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桐山 博光; 森 道昭; 鈴木 将之*; 大東 出*; 岡田 大; 越智 義浩; 田中 桃子; 佐藤 方俊*; 玉置 善紀*; 吉井 健裕*; et al.
レーザー研究, 42(6), p.441 - 447, 2014/06
原子力機構で開発している、(1)フェムト秒超高強度レーザーとしてOPCPA/Ti:sapphireハイブリッドレーザー、(2)ピコ秒高強度レーザーとしてOPCPA/Yb:YAGハイブリッドレーザー、(3)ナノ秒高平均出力レーザーとして半導体レーザー励起Nd:YAGレーザーについて、それらの構成及び動作特性について紹介する。
桐山 博光; 下村 拓也; 森 道昭; 中井 善基*; 田上 学; 近藤 修司; 金沢 修平; Pirozhkov, A. S.; Esirkepov, T. Z.; 林 由紀雄; et al.
Applied Sciences (Internet), 3(1), p.214 - 250, 2013/03
被引用回数：15 パーセンタイル：50(Chemistry, Multidisciplinary)ペタワット級超高強度レーザーの利用研究に向けてのレーザー高度化技術開発として、原子力機構で開発を進めている高度に時間・空間制御されたペタワット(PW)級チタンサファイアチャープパルス増幅レーザーシステム(J-KARENレーザーシステム)の紹介を、招待論文(Invited paper)として行う。また、本レーザーシステムにより創出された粒子加速、高輝度X線発生などの研究成果についても報告を行う。
近藤 孝文*; Yang, J.*; 菅 晃一*; 吉田 陽一*; 柴田 裕実*; 田口 光正; 小嶋 拓治
JAEA-Review 2007-060, JAEA Takasaki Annual Report 2006, P. 160, 2008/03
試料溶液の上面にモニター光を発するためのCaF2(Eu)を設置した、発光観測による初期活性種測定法の開発を行った。重イオンが光源であると同時に照射源であることが原因となっている、分析光強度測定の困難を克服するために、測定する波長領域で吸収も発光もほとんどない塩化メチレンを溶媒として用いた。溶質として100mMピレンを用いた。重イオン特有の効果を解明するために、電子線パルスラジオリシスも行いその結果を比較検討した。220MeV Cイオン照射と30MeV電子線照射で得られた、440nmでの過渡光吸収を比較すると減衰特性に顕著な違いが見られた。電子線照射の場合長寿命成分が現れるのに対し、高速重イオンビームでは指数関数に近い、比較的速い減衰が観測された。重イオン照射では、ピレンカチオンラジカルとカウンターとなる電子も同時に高密度に生成するために再結合反応が優位に起こりやすく、電子線照射の場合と比較して短寿命で消滅すると思われる。また、過渡吸収はピレン濃度に依存して増加した。
近藤 孝文*; Yang, J.*; 菅 晃一*; 吉田 陽一*; 柴田 裕実*; 田口 光正; 小嶋 拓治
JAEA-Review 2006-042, JAEA Takasaki Annual Report 2005, P. 141, 2007/02
発光観測による重イオン照射初期活性種測定法の開発の一環として、重イオンが光源であると同時に励起源であることが原因となっている。分析光強度測定上の困難を克服するために、測定する波長領域で吸収も発光もほとんどないシクロヘキサンを溶媒として用いた。溶質としてピレン及びビフェニルを用いた。本手法では、ビーム強度が一定ならば、試料以外の光源や励起源やバックグランドは同一条件とみなせるので光吸収強度の計算が可能となることが期待された。しかし、今回の実験では分析光量,活性種濃度に直接関係するビームカレントの変動が大きく、光吸収強度を正確に求めることができなかった。
桐山 博光; 山川 考一; 影山 進人*; 宮島 博文*; 菅 博文*; 吉田 英次*; 中塚 正大*
Japanese Journal of Applied Physics, Part 1, 44(10), p.7464 - 7471, 2005/10
