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小倉 浩一; 福見 敦*; Li, Z.*; 織茂 聡; 匂坂 明人; 西内 満美子; 加道 雅孝; 森 道昭; 余語 覚文; 林 由紀雄; et al.
Journal of the Vacuum Society of Japan, 52(10), p.570 - 574, 2009/10
高強度レーザーで生成される相対論的プラズマを正確に制御するためには、レーザープラズマ生成用ターゲットの位置を正確に制御する必要がある。このためには集光されるレーザー光のレーリー長より小さな精度でレーザーショットごとにプラズマの発生する位置をモニターする必要がある。ここでは、X線ピンホールカメラを用いてレーリー長より十分小さい約20ミクロンの精度でプラズマの位置を観測できる技術を開発した。
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。
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：28.47(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。
余語 覚文; 大道 博行; Bulanov, S. V.; 根本 孝七*; 大石 祐嗣*; 名雪 琢弥*; 藤井 隆*; 小倉 浩一; 織茂 聡; 匂坂 明人; et al.
Physical Review E, 77(1), p.016401_1 - 016401_6, 2008/01
被引用回数：113 パーセンタイル：97.37(Physics, Fluids & Plasmas)集光強度
W/cm
のレーザー自発光(ASE)を厚さ7.5
mのポリイミド薄膜に照射し臨界密度近傍に制御することで、
偏光, 45fs, 
W/cmの高強度レーザーを用いて最大エネルギー3.8MeVのプロトン加速に成功した。プロトンビームの方向はターゲット垂直方向からレーザー進行方向(45
)へシフトしていることが明らかになった。PICシミュレーションの結果、ターゲット裏面に生じる強力な磁場が加速電場を保持し、プロトンが効率的に加速されることが明らかになった。
余語 覚文; 大道 博行; Bulanov, S. V.; Esirkepov, T. Z.; 根本 孝七*; 大石 祐嗣*; 名雪 琢弥*; 藤井 隆*; 小倉 浩一; 織茂 聡; et al.
Journal of Physics; Conference Series, 112, p.042034_1 - 042034_4, 2008/00
被引用回数：1 パーセンタイル：55.21(Physics, Fluids & Plasmas)集光強度10
-W/cmの高強度レーザーを、厚さ7.5mの絶縁体(ポリイミド)薄膜に照射し、最大エネルギー3.8MeVのプロトン発生に成功したので報告する。なお、高強度レーザーのエネルギーは0.8J、パルス幅は45fs、メインパルスに伴うASEプリパルスのコントラスト比は10
であった。発生したプロトンの測定には、独自に開発した飛行時間(TOF)エネルギー分析装置によるオンライン分析が行われた。2台のTOF分析器を用いることで、プロトンエネルギースペクトルの発生方向依存性の評価を行い、その結果、プロトンの高エネルギー成分は、レーザー進行方向へシフトしており、レーザー集光条件に強く依存することが明らかになった。講演ではこのプロトン発生機構についても議論する。
m thick copper tape target irradiated by s-, circularly-, and p-polarized 55-fs laser pulsesLi, Z.*; 大道 博行; 福見 敦*; Bulanov, S. V.; 匂坂 明人; 小倉 浩一; 余語 覚文; 西内 満美子; 織茂 聡; 森 道昭; et al.
Physics Letters A, 369(5-6), p.483 - 487, 2007/10
被引用回数：9 パーセンタイル：51.08(Physics, Multidisciplinary)レーザー強度8-9
10
W/cm
のp-, s-、と円偏光照射による厚さ5-m銅テープターゲットから垂直方向に発生する陽子と電子の角度分布とエネルギースペクトルを測定した。陽子の最大エネルギーは1.34MeVでターゲット背面垂直方向に、高エネルギー電子はレーザー伝搬の反射方向に観測された。円偏光照射による陽子と電子発生の性質はp偏光照射のときと同じ傾向で、レーザー強度2-310W/cm照射の場合とは大きく異なっている。
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：54.99(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。
匂坂 明人; 大道 博行; 小倉 浩一; 織茂 聡; 林 由紀雄; 森 道昭; 西内 満美子; 余語 覚文; 加道 雅孝; 福見 敦*; et al.
