Monoenergetic hard X-ray emission from carbon-nanotube-array coated targets with femtosecond laser pulses

フェムト秒レーザーを用いたカーボンナノチューブコートターゲットによる高エネルギー単色X線発生

岡野 泰彬*; 錦野 将元; 中原 将吾*; 時田 茂樹*; 升野 振一郎*; 橋田 昌樹*; 阪部 周二*; 中野 秀俊*; 河内 哲哉; 西村 博明*; 三間 圀興*

Okano, Yasuaki*; Nishikino, Masaharu; Nakahara, Shogo*; Tokita, Shigeki*; Masuno, Shinichiro*; Hashida, Masaki*; Sakabe, Shuji*; Nakano, Hidetoshi*; Kawachi, Tetsuya; Nishimura, Hiroaki*; Mima, Kunioki*

近年、超短パルスレーザー技術の発展に伴い、高輝度・超短パルス・単色X線発生及びそれらを利用した超高速現象の時間分解や生物学的応用に関する研究が進められている。現在、共同研究グループではX線照射による放射線影響の基礎過程研究のためにレーザープラズマX線を用いたマイクロビーム装置の開発を行っている。このようなX線利用研究においては、レーザーからプラズマX線への変換効率の改善は重要な研究課題の1つであり、数keVのエネルギーのX線発生効率の向上のために低密度ターゲットを用いた研究が行われている。今回、カーボンナノチューブを表面にコートしたターゲットを用いることによりX線変換効率の改善を目指し、高エネルギー単色X線発生実験を行った。

The generation of monoenergetic hard X-rays more than 10 keV has attracted much attention for X-ray imaging in the field of high density physics and biomedical applications. Our group is currently developing an X-ray microbeam system to study radiobiological effects of cells as fundamental study of radiation therapy. In such applications, improvement of conversion efficiency (CE) from the driving laser to X-rays is an important issue and some approaches for efficient X-ray generation up to several keV have been proposed so far using low density, surface-structured targets, such as porous metals, velvet targets, and carbon nanotubes (CNTs), with the concepts of improvement of the laser absorption efficiency. In this work, we investigated the yields of K-alpha emission from bare and aligned CNT-array coated metal targets to take baseline data aiming to improve the CE in hard X-ray region (multi-keV to tens of keV) by adapting such kind of method.