被引用回数：2 パーセンタイル：9.29(Physics, Applied)高平均出力・高繰り返しチタンサファイアレーザーの小型化,高効率化を目的として半導体レーザー(LD)励起Nd:YAGレーザーMOPA(Master-Oscillator-Power-Amplifier)システムの開発を行った。本システムは、低い入力エネルギーで高いエネルギー抽出効率を達成するため、レーザービームが励起領域を6回通過できる多重パス増幅方式を採用している。高ビーム品質の増幅を行うためにジグザグスラブ型増幅器で、さらにファラデーローテーター及びSBS位相共役鏡を用いて、それぞれ熱複屈折効果と熱レンズ効果を保証できる構成としている。また、高い変換効率で第二高調波光を発生させるために、非線形光学定数の大きいKTP結晶を採用した。本システムの動作試験を1kHzの高繰り返しで行った。平均のLD入力パワー2.6kWにおいて362Wの高平均出力(1064-nm)を達成した。
1500の増幅度並びに14%の光-光変換効率を得た。また、波長変換試験において222Wの入力パワーに対して132Wの高平均第二高調波出力光(532-nm)が60%の高い変換効率で得られた。
桐山 博光; 山川 考一; 永井 亨; 影山 進人*; 宮島 博文*; 菅 博文*; 吉田 英次*; 中塚 正大*
Optics Letters, 28(18), p.1671 - 1673, 2003/09
被引用回数：29 パーセンタイル：74.02(Optics)高平均出力・高繰り返しチタンサファイアレーザーの小型化,高効率化を目的として半導体レーザー(LD)励起Nd:YAGレーザーMOPA(Master-Oscillator-Power-Amplifier)システムの開発を行った。本システムは、低い入力エネルギーで高いエネルギー抽出効率を達成するため、レーザービームが励起領域を6回通過できる多重パス増幅方式を採用している。高ビーム品質の増幅を行うためにジグザグスラブ型増幅器で、さらにファラデーローテーター及びSBS位相共役鏡を用いて、それぞれ熱複屈折効果と熱レンズ効果を補償できる構成としている。また、高い変換効率で第二高調波光を発生させるために、非線形光学定数の大きいKTP結晶を採用した。本システムの動作試験を1kHzの高繰り返し率で行った。平均のLD入力パワー2.6kWにおいて362Wの高平均出力(1064-nm)を達成した。1500の増幅度並びに14%の光-光変換効率を得た。また、波長変換試験において222Wの入力パワーに対して132Wの高平均第二高調波出力光(532-nm)が60%の高い変換効率で得られた。
近藤 孝文*; Yang, J.*; 菅 晃一*; 吉田 陽一*; 柴田 裕実*; 田口 光正; 小嶋 拓治
no journal, ,
セル内の試料溶液の上面にモニター光を発するためのBGOを設置するなどにより、発光観測による初期活性種測定法の開発を行った。重イオンが光源であると同時に励起源であることが原因である、分析光強度の正確測定における困難さを克服するために、測定する波長領域で吸収も発光もほとんどないシクロヘキサンを参照となる溶媒試料として用いた。また溶質としてピレンやビフェニルを用いた。本手法では、ビーム強度が一定ならば、試料以外の光源や励起源のバックグランドは、同一条件とみなせるため光吸収強度の計算が可能となる。しかし、今回の結果では、分析光量及び活性種濃度に直接関係するビームカレントの変動が大きく、光吸収強度を正確に求めることができなかった。
近藤 孝文*; Yang, J.*; 菅 晃一*; 吉田 陽一*; 田口 光正; 小嶋 拓治; 柴田 裕実*
no journal, ,
TIARAサイクロトロンからのパルス重イオンを観測光源と同時に照射線源として用いて、シンチレーターとフォトンカウンティング法を併用した、重イオン照射初期活性種測定法の開発を行った。分析光強度測定上の困難を克服するために、測定する波長領域で吸収も発光もほとんどないシクロヘキサンを溶媒として用い、220MeV C
イオンによって誘起されたピレンカチオンラジカルの過渡光吸収を測定した。本研究により、ナノ秒の時間領域における重イオン照射下活性種挙動のリアルタイム測定が可能であることがわかった。
近藤 孝文*; Yang, J.*; 菅 晃一*; 吉田 陽一*; 柴田 裕実*; 田口 光正; 小嶋 拓治
no journal, ,
試料溶液の上面にモニター光を発するためのCaF
(Eu)を設置した、発光観測による初期活性種測定法の開発を行った。重イオンが光源であると同時に照射源であることが原因となっている、分析光強度測定の困難を克服するために、測定する波長領域で吸収も発光もほとんどない塩化メチレンを溶媒として用いた。溶質として100mMピレンを用いた。重イオン特有の効果を解明するために、電子線パルスラジオリシスも行いその結果を比較検討した。220MeV Cイオン照射と30MeV電子線照射で得られた、440nmでの過渡光吸収を比較すると減衰特性に顕著な違いが見られた。電子線照射の場合長寿命成分が現れるのに対し、高速重イオンビームでは指数関数に近い、比較的速い減衰が観測された。重イオン照射では、ピレンカチオンラジカルとカウンターとなる電子も同時に高密度に生成するために再結合反応が優位に起こりやすく、電子線照射の場合と比較して短寿命で消滅すると思われる。また、過渡吸収はピレン濃度に依存して増加した。
