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Generation of high-energy proton and electromagnetic waves with a high-intensity laser

高強度レーザーを用いた高エネルギー陽子と電磁波発生

匂坂 明人; 大道 博行; Pirozhkov, A. S.; Ma, J.-L.; 余語 覚文; 小倉 浩一; 織茂 聡; 森 道昭; 西内 満美子; 河内 哲哉; Bulanov, S. V.; Esirkepov, T. Z.; 大石 祐嗣*; 名雪 琢弥*; 藤井 隆*; 根本 孝七*; 菜嶋 茂喜*; 清水 広平*; 細田 誠*; 長友 英夫*

Sagisaka, Akito; Daido, Hiroyuki; Pirozhkov, A. S.; Ma, J.-L.; Yogo, Akifumi; Ogura, Koichi; Orimo, Satoshi; Mori, Michiaki; Nishiuchi, Mamiko; Kawachi, Tetsuya; Bulanov, S. V.; Esirkepov, T. Z.; Oishi, Yuji*; Nayuki, Takuya*; Fujii, Takashi*; Nemoto, Koshichi*; Nashima, Shigeki*; Shimizu, Kohei*; Hosoda, Makoto*; Nagatomo, Hideo*

超短パルス高強度レーザーと物質との相互作用により、高エネルギーのイオンや電子,X線,高次高調波,テラヘルツ領域の電磁波などが発生する。このうち、高エネルギーイオンは、医療用としての小型加速器への利用が期待されている。そして、高エネルギー陽子とテラヘルツ波又は高次高調波を同時に発生させることで、陽子単独で発生させた場合とは異なる利用研究が期待される。高エネルギー陽子とテラヘルツ波の同時発生実験では、日本原子力研究開発機構設置のチタンサファイアレーザー(JLITE-X)を用いて、厚さ5$$mu$$mのチタンの薄膜ターゲットに照射した。メインパルス直前にある自然放出光の増幅パルスの時間幅を制御することで、高エネルギー陽子とテラヘルツ波の同時発生を確認した。また、高エネルギー陽子と高次高調波の同時発生実験では、電力中央研究所設置のチタンサファイアレーザーを用いて、厚さ7.5$$mu$$mのポリイミドの薄膜ターゲットに照射した。ターゲット照射位置をレーザーのビームウエスト位置からずらして行くことで、高エネルギー陽子と紫外高次高調波の同時発生を観測した。

High-intensity laser and thin-foil interactions produce high energy ions, electrons, X-ray, high-order harmonics, and THz radiation. High-energy protons driven by the high-intensity laser is paid attention as a compact ion source for medical application. The simultaneous generation of the protons and THz or harmonics will provide us high-density plasma diagnostic or unique pump-probe techniques. We use a Ti:sapphire laser system (JLITE-X) in JAEA for THz radiation. The laser beam is focused by an off-axis parabolic mirror at the 5 $$mu$$m thick Ti target. We observe simultaneously both the high-energy proton and THz radiation by changing the duration of ASE preceding the main pulse. We use a Ti:sapphire laser system in CRIEPI for harmonic generation. The laser beam is focused by an off-axis parabolic mirror at the 7.5 $$mu$$m thick polyimide target surface. The high-energy protons and UV harmonics are observed at the target is moved away from the best focus.

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