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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：15 パーセンタイル：50(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。
Zhang, Z.*; 錦野 将元; 西村 博明*; 河内 哲哉; Pirozhkov, A. S.; 匂坂 明人; 織茂 聡; 小倉 浩一; 余語 覚文; 岡野 泰彬*; et al.
Optics Express (Internet), 19(5), p.4560 - 4565, 2011/02
被引用回数：19 パーセンタイル：66.78(Optics)近年の超高強度レーザー技術の進展により、高輝度の単色X線パルスの発生が実現している。そこで高コントラスト超高強度フェムト秒レーザーパルスによるモリブデンと銀平板ターゲットを用いた高効率K殻特性X線発生実験を行った。Mo 17keVとAg 22keVのX線発生効率の絶対値の計測を行い、これまでの理論予測値と同じ程度の高効率でX線が発生していることを確認した。
桐山 博光; 森 道昭; 中井 善基*; 下村 拓也; 笹尾 一*; 田中 桃子; 越智 義浩; 田上 学*; 近藤 修司; 金沢 修平; et al.
レーザー研究, 38(9), p.669 - 675, 2010/09
高強度レーザーの時間・空間制御技術に関するレビューである。時間制御技術は主パルスと背景光の強度比を向上させる高コントラスト化であり、先駆けて開発した高エネルギーシード型低利得光パラメトリックチャープパルス増幅手法について紹介する。空間制御技術は高エネルギービームの空間強度均質化であり、回折光学素子を用いた手法について紹介する。これらの手法の特徴を詳細に紹介するとともに、これらの制御技術を用いて得られた時間・空間特性についても報告する。
小菅 淳; 桐山 博光; 下村 拓也*; 田上 学*; 金沢 修平; 越智 義浩; 森 道昭; 田中 桃子; 岡田 大; 笹尾 一*; et al.
レーザー研究, 38(9), p.706 - 710, 2010/09
市販のQ-スイッチNd:YAGレーザーの2倍波用いて高変換効率光パラメトリックチャープパルス増幅(OPCPA)を行った。高エネルギーの種光をOPCPAでさらに増幅することにより、28%のポンプーシグナル変換効率を達成した。この結果は、市販のQ-スイッチNd:YAGレーザーの2倍波を用いたOPCPAシステムにおいて最も高い変換効率を達成することができた。
), high-intensity (500 TW) J-KAREN laser system桐山 博光; 森 道昭; 中井 善基; 下村 拓也; 笹尾 一; 田中 桃子; 越智 義浩; 田上 学*; 岡田 大; 近藤 修司; et al.
JAEA-Conf 2010-002, p.18 - 21, 2010/06
従来のチタンサファイアチャープパルス増幅器(CPA)と光パラメトリックチャープパルス増幅器(OPCPA)を組合せた高強度フェムト秒レーザーシステムの開発を行い、パルス圧縮前で30Jを超える高い増幅エネルギーを得た。再パルス圧縮することで約500TW級の高いピーク強度のレーザーパルスがポテンシャルとして生成可能であることを確認した。低利得のOPCPAを用いることにより、サブナノ秒の時間領域において10桁を超えるコントラスト、ナノ秒の時間領域において12桁程度の高いコントラストを得た。また、高エネルギー励起用グリーンレーザーの空間パターンを回折光学素子により制御し、ほぼ完全なフラットトップの空間プロファイルを得た。このシステムにより粒子加速などの高強度レーザーと物質との相互作用の実験的研究が進展するものと期待される。
桐山 博光; 森 道昭; 中井 善基; 下村 拓也; 笹尾 一; 田上 学*; 金沢 修平; 若井 大介*; 笹尾 文崇*; 岡田 大; et al.
