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論文

Low-lying dipole strength in $$^{52}$$Cr

静間 俊行*; 早川 岳人*; 大東 出*; 大垣 英明*; 宮本 修治*; 湊 太志

Physical Review C, 96(4), p.044316_1 - 044316_10, 2017/10

 被引用回数:2 パーセンタイル:52.65(Physics, Nuclear)

準単色線形偏向光子ビームを用いた核共鳴蛍光散乱実験によって、$$^{52}$$Crの低エネルギー双極子強度を測定した。励起状態のパリティは、入射光子ビームの偏極面における共鳴散乱$$gamma$$線の非対称性により決定した。励起エネルギー7.5MeVから12.1MeVまでの磁気双極子(M1)強度の総和は$$sum B(M1)uparrow=5.64(34) mu_N^2$$、電気双極子(E1)強度は$$sum B(E1)uparrow=73.7(23) times 10^{-3} e^2$$ fm$$^2$$という結果が得られた。観測されたM1とE1強度はSkyrme力を用いた乱雑位相近似法計算と比較を行い、双極子強度分布に対する2粒子2空孔状態とテンソル力の影響を調べた。この結果、2粒子2空孔状態とテンソル力の効果がともに、実験データの遷移強度の和を説明するために必要であることが分かった。

論文

Reaction-yield dependence of the ($$gamma$$, $$gamma$$') reaction of $$^{238}$$U on the target thickness

Negm, H.*; 大垣 英明*; 大東 出*; 早川 岳人; Zen, H.*; 紀井 俊輝*; 増田 開*; 堀 利匡*; 羽島 良一; 静間 俊行; et al.

Journal of Nuclear Science and Technology, 52(6), p.811 - 820, 2015/06

 被引用回数:1 パーセンタイル:81.41(Nuclear Science & Technology)

レーザーコンプトン散乱と原子核共鳴蛍光散乱に基づく、核種の非破壊検知、測定において、試料の厚みと測定精度の関係を調べるため、$$^{238}$$Uを試料とした実験を行った。

論文

High order harmonics from relativistic electron spikes

Pirozhkov, A. S.; 神門 正城; Esirkepov, T. Z.; Faenov, A. Y.*; Pikuz, T. A.*; 河内 哲哉; 匂坂 明人; Koga, J. K.; 森 道昭; 川瀬 啓悟*; et al.

RAL-TR-2015-025, P. 22, 2015/00

We provide a description of experiments performed with the J-KAREN and Astra Gemini lasers where we discovered a new regime of relativistic high-order harmonic generation by multi-terawatt femtosecond lasers in gas targets. The results were explained using particle-in-cell simulations and catastrophe theory. Our work paves the way towards a bright coherent X-ray source based on compact lasers and accessible, repetitive, and debris-free gas jet targets. Such a source will be crucial for fundamental research and numerous applications requiring pumping, probing, imaging of microscopic objects and for attosecond science.

論文

High order harmonics from relativistic electron spikes

Pirozhkov, A. S.; 神門 正城; Esirkepov, T. Z.; Gallegos, P.*; Ahmed, H.*; Ragozin, E. N.*; Faenov, A. Ya.*; Pikuz, T. A.*; 河内 哲哉; 匂坂 明人; et al.

New Journal of Physics (Internet), 16(9), p.093003_1 - 093003_30, 2014/09

 被引用回数:15 パーセンタイル:21.56(Physics, Multidisciplinary)

We present a detailed description of our discovery of a new regime of high-order harmonic generation, including experimental data, simulations, and description of new harmonic generation mechanism. The harmonics are generated by multi-terawatt relativistic-irradiance ($$>$$ 10$$^{18}$$ W/cm$$^2$$) femtosecond ($$approx$$ 30-50 fs) lasers focused to gas jet targets. According to our model, the harmonics are produced by sharp, structurally stable, oscillating electron spikes at the joint of boundaries of wake and bow waves excited by the laser pulse.

