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小瀧 秀行; 神門 正城; 大東 出; 亀島 敬*; 川瀬 啓悟*; Chen, L. M.*; 福田 祐仁; Koga, J. K.; 桐山 博光; 近藤 修司; et al.
Japanese Journal of Applied Physics, 50(6), p.066401_1 - 066401_3, 2011/06
被引用回数：1 パーセンタイル：4.76(Physics, Applied)The laser contrast ratio within picosecond timescales is one of the important parameters for laser acceleration. For a high laser contrast ratio, a 140 MeV monoenergetic electron beam with a charge of 44 pC is obtained by using a 20 TW Ti:sapphire laser. For a low laser contrast ratio, a low quality electron beam or no electron beam is generated, because the pre-pulse blows out plasma electrons and puts the plasma into disorder before the main pulse interacts with the plasma. The laser contrast ratio should be high enough in order to generate a high quality electron beam with a large amount of charge.
匂坂 明人; Pirozhkov, A. S.; 森 道昭; 余語 覚文; 小倉 浩一; 織茂 聡; 西内 満美子; Ma, J.*; 桐山 博光; 金沢 修平; et al.
NIFS-PROC-85, p.30 - 33, 2011/02
レーザー駆動イオン源の開発を目的とし、陽子発生実験を行った。薄膜ターゲットを用いて、レーザーとプラズマとの相互作用により発生した陽子を計測した。高エネルギー陽子を得るため、レーザーのコントラストレベルを下げて、プリプラズマの大きさを減少させた。高コントラストのレーザーパルスを用いた結果、ターゲット裏面方向に発生する陽子の最大エネルギーは増加した。
匂坂 明人; Pirozhkov, A. S.; 森 道昭; 余語 覚文; 小倉 浩一; 織茂 聡; 西内 満美子; Ma, J.*; 桐山 博光; 金沢 修平; et al.
レーザー研究, 38(9), p.702 - 705, 2010/09
高強度レーザーと薄膜との相互作用により、高エネルギーの粒子,硬X線,高次高調波,テラヘルツ(THz)波などが発生する。特に高エネルギー陽子については、医療用としての小型加速器への利用が期待されている。本研究では、薄膜ターゲット照射による陽子ビームとTHz波の同時発生について調べた。原子力機構設置のチタンサファイアレーザー(J-KAREN)を用いて、薄膜ターゲットへの照射実験を行った。その結果、ターゲット裏面方向の陽子とレーザー反射方向のTHz波の同時発生を測定した。また、プリプラズマを抑制することで陽子の高エネルギー化を確認した。
余語 覚文; 桐山 博光; 森 道昭; Esirkepov, T. Z.; 小倉 浩一; 匂坂 明人; 織茂 聡; 西内 満美子; Pirozhkov, A. S.; 長友 英夫*; et al.
European Physical Journal D, 55(2), p.421 - 425, 2009/11
被引用回数：3 パーセンタイル：20.28(Optics)高強度レーザー光に先んじてターゲットに入射する自然増幅光(amplified spontaneous emission: ASE)を利用して、固体ターゲットを近臨界密度プラズマに変換し、そこからのレーザーイオン加速を実証した。本発表では、ASE強度を3桁変化させることで、ターゲットの密度がレーザーイオン加速に与える効果を直接的に比較した。その結果、ターゲット密度を変化させることで、レーザー加速された陽子線のビーム方向を制御できることが明らかになった。
匂坂 明人; 大道 博行; Pirozhkov, A. S.; 森 道昭; 余語 覚文; 小倉 浩一; 織茂 聡; 西内 満美子; Ma, J.-L.; 桐山 博光; et al.
