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論文

Laser-driven proton generation with a thin-foil target

匂坂 明人; Pirozhkov, A. S.; 森 道昭; 余語 覚文; 小倉 浩一; 織茂 聡; 西内 満美子; Ma, J.*; 桐山 博光; 金沢 修平; et al.

NIFS-PROC-85, p.30 - 33, 2011/02

レーザー駆動イオン源の開発を目的とし、陽子発生実験を行った。薄膜ターゲットを用いて、レーザーとプラズマとの相互作用により発生した陽子を計測した。高エネルギー陽子を得るため、レーザーのコントラストレベルを下げて、プリプラズマの大きさを減少させた。高コントラストのレーザーパルスを用いた結果、ターゲット裏面方向に発生する陽子の最大エネルギーは増加した。

論文

Proton generation and terahertz radiation from a thin-foil target with a high-intensity laser

匂坂 明人; Pirozhkov, A. S.; 森 道昭; 余語 覚文; 小倉 浩一; 織茂 聡; 西内 満美子; Ma, J.*; 桐山 博光; 金沢 修平; et al.

レーザー研究, 38(9), p.702 - 705, 2010/09

高強度レーザーと薄膜との相互作用により、高エネルギーの粒子,硬X線,高次高調波,テラヘルツ(THz)波などが発生する。特に高エネルギー陽子については、医療用としての小型加速器への利用が期待されている。本研究では、薄膜ターゲット照射による陽子ビームとTHz波の同時発生について調べた。原子力機構設置のチタンサファイアレーザー(J-KAREN)を用いて、薄膜ターゲットへの照射実験を行った。その結果、ターゲット裏面方向の陽子とレーザー反射方向のTHz波の同時発生を測定した。また、プリプラズマを抑制することで陽子の高エネルギー化を確認した。

論文

New method to measure the rise time of a fast pulse slicer for laser ion acceleration research

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:30.94(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。

論文

Simultaneous proton and X-ray imaging with femtosecond intense laser driven plasma source

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:16 パーセンタイル:55.33(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。

論文

Development of laser driven proton sources and their applications

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$$^{17}$$W/cm$$^{2}$$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。

論文

Intense femto-second laser-driven X-ray source coupled with multiple directional quantum beams for applications

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。

報告書

燃料照射・炉特性研究用試験炉の概念検討

稲辺 輝雄; 中田 宏勝; 秋江 拓志; 与能本 泰介; 小林 日出雄*; 圷 長; 伊藤 治彦; 岩村 公道; 大久保 努; 大杉 俊隆; et al.

JAERI-M 93-106, 104 Pages, 1993/05

JAERI-M-93-106.pdf:2.77MB

本報告書は、軽水炉将来技術総合試験施設計画の中核をなす、燃料照射・炉特性研究のための試験炉について、システム構成、構造概念、核熱特性等の面から技術的検討を行い、試験炉としての概念の成立性を検討した結果をまとめたものである。検討の対象としたのは、PWR条件及びBWR条件の両モードの運転を実施し燃料照射試験を行うとともに炉特性試験を行う「PWR/BWR両用型試験炉」、PWR条件あるいはBWR条件のみのモードの運転を実施しこれらの試験を行う「PWR専用型試験炉」及び「BWR専用型試験炉」、並びに、燃料照射試験のみを効率的に行うことを目標とした「燃料照射専用型試験炉」の4種類である。検討の結果、これらの試験炉は、いずれも、技術的に成立するとともに、必要な燃料照射能力も確保し得るとの見通しを得た。

報告書

JRR-3改造炉の冷中性子源装置のための二重管式閉ループサーモサイフォン実験,II

熊井 敏夫; 工藤 三好*; 坂本 正誠; 圷 長; 高橋 秀武

JAERI-M 89-114, 32 Pages, 1989/09

JAERI-M-89-114.pdf:1.16MB

本報告は、JRR-3に設置する冷中性子源装置の最適な運転条件を検討するためにおこなった二重管式閉ループサーモサイフォンの熱流力実験について述べたものである。実験ではコンデンサ、サイフォン管、蒸発器等から成るガラス製の装置にフロン113を充填して流体の流動状況を調べ、サイフォン回路の圧力変化、熱輸送限界、蒸発の貯液量、ボイド率等を測定した。実験の結果、充填液量はサイフォン流体の脈動やドライアウトの発生に対して重要な調製要素であり、また蒸発器内の貯液量及びボイド率にも影響を与えることが分かった。これらのことから、サイフォン流体として水素を使用する冷中性子源装置の運転においても充填液量を調製することによって脈動やドライアウトのない安定な運転ができ、また蒸発器内の貯液量及びボイド率も良好な冷中性子を発生させ得る様に調整できることが明らかになった。