Optics Letters, 35(10), p.1497 - 1499, 2010/05
被引用回数：85 パーセンタイル：95.22(Optics)高強度チタンサファイアCPA(チャープパルス増幅)レーザーにおいて、30
Jの高エネルギーシーダーを用いることにより光パラメトリックチャープパルス増幅器(OPCPA)を低利得で動作させることで、5
10
の高いコントラスト(主パルスに対する背景光び強度比)を達成した。また、大口径チタンサファイアレーザー増幅器に対して液体のクラッディングを初めて導入して寄生発振を抑制するとともに回折光学素子を用いた空間ビーム均質化を行いフィリングファクター(空間的なビームのピーク強度に対する平均強度)を80%程度にまで向上させることで、理論限界に近い増幅効率で30J以上の大出力を得た。
小野澤 淳; 原田 晃男; 本田 順一; 仲田 祐仁; 金沢 浩之; 佐川 民雄
JAEA-Conf 2008-010, p.325 - 332, 2008/12
反射電子像の画像解析による被覆管の水素濃度測定手法(BEI法)は、スタズビック社により開発された照射後試験技術である。当該技術は被覆管中に析出した水素化物の反射電子像を撮影し、得られた像中の水素化物の面積率を画像解析にて計測することにより水素濃度を算出する手法であり、被覆管中の局所的な水素濃度を測定するのに非常に適した水素濃度測定法である。燃料試験施設では、このBEI法の試料調製法と画像解析法に改良を加え、より精度の高い「改良BEI法」を開発した。前回のJoint Seminarで既報の未照射被覆管を用いた確認試験において、改良BEI法と高温抽出法それぞれによって得られた水素濃度は良好な一致を示し、改良BEI法の信頼性の高さを確認することができた。今回はこの改良BEI法を用いて、照射済被覆管の軸方向及び半径方向の水素濃度分布測定を行った。その結果、改良BEIは他の水素濃度測定手法と比較し、局所水素濃度をより詳細に分析できることが確認できた。
梅田 浩司; 浅森 浩一; 二ノ宮 淳; 金沢 淳; 及川 輝樹
Journal of Geophysical Research, 112(B5), p.B05207_1 - B05207_9, 2007/05
東北日本の飯豊山地は、非火山地帯にもかかわらず高温の温泉が分布し、温泉放熱量も火山地帯のそれに匹敵する。本研究では、これらの高温の温泉の熱源を明らかにするため、飯豊山地周辺の温泉ガスのヘリウム同位体比の測定を行った。その結果、温泉ガスのヘリウム同位体比は、MORB-typeのヘリウム同位体比と同程度の値を示すことから、温泉ガスのヘリウムはマントルヘリウムを主体としている。この山地の周辺には、中新世の貫入岩が分布する。温泉ガスの高いヘリウム同位体比は、これらの貫入岩を起源とするマントルヘリウムの量からは説明できないことから、飯豊山地の下には、最近になって貫入したマグマが存在することを示唆する。また、この結果は他の地球物理データとも整合的である。
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。
小野澤 淳; 原田 晃男; 本田 順一; 安田 良; 仲田 祐仁; 金沢 浩之; 西野 泰治
JAEA-Conf 2006-003, p.212 - 221, 2006/05
燃料被覆管中の水素化物を反射電子により撮影し、得られた像を画像解析することにより被覆管の局所的な水素濃度を測定する手法の適用性を検討した。この手法では、試料研磨面の平滑度及び画像解析時の水素化物部の抽出方法が測定精度に大きく影響を与えるため、試料研磨法と面積率計測法について改良を行い、精度の高い水素濃度測定方法を確立した。確認試験として、未照射ジルカロイ被覆管の水素濃度を改良を行った反射電子像法にて測定し、水素濃度測定法として信頼性の高い高温抽出法による測定値と比較を行った結果、それぞれの水素濃度測定値はよく一致し、本手法の妥当性が確認された。
He/
He ratios of hot springs on Shikoku Island, Southwest Japan梅田 浩司; 金沢 淳; 角田 地文*; 浅森 浩一; 及川 輝樹
Geochemistry, Geophysics, Geosystems (Internet), 7(4), p.Q04009_1 - Q04009_11, 2006/04
西南日本の前弧域における温泉ガスのヘリウム同位体比の分布を明らかにするため、これまでデータが得られていない四国地方を対象に温泉ガスの採取,分析を行った。その結果、東北日本の前弧域の温泉に比べて高いヘリウム同位体比が四国全域で認められた。沈み込み帯の前弧域におけるヘリウム同位体比の異常については、スラブから脱水した流体によって運ばれるマントル起源のHeの影響が指摘されている。しかしながら、四国下の地殻内地震の活動が極めて乏しいこと、震源メカニズムが圧縮応力場を示すこと等を考慮すると、深部流体によるHeの寄与は小さいと考えられ、ヘリウム同位体比の分布は、中新世の火成岩体,地殻及び大気起源のヘリウムの混合によって説明できる。
小野澤 淳; 原田 晃男; 本田 順一; 安田 良; 仲田 祐仁; 金沢 浩之; 西野 泰治
JAEA-Technology 2006-010, 19 Pages, 2006/03
