CR-39を用いたレーザー駆動陽子線計測における光中性子起因エッチピットの弁別手法の開発

Discrimination method of etch pits created by laser-accelerated protons and recoiled protons by photo-neutrons using CR-39

金崎 真聡; 福田 祐仁; 近藤 公伯; 小田 啓二*; 山内 知也*

Kanasaki, Masato; Fukuda, Yuji; Kondo, Kiminori; Oda, Keiji*; Yamauchi, Tomoya*

水素を背景ガスとする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では、高エネルギー陽子線の発生とともに、最大で200MeV程度の電子線が発生している。このような高エネルギー電子線は、制動放射によりエネルギーの高い光子を放出し、さらに光子は光核反応により中性子を放出する。イオン検出器として用いているCR-39は、中性子が入射した場合に内部の水素原子が反跳されることで間接的に陽子線と同等のエッチピットが形成される。すなわち発生する光中性子がイオン計測のノイズになるという問題が生じている。この問題を解決するため、入射角度に関連するエッチピット開口部形状、及び、入射エネルギーに関連するエッチピット開口径とグレースケール(開口部中心の濃淡)、を組み合わせた新たな解析手法を開発し、レーザーで加速された本来の陽子線由来のエッチピットと光中性子由来のエッチピットを弁別した。

In laser-driven ion acceleration experiments using the cluster-gas targets, a significant amount of fast electrons, which drives the ion acceleration, are produced along with high energy ions with several-tens of MeV. In our recent experiment using CO clusters embedded in H gas conducted with the J-KAREN laser facility (1 J, 40 fs) at JAEA-KPSI, the maximum energy of electrons reaches up to 200 MeV. Such fast electrons can produce photo-neutrons via bremsstrahlung processes followed by photo-nuclear reactions. When the CR-39 is exposed to photo-neutrons, it records etchable tracks of generated ions depending on their species and energy as background noises. In order to diagnose the laser-accelerated protons precisely using CR-39, we have developed the discrimination method for laser-accelerated protons and photo-neutrons on CR-39 based on the incident angle and incident energy.