Application of CR-39 in laser-driven ion acceleration experiments

レーザー駆動イオン加速実験におけるCR-39の活用

福田 祐仁; 金崎 真聡; 榊 泰直; 堀 利彦*; 反保 元伸; 近藤 公伯; 倉島 俊; 神谷 富裕; 小田 啓二*; 山内 知也*

Fukuda, Yuji; Kanasaki, Masato; Sakaki, Hironao; Hori, Toshihiko*; Tampo, Motonobu; Kondo, Kiminori; Kurashima, Satoshi; Kamiya, Tomihiro; Oda, Keiji*; Yamauchi, Tomoya*

固体飛跡検出器CR-39は、レーザー駆動イオン加速実験において広く利用されており、レーザープラズマなどの電子線やX線などが混在する場においてもイオンビームを選択的に検出することができると言う利点がある。しかし、阻止能がCR-39の検出限界を超えるような高エネルギーイオンビームの検出は不可能である。このような場合、数枚のCR-39を束ねたスタックを用いて高エネルギーイオンビームの特性評価を行うこと等が行われている。われわれは、CR-39の後方に置いた散乱体からの後方散乱粒子を検出するという、簡便な高エネルギーイオンビームの特性診断法を考案し、高崎量子応用研究所TIARA施設の100MeV Heイオンビームを用いてこの新しい診断法の原理検証を行った。その結果、この手法により、CR-39の裏面に形成されるエッチピットを観察し、検出閾値を超える高エネルギーイオンビームの診断が可能であることを確認した。この診断法を関西光科学研究所J-KARENレーザーを用いたイオン加速実験に適用し高エネルギーイオンの検出に成功した。

Recently, CR-39 detectors have been widely used in the studies of laser-driven ion acceleration experiments. In such experiments, however, the energies of accelerated ions often exceed the detection threshold limit of the CR-39. Therefore, a simple method to detect high energy ions using the CR-39 is required. We have developed a new simple diagnosis method, namely a backscattering technique, for high energy ions by utilizing the combination of CR-39 detectors and plastic backscatters. Proof-of-principle experiments for the new method were carried out at the Takasaki Ion Accelerators for Advanced Radiation Application (TIARA) facility in JAEA, which delivered He ion beam with an energy of 100 MeV. The result shows that this method enables us to characterize high energy ion beams which energies are beyond the detection threshold limit of CR-39. High energy ions accelerated by using J-KAREN laser are successfully detected with this method.