JAEA-Technology-2006-010.pdf:2.3MB
スウェーデン・スタズビック社によって開発された反射電子像法は、走査型電子顕微鏡によって撮影された反射電子像(BEI)によりジルカロイ被覆管中の水素化物を同定し、母材と水素化物の面積比から水素濃度を評価する手法であり、被覆管中の局所的な水素濃度測定に対して非常に有効な手法である。このBEI法を照射後試験に適用するにあたり、試料調製法とBEI撮影条件,画像解析手法について改良を行った。また、改良BEI法の有効性を確認するため、未照射試料を用いて高温抽出法と比較を行った結果、本手法が高温抽出法による水素濃度測定と同程度の信頼性を持つことが確認できたため、照射後試験への適用性についても期待ができる。
及川 輝樹; 梅田 浩司; 金沢 淳; 松崎 達二*
Journal of Mineralogical and Petrological Sciences, 101(1), p.23 - 28, 2006/02
被引用回数：2 パーセンタイル：4.3(Mineralogy)南部九州の西南日本外帯に貫入した市房山花崗閃緑岩から黒雲母K-Ar,ジルコンFT,アパタイトFT年代を求めその岩体の冷却史を明らかにした。その結果、市房山花崗閃緑岩は約10-13Maに300-100
C冷えた。この花崗岩体の約13Maの急冷は、九州外帯がフィリピン海プレートへオブダクションしたことが原因と考えられる。
山崎 淳; 小瀧 秀行; 大東 出; 神門 正城; Bulanov, S. V.; Esirkepov, T. Z.; 近藤 修司; 金沢 修平; 本間 隆之*; 中島 一久; et al.
Physics of Plasmas, 12(9), p.093101_1 - 093101_5, 2005/09
被引用回数：70 パーセンタイル：88.77(Physics, Fluids & Plasmas)レーザープラズマ相互作用による単色エネルギー電子ビーム発生が世界中で研究されており、最近、幾つかの実験データーが出始めているが、発生機構についてはわかっておらず、安定な電子ビーム発生はできていない。われわれは、シングルレーザーパルスにおける単色エネルギー電子ビーム発生についての、理論的研究及び粒子シミュレーションによる研究,実験研究を行い、非常によく一致した。実験については、レーザーパワーが5.5TW,パルス幅70fs,中心波長800nmのチタンサファイアレーザーをガスジェット中に集光して行った。単色エネルギー電子ビームは、電子ビームが加速位相から減速位相に移るときに得られ、その位置で真空中に電子ビームを取り出してやれば、単色エネルギー電子ビーム発生が可能となる。電子ビームが加速位相から減速位相に移る距離はプラズマ密度によって決定されるため、プラズマ密度によって加速距離のコントロールが必要となる。この研究によって、1パルスでの単色エネルギー電子ビーム発生には電子ビームの加速距離とプラズマ密度のコントロールが必要であること見いだした。
神門 正城; 益田 伸一; Zhidkov, A.*; 山崎 淳; 小瀧 秀行; 近藤 修司; 本間 隆之*; 金沢 修平; 中島 一久; 林 由紀雄; et al.
Physical Review E, 71(1), p.015403_1 - 015403_4, 2005/01
被引用回数：33 パーセンタイル：77.37(Physics, Fluids & Plasmas)現在まででは最短のパルス幅(23fs)で相対論的な高出力(20TW)のレーザーを、不足密度プラズマ中に強く集光する実験を行った。プラズマ密度が10
cm
の領域で、MeVを越えるエネルギーの電子の発生を確認した。このMeV電子は、2温度分布をしており、シミュレーションの結果から、波の破砕機構の違いから生じていると考えられる。高温部の電子は、レーザーのプリパルスにより作られるプラズマ密度のキャビティー部での速い入射により形成され、パルス幅はフェムト秒であり、一方、低温部の電子は相対論的強度による波の破壊により加速されたもので、ピコ秒のパルス幅を持つことがわかった。
金沢 淳; 浅森 浩一; 梅田 浩司; 島田 耕史
no journal, ,
ヘリウム同位体比は、大気・上部マントル・地殻で大きく異なることから、地殻内の流体に含まれるガスの起源を探るうえで重要なトレーサーとなりうる。日本列島における火山ガスや温泉ガス等に含まれるヘリウム同位体比の測定は、Nagao et al. (1981)やSano and Wakita(1985)等によって進められきた。当時約150点であったデータ数は最近では600点以上と約4倍に増えている。今回これらのデータから、日本列島全域におけるヘリウム同位体比の大局的な特徴や地理的な分布傾向を明らかにするためにヘリウム同位体比のデータベースを作成した。データベースの主な内容は、測定点の温度・位置情報やHe/Neの他、同点の主要ガス成分,蒸気凝縮水あるいは温泉水の水素酸素同位体比(
D-18O)データが存在する場合はこれらを加えて編集したものである。
福田 祐仁; 赤羽 温; 林 由紀雄; 本間 隆之; 井上 典洋*; 神門 正城; 金沢 修平; 桐山 博光; 近藤 修司; 小瀧 秀行; et al.