論文

Status of laser Compton scattered $$gamma$$-ray source at JAEA 150-MeV microtron

羽島 良一; Ferdows, M.; 早川 岳人; 静間 俊行; 神門 正城; 大東 出*; Negm, H.*; 大垣 英明*

Proceedings of 5th International Particle Accelerator Conference (IPAC '14) (Internet), p.1943 - 1945, 2014/07

We have developed a laser Compton scattered $$gamma$$-ray source based on a 150-MeV racetrack microtron at Japan Atomic Energy Agency. The microtron equipped with a photocathode RF gun accelerates a single bunch of electrons to collide with a laser pulse from a Nd:YAG laser. Such $$gamma$$-ray source realizes industrial application of nuclear material detection in a ship cargo, which is one of the urgent requests of international nuclear security. Recent status of $$gamma$$-ray generation experiments and design study of a practical machine is presented.

論文

High power laser developments with femtosecond to nanosecond pulse durations for laser shock science and engineering

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。

論文

Analysis of nuclear resonance fluorescence excitation measured with LaBr$$_{3}$$(Ce) detectors near 2 MeV

Omer, M.*; Negm, H.*; 大垣 英明*; 大東 出*; 早川 岳人; Bakr, M.*; Zen, H.*; 堀 利匡*; 紀井 俊輝*; 増田 開*; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 729, p.102 - 107, 2013/11

 被引用回数:4 パーセンタイル:53.77(Instruments & Instrumentation)

LaBr$$_{3}$$(Ce)シンチレータ検出器による原子核共鳴蛍光散乱(NRF)の測定性能を、ゲルマニウム検出器と比較して議論した。多くの核物質が励起準位をもつ2MeV領域に着目した。Duke大学の高強度$$gamma$$線施設(HIGS)において、2.12MeV$$gamma$$線をB$$_{4}$$C試料に照射し、$$^{11}$$Bの共鳴を測定した。測定データに対してSNIPアルゴリズムによるバックグラウンドの処理を行い、LaBr$$_{3}$$(Ce)検出器の測定限界を求めた。

論文

Nuclear resonance fluorescence of $$^{235}$$U measured with high-resolution LaBr$$_3$$(Ce) scintillation detectors

Omer, M.*; Negm, H.*; Zen, H.*; 大東 出*; 紀井 俊輝*; 増田 開*; 大垣 英明*; 羽島 良一; 静間 俊行; 早川 岳人; et al.

Japanese Journal of Applied Physics, 52(10), p.106401_1 - 106401_4, 2013/10

 被引用回数:4 パーセンタイル:73.07(Physics, Applied)

Duke大学の高強度$$gamma$$線施設(HIGS)からのエネルギー1733keVの準単色$$gamma$$線ビームを用いて、$$^{235}$$Uの原子核共鳴蛍光散乱(NRF)の測定を行った。検出器として、LaBr$$_{3}$$(Ce)シンチレータ(長さ7.62cm、直径3.81cm)を8本組み合わせたアレイを用いた。また、4本のゲルマニウム検出器(相対効率60%)を比較のために用いた。LaBr$$_3$$(Ce)で測定したNRFの積分断面積が、過去のデータとよく一致することを確認した。

論文

Generation of laser Compton scattered $$gamma$$-rays from a 150-MeV microtron

羽島 良一; 早川 岳人; 静間 俊行; Angell, C.; 大東 出; 神門 正城; 大垣 英明*

Proceedings of 4th International Particle Accelerator Conference (IPAC '13) (Internet), p.3645 - 3647, 2013/05

We have developed a laser Compton scattered $$gamma$$-ray source based on a 150-MeV racetrack microtron at Japan Atomic Energy Agency. The microtron equipped with a photocathode RF gun accelerates a single bunch of electrons to collide with a laser pulse from a Nd:YAG laser. We have employed laser pulse compression by stimulated Brillouin scattering to obtain high-flux $$gamma$$-rays, $$>$$ 10$$^{5}$$ ph/s. The $$gamma$$-ray source is a prototype of commercial machine for nuclear security applications, non-destructive detection of nuclear material hidden in a ship cargo. Design and performance of the $$gamma$$-ray source are presented.

