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西内 満美子*; 榊 泰直*; Esirkepov, T. Zh.*; 西尾 勝久; Pikuz, T. A.*; Faenov, A. Ya.*; Skobelev, I. Yu.*; Orlandi, R.; Pirozhkov, A. S.*; 匂坂 明人*; et al.
Plasma Physics Reports, 42(4), p.327 - 337, 2016/04
被引用回数：14 パーセンタイル：55.48(Physics, Fluids & Plasmas)ペタワットレーザーと原子核物理学の技術を組み合わせることで、エキゾチック原子核の性質の測定を決定的に可能にする。数値シミュレーションとレーザー駆動実験により、我々は論文、西内等、Phys. Plasmas 22, 033107 (2015)で提案された「レーザー駆動エキゾチック核抽出-加速法」の展望について紹介する。この方法の特徴は、(1)フェムト秒ペタワットレーザーを、外部イオンビームによって破砕された原子核標的に照射し、(2)そして生成された短寿命の重エキゾチック原子核を数GeVの多価電荷としてまとめて一気に加速する、という画期的な方法である。
西内 満美子; 榊 泰直; Esirkepov, T. Z.; 西尾 勝久; Pikuz, T. A.*; Faenov, A. Ya.*; Pirozhkov, A. S.; 匂坂 明人; 小倉 浩一; 金崎 真聡; et al.
Research Using Extreme Light; Entering New Frontiers with Petawatt-Class Lasers II (Proceedings of SPIE, Vol.9515), p.95151D_1 - 95151D_4, 2015/06
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Engineering, Electrical & Electronic)超高強度短パルスレーザーと金属ターゲットとの相互作用による多価重イオン加速実験の結果を発表する。10J以下のレーザーエネルギー、36fsのパルス幅、10
のコントラストを持つ200TWのJ-KARENレーザーシステムを用いた。ほぼ完全電離に近い鉄のイオンがトータルで0.9GeVのエネルギーにまで加速された。これは固体薄膜ターゲットと10
Wcm
のレーザーとの相互作用によってはじめて可能となったと考えられる。このように高いQ/Mを持つイオンは既存の重イオン加速器のイオン源においては、達成が難しい。
神野 智史; 福田 祐仁; 榊 泰直; 余語 覚文; 金崎 真聡; 近藤 公伯; Faenov, A. Ya.; Skobelev, I. Yu.*; Pikuz, T. A.; Boldarev, A. S.*; et al.
Progress in Ultrafast Intense Laser Science XI; Springer Series in Chemical Physics, Vol.109, p.215 - 233, 2015/00
Nd:YAGレーザーの2倍波である532nmのレーザーを用いて、超音速ジェット中に形成されるクラスターからの光散乱角度分布を測定することにより、クラスターのサイズを評価した。クラスターサイズ分布はミー散乱理論による散乱係数を用いて散乱角度分布をフィットすることにより求めた。標準粒子試料を用いることにより、サイズ測定の信頼性は実験誤差10%であることがわかった。CO
/H及びCO/He混合ガスターゲットにおけるCOクラスターのサイズは、それぞれ0.26
mと0.22mであった。CO/Hターゲット中における平均クラスターサイズの変化は実験誤差以内であった。また、レーザー強度の減衰測定により、クラスターの密度は5.5
clusters/cm
であることがわかった。さらに、ターゲットを通過した光の位相変化を干渉計で測定し、アーベル変換によりターゲットのガス密度プロファイルを取得した。ターゲットの動径方向に沿ったクラスターの割合はほぼ一定であり、ボルダレフモデルを支持する結果であった。
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：31 パーセンタイル：79.41(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
W/cm) femtosecond (
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.
Culfa, O.*; Tallents, G. J.*; Wagenaars, E.*; Ridgers, C. P.*; Dance, R. J.*; Rossall, A. K.*; Gray, R. J.*; McKenna, P.*; Brown, C. D. R.*; James, S. F.*; et al.
