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The Progress in the laser-driven proton acceleration experiment at JAEA with table-top Ti:Sappire laser system

原子力機構におけるTi:Sappire laser systemを用いた陽子線加速の進展

西内 満美子; 小倉 浩一; Pirozhkov, A. S.; 谷本 壮; 余語 覚文; 榊 泰直; 堀 利彦; 福田 祐仁; 金崎 真聡; 匂坂 明人; 反保 元伸; 桐山 博光; 下村 拓也; 近藤 公伯; 河西 俊一; Brenner, C.*; Neely, D.*

Nishiuchi, Mamiko; Ogura, Koichi; Pirozhkov, A. S.; Tanimoto, Tsuyoshi; Yogo, Akifumi; Sakaki, Hironao; Hori, Toshihiko; Fukuda, Yuji; Kanasaki, Masato; Sagisaka, Akito; Tampo, Motonobu; Kiriyama, Hiromitsu; Shimomura, Takuya; Kondo, Kiminori; Kawanishi, Shunichi; Brenner, C.*; Neely, D.*

レーザー駆動陽子線の特異な性質により、多くの応用の可能性がうたわれている。その中には、医療用の小型加速器がある。われわれの最終ゴールはここにある。そのために、レーザーを薄膜個体ターゲットに照射してイオン加速実験を行った。われわれのレーザーは、非常にコントラストが高い、短パルスの小型テーブルトップレーザーである。レーザーは800nm, 40fs, 4J, 10$$^{11}$$のコントラスト、ピーク強度$$>$$10$$^{20}$$Wcm$$^{-2}$$のパラメータを持ち、ターゲットとしては、100umからsub-umの厚みの固体ターゲットを用いた。その結果として、最高エネルギー14MeVの陽子線で、10MeV付近の個数が10Hzで10分間に、マウスの皮膚に2Gy照射するに十分なドーズ量を持つ陽子線の発生に成功した。

Because of the peculiar characteristics of the laser-driven proton beam, many potential applications are proposed including establishing compact medical accelerator for the cancer therapy. For our final destination to establish the compact laser-driven proton accelerator, the experiments are performed to investigate proton and ion acceleration from thin foil targets, using a high contrast, ultra-short laser pulse from the J-KAREN laser at the Japan Atomic Energy Agency. The P-polarized laser pulse with the parameters of 800 nm, 40 fs, 4J, and with extremely high ASE contrast of 10$$^{11}$$ is focused onto the thin-foil targets with variable materials and thicknesses ranging from 100 um to sub-um. The achieved peak intensity is $$>$$ 10$$^{20}$$ Wcm$$^{-2}$$. The maximum proton energy is reached to 14 MeV. The number of $$sim$$ 10 MeV protons is enough to carry 2 Gy dose onto the skin of the mouse within 10min with 10 Hz operation. This enables us to carry out in-vivo test instead of in-vitro test.

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