論文

Ultra-intense, high spatio-temporal quality petawatt-class laser system and applications

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:11 パーセンタイル:69.38(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。

論文

Stability improvement of a laser-accelerated electron beam and the pulse width measurement of the electron beam

小瀧 秀行; 森 道昭; 林 由紀雄; 神門 正城; 大東 出; 福田 祐仁; Pirozhkov, A. S.; Koga, J. K.; Bulanov, S. V.

Problems of Atomic Science and Technology, (82), p.134 - 138, 2012/12

Laser wakefield acceleration 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. We conducted experiments for stable electron bunch generation. When the target was nitrogen, the position and the energy were stable due to the long channel length. We have succeeded in generating a stable 40 MeV electron bunch for optimum plasma density. The electron beam oscillates in the electric field of the laser pulse. In energy space, the oscillation can be observed, and the electron energy spectrum can be converted to the electron pulse width. We have succeeded a measurement of the oscillation. The wave structure of the energy spectrum depends on the laser frequency. The pulse width (FWHM) of the electron is 1.5-cycles at a wavelength of 800 nm. The pulse width is 1.7 fs (rms).

論文

SBSパルス圧縮による高輝度レーザーコンプトン$$gamma$$線源

大東 出; 神門 正城; 静間 俊行; 早川 岳人; Angell, C.; 羽島 良一; 大垣 英明*

プラズマ・核融合学会誌, 88(10), p.553 - 554, 2012/10

科学技術戦略推進費「安全・安心な社会のための犯罪・テロ対策技術等を実用化するプログラム"$$gamma$$線による核物質非破壊検知システム"」においてレーザーコンプトン散乱$$gamma$$線を用いた核物質非破壊検知システムにおいて必要とされる高輝度$$gamma$$線源開発を行っている。市販のNd:YAGレーザーのパルス幅を誘導ブリルアン散乱によるパルス圧縮を行い、パルス幅を300ps程度に圧縮し、電子ビームとの衝突点でのレーザー光子密度を上げることにより$$gamma$$線発生量を非圧縮の場合に比べ2桁増加させた。

論文

High intensity, high temporal contrast, high repetition-rate laser for laser driven particle acceleration

鈴木 将之; 桐山 博光; 大東 出; 岡田 大; 越智 義浩; 佐藤 方俊*; 吉井 健裕*; 玉置 善紀*; 前田 純也*; 松岡 伸一*; et al.

AIP Conference Proceedings 1465, p.53 - 57, 2012/07

レーザー駆動粒子線発生用励起源に求められるその特徴は高ピーク強度,高コントラスト及び高繰り返しである。これを実現するために高コントラスト化が見込めるOPCPA増幅器を第一段目増幅器に用い、高繰り返し動作可能なLD励起Yb:YAG薄膜ディスクを第二段目の増幅器に用いたハイブリッドレーザーシステムの開発を行った。発振器からのレーザーパルスはパルス伸長器でパルス幅1nsまで伸長される。その後、このレーザーパルスはポッケルセルにて10Hzに切り出され、波長532nmのレーザー光を励起光としたBBOで構成されるOPCPAを用いて、エネルギー3.5mJまで増幅される。さらにこのレーザーパルスは、LD(波長940nm)を励起源としたYb:YAG薄膜ディスクで構成される増幅器にて出力130mJまで増幅に成功した。この増幅されたレーザーパルスはパルス圧縮器でパルス幅450fs程度まで圧縮され、クロスコリレーターを用いて時間的コントラスト計測を行った。その結果、増幅光の150ps直前において約8桁のコントラストを得ることに成功した。

論文

Relativistic high harmonic generation in gas jet targets

Pirozhkov, A. S.; 神門 正城; Esirkepov, T. Z.; Gallegos, P.*; Ahmed, H.*; Ragozin, E. N.*; Faenov, A. Ya.*; Pikuz, T.; 河内 哲哉; 匂坂 明人; et al.