Physics of Plasmas, 21(4), p.043106_1 - 043106_5, 2014/04
被引用回数：27 パーセンタイル：72.87(Physics, Fluids & Plasmas)Hot electrons of temperature up to 10-20 MeV have been produced by high contrast picosecond duration laser pulses focused to intensities of 
10
Wcm
with a deliberate pre-pulse on solid targets using the Vulcan Petawatt Laser facility. The measurement of the number and temperature of hot electrons obtained using an electron spectrometer. The results are correlated to the density scale length of the plasma produced by a controlled pre-pulse measured using an optical probe diagnostic. The experimental results show that longer interaction plasmas produced by pre-pulses enable significantly greater number of hot electrons to be produced.
Starikov, S. V.*; Faenov, A. Ya.; Pikuz, T. A.; Skobelev, I. Yu.*; Fortov, V. E.*; 保 智己*; 石野 雅彦; 田中 桃子; 長谷川 登; 錦野 将元; et al.
Applied Physics B, 116(4), p.1005 - 1016, 2014/02
被引用回数：26 パーセンタイル：75.69(Optics)The laser pulse modification of surface is investigated for aluminum and gold by experimental and theoretical methods. The surface modification after laser irradiation can be caused by ablation and melting. At low energy of laser pulse, the nanoscale ripples on surface may be induced by the melting without laser ablation. The nanoscale changes of the surface are due to the splash of molten metal under fluence gradient of the laser beam. The ablation process occurs at higher pulse energy when acrater is formed on the surface. It is interesting that the melting is responsible for the size of the modification spot for all range of the energies. We use atomistic simulation of melting and ablation for calculation of threshold fluences and interpretation of the experimental data.
Stafford, A.*; Safronova, A. S.*; Safronova, U. I.*; Kantsyrev, V. L.*; Faenov, A. Ya.; Wiewior, P.*; Weller, M. E.*; Shrestha, I.*; Shlyaptseva, V. V.*; Paudel, Y.*
Journal of Physics B; Atomic, Molecular and Optical Physics, 47, p.065001_1 - 065001_10, 2014/02
被引用回数：2 パーセンタイル：12.31(Optics)K-shell Mg spectra were collected from experiments comprised of three different conditions related to laser pulse and contrast. These spectra included dielectronic satellite lines that were investigated using the quasi-relativistic many-body perturbation theory (MZ) code. Radiative and non-radiative data are combined to obtain branching ratios, intensities and effective emission rate coefficients of dielectronic satellite lines. Synthetic spectra were matched to experimental data to identify strong satellite structures to the different resonance transitions.
clusters formed in a supersonic expansion of a gas mixture神野 智史; 福田 祐仁; 榊 泰直; 余語 覚文; 金崎 真聡; 近藤 公伯; Faenov, A. Ya.*; Skobelev, I. Yu.*; Pikuz, T. A.; Boldarev, A. S.*; et al.
Optics Express (Internet), 21(18), p.20656 - 20674, 2013/09
被引用回数：27 パーセンタイル：73.91(Optics)三段コニカルノズルを流れる混合ガスジェット中でのクラスター形成に関する数学モデルを提唱した。これを実験的に検証するために、ターゲットからの散乱光の角度分布を測定するミー散乱法を用いてクラスターサイズを評価した。CO(30%)/H(70%)及びCO(10%)/He(90%)混合ガス中に形成されるCOクラスターの平均サイズは、それぞれ0.28
0.03mと0.260.04mであった。さらに干渉計を用いることによりガス密度を測定した結果、モデルと2倍以内で一致した。また、ドライネス($=モノマー/(モノマー+クラスター)$比)はモデルを支持する結果であった。このような実験結果により、クラスター形成の数学モデルが混合ガスに対して十分信頼できることが証明された。
福田 祐仁; 榊 泰直; 金崎 真聡; 余語 覚文; 神野 智史; 反保 元伸*; Faenov, A. Ya.*; Pikuz, T. A.*; 林 由紀雄; 神門 正城; et al.
Proceedings of SPIE, Vol.8779 (Internet), p.87790F_1 - 87790F_7, 2013/05
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Engineering, Biomedical)後方散乱を利用することで、CR-39の検出限界を超える高エネルギーイオンを検出可能な新しいイオンビーム診断法を開発したこの新しいビーム診断法と磁場型エネルギー分析装置とを組合せて、クラスターターゲットを用いたレーザー駆動イオン加速実験に適用し、核子あたり50MeV/uにまで加速されたヘリウムイオンビーム生成を確認した。
clusters formed with a supersonic expansion of a mixed-gas using a three-staged nozzle神野 智史; 福田 祐仁; 榊 泰直; 余語 覚文; 金崎 真聡; 近藤 公伯; Faenov, A. Ya.*; Skobelev, I. Yu.*; Pikuz, T. A.; Boldarev, A. S.*; et al.