報告書

Corrosion of aluminum in water

川崎 正之; 野村 末雄; 伊丹 宏治; 近藤 達男; 近藤 靖子; 伊藤 昇; 圷 長

JAERI 1035, 42 Pages, 1963/03

JAERI-1035.pdf:3.24MB

50$$^{circ}$$C$$sim$$90$$^{circ}$$Cの温度範囲における静止純水中99.99%Alの腐食に関する動力学的研究並びに腐食生成物としての表面被膜の構造解析が行われた。80$$^{circ}$$C以下では、反応は三段階を経て進行し、反応速度は第一,第二段階では大きく、第三段階ではほとんど無視できるほど小さい。第一段階では、対数則に従って、boehmiteの薄い被膜が生長する。反応速度恒数は温度とともに減少し、これによって、反応の活性化エネルギーは、$$Delta$$$$H$$=-4.1kcal/moleと計算された。boehmite被膜は二重構造をなしており、外側の被膜は通常のboehmite,被膜の大部分を占める擬boehmiteが内層として存在することが明らかとなった。第二段階ではこのboehmite被膜上にbayerite結晶が析出し、同じく対数則に従って膜状の発達をなし、ついには完全に表面を覆うに至る。同時に反応は、第三段階に移り、腐食反応はほとんど抑制される。90$$^{circ}$$Cでは、第一段階におけるboehmite被膜は、均一構造を持ち、通常のboehmiteから構成されている。その成長は放物線則に従い、約100時間にわたって第一段階が継続する。第二段階において生成されるbayerite結晶は、三次元的な成長を行い、また初期に形成された結晶の成長が優先するために膜状の発達が抑えられ、200時間経過後もbayeriteが全面を覆うに至らなかった。

口頭

Simultaneous imaging with a proton beam and an X-ray driven by a fs-intense laser

織茂 聡; 余語 覚文; 小倉 浩一; 匂坂 明人; 森 道昭; 桐山 博光; 近藤 修司; 山本 洋一*; 下村 拓也*; 田上 学*; et al.

no journal, , 

高強度超短パルスレーザーを薄膜に照射することによって生成されるMeV級の陽子生成と、その応用研究を発表する。実験は原子力機構と韓国光州科学技術研究所で行った。照射レーザーは直径50mmで、p偏光,45度,焦点距離238mm(Fナンバー4.8)で照射強度3$$sim$$9$$times$$10$$^{18}$$W/cm$$^{2}$$である。ターゲットは銅テープ(5$$mu$$m厚)とポリミド(7.5$$mu$$m)を使用した。ニッケルのメッシュパターンを、陽子イメージはCR39を使用し、X線イメージはイメージングプレートを使用し測定した。

口頭

原子力機構100TWレーザーによる高エネルギープロトン発生

森 道昭; 余語 覚文; 織茂 聡; 小倉 浩一; 匂坂 明人; 中村 衆*; 白井 敏之*; 岩下 芳久*; 野田 章*; 根本 孝七*; et al.

no journal, , 

現在、レーザー駆動プロトンビームのエネルギー/変換効率/Emittanceの最適化に向け京大,電中研,GIST等と共同でレーザー・ターゲット双方から研究開発を進めている。その一環として、昨年9月に関西光科学研究所Tキューブレーザー装置J-KARENレーザーシステムを用いて高エネルギーイオン発生実験を行った。J-KARENレーザーで発生したパルス幅25fs・ピーク出力18TWのレーザー光を、f/6.5(f=320mm)の軸外し放物面鏡で厚み7.5ミクロンのCH薄膜上に集光・照射し、ターゲット裏面から発生するプロトンビームをToF型イオンエネルギー分析器によってエネルギー分解計測した。その結果、最大2.2MeVのプロトンビームが得られた。本講演では、これらに関する結果報告と今後の展望について講演する。

口頭

J-KARENレーザーによる高エネルギーイオン加速研究

森 道昭; 余語 覚文; 織茂 聡; 小倉 浩一; 匂坂 明人; 中村 衆*; 白井 敏之*; 岩下 芳久*; 野田 章*; 大石 祐嗣*; et al.

no journal, , 

昨年、京都大学・電力中央研究所・GISTと共同でJ-KARENレーザーシステムを用いてレーザー駆動イオン加速実験を行った。J-KARENレーザーシステムで発生する波長800nm$$cdot$$パルス幅25fs$$cdot$$ピーク出力18TWのレーザー光を、f/6.5(f=320mm)の軸外し放物面鏡を用いて厚み7.5ミクロンのCH薄膜上に強度4$$times$$10$$^{18}$$W/cm$$^{2}$$で集光・照射し、ターゲット裏面から発生するプロトンビームをToF型イオンエネルギー分析器によってエネルギー分解計測を行った。その結果、最大2.2MeVのプロトンビームが得られた。現在、より高エネルギーなイオンビームの発生に向けレーザー・ターゲット双方から改良を進めている。この講演において、実験結果を交え今後の展開について発表する。

口頭

レーザー生成プロトンのエネルギーのターゲット位置依存性

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

no journal, , 

超短パルスレーザーを真空中の薄膜に照射して高エネルギープロトンを発生した。このとき、生成したプラズマの像をピンホールカメラで計測した。その結果、もっともプラズマの像が小さくなるターゲット位置付近で最大エネルギーのプロトンが発生することが確かめられた。

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

Proton acceleration and laser-plasma interaction diagnostics with J-KAREN laser

Pirozhkov, A. S.; 森 道昭; 余語 覚文; 桐山 博光; 小倉 浩一; 匂坂 明人; Ma, J.*; 織茂 聡; 西内 満美子; 杉山 博則*; et al.

no journal, , 

We present results of recent laser-driven proton acceleration experiments and laser-plasma diagnostics conducted with the multi-10-TW hybrid OPCPA/Ti:Sapphire laser J-KAREN. Protons with the energies up to 4 MeV have been generated using few-mcm tape and sub-mcm ribbon targets. The plasma diagnostics including measurement of the pulse energy reflected from the target, interferometry, and spectral measurements reveal the complex dependence of the proton generation on the interaction course. In particular, even slight increase of the target reflectivity results in substantial decrease of the maximum proton energy. This provides convenient diagnostics of the laser-plasma interaction in the ion acceleration, harmonics generation, and other laser - solid target interaction experiments.

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