no journal, ,
高強度レーザー励起航跡場による電子加速は、レーザープラズマ加速器の原理検証や極短パルスX線源開発にとって重要な役割を果たしている。最近、準単色の電子線発生が報告され注目を浴びている。従来、これら研究はヘリウムなどのガスターゲットを用いて行われてきた。本研究では、クラスターターゲットを用いた相対論電子線発生実験を行い、レーザープラズマ加速におけるクラスターの役割について調べた。その結果、相対論的強レーザー場(3.510
W/cm
)とアルゴンクラスターとの相互作用により、指向性(エミッタンス=0.4
mm mrad)を有する相対論電子(最大エネルギー=58MeV, 総電荷=2.1nC)の発生に成功した。PICシミュレーションによる解析から、30MeV以上の高エネルギー電子は、クラスターとレーザー光との相互作用によって注入され、その後、レーザー光によって直接加速され生成したものであることがわかった。
小野澤 淳; 原田 晃男; 本田 順一; 安田 良; 仲田 祐仁; 金沢 浩之; 西野 泰治
no journal, ,
In the Reactor Fuel Examination Facility in JAEA, high temperature extraction method (HTE) has been used for hydrogen analysis in post irradiation examinations. However, it has not been suitable technique to measure radial distribution of hydrogen concentration in the cross section of the fuel cladding. Hydrogen concentration in the cross section of the fuel cladding can be measured with the backscattered electron image (BEI) analysis; In BEI, brightness of zirconium hydride is different from that of matrix. BEI is processed to binary color between zirconium hydride and matrix to evaluate those areas. The area ratio of zirconium hydride to matrix is converted into hydrogen concentration. This reports stated that condition on sample preparation, technique to take BEI, and image processing procedures were improved for BEI method. In addition, the hydrogen concentration of un-irradiated cladding was measured with the improved BEI method to compare to the HTE.
桐山 博光; 森 道昭; 中井 善基; 下村 拓也; 笹尾 一; 田中 桃子; 越智 義浩; 田上 学*; 岡田 大; 近藤 修司; et al.
no journal, ,
高強度レーザー技術の進展により、10W/cm
を超える高い集光強度が実現できるようになった。しかしながら、出力パルスの時間構造において、主パルスに先立って6桁から8桁程度強度の低いプリパルスが存在する。このため、プリパルスによりターゲットが破壊されたり、プリプラズマが生成され主パルスとターゲットとの相互作用を妨げる。われわれは光パラメトリックチャープパルス増幅法(OPCPA)を改良し、高強度チタンサファイアレーザーに世界に先駆けて導入することで、主パルスに付随するプリパルスを主パルスに対して11桁以上抑制することに成功した。また、ほぼ一様な強度の高いビーム品質で500TW級の高い強度のレーザーパルスがポテンシャルとして生成可能であることを確認した。
桐山 博光; 森 道昭; 中井 善基; 下村 拓也; 笹尾 一; 田中 桃子; 越智 義浩; 田上 学*; 岡田 大; 近藤 修司; et al.
no journal, ,
ペタワット(1千兆ワット)のピーク強度を有する超高強度レーザーの小型化,信頼性の向上に伴い、レーザー駆動粒子加速をはじめとした相対論領域の超高強度利用研究が推進されている。このような利用研究を推進するうえで極めて重要なのは、コントラスト(メインパルスとそれに付随する背景光の強度比)である。光パラメトリックチャープパルス増幅法を改良し、高強度チタンサファイアレーザーに世界に先駆け導入することで不必要なノイズ成分をメインパルスに対して1000億分の1以下に抑えることに成功したので紹介する。また、高効率増幅や信頼性などの向上のために回折光学素子を導入し、空間的にほぼ完全なフラットトップの良好なパターンを得ることができたので併せて報告する。
