Identification of high energy ions using backscattered particles in laser-driven ion acceleration with cluster-gas targets

クラスターターゲットを用いたレーザー駆動イオン加速実験における後方散乱粒子を用いた高エネルギーイオンの同定

福田 祐仁; 榊 泰直; 金崎 真聡; 余語 覚文; 神野 智史   ; 反保 元伸; Faenov, A. Ya.*; Pikuz, T.; 林 由紀雄; 神門 正城; Pirozhkov, A. S.; 下村 拓也; 桐山 博光; 倉島 俊; 神谷 富裕; 小田 啓二*; 山内 知也*; 近藤 公伯; Bulanov, S. V.

Fukuda, Yuji; Sakaki, Hironao; Kanasaki, Masato; Yogo, Akifumi; Jinno, Satoshi; Tampo, Motonobu; Faenov, A. Ya.*; Pikuz, T.; Hayashi, Yukio; Kando, Masaki; Pirozhkov, A. S.; Shimomura, Takuya; Kiriyama, Hiromitsu; Kurashima, Satoshi; Kamiya, Tomihiro; Oda, Keiji*; Yamauchi, Tomoya*; Kondo, Kiminori; Bulanov, S. V.

プラスチック板上に設置した1枚のCR-39を用いて、CR-39の検出限界を超える高エネルギーイオンを検出可能な新しいイオンビーム診断法を開発した。サイクロトロン加速器で生成させた核子あたり25MeVのヘリウムイオンビームを用いて、このビーム診断法の原理検証実験を行った。その結果、CR-39の裏面に多数の楕円形のエッチピットが観測された。詳しい解析の結果、このエッチピットは、入射ヘリウムイオンがプラスチック板中で非弾性散乱して生成した重イオンによって形成されることが示唆された。この新しいビーム診断法を、クラスターターゲットを用いたレーザー駆動イオン加速実験に適用し、核子あたり50MeVにまで加速されたイオンを同定した。

A new diagnosis method for high energy ions utilizing a single CR-39 detector mounted on plastic plates is demonstrated to identify the presence of the high energy component beyond the CR-39's detection threshold limit. On irradiation with a 25 MeV per nucleon He ion beam from conventional rf-accelerators, a large number of etch pits having elliptical opening shapes are observed on the rear surface. Detailed investigations reveal that these etch pits are created by heavy ions inelastically backscattered from the plastic plates. This ion detection method is applied to laser-driven ion acceleration experiments using cluster-gas targets, and acceleration of ions with energies up to 50 MeV per nucleon are identified.