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クラスターターゲットを用いた革新的レーザー駆動イオン加速研究における固体飛跡検出器CR-39の利用

Applications of PADC nuclear track detectors in laser-driven particle acceleration experiments

福田 祐仁; 反保 元伸; 榊 泰直; 近藤 公伯; 金崎 真聡; 山内 知也*

Fukuda, Yuji; Tampo, Motonobu; Sakaki, Hironao; Kondo, Kiminori; Kanasaki, Masato; Yamauchi, Tomoya*

レーザーイオン加速実験では、発生するイオンのエネルギーは核子あたり数$$sim$$数十MeV/nの広い範囲にショットごとにランダムに分布する。さらに、イオンのみならず、高エネルギー電子線,X線や$$gamma$$線、及び、これらに付随する電磁ノイズも発生する。したがって、イオンの最大エネルギー,イオン種,イオン個数を同定し、イオン発生の最適条件を探索するのは容易ではない。このような状況の中で、固体飛跡検出器CR-39は、レーザー駆動イオン加速のような複雑な混成場において、イオンのみを選択的に検出できるツールとして、「レーザー加速器」開発において、最も信頼できるイオン検出器となっている。本論文では、これまでに原子力機構関西光科学研究所で行ってきたレーザー駆動型のイオン加速実験とそこでのCR-39によるイオンビーム診断について解説する。

In the laser-driven ion acceleration experiments, it is almost impossible to predict maximum ion energy in advance, because the maximum energy varies according to experimental condition. Recently, solid state nuclear track detectors such as CR-39 detectors have been extensively used in laser-driven ion acceleration experiments. This is because the CR-39 have a great advantage that they are insensitive to high energy photons and electrons and capable of detecting only ions. However, the CR-39 cannot detect fast ions with energies beyond its detection threshold limit. A stack of CR-39 or a method utilizing backscattered particles are developed to detect high energy ions. Moreover, vacuum effects on CR-39 make it difficult to identify ion energies and ion species. We introduce applications of CR-39 detectors in laser-driven particle acceleration experiments in JAEA-KPSI.

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