Journal of the Korean Physical Society, 51(1), p.442 - 446, 2007/07
被引用回数：1 パーセンタイル：10.86(Physics, Multidisciplinary)原子力機構で進めている高出力レーザーを用いた電子,イオンの発生研究を中心にレーザー駆動加速器の現状をレビューする。またその現状を踏まえた今後の利用研究の展望について報告する。
余語 覚文; 大道 博行; 福見 敦*; Li, Z.*; 小倉 浩一; 匂坂 明人; Pirozhkov, A. S.; 中村 衆*; 岩下 芳久*; 白井 敏之*; et al.
Physics of Plasmas, 14(4), p.043104_1 - 043104_6, 2007/04
被引用回数：63 パーセンタイル：88.17(Physics, Fluids & Plasmas)集光強度
W/cmの短パルスレーザーを厚さ5mの銅薄膜に照射することで発生する高速プロトンのエネルギー分布を、新規に開発したオンライン飛行時間分析器を用いて行った。レーザー主パルスの9ns前に入射するfs-時間幅のプリパルスの強度が10
から10
W/cmへ上昇するとともに、高速プロトンの最大エネルギーが増加する実験結果が得られた。二波長干渉計測定から、プリパルスによって薄膜の表面に生じるプラズマ膨張のスケール長は15m以下であった。このような密度勾配の急峻なプラズマの発生は、その後に入射する主パルスの吸収効率を高める効果があり、これがプロトンのエネルギーを上昇させると考えられる。
野田 章*; 中村 衆*; 岩下 芳久*; 白井 敏之*; 頓宮 拓*; 想田 光*; 大道 博行; 森 道昭; 加道 雅孝; 匂坂 明人; et al.
International Journal of Modern Physics B, 21(3&4), p.319 - 330, 2007/02
レーザーイオン源は癌治療用の加速器になる可能性を持つ。今回、レーザーの光学調整,プレパルス調整,ターゲット調整,レーザーパルス幅などを行い、レーザー駆動プロトン加速のスペクトルTOF測定をプラスチックシンチレーターを使って行った。プロトンの最大エネルギーは900keV(チタンターゲット3マイクロメートル厚)と600keV(チタンターゲット3マイクロメートル厚)であった。また、生成されたレーザー駆動プロトンのスオエクトルはマクスウェルボルツマン分布をしており、これにFR電場(レーザーとシンクロナイズされた)をかけることによって最初の位相回転に成功した。
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。
大道 博行; 匂坂 明人; 小倉 浩一; 織茂 聡; 西内 満美子; 余語 覚文; 森 道昭; Li, Z.*; 桐山 博光; 金沢 修平; et al.
X-Ray Lasers 2006; Springer Proceedings in Physics, Vol.115, p.595 - 605, 2007/00
現在、関西光科学研究所に設置されている超短パルス高強度レーザーを用いた量子ビーム発生実験を行っている。すなわちレーザーを厚さ数ミクロンの薄膜に照射することにより、プロトン,X線,テラヘルツ波,電子線が発生する。これらは時間同期がきちんととれており、時間幅も1ピコ秒以下であり、するどい指向性を有し輝度も高い。これらを組合せることにより、極めて新しいポンプ-プローブ計測等が可能になると考えられる。これら研究の現状と今後の方向について報告する。
匂坂 明人; 内海 隆行*; 大道 博行; 小倉 浩一; 織茂 聡; 高井 満美子; 林 由紀雄; 森 道昭; 余語 覚文; 加道 雅孝; et al.