AIP Conference Proceedings 1465, p.167 - 171, 2012/07

 パーセンタイル:100

We experimentally demonstrate new regime of high-order harmonic generation by relativistic-irradiance lasers in gas jet targets. Bright harmonics with both the odd and even orders are emitted in the forward direction, while the base harmonic frequency is downshifted. The harmonics are generated by linearly as well as circularly polarized pulses. With the 9 TW laser, the harmonics reach 360 eV, within the "water window" spectral region. Using 120 TW laser producing 40 uJ/sr per harmonic at 120 eV, we demonstrate the photon number scalability. The experimentally demonstrated harmonics cannot be explained by previously known mechanisms. We introduce a novel high-order harmonics generation mechanism, which explains our experimental findings.

論文

High-order harmonics from bow wave caustics driven by a high-intensity laser

Esirkepov, T. Z.; Pirozhkov, A. S.; 神門 正城; Gallegos, P.*; Ahmed, H.*; Ragozin, E. N.*; Faenov, A.*; Pikuz, T.; 河内 哲哉; 匂坂 明人; et al.

AIP Conference Proceedings 1465, p.172 - 180, 2012/07

 パーセンタイル:100

最近の実験で観測されたテラワットレーザーによるXUV領域の高次高調波の発生のメカニズムに関し、カタストロフィー理論を利用した船首波によるメカニズムを考案し、2DPIC計算と3DPIC計算によりその妥当性を確認した。これにより、この高次高調波生成メカニズムに基づいた、新しいXUV光及びX線源を提案した。

論文

X-ray emission from relativistically moving electron density cusps

神門 正城; Pirozhkov, A. S.; 中村 龍史; 林 由紀雄; 小瀧 秀行; 川瀬 啓悟*; Esirkepov, T. Z.; 福田 祐仁; 桐山 博光; 岡田 大; et al.

AIP Conference Proceedings 1465, p.159 - 166, 2012/07

 パーセンタイル:100

We report on novel method to generate ultra-short coherent X-rays using a laser-plasma interaction. Nonlinear interaction of intense laser pulses with plasma creates stable, specific structures such as electron cusps. For example wake waves excited in an underdense plasma by the laser become dense and propagate along with the laser pulse (Flying Mirror). The flying mirror can reflect a counter-propagating laser pulse and directly convert it into high-frequency radiation and compress the pulse. We have conducted experimental results using 9 TW laser with a He gas target. We observed 10$$^{10}$$ photons in the extreme ultra-violet region (12.8-22.0 nm).

論文

High flux laser-Compton scattered $$gamma$$-ray source by compressed Nd:YAG laser pulse

大東 出; 神門 正城; 小瀧 秀行; 林 由紀雄; 静間 俊行; 早川 岳人; 羽島 良一; 大垣 英明*

Proceedings of 3rd International Particle Accelerator Conference (IPAC '12) (Internet), p.4124 - 4126, 2012/05

原子力機構と京都大学では核テロ防止を目的とした、貨物コンテナ中に隠された核物質の非破壊検知システムの開発を行っている。このシステムでは核物質の共鳴準位に合わせたエネルギーを持つレーザーコンプトン散乱(LCS)による単色$$gamma$$線を用い、コンテナ中に隠された核物質からのNuclear Resonant Fluorescenceからの$$gamma$$線を計測することにより、核物質の同位体の同定を行うことを可能とする。核物質検知に必要とされる$$gamma$$線量は毎秒3$$times$$10$$^{5}$$個程度と見積もられ、これは既に行われた原子力機構のマイクロトロンにおけるLCS-$$gamma$$線収量の100倍に相当する。必要とされる線量を達成するため、LCSに用いるNd:YAGレーザーのパルス幅(10ns)を誘導ブリユアン散乱(SBS)により200ps程度まで圧縮し、レーザー強度を上げることにより、$$gamma$$線収量の増強を図る。パルス圧縮されたNd:YAGレーザーと原子力機構マイクロトロン加速器からの150MeV電子ビームとを用い、400keVのLSC-$$gamma$$線の発生実験を行った。レーザーパルス圧縮と$$gamma$$線発生の実験結果について報告する。

論文

Soft-X-ray harmonic comb from relativistic electron spikes

Pirozhkov, A. S.; 神門 正城; Esirkepov, T. Z.; Gallegos, P.*; Ahmed, H.*; Ragozin, E. N.*; Faenov, A. Ya.*; Pikuz, T.; 河内 哲哉; 匂坂 明人; et al.

