数十MeV級レーザー駆動型粒子線用オンライン・トムソンパラボラの開発

Online Thomson parabola spectrometer for tens of Mev laser-driven ion acceleration

榊 泰直; 金崎 真聡; 堀 利彦*; 福田 祐仁; 余語 覚文; 西内 満美子; 片桐 政樹*; 仁井田 浩二*

Sakaki, Hironao; Kanasaki, Masato; Hori, Toshihiko*; Fukuda, Yuji; Yogo, Akifumi; Nishiuchi, Mamiko; Katagiri, Masaki*; Niita, Koji*

原子力機構では、コンパクトな高エネルギー粒子源の開発を目指し、レーザー駆動型粒子線源の開発を行っている。2010年報告したように、これまでにCOクラスターをターゲットとして用いた際には、10MeV/核子を超えるような高エネルギー粒子線が実現されているが、その物理メカニズムを深く掘り下げさらに効率的な加速を行うためには、レーザー光やクラスターのパラメータの最適化をこれまで以上に実施していく必要がある。レーザー駆動型粒子線の計測では、レーザーが物質に照射されて生じるプラズマ状態から発生する、電子線やX線などのさまざまな放射線の影響があるために、電子に感度がないCR39などの固体飛跡検出器が一般的に使われている。そのため、レーザー光とイオン発生に関する計測は実時間性のないCR39の解析をパラメータごとに大量に行わねばならず、そのことがデータ解析の進捗を妨げることが多いのが現状である。そこで、数十MeVのオンライン計測を狙い、原子力機構が開発した中性子検出用の蛍光体(ZnS)と、そのデータ解析にPHITSコードを利用した、オンライン型の高精度トムソンパラボラスペクトロメーターを開発する手法を確立したので報告する。

In JAEA, we develop the small size high energy particle source that based on the laser-driven ion accelerator. Laser-driven acceleration systems have generated beams with energies up to tens-MeV ions1) from laser-plasma interaction. These ions are combined with X-ray and high energy electrons. The diagnostic most using for these ion beams is the Thomson parabola with CR-39 detector that has a characteristic of an effective way for ions detection under these conditions. However, CR-39 is necessary the etching process, and cannot obtain Thomson parabola's data online. So we challenge the development of an online Thomson parabola spectrometor with CCD camera and fluorescence film.