原子力機構J-KARENレーザーの高度化とその利用研究,4; 高強度超短パルスレーザー駆動陽子ビームの高周波電場による位相回転法

西内 満美子; 大道 博行; 余語 覚文; 森 道昭; 桐山 博光; 金沢 修平; 匂坂 明人; 小倉 浩一; 織茂 聡; 近藤 修司; et al.

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高強度超短パルスレーザー駆動のMeV級陽子線に対して、レーザーに同期した高周波電場を印加することにより、通常であれば連続的である陽子線のエネルギースペクトルを準単色化すること、及びその空間的な分布を制御することに成功した。原子力機構のJ-KARENレーザーを410Wcmの強度でポリイミドターゲット上に集光し最大エネルギー2.2MeVの安定な陽子線を生成、この陽子線をレーザーに同期させた高周波電場空胴に導いた。高周波電場の伝播方向の電場の効果により陽子線のエネルギースペクトルに顕著なピークが生成され、エネルギー広がりは100%から11%(FWHM)にまで減少した。同時に動径方向の電場の効果で、陽子ビームを空間的に収束及び発散させることに成功した。モンテカルロシミュレーションによれば、空間的に収束する陽子線成分は連続的なエネルギースペクトルを持ち、発散する成分は準単色なエネルギースペクトルを持つ。このような位相回転法は、シングルショットではなく繰り返し発生する陽子線のエネルギー及び空間分布を再現性よく制御することができ、さまざまな応用分野への適用が期待される。