数十MeV級レーザー駆動型粒子線用オンライン・トムソンスペクトロメーターの開発

Development of online Thomson parabola spectrometer for laser-driven ions

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

Sakaki, Hironao; Kanasaki, Masato; Fukuda, Yuji; Nishiuchi, Mamiko; Yogo, Akifumi; Jinno, Satoshi; 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。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:Agと、そのデータ解析にモンテカルロ型粒子輸送計算(PHITS)コードを利用した、オンライン型の高精度トムソン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。

A single-shot imaging thin scintillator film for online Thomson Parabola spectrometer (TP) has been developed, and the first diagnosis for laser-driven ion by the online TP is demonstrated at J-KAREN laser facility. The energy spectrum of 4.0 MeV proton is obtained by only this imaging film without using Micro-Channel-Plate that is utilized on online ion diagnosis in general. The general-purpose Monte Carlo particle and heavy ion transport code systems (PHITS) consists various quantum dynamics models is used in the simulation of the scintillator's luminescent diagnostic. The simulation is reasonably predictive not only ion trajectories by the spectrometer but also the luminescence property.