Applied Physics Letters, 102(16), p.164103_1 - 164103_4, 2013/04
被引用回数：26 パーセンタイル：68.39(Physics, Applied)ボルダレフモデルに基づいて設計された3段コニカルノズルを用いて、CO/He、あるいは、CO/H混合ガスの超音速膨張中に形成されるCOクラスターのサイズについて、光散乱の角度分布を測定することにより評価した。実験データは、ミー散乱理論を用いて解析し、COクラスターのサイズについて、それぞれ、0.22mと0.25mと求まった。この結果は、ボルダレフモデルがミクロンサイズのクラスター生成に対して十分信頼できることを示している。
福田 祐仁; 榊 泰直; 金崎 真聡; 余語 覚文; 神野 智史; 反保 元伸; Faenov, A. Ya.*; Pikuz, T. A.; 林 由紀雄; 神門 正城; et al.
Radiation Measurements, 50, p.92 - 96, 2013/03
被引用回数：13 パーセンタイル：65.61(Nuclear Science & Technology)プラスチック板上に設置した1枚のCR-39を用いて、CR-39の検出限界を超える高エネルギーイオンを検出可能な新しいイオンビーム診断法を開発した。サイクロトロン加速器で生成させた核子あたり25MeVのヘリウムイオンビームを用いて、このビーム診断法の原理検証実験を行った。その結果、CR-39の裏面に多数の楕円形のエッチピットが観測された。詳しい解析の結果、このエッチピットは、入射ヘリウムイオンがプラスチック板中で非弾性散乱して生成した重イオンによって形成されることが示唆された。この新しいビーム診断法を、クラスターターゲットを用いたレーザー駆動イオン加速実験に適用し、核子あたり50MeVにまで加速されたイオンを同定した。
石野 雅彦; Faenov, A. Ya.*; 田中 桃子; 保 智己*; 長谷川 登; 錦野 将元; Pikuz, T. A.; 海堀 岳史*; 河内 哲哉
Applied Physics A, 110(1), p.179 - 188, 2013/01
被引用回数：26 パーセンタイル：68.39(Materials Science, Multidisciplinary)To study the interactions between the picosecond soft X-ray laser (SXRL) beams and material surfaces, we irradiated the SXRL pulses having a wavelength of 13.9 nm, a duration of 7 ps to Au, Cu, and Si surfaces. Under a single pulse irradiation, the ripple-like structures were formed on the Au and Cu surfaces. These structures were different from the previously investigated conical structures formed on Al surface. And we could confirm that the developments of modified structures, i.e. growth of hillocks, on Au and Cu surfaces were observed under the multiple SXRL pulse exposures. On the Si surface, the deep holes, seemed to be melting structures, induced by the accumulation of multiple pulse irradiations were found. The SXRL beam irradiation on various material surfaces causes the different behaviors of surface modifications, and the changes of surface behaviors are attributed to the differences in elemental properties such as the attenuation lengths of X-ray photons.
Faenov, A. Ya.*; Skobelev, I. Yu.*; Pikuz, T. A.; Pikuz, S. A.*; Fortov, V. E.*; 福田 祐仁; 林 由紀雄; Pirozhkov, A. S.; 小瀧 秀行; 下村 拓也; et al.
Laser and Particle Beams, 30(3), p.481 - 488, 2012/09
被引用回数：11 パーセンタイル：41.10(Physics, Applied)It is shown that various spectroscopic methods based on measurements of X-ray spectra radiated from cluster targets can be used for estimation of the destruction degree of clusters by laser prepulses. These methods allow answering the important issue of preservation of the dense cluster core at the moment of the arrival of the main laser pulse. In addition, they can be used for quantitative estimation of the size of the undestroyed parts of the clusters and also for measuring the temperature and density of the preplasmas produced by the laser prepulses.
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
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Physics, Applied)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 photons in the extreme ultra-violet region (12.8-22.0 nm).
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.
