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論文

A Novel technique for monitoring the reproducibility of laser tape-target interactions using an X-ray pinhole camera

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。

論文

Protons and electrons generated from a 5-$$mu$$m thick copper tape target irradiated by s-, circularly-, and p-polarized 55-fs laser pulses

Li, 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:52.55(Physics, Multidisciplinary)

レーザー強度8-9$$times$$10$$^{18}$$W/cm$$^{2}$$のp-, s-、と円偏光照射による厚さ5-$$mu$$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2-3$$times$$10$$^{18}$$W/cm$$^{2}$$照射の場合とは大きく異なっている。

論文

Characterization of an intense laser-produced preformed plasma for proton generation

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:11.47(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。

論文

Laser prepulse dependency of proton-energy distributions in ultraintense laser-foil interactions with an online time-of-flight technique

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:59 パーセンタイル:89.69(Physics, Fluids & Plasmas)

集光強度$$sim 10^{18}$$W/cm$$^2$$の短パルスレーザーを厚さ5$$mu$$m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$$^{14}$$から10$$^{15}$$W/cm$$^2$$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15$$mu$$m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。

論文

High quality laser-produced proton beam generation by phase rotation

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。

論文

Characterization of preformed plasmas using a multi-dimensional hydrodynamic simulation code in the study of high-intensity laser-plasma interactions

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$$sim$$5$$times$$10$$^{16}$$W/cm$$^{2}$$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。

論文

Estimation of photon dose generated by a short pulse high power laser

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:15 パーセンタイル:73.49(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。

論文

Development of a two-color interferometer for observing wide range electron density profiles with a femtosecond time resolution

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:66.49(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$$sim$$2$$times$$10$$^{18}$$W/cm$$^{2}$$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。

論文

New detection device for Thomson parabola spectrometer for diagnosis of the laser-plasma ion beam

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。

論文

Development of beam-pointing stabilizer on a 10-TW Ti:Al${tiny 2}$O${tiny 3}$ laser system JLITE-X for laser-excited ion accelerator research

森 道昭; Pirozhkov, A.; 西内 満美子; 小倉 浩一; 匂坂 明人; 林 由紀雄; 織茂 聡; 福見 敦*; Li, Z.*; 加道 雅孝; et al.

Laser Physics, 16(7), p.1092 - 1096, 2006/07

 被引用回数:36 パーセンタイル:81.82(Optics)

レーザープラズマ相互作用などのパラメーターサーチ的な研究において、レーザーの安定的な供給は実験結果の信頼性を確保する意味で重要な課題である。本研究では、実験データの信頼性向上を目的に、最終的には従来の10TWレーザー装置に付加的にレーザーポインティングスタビライザーを設置する形で開発を進めている。これまでに装置本体の開発を終え、別のテラワットレーザーを用いて、100uradのポインティング安定性を10uradまで向上させることを実証している。これは、f/1の集光光学系で実験を行った場合に集光強度のゆらぎが40%$$sim$$3%以下に抑制されていることを意味する。

論文

高強度レーザーとプラズマとの相互作用研究に向けた流体シミュレーションコードによるプリプラズマ特性評価

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。

論文

Enhancement of high energy proton yield with a polystyrene-coated metal target driven by a high-intensity femtosecond laser

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:43.61(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$$2.7times10^{18}$$W/cm$$^{2}$$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。

論文

Characterization of a laser-driven proton beam

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$$sim$$2.7$$times$$10$$^{18}$$ W/cm$$^{2}$$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$$sim$$900keVが得られた。

論文

Laser polarization dependence of proton emission from a thin foil target irradiated by a 70 fs, intense laser pulse

福見 敦*; 高井 満美子; 大道 博行; Li, Z.*; 匂坂 明人; 小倉 浩一; 織茂 聡; 加道 雅孝; 林 由紀雄; 森 道昭; et al.

Physics of Plasmas, 12(10), p.100701_1 - 100701_4, 2005/10

 被引用回数:43 パーセンタイル:80.54(Physics, Fluids & Plasmas)

p, s, 円偏光レーザーパルスを3$$mu$$m厚のタンタルターゲットに照射し、生成されるプロトンの依存性を計測した。いずれの偏光条件でもプロトンは薄膜ターゲットのターゲットノーマル方向のみに観測された。プロトンの最大エネルギーはp, s, 円偏光でそれぞれ880keV, 610keV, 660keVとなり、p偏光時にエネルギー,収量が最大となった。p偏光とs偏光の違いを、同時に測定した電子スペクトルの結果と比較し議論した。

論文

Electron energy spectrometer for laser-driven energetic electron generation

Li, Z.*; 中村 衆; 福見 敦*; 林 由紀雄; 織茂 聡; 西内 満美子; 匂坂 明人; 森 道昭; 白井 敏之*; 岩下 芳久*; et al.

Japanese Journal of Applied Physics, Part 1, 44(9A), p.6796 - 6800, 2005/09

 被引用回数:13 パーセンタイル:47.14(Physics, Applied)

高強度フェムト秒レーザー照射による固体薄膜からの電子エネルギースペクトルを測定するために電子スペクトロメーターとベータ線源を用いて校正を行った。永久磁石によって作られた磁場の強度分布とイメージングプレートの時間経過を求めた。電子のエネルギーと電子スペクトロメーターの強度の感度は、ストロンチウムーイットリウムベータ線源で校正した。パルス幅50fsでピーク強度2$$times$$10$$^{18}$$W/cm$$^{2}$$のレーザーによって3$$sim$$5マイクロメートルのタンタルフォイルに照射したときの電子エネルギースペクトルの測定を校正された電子スペクトロメーターで測定した。

論文

Characterization of preformed plasmas with an interferometer for ultra-short high-intensity laser-plasma interactions

匂坂 明人; 大道 博行; 小倉 浩一; 織茂 聡; 林 由紀雄; 西内 満美子; 森 道昭; 松門 宏治*; 福見 敦*; Li, Z.*; et al.

