レーザー駆動イオン加速のための水素クラスターターゲット の生成とその評価

Generation and characterization of hydrogen cluster targets for laser-driven ion acceleration

神野 智史*   ; 田中 宏尭*; 金崎 真聡; 榊 泰直; 近藤 公伯; 松井 隆太郎; 岸本 泰明; 福田 祐仁

Jinno, Satoshi*; Tanaka, Hirotaka*; Kanasaki, Masato; Sakaki, Hironao; Kondo, Kiminori; Matsui, Ryutaro; Kishimoto, Yasuaki; Fukuda, Yuji

近年、レーザー技術の進展により、PW級レーザーが出現し、レーザー集光強度10W/cmでのイオン加速実験が可能となってきている。このような集光強度では、例えば、直径数百nmの水素クラスターのクーロン爆発によって100MeV級のクリーンな陽子線発生が可能である。また、相対論効果により、イオンがレーザー進行方向に指向性を持って加速されることも期待できる。これらのことを実証するため、本研究では、冷却機構付パルスバルブを用いた水素クラスターターゲット生成装置を開発し、Mie散乱を用いて生成した水素クラスターのサイズ計測を行った。現在までに背圧6MPa、温度25Kと50Kにおいて、直径400-2000nmの水素クラスターの存在を確認している。講演では水素クラスターサイズの温度依存性、粒子コードを用いた水素クラスターと高強度レーザーとの相互作用、などについて報告する。

Laser-driven ion acceleration, featured by its huge accelerating electric field gradient and short pulse length, has been one of the most active areas of research during the last several years, because ion beams generated from such compact sources can be employed in a broad range of applications. Here, the state of material is a key ingredient, which determines the characteristics of the interaction. We present the development of a new nozzle equipped with a liquid He cooling head, which has a potential to produce submicron-sized H clusters. Such H clusters could produce "pure" proton beams with energies of 100 MeV by using the upgraded J-KAREN-P laser.