Frontiers of Optoelectronics in China, 2(3), p.299 - 303, 2009/09
高強度レーザーと薄膜との相互作用により、高エネルギーのイオンや電子,硬X線,高次高調波,テラヘルツ(THz)波などが発生する。高強度チタンサファイアレーザーを用いて、薄膜ターゲットへの照射実験を行った。薄膜ターゲットから発生する陽子線とテラヘルツ波の同時発生を計測した。また、陽子線と紫外高調波についても同時発生を計測した。
匂坂 明人; Pirozhkov, A. S.; Ma, J.-L.; 森 道昭; 余語 覚文; 小倉 浩一; 織茂 聡; 西内 満美子; 桐山 博光; 金沢 修平; et al.
Journal of Plasma and Fusion Research SERIES, Vol.8, p.464 - 467, 2009/09
高エネルギー陽子発生における薄膜ターゲットからの紫外高調波を、レーザーのパルス幅を変えて計測した。陽子の最大エネルギーは、およそ1MeVであった。パルス幅
500fsのとき、4次までの紫外高調波が測定された。パルス幅を100fsや30fsに変えた場合、紫外高調波においてスペクトルの広がりやシフトが測定された。
小瀧 秀行; 神門 正城; 大東 出; 本間 隆之; 亀島 敬; 川瀬 啓悟; Chen, L.-M.*; 福田 祐仁; 桐山 博光; 近藤 修司; et al.
AIP Conference Proceedings 1153, p.176 - 181, 2009/07
Laser Wake Field Acceleration (LWFA) is regarded as a basis for the next-generation of charged particle accelerators. In experiments, it has been demonstrated that LWFA is capable of generating electron bunches with high quality: quasi-monoenergetic, low in emittance, and a very short duration of the order of ten femto-seconds. Such femtosecond bunches can be used to measure ultrafast phenomena. The laser contrast ratio is one of the important parameters for LWFA due to pre-plasma effects. For the high laser contrast ratio, a 140 MeV monoenergetic electron beam with a charge of 100 pC is obtained. For the low laser contrast ratio; a low quality electron beam or no electron beam are generated, because the pre-pulse blowout plasma electrons and put into disorder the plasma before the main pulse interacting the plasma. The laser contrast ratio should be high in order to generate a high quality electron beam with a high charge.
余語 覚文; 大道 博行; 森 道昭; 桐山 博光; Bulanov, S. V.; Bolton, P. R.; Esirkepov, T. Z.; 小倉 浩一; 匂坂 明人; 織茂 聡; et al.
レーザー研究, 37(6), p.449 - 454, 2009/06
パルス時間波形の高度に制御された1Hz繰返し運転可能なレーザーを用いて、密度の制御されたターゲットからの陽子線加速機構を検証した。実験の結果、高コントラストのレーザーを用いた、固体密度ターゲットを用いた陽子線加速では、エネルギーの安定した陽子線を再現性よく発生させることが可能となった。一方、臨界密度近傍に制御されたターゲットでは、ビームの高エネルギー成分が低エネルギー成分とは異なる方向に加速される結果を得た。計算機シミュレーションの結果、ターゲット裏面の磁場が陽子線加速電場を傾かせる効果をもつことが明らかになった。これをさらに発展させて、ターゲットの密度分布を高度に制御すれば、ビーム方向をエネルギーに応じてコントロールすることが可能になると考えられる。高強度レーザーの時間・空間制御技術の発展は、レーザー駆動粒子線の利用研究において、今後さらに重要な役割を担うことになるものと結論する。
桐山 博光; 森 道昭; 中井 善基; 下村 拓也; 田上 学*; 圷 敦; 岡田 大; 本村 朋洋*; 近藤 修司; 金沢 修平; et al.