AIP Conference Proceedings 1465, p.167 - 171, 2012/07
被引用回数：1 パーセンタイル：44.66(Physics, Applied)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.
Safronova, A. S.*; Kantsyrev, V. L.*; Faenov, A. Ya.; Safronova, U. I.*; Wiewior, P.*; Renard-Le Galloudec, N.*; Esaulov, A. A.*; Weller, M. E.*; Stafford, A.*; Wilcox, P.*; et al.
High Energy Density Physics, 8(2), p.190 - 195, 2012/06
被引用回数：10 パーセンタイル：37.66(Physics, Fluids & Plasmas)The results of the recent experiments focused on study of X-ray radiation from multicharged plasmas irradiated by relativistic sub ps laser pulses on Leopard laser facility at UNR are presented. These shots were done under different experimental conditions related to laser pulse and contrast. In particular, the duration of the laser pulse was 350 fs or 0.8 ns and the contrast was varied. The thin laser targets made of a broad range of materials (from Teflon to iron and molybden to tungsten and gold) were utilized. Specifically, the new L-shell Fe spectral features indicating non-stationary ionization and hot electrons, K-shell Mg features with dielectronic satellites from high-Rydberg states, and the new K-shell F features with dielectronic satellites including exotic transitions from hollow ions are highlighted.
Zhidkov, A. G.*; Pikuz, S. A.*; Faenov, A. Ya.; Chefonov, O. V.*; Ovchinikov, A. V.*; Agranat, M. B.*; Zigler, A.*
Optics Letters, 37(5), p.884 - 886, 2012/03
被引用回数：4 パーセンタイル：22.00(Optics)X ray radiation as high as 50 KeV, including K-shell spectra of Ba, have been observed during the interaction of low energy 0.65 mJ, 1 kHz femtosecond laser pulses focused on the solid target in air of atmospheric pressure. Possible mechanism of such generation by energetic electrons produced when the field strength in laser pulse wake exceeds the runaway threshold in air is considered. Multidimensional particle-in-cell simulations including optical field ionization of air confirm this mechanism.
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.
Physical Review Letters, 108(13), p.135004_1 - 135004_5, 2012/03
被引用回数：74 パーセンタイル：90.29(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。
Zhang, L.*; Chen, L.-M.*; Wang, W.-M.*; Yan, W.-C.*; Yuan, D.-W.*; Mao, J.-Y.*; Wang, Z.-H.*; Liu, C.*; Shen, Z.-W.*; Faenov, A. Ya.; et al.
Applied Physics Letters, 100(1), p.014104_1 - 014104_3, 2012/01
被引用回数：31 パーセンタイル：73.21(Physics, Applied)Experimentally investigated electron acceleration from submicron size Ar clusters-gas target irradiated by a 100 fs, 10 TW laser pulse having a high-contrast. Electron beams are observed in the longitudinal and transverse directions to the laser propagation. The measured energy of the longitudinal electron reaches 0.6 GeV and the charge of the electron beam in the transverse direction is more than 3 nC. A two-dimensional particle-in-cell simulation of the interaction has been performed and it shows an enhancement of electron charge by using the cluster-gas target.
河内 哲哉; 長谷川 登; 錦野 将元; 石野 雅彦; 今園 孝志; 大場 俊幸; 海堀 岳史; 岸本 牧; 越智 義浩; 田中 桃子; et al.
X-Ray Lasers 2010; Springer Proceedings in Physics, Vol.136, p.15 - 24, 2011/12
本講演では、原子力機構におけるレーザー駆動X線レーザーの光源開発及び利用研究に関する最新の成果を報告する。利用研究の対象は物質科学,レーザー加工,X線イメージング,生体細胞の放射線損傷等と多岐に渡っている。物質科学への応用に関しては、強誘電体の相転移直上での格子揺らぎの時間相関を初めて観測した。レーザー加工に関しては、短パルスレーザー照射時の試料表面電子融解現象をX線レーザー干渉計で観察した。軟X線回折イメージングに関しては、静止したサンプルの微細構造の観察結果とともに、将来的なポンププローブ観察への計画を紹介する。また、X線レーザーの集光性能を利用した細胞損傷効果の基礎実験では、DNAの2本鎖切断の観察結果とKeV領域のインコヒーレントX線照射の場合との比較を議論する。