Journal of Plasma Physics, 72(6), p.1281 - 1284, 2006/12
被引用回数：0 パーセンタイル：0.01(Physics, Fluids & Plasmas)高強度レーザーと物質との相互作用により、高エネルギー粒子(イオン,電子)やX線が生成される。ここで発生した高エネルギー粒子等は、さまざまな応用が提案されテーブルトップの放射線源として注目されている。このような高強度レーザーと物質との相互作用の物理過程を調べるうえで、レーザーのプリパルスによって生成されるプリプラズマを評価しておく必要がある。本研究では、高強度レーザーを金属ターゲットに照射した時のプラズマ密度プロファイルを干渉計測により測定し、測定結果を多次元流体シミュレーションコードによる計算と比較した。実験は、チタンサファイアレーザー(中心波長800nm,パルス幅50fs)を集光用のポンプ光と計測用のプローブ光に分け、ポンプ光をアルミターゲットに照射し、発生するプリプラズマをプローブ光の干渉計測によって測定した。ポンプ光の集光強度は
510
W/cmであり、干渉縞はバイプリズムを用いてレーザービームの波面を傾けることによって生成した。ポンプ光とプローブ光の時間差を調整することにより、メインパルスの約10ps前からプリプラズマの測定を行った。測定結果を多次元流体シミュレーションコードによる計算と比較し、プリパルスとの関連性を調べた。
林 由紀雄; 福見 敦*; 松門 宏治*; 森 道昭; 小瀧 秀行; 神門 正城; Chen, L.-M.; 大東 出; 近藤 修司; 金沢 修平; et al.
Radiation Protection Dosimetry, 121(2), p.99 - 107, 2006/12
被引用回数：16 パーセンタイル：70.56(Environmental Sciences)短パルス高出力レーザーとターゲットの相互作用で前方方向に放出されるX線線量に対し著者は新しい評価式を導出した。この式は非常に単純な式であるため、相互作用で生成される線量評価を実施するうえで有益である。電子温度が3MeV以上の場合、線量は電子温度に比例し、3MeV以下の場合線量は電子温度の自乗に比例することがこの式より明らかになった。モンテカルロ計算で評価した線量計算結果とこの計算式が、おおよそ一致することも確認した。さらに幾つかの仮定等を行うと、他研究所での線量測定結果,線量計算結果をこの式で説明することが明らかになった。
匂坂 明人; Pirozhkov, A. S.; 大道 博行; 福見 敦*; Li, Z.*; 小倉 浩一; 余語 覚文; 大石 祐嗣*; 名雪 琢弥*; 藤井 隆*; et al.
Applied Physics B, 84(3), p.415 - 419, 2006/09
被引用回数：20 パーセンタイル：64.78(Optics)高強度レーザーと薄膜との相互作用により生成される高エネルギーのX線,イオン,電子は、テーブルトップの放射線源として注目されさまざまな応用が提案されている。ここでレーザーと薄膜との相互作用の物理過程を調べるうえで、レーザーのプリパルスによって生成されるプリフォームドプラズマを評価しておく必要がある。本研究では、高強度レーザーを金属ターゲットに照射した際のプリフォームドプラズマを測定するため、2波長干渉計の開発を行った。実験は、電力中央研究所設置のチタンサファイアレーザー(中心波長800nm,パルス幅65fs)を集光用のポンプ光と計測用のプローブ光に分け、ポンプ光を銅テープターゲットに照射し、発生するプリフォームドプラズマをプローブ光の干渉計測によって測定した。ポンプ光の集光強度は210W/cmであり、プローブ光は、基本波(800nm)と2倍高調波(400nm)の2波長を用いて計測を行った。二つの波長によって得られた電子密度分布を組合せることにより、これまでの単一波長による計測よりも広い密度領域の計測に成功した。この計測法は、メインパルスと薄膜との相互作用の解明に有用な方法である。
森 道昭; 神門 正城; Pirozhkov, A. S.; 林 由紀雄; 余語 覚文; 吉村 憲久; 小倉 浩一; 高井 満美子; 匂坂 明人; 織茂 聡; et al.
Plasma and Fusion Research (Internet), 1(9), p.042_1 - 042_4, 2006/09
レーザープラズマイオンビーム源のエネルギー分布を評価するための検出素子の実演を行った。保護層のないイメージングプレートをトムソンパラボラ分光器の検出素子として用いた。イメージングプレートトムソンパラボラ分光器(IPTPS)は光電的なデジタル技術により、レーザー駆動イオンビームのエネルギー分布に使えるものである。
匂坂 明人; 内海 隆行*; 大道 博行; 小倉 浩一; 織茂 聡; 林 由紀雄; 高井 満美子; 森 道昭; 余語 覚文; 加道 雅孝; et al.
