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論文

Efficient production of a collimated MeV proton beam from a Polyimide target driven by an intense femtosecond laser pulse

西内 満美子; 大道 博行; 余語 覚文; 織茂 聡; 小倉 浩一; Ma, J.-L.; 匂坂 明人; 森 道昭; Pirozhkov, A. S.; 桐山 博光; et al.

Physics of Plasmas, 15(5), p.053104_1 - 053104_10, 2008/05

https://doi.org/10.1063/1.2928161
 被引用回数：45 パーセンタイル：83.73(Physics, Fluids & Plasmas)

超高強度フェムト秒レーザーを7.5, 12.5, and 25$$mu$$m厚のポリイミドターゲットに照射することにより、最高エネルギー4MeVの高フラックスプロトンビームを発生した。レーザーのエネルギーは1.7Jパルス幅34fs強度は3$$times$$10$$^{19}$$Wcm$$^{-2}$$であった。Amplified spontaneous emissionの強度(コントラスト)はメインパルスの4$$times$$10$$^{-8}$$であった。レーザーからプロトンへのエネルギーの変換効率は、3%に達し、ナノメートル厚の超薄型ターゲットとコントラストが極低いレーザー($$sim$$10$$^{-10}$$)を使って得られた既存の結果とほぼ同じか、それよりも良い結果を得た。

口頭

ポリイミドターゲットからの高強度フェムト秒レーザー駆動高フラックスMeV級陽子線

西内 満美子; 大道 博行; 余語 覚文; 織茂 聡; 小倉 浩一; Ma, J.-L.; 匂坂 明人; 森 道昭; Pirozhkov, A. S.; 桐山 博光; et al.

no journal, , 

50TW級高強度短パルスTi:Sapレーザーと厚さ7.5$$mu$$m, 12.5$$mu$$m, 25$$mu$$mの透明なポリイミド[(C$$_{16}$$H$$_{6}$$O$$_{4}$$N$$_{2}$$)n]ターゲットとの相互作用により、最高エネルギー4MeVの高フラックスな陽子線の発生を行った。エネルギー1.7J,パルス幅35fsのTi:Sapレーザー光をターゲット上に3$$times$$10$$^{19}$$Wcm$$^{-2}$$の強度で集光した。レーザーのメインパルス近傍でのメインパルスとバックグラウンドのコントラスト比は4$$times$$10$$^{-8}$$であった。レーザーから得られた陽子線へのエネルギー変換効率は$$sim$$3%に達した。この変換効率の値は、同レベルのレーザー($$sim$$数J級)を用い、ナノメートルの厚さの超薄膜ターゲットを用いて行った他の研究結果を超える値である。本報告では、超短パルスレーザのコントラスト比,ターゲットの厚さ,レーザーフォーカス条件に対するレーザーから陽子線への変換効率と最大エネルギーの依存性を示し、それぞれの最大化に向けた研究の方向を議論する。

口頭

Applications of the high intensity short-pulse laser driven $$sim$$ MeV proton beam

西内 満美子; 大東 出; 池上 将弘; 森 道昭; 織茂 聡; 小倉 浩一; 匂坂 明人; 余語 覚文; Pirozhkov, A. S.; Ma, J.*; et al.

no journal, , 

既存加速器からの陽子線と比べ、高強度短Ti:Sapレーザー駆動陽子線は以下にあげるような特徴を持つ。10$$^{13}$$個もの陽子線が、ピコ秒のパルス幅を持ち発生されるため、結果として高ピーク電流となる。また、横エミッタンスが低いが、10度ほどの広がり角を持って伝搬する。エネルギー広がりは100%である。そのほかの特徴としては、レーザー駆動プラズマからは、陽子線に伴い、電子線,X線などが、同期して得られる。このような特徴を持つレーザー駆動陽子線に対して、いろいろな分野での応用の可能性が示唆されている。われわれは、レーザー駆動陽子線を実際に応用するための実験を行ってきている。例えば、サンプルの陽子線とX線、及び陽子線と電子線の同時イメージングを得ることに成功している。また、ある分野への応用を考えた場合、レーザー駆動陽子線の特徴は、そのままではなく最適化されることが必要である。たとえば、医療や工業分野での陽子線照射装置を考えた場合、レーザー駆動陽子線の広がり角は補正されることが望ましい。このための方法は、既に幾つか提示されている。われわれの考えている一つの方法は、永久磁石を使った四重極磁場によるレーザー駆動陽子線の集光及び平行化である。

口頭

薄膜ターゲットを用いた高エネルギー陽子とテラヘルツ波の発生

匂坂 明人; Pirozhkov, A. S.; 大道 博行; 小倉 浩一; 織茂 聡; 余語 覚文; 大東 出; 西内 満美子; 森 道昭; 菜嶋 茂喜*; et al.

no journal, , 

超短パルス高強度レーザーと物質との相互作用により、高エネルギーのイオンや電子,X線,高次高調波,テラヘルツ(THz)波などが発生する。薄膜ターゲットを用いた高エネルギー粒子と電磁波の同時発生により、粒子単独で発生させた場合とは異なる利用研究が期待される。本研究では、プロトンとTHz波の同時発生を目的として実験を行った。韓国の光州科学技術院(GIST)設置のチタンサファイアレーザーを用いて、ポリイミドの薄膜ターゲット(厚さ7.5$$mu$$m)に照射した。レーザーの集光強度は、ビームウエストで$$sim$$1.5$$times$$10$$^{20}$$W/cm$$^{2}$$であった。ビームウエスト位置に対してターゲット位置を変え、プロトンとTHz波の発生量を調べた。その結果、ターゲット位置に依存して、プロトンとTHz波の発生量が大きく変化することがわかった。講演では、得られた実験結果とその解析結果について報告する予定である。

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