近藤 孝文*; Yang, J.*; 菅 晃一*; 法澤 公寛*; 柴田 裕実*; 田口 光正; 倉島 俊; 広田 耕一
no journal, ,
高エネルギーの重イオンビームは物質特性の改善や遺伝子切断による品種改良,重粒子線がん治療などへ応用されている。しかし、重イオン照射の初期過程に関しては完全には理解されていない。われわれはこれまで、固体シンチレーターを用い、イオンビームがシンチレーターを透過したときの発光を分析光として活性種の光吸収を測定する方法を提案してきた。この方法は、分析光源とイオンビームが厳密に同一直線上に配置されるとともに、時間もきっちり同期されることから、時間空間的に高分解能のイオンパルスラジオリシスが実現できる。今回、波長領域・時間領域の拡張のために、CaF(Eu), CsI, NE-102の3種類のシンチレーターを用いた。これにより、これまでのCaF(Eu)と比べて、長波長側及び短波長側への拡張ができた。また、100MeV HeイオンをNE-102シンチレーターに照射し、Pチョッパーを高度に制御することで、準シングルパルスを作り出すことに成功した。これらにより、時間領域・波長領域の測定性能が大幅に拡張された。
近藤 孝文*; Yang, J.*; 田口 光正; 倉島 俊; 菅 晃一*; 吉田 陽一*; 柴田 裕実*; 広田 耕一
no journal, ,
高速重イオンは、その飛跡に沿って物質を局所的に高密度に励起する。この重イオン高密度励起効果を利用した物質改変,品種改良,がん治療など応用研究が展開されている。これら応用研究をさらに発展するためには重イオン反応の基礎過程を解明することが重要である。これまでわれわれは、固体シンチレーターを用い、重イオンのパルスがシンチレーターを通過したときの発光を分析光として試料中に生成する活性種の光吸収を測定する方法を提案してきた。シンチレータの発光を観測するために、(1)時間相関フォトンカウンティング法を利用したシステムと(2)直接観測システムを構築した。フォトンカウンティング法により、ピレンジクロロメタン溶液に220MeV Cイオンを照射したときに生成するピレンカチオンラジカルの検出に成功した。この方法は微弱な発光まで検出できるメリットがあるものの、長時間の照射実験中にビーム強度や位置がずれた時の補正ができなかった。そこで、光検出器を2台用いた、(2)直接観測システムにより、一つの検出器で常にビーム強度をモニターしながら発光観測することでビームの変動の補正が可能となった。
近藤 孝文*; Yang, J.*; 菅 晃一*; 吉田 陽一*; 柴田 裕実*; 倉島 俊; 田口 光正; 広田 耕一
no journal, ,
シンチレータを用いたシングルイオン誘起時間分解光吸収測定法を考案した。この方法はシンチレータを分析光源として用いることで観測光源と反応場をイオンビーム飛跡上に限定できるため、高い空間分解能と検出感度が期待できる。イオン源で発生した直流重イオンビームをP-チョッパーの高度な制御によりシングルパルスで切り出しに成功した。吸光度測定には、試料を通過したシンチレータの発光を用いる。しかし、測定積算時間中のビーム強度の変動によって定量的な光吸収の評価が困難であった。そこで、等方的に放出されるシンチレータの発光特性を利用して、ビーム変動を観測するためにシンチレータ上部に光検出器を設置した。この結果、光信号を補正することができた。
桐山 博光; 森 道昭; 下村 拓也; 中井 善基*; 田上 学*; 笹尾 一*; 近藤 修司; 金沢 修平; 越智 義浩; 田中 桃子; et al.
no journal, ,
原子力機構で開発している高強度レーザーについて、招待講演として報告する。まず、フェムト秒超高強度OPCPA/Ti:sapphireハイブリッドレーザーシステムについて報告する。本レーザーシステムにおける構成、及びペタワット(PW)級へのエネルギー増幅特性について紹介する。高い時間・空間エネルギー集中性を得るための光パラメトリックチャープパルス増幅技術や低温冷却技術,空間回折光学素子技術などの新規技術開発についても詳細に発表する。併せて、高強度レーザーの小型化,高繰り返し化を目指し、開発を進めているYb:YAGレーザーシステムについても同様に詳しい動作特性を報告する。