Physical Review Letters, 108(13), p.135004_1 - 135004_5, 2012/03

 被引用回数:47 パーセンタイル:8.78(Physics, Multidisciplinary)

マルチテラワットレーザーをガスジェットターゲットに集光照射することにより「水の窓」に達する高次高調波発生を実験で示すことに成功した。数百次に達する高次高調波の強さは$$mu$$J/srパルスと評価できる。このような高調波は、高強度レーザーパルスが低密度プラズマ中を相対論的な自己収束を伴って伝搬する際に、パルスによって励起される尖塔波とキャビテーションの境界の交差点で発生する電子スパイクのコヒーレント振動により生じる。このときのスパイクの先鋭さと安定度はカタスロトフ理論により説明される。発生機構はPICシミュレーションによっても確認された。

論文

Development of a compact high-spatiotemporal-quality Yb:YAG thin-disk laser system using an optical parametric preamplifier

桐山 博光; 鈴木 将之*; 大東 出; 岡田 大; 越智 義浩; 佐藤 方俊*; 玉置 善紀*; 吉井 健裕*; 前田 純也*; 松岡 伸一*; et al.

レーザー研究, 40(2), p.143 - 145, 2012/02

光パラメトリックチャープパルス増幅(OPCPA)をベースにした非線形前置増幅器を用いた小型,高時間空間品質,高強度半導体レーザー励起Yb:YAG薄型ディスクチャープパルス増幅器の開発を行った。ストレッチャーでパルス幅を伸張されたチャープパルスは、OPCPA前置増幅器、及びYb:YAG主増幅器において、10Hzの繰り返し動作で100mJにまで増幅される。集光性能は、横方向では回折限界の1.1倍、縦方向では1.4と高い空間特性を有していることがわかった。また、470fsにまでパルス圧縮に成功するとともに、10$$^{-8}$$の高いコントラストを得ており、時間特性も優れた特性を示すことがわかった。

論文

Hundred mJ, sub-picoseconds, high temporal contrast OPCPA/Yb:YAG ceramic thin disk hybrid laser system

鈴木 将之*; 桐山 博光; 大東 出; 越智 義浩; 岡田 大; 佐藤 方俊*; 玉置 善紀*; 吉井 健裕*; 前田 純也*; 松岡 伸一*; et al.

Applied Physics B, 105(2), p.181 - 184, 2011/11

 被引用回数:4 パーセンタイル:69.8(Optics)

超高強度レーザーを物質に集光した際に生成するレーザー励起高エネルギー粒子線や高出力THz波生成の励起源開発のためのOPCPA/Yb:YAGハイブリッド型レーザーシステムの開発を行った。本レーザーの特徴は高時間コントラスト化が見込めるOPCPA前段増幅器と高繰り返し動作可能なLD励起Yb:YAG薄膜ディスクを主増幅器に採用しており、これまでに存在しない新しいレーザーシステムである。発振器からのレーザーはパルス伸長器でパルス幅1nsまで伸長された後に波長532nmのレーザーを励起光としたBBOで構成されるOPCPAを用いて、エネルギー3.8mJまで増幅される。さらにこのレーザーパルスは、波長940nmのLDを励起源としたYb:YAG薄膜ディスク増幅器にて出力130mJまでの増幅に成功した。この増幅されたレーザーパルスはパルス圧縮器でパルス幅450fs程度まで圧縮され、クロスコリレーターを用いて時間的コントラスト計測を行った結果、増幅光の150ps直前において約9桁の時間コントラストを達成した。これはYb:YAGを用いたレーザーでは世界最高の値である。

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