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開発と評価; ターゲットパラメータの温度、圧力依存性

Characterization of hydrogen cluster targets for laser-driven ion acceleration; Temperature and pressure dependences of target parameters

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

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

高繰り返し動作可能な陽子線源のための新たなターゲットとして、サブミクロンサイズの水素クラスターターゲットの開発を行っている。水素クラスターターゲットは水素のみで構成され、レーザー光照射によるクーロン爆発によって不純物のないクリーンな陽子線を得ることが可能である。例えば、直径800nmの水素クラスターに集光強度10W/cmのレーザー光を照射した際には、46MeVの陽子線が発生することがクーロン爆発モデルによって示唆されている。本研究では、クラスターサイズを変化させることによるエネルギー可変の陽子線源を開発することを目的として、水素クラスターサイズの圧力、及び、温度依存性について調べた。

We present a development of submicron-size hydrogen cluster targets using a cryogenic conical nozzle and their characterization with the Mie scattering method. Above 10 W/cm, achievable soon with the coming PW laser facilities, the anisotropic Coulomb explosion of submicron-size hydrogen clusters could produce directional proton beams with energies of several tens of MeV, quite advantageous to the future applications, since they are inherently impurity-free, high rep. rate, and robust.