レーザーエネルギー学研究センター平成17年度共同研究成果報告書(平成17年4月-平成18年3月), p.61 - 62, 2006/07
高強度レーザーと物質との相互作用により、高エネルギー粒子(イオン,電子)やX線が生成される。ここで発生した高エネルギー粒子等は、さまざまな応用が提案されテーブルトップの放射線源として注目されている。このような高強度レーザーと物質との相互作用の物理過程を調べるうえで、レーザーのプリパルスによって生成されるプリプラズマを評価しておく必要がある。本研究では、高強度レーザーを金属ターゲットに照射した時のプラズマ密度プロファイルを干渉計測により測定し、測定結果を多次元流体シミュレーションコードによる計算と比較した。実験は、チタンサファイアレーザーを集光用のポンプ光と計測用のプローブ光に分け、ポンプ光をアルミターゲットに照射し、発生するプリプラズマをプローブ光の干渉計測によって測定した。干渉縞はバイプリズムを用いてレーザービームの波面を傾けることによって生成した。ポンプ光とプローブ光の時間差を調整することにより、プリプラズマの測定を行った。測定結果を多次元流体シミュレーションコードによる計算と比較し、プリパルスとの関連性を調べた。
余語 覚文; 西内 満美子; 福見 敦*; Li, Z.*; 小倉 浩一; 匂坂 明人; 織茂 聡; 加道 雅孝; 林 由紀雄; 森 道昭; et al.
Applied Physics B, 83(4), p.487 - 489, 2006/06
被引用回数：9 パーセンタイル：41.95(Optics)厚さ3ミクロンのタンタル薄膜上に厚さ133ナノメートルのポリスチレンを被覆したターゲットに対して、パルス幅70フェムト秒,集光強度
W/cmのレーザーを照射し、最大エネルギーで950keVのプロトンを得た結果を報告する。薄膜裏面からのプロトンと高速電子のエネルギー分布が同時に測定された。得られたプロトンの収量はタンタルのみの薄膜の10倍であった。タンタルのみの薄膜上の表面不純物層を10ナノメートルと仮定すれば、収量における10倍の上昇は、ポリスチレン層による水素原子の増加とほぼ比例する結果である。これはポリスチレン層がプロトン収量の増加に寄与した事実を示している。
匂坂 明人; 大道 博行; Pirozhkov, A. S.; 小倉 浩一; 織茂 聡; 森 道昭; 西内 満美子; 余語 覚文; 加道 雅孝; 中村 衆*; et al.
Acta Physica Hungarica B, 26(3-4), p.327 - 333, 2006/00
高強度レーザーと薄膜との相互作用により生成される高エネルギーのX線,イオン,電子は、テーブルトップの放射線源として注目されさまざまな応用が提案されている。ここでレーザーと薄膜との相互作用の物理過程を調べるうえで、レーザーのプリパルスによって生成されるプリプラズマを評価しておく必要がある。本実験では、原子力機構設置のチタンサファイアレーザー(JLITE-X)を集光用のポンプ光と計測用のプローブ光に分け、ポンプ光をチタン薄膜ターゲットに照射し、発生するプリプラズマをプローブ光の干渉計測によって測定した。ポンプ光の集光強度は210W/cmであり、プローブ光は、2倍高調波(400nm)を用いて計測を行った。ポンプ光とプローブ光の時間差を調整し、メインパルスの約50ps前でのプリプラズマを測定したところ、レーザー入射側にプリプラズマが生成されていることがわかった。さらにプリプラズマサイズに対するプロトン発生の依存性を調べた結果、プリプラズマを抑制することでプロトンの発生量が大きく変化することがわかった。このような結果は、メインパルスと薄膜との相互作用の解明にとって有用である。
匂坂 明人; 大道 博行; 福見 敦*; 高井 満美子; 余語 覚文; Li, Z.*; 小倉 浩一; 織茂 聡; 林 由紀雄; 森 道昭; et al.
Proceedings of RCNP-JAEA Workshop on Nuclear Photon Science "Hadron-nuclear physics probed by photon", p.195 - 200, 2006/00
高エネルギーのイオン, 電子, X線などが超短パルス高強度レーザーと物質との相互作用により発生する。高強度チタンサファイアレーザーを用いて、レーザー強度2.710 W/cmで薄膜ターゲットに照射し、高エネルギー陽子を測定した。その結果、陽子の最大エネルギーとして900keVが得られた。