レーザー研究, 37(6), p.425 - 430, 2009/06
チャープパルス増幅(CPA)を用いた高強度チタンサファイアレーザーの時間・空間制御技術に関するレビューである。ここで、時間制御技術は主パルスとプリパルス(背景光)の強度比を向上させる高コントラスト化であり、光パラメトリックチャープパルス増幅を用いた手法について紹介する。また、空間制御技術は空間的に一様な強度を有しかつ熱による収差を低減する高ビーム品質化であり、レーザー媒質を低温に冷却する手法について紹介する。これらの手法の特徴を詳細に紹介するとともに、これらの制御技術を用いて得られた時間・空間特性についても報告する。
小倉 浩一; 静間 俊行; 早川 岳人; 余語 覚文; 西内 満美子; 織茂 聡; 匂坂 明人; Pirozhkov, A. S.; 森 道昭; 桐山 博光; et al.
Applied Physics Express, 2(6), p.066001_1 - 066001_3, 2009/05
被引用回数：14 パーセンタイル：49.68(Physics, Applied)強度10
W/cm
のレーザー光(10Hz,小型高コントラスト高強度レーザー)をポリイミドテープ(7.5
m)に集光することによって最大3.5MeVのプロトンを生成した。このプロトンで
B(p,n)C反応を起こした。その結果、60ショットで11.1Bqの放射能を得た。薄層放射化への応用の可能性について議論した。
桐山 博光; 森 道昭; 中井 善基; 下村 拓也; 田上 学*; 圷 敦; 岡田 大; 本村 朋洋*; 近藤 修司; 金沢 修平; et al.
Optics Communications, 282(4), p.625 - 628, 2009/02
被引用回数：54 パーセンタイル：89.81(Optics)光パラメトリックチャープパルス増幅器(Optical Parametric Chirped-Pulse Amplification; OPCPA)を前置増幅器とした高コントラスト,高強度ダブルCPA(chirped-Pulse Amplification)チタンサファイアレーザーシステムの開発を行った。OPCPAに高コントラスト,高エネルギーシード光を導入することで、ピコ秒の時間領域において10桁以上の高いコントラストを達成した。このときのレーザーパルスのエネルギーは1.7J,パルス幅は30fsであり、ピークパワー60TWが10Hzの繰り返し動作で得られた。また、最終段のチタンサファイア増幅器を100ケルビン以下の低温にすることにより、熱歪みを低減することで
W/
以上の高い集光強度を達成した。
鈴木 喜雄; 西田 明美; 新谷 文将; 櫛田 慶幸; 阿久津 拓; 手島 直哉; 中島 康平; 近藤 誠; 林 幸子; 青柳 哲雄; et al.
Journal of Power and Energy Systems (Internet), 3(1), p.60 - 71, 2009/00
原子力機構システム計算科学センターでは、原子力プラントの全容解析のための大規模シミュレーション技術の研究開発を実施している。特に、原子力プラントの震動応答解析のため、スーパーコンピュータを複数台接続した環境での3次元仮想振動台の構築を進めている。原子力プラントの全容シミュレーションでは、大規模なデータを処理することが課題となる。この課題克服のため、われわれは、シミュレーションのフレームワークとコンピュータのプラットフォームを提案し、構築した。コンピュータプラットフォームでは、グリッドコンピューティング基盤ITBL-IS及びAEGISにより、大規模な原子力プラントの全容シミュレーションを可能とした。また、本プラットフォームをベースとしたシミュレーションフレームワークでは、原子力施設HTTRの圧力容器と冷却システムに対する線形弾性解析に成功した。
森 道昭; 余語 覚文; 桐山 博光; 西内 満美子; 小倉 浩一; 織茂 聡; Ma, J.*; 匂坂 明人; 金沢 修平; 近藤 修司; et al.