Applied Physics B, 78(7-8), p.919 - 922, 2004/05

 被引用回数:24 パーセンタイル:70.62(Optics)

現在、光量子利用研究グループにおいて、高強度レーザーと物質との相互作用によって生成される高エネルギー粒子(イオン,電子)やX線についての研究を行っている。また発生した高エネルギー粒子やX線については、さまざまな応用が提案されている。高強度レーザーと物質との相互作用過程においては、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の存在を無視することができない。そこで本実験では、高エネルギー粒子やX線の計測と同時にプリプラズマの計測を行った。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)を金属ターゲットに照射し、発生するイオン,電子,X線の計測と同時にプリプラズマを干渉計測によって調べた。干渉稿は、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ている。その結果、レーザーの集光領域よりも広い領域にわたってプリプラズマが生成していることがわかった。このことより、高強度レーザーはプラズマと相互作用していることになる。さらに高エネルギー粒子等の最大エネルギーや効率を、プリプラズマとの相互作用としてシミュレーションを行い、比較することが可能となる。今後、より詳細にプリプラズマの状態を調べていく予定である。

論文

Energetic protons from a few-micron metallic foil evaporated by an intense laser pulse

松門 宏治*; Esirkepov, T. Z.; 木下 健一*; 大道 博行; 内海 隆行*; Li, Z.*; 福見 敦*; 林 由紀雄; 織茂 聡; 西内 満美子; et al.

Physical Review Letters, 91(21), p.215001_1 - 215001_4, 2003/11

 被引用回数:134 パーセンタイル:95.57(Physics, Multidisciplinary)

東京大学原子力工学研究施設の超短パルスレーザーを用いたイオン発生実験を行った。レーザーパラメーターは、波長800nm,パルス長50fs,ピーク強度6$$times$$10$$^{18}$$W/cm$$^{2}$$でコントラストは10$$^{-5}$$程度,ターゲットは厚さ5$$mu$$mのタンタル箔を用いた。その結果、1MeVのプロトンと2MeVの電子の発生を確認した。この実験結果を解釈するために、ターゲットがプリパルスによって完全にプラズマ化した状態でメインパルスと相互作用をする低密度プラズマスラブを用いた新しいイオン加速機構を導入し、さらにそれに基づくシミュレーションを行った。実験結果とシミュレーション結果は良好な一致を示した。また、新しい加速機構が有する独自のレーザー強度に対するスケーリング側に基づいて、実用的なレーザープラズマイオン源の可能性が示される。

口頭

超短パルス高強度レーザー照射金属薄膜からのプロトン発生

匂坂 明人; 余語 覚文; 大道 博行; 福見 敦*; Li, Z.*; 小倉 浩一; 高井 満美子; 織茂 聡; 林 由紀雄; 森 道昭; 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発生する高エネルギーの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ている。特に高エネルギーイオンについては、医療用としての小型加速器への利用が期待されている。レーザー励起の高エネルギーイオン発生を目的とし、プロトン発生の実験を行った。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55fs)を用いて、銅の薄膜ターゲットに照射した。集光強度は$$sim$$9$$times$$10$$^{18}$$W/cm$$^{2}$$であった。レーザー集光軸のターゲット位置に対するプロトン発生の最適化を行った。その結果、集光点よりも150$$mu$$mほどずれた位置でプロトンの最大エネルギーが$$sim$$1.5MeVに達した。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。

口頭

超短パルス高強度レーザーを用いたプロトン発生,1; プリプラズマ依存性

匂坂 明人; 中村 衆; 森 道昭; 大道 博行; 福見 敦*; 小倉 浩一; 織茂 聡; 林 由紀雄; 高井 満美子; 余語 覚文; 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発生する高エネルギーの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ている。特に高エネルギーイオンについては、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、レーザー励起の高エネルギーイオン発生を目的とし、プロトン発生の実験を行った。原子力機構設置のチタンサファイアレーザー(JLITE-X)を用いて、チタンの薄膜ターゲットに照射した。集光強度は、ビームウエストで$$sim$$3$$times$$10$$^{17}$$W/cm$$^{2}$$であった。プロトン計測と同時にレーザーのプリパルスにより生成されるプリフォームドプラズマを干渉計測により測定した。プリフォームド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、プリフォームド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。

口頭

超短パルス高強度レーザー照射によるTaテープターゲット生成陽子ビームのスペクトルと空間伝搬

織茂 聡; 西内 満美子; 中村 衆*; 福見 敦*; Li, Z.*; 匂坂 明人; 小倉 浩一; 森 道昭; 加道 雅孝; 林 由紀雄; et al.

no journal, , 

今回、Taテープターゲットに照射強度9$$times$$10の17乗W/cm$$^{2}$$のp偏光のレーザー(4TW,パルス時間幅70-200fs,コントラスト10マイナス6乗)をFナンバー13の軸外し放物面鏡を用いて45度で照射した。このときテープ背面垂直方向に生成される陽子ビームについてトムソンパラボラエネルギー分析装置でスペクトル測定を行い、レンジフィルターと銅メッシュを用いて陽子ビームによるイメージング測定を測定したので、報告する。

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