinal phase space (phase rotation), has been demonstrated for the first time.