IEEE Transactions on Plasma Science, 36(4), p.1872 - 1877, 2008/08
被引用回数：7 パーセンタイル：28.39(Physics, Fluids & Plasmas)本グループでは、京都大学・電力中央研究所・GIST等と共同でレーザー駆動プロトンビームの利用に向け、レーザー・ターゲット双方からエネルギー/変換効率/Emittanceの最適化に関する研究を進めている。本論文はその研究の過程において開発したレーザー駆動高エネルギープロトンビーム発生におけるチャープパルスを用いた高速パルススライサー装置の新たな性能評価法と、その後に行ったイオン加速実験に関する結果をまとめたものである。この研究開発によって、新手法の有意性を明らかにするとともに、プレパルスの抑制により最大2.3MeVのプロトンビームの発生を実証しプレパルスがプロトンビームの高エネルギー化に重要な役割を果たすことを明らかにした。
桐山 博光; 森 道昭; 中井 善基; 下村 拓也*; 田上 学*; 圷 敦; 岡田 大; 本村 朋洋*; 近藤 修司; 金沢 修平; et al.
JAEA-Conf 2008-007, p.13 - 16, 2008/08
高強度場科学研究において、メインパルスと背景光(ASE光)との強度比であるコントラストが、高強度レーザーを利用するうえでボトルネックになっている。高強度レーザーシステムより出力されるレーザーパルスの時間構造において、メインパルスに先立って数桁強度の低い背景光(ASE)が存在する。一般的な高強度レーザーシステムにおいて、メインパルスとASEの強度比(コントラスト)は10
10
桁程度であり、この場合ASEの光強度は10
10
W/cmとなり、高強度を有するメインパルスが固体物質と相互作用する前にターゲット上にプリプラズマが形成され、メインパルスは膨張しつつある低い密度のプラズマと主として相互作用し、メインパルスと物質との相互作用に影響を及ぼす。このため多くの実験において、プリパルスによりプリプラズマが形成されないようなレーザーの時間制御技術開発が必要である。われわれは背景光が発生しにくい光パラメトリックチャープパルス増幅(OPCPA)を前置増幅器として用いた高強度レーザーシステムの開発を行った。OPCPAを用いることにより、メインパルスの数ps前において従来よりも1,00010,000倍改善された7
10
の高いコントラストを実現した。
鈴木 喜雄; 中島 憲宏; 新谷 文将; 羽間 収; 西田 明美; 櫛田 慶幸; 阿久津 拓; 手島 直哉; 中島 康平; 近藤 誠; et al.
Proceedings of 16th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-16) (CD-ROM), 9 Pages, 2008/05
Center for computational science and e-systems of Japan Atomic Energy Agency is carrying out R&D in the area of extra large-scale simulation technologies for solving nuclear plant structures in its entirety. Specifically, we focus on establishing a virtual plant vibration simulator on inter-connected supercomputers intended for seismic response analysis of a whole nuclear plant. The simulation of the whole plant is a very difficult task because an extremely large dataset must be processed. To overcome this difficulty, we have proposed and implemented a necessary simulation framework and computing platform. The simulation framework based on the computing platform has been applied to a linear elastic analysis of the reactor pressure vessel and cooling systems of a nuclear research facility, the HTTR. The simulation framework opens a possibility of new simulation technologies for building a whole virtual nuclear plant in computers for virtual experiments.
桐山 博光; 森 道昭; 中井 善基; 下村 拓也*; 田上 学*; 圷 敦; 近藤 修司; 金沢 修平; 岡田 大; 本村 朋洋*; et al.
Optics Letters, 33(7), p.645 - 647, 2008/04
被引用回数：70 パーセンタイル：93.31(Optics)レーザー駆動粒子加速をはじめとした超高強度光利用研究を推進するために、光パラメトリックチャープパルス増幅器(OPCPA)と従来のチタンサファイアチャープパルス増幅器を組合せた高強度・高コントラストレーザーシステムの開発を行っている。チタンサファイアレーザー発振器からの10fs以下のパルス光は、パルス拡張器によりそのパルス幅を1nsに伸張される。パルス拡張されたシード光はOPCPA前置増幅器により、高い利得で数mJにまで増幅され、その後、チタンサファイア前置増幅器300mJ,チタンサファイア主増幅器で3Jにまで増幅される。チタンサファイア主増幅器における熱負荷を低減させるために結晶を100K以下にまで冷却している。最後にパルス圧縮を行うことにより、19fsのパルス幅で80TWのピークパワーまで得られている。パルス圧縮後のコントラストは、メインパルスの数ps前までの時間領域において、710以下の高いコントラストを達成した。
織茂 聡; 西内 満美子; 大道 博行; 余語 覚文; 小倉 浩一; 匂坂 明人; Li, Z.*; Pirozhkov, A. S.; 森 道昭; 桐山 博光; et al.
Japanese Journal of Applied Physics, Part 1, 46(9A), p.5853 - 5858, 2007/09
被引用回数：17 パーセンタイル：54.91(Physics, Applied)高強度短パルスチタンサファイヤレーザーを使って、数MeVのプロトンとkeVのX線と同時に同じ場所から発生させることが可能である。今回、X線とプロトンのソースから10mm離れたサンプルの同時投影像を測定することに成功した。この実験はとてもシンプルな実験であるが、数100fsからpsの分解能を持っている。ディテクターとして、CR39とイメージングプレートを使用した。この方法によってミクロン構造の正確な観測に応用可能である。
桐山 博光; 森 道昭; 中井 善基; 山本 洋一*; 田上 学*; 圷 敦; 下村 拓也*; 近藤 修司; 金沢 修平; 大道 博行; et al.
Optics Letters, 32(16), p.2315 - 2317, 2007/08
被引用回数：49 パーセンタイル：87.5(Optics)小型で高信頼性,高出力,高コントラスト動作が可能な非平行光パラメトリックチャープパルス増幅器(OPCPA)の開発を行った。広スペクトル帯域チタンサファイアレーザー発振器からの出力光をシード光とし、このシード光を回折格子を用いたパルス拡張器によりパルス幅を伸張し、タイプI位相整合のBBO-OPCPAに入射した。OPCPAにより、0.1nJのシード光を10Hzの繰り返し動作で10億倍以上の高い利得で122mJにまで増幅した。最後にパルス圧縮を行うことにより、19fsのパルス幅を得た。ピークパワーで3.2TW、平均出力で0.62Wを得た。また、ピコ秒の時間領域において、8桁以上の高いコントラストを達成した。
桐山 博光; 森 道昭; 大東 出; 小瀧 秀行; 金沢 修平; 近藤 修司; 中井 善基; 下村 拓也*; 田上 学*; 圷 敦; et al.
レーザー学会第362回研究会報告; 高機能固体レーザーとその応用, p.33 - 37, 2007/07
相対論領域における高強度レーザーと物質との相互作用の研究のために、従来のチタンサファイアチャープパルス増幅(CPA)と光パラメトリックチャープパルス増幅(OPCPA)を組合せた高強度・高コントラストレーザーの開発を行った。10Hzの繰り返し動作で、パルス圧縮前でパルスあたりのエネルギー2.9Jを得た。再圧縮されたパルス幅は19fsであり、ピークパワーは80TWに達する。OPCPAを前置増幅器として導入することにより、従来よりも3から4桁高い数ピコ秒領域で710以下の高いコントラストを達成した。また、最終段のチタンサファイア結晶を77K以下に冷却することにより、最大励起時で4kmの長い熱レンズ焦点距離を得た。
大道 博行; 匂坂 明人; 小倉 浩一; 織茂 聡; 西内 満美子; 森 道昭; Ma, J.-L.; Pirozhkov, A. S.; 桐山 博光; 金沢 修平; et al.
Proceedings of 7th Pacific Rim Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO-PR 2007) (CD-ROM), p.77 - 79, 2007/00
10の
W/cm以上に集中させた高強度レーザーを用いて、陽子加速器を開発している。プラズマパラメータと陽子エネルギー範囲を、レーザー照射ごとにリアルタイム検出器を用いてモニターした。実用可能なMeV級の陽子エネルギーを安定して得ることに成功した。
