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論文

The Role of collision ionization of K-shell ions in nonequilibrium plasmas produced by the action of super strong, ultrashort PW-class laser pulses on micron-scale argon clusters with intensity up to 5 $$times$$ 10$$^{21}$$ W/cm$$^{2}$$

Skobelev, I. Yu.*; Ryazantsev, S. N.*; Kulikov, R. K.*; Sedov, M. V.*; Filippov, E. D.*; Pikuz, S. A.*; 浅井 孝文*; 金崎 真聡*; 山内 知也*; 神野 智史; et al.

Photonics (Internet), 10(11), p.1250_1 - 1250_11, 2023/11

物質が高強度レーザーパルスと相互作用して生成されるプラズマの電荷状態の発展において、光電場と衝突電離の影響を明確に区別することは困難である。この研究では、プラズマキネティクスの時間依存計算を用いて、クラスターが十分に小さい低密度のガス状ターゲットを用いた場合にのみ可能であることを示した。Arプラズマの場合、クラスター半径の上限は$$R_0=0.1mu$$mと見積もられた。

論文

High dynamic range multi-channel cross-correlator for single-shot temporal contrast measurement

今 亮; 西内 満美子; 桐山 博光; 小倉 浩一; 森 道昭; 榊 泰直; 神門 正城; 近藤 公伯

Journal of Physics; Conference Series, 717, p.012103_1 - 012103_4, 2016/05

 被引用回数:2 パーセンタイル:66.99

We have experimentally demonstrated that a multi-channel cross-correlator (MCCC) for single-shot measurement of temporal contrast achieved the high dynamic range of 10$$^{10}$$ and large temporal window of ~1 ns. In the experiment with short pulse laser, the shot to shot fluctuation of a pedestal intensity at sub-ns was measured. The fluctuation is mainly due to the random process of amplified spontaneous emission. The precise information on temporal contrast shot to shot will be crucial in assessing the particle acceleration in relativistic laser-mater interaction studies. We will discuss the experimental detail and result.

論文

High-contrast, high-intensity petawatt-class laser and applications

桐山 博光; 森 道昭; Pirozhkov, A. S.; 小倉 浩一; 匂坂 明人; 今 亮; Esirkepov, T. Z.; 林 由紀雄; 小瀧 秀行; 金崎 真聡*; et al.

IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics, 21(1), p.1601118_1 - 1601118_18, 2015/01

 被引用回数:60 パーセンタイル:95.4(Engineering, Electrical & Electronic)

原子力機構で開発を進めているペタワット級超高強度レーザーシステム(J-KARENレーザーシステム)の詳細な設計、動作特性、及び将来計画についての報告を招待論文(Invited paper)として行う。また、高い制御性を有する本レーザーシステムによる代表的な成果として、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。

口頭

耐放射線性ケーブルの開発

右近 誠一*; 竹田 修; 森下 憲雄; 出崎 亮; 高野 一彦*; 石田 克義*

no journal, , 

特願 2008-235393   公報

J-PARCの加速器トンネルでは、ノンハロゲン高難燃ケーブルの使用を原則としている。一般にケーブルが放射線にさらされると、絶縁体やシースなどに使用している高分子材料が損傷を受け、機械特性や難燃性が低下する。汎用のポリオレフィン難燃シース材料では、0.5MGyの照射でシースが著しく劣化し使用に耐えなかったため、より高い耐放射線特性を持つケーブルの開発を行った。汎用のポリオレフィン難燃シース材料をベースに耐放射線処方を施した結果、2.5MGy照射後においても機械特性試験、及びJISC3521垂直トレイ燃焼試験に合格する難燃性を有する材料(RH-2.5M)を得ることができた。さらなる高耐性化及び難燃ポリオレフィン系材料の限界見極めについて検討を行った結果、本研究で使用した難燃ポリオレフィン系の材料では3MGy程度の照射線量が限界であることがわかった。

口頭

超高強度レーザーパルスのシングルショット時間コントラスト計測

今 亮; 西内 満美子; 桐山 博光; 榊 泰直; 福田 祐仁; 神門 正城; 近藤 公伯

no journal, , 

超高強度レーザーをターゲットに照射した場合、プレパルスによりメインパルスが到達するよりも先にターゲットがプラズマ化する。このプレプラズマの状態は、レーザー駆動の陽子線加速に大きな影響を及ぼす。本研究では、シングルショットでレーザーの時間