クラスターターゲットから発生するMeV級イオンの空間分布

A Spatial distribution of MeV ions in the interaction of intense laser pulses with cluster-gas targets

金崎 真聡; 神野 智史   ; 榊 泰直; 西内 満美子; Faenov, A. Ya.*; Pikuz, T.; 近藤 公伯; 小田 啓二*; 山内 知也*; 松井 隆太郎*; 岸本 泰明; Doria, D.*; Borghesi, M.*; 福田 祐仁

Kanasaki, Masato; Jinno, Satoshi; Sakaki, Hironao; Nishiuchi, Mamiko; Faenov, A. Ya.*; Pikuz, T.; Kondo, Kiminori; Oda, Keiji*; Yamauchi, Tomoya*; Matsui, Ryutaro*; Kishimoto, Yasuaki; Doria, D.*; Borghesi, M.*; Fukuda, Yuji

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では、クーロン爆発によって等方的に発生する比較的低エネルギーの成分に加え、磁気双極子渦の運動によってレーザー進行方向に加速される高エネルギー成分が存在する。これまで、主にレーザー進行方向に発生する高エネルギーイオンについて、積層したCR-39固体飛跡検出器などを用いてエネルギースペクトルの計測が行われてきたが、発生するイオンの空間分布についてはほとんど調べられてこなかった。そこで本研究では、イオン加速メカニズムの解明を主目的としてMeV級のイオンの空間分布計測を試みた。集光点を取り囲むように設置したCR-39を解析したところ、レーザー軸上にはクーロン爆発のみでは説明できない複雑な加速機構が存在していることを示唆する結果が得られた。

In laser-driven ion acceleration using cluster-gas targets, generated ions can be assigned to two components. One is a low energy component produced by Coulomb explosions of clusters. The other is a high energy component produced by a magnetic vortex acceleration mechanism. In the past studies, high energy ions were mainly measured by stacked CR-39 detectors to obtain the energy spectrum. In the present study, to reveal the acceleration mechanism, a spatial distribution of MeV ions was measured by CR-39 detectors which were encircled equidistant from the laser focus spot. The etch pit distribution on the CR-39 suggests that the acceleration mechanism cannot be explained only by Coulomb explosion mechanism, but by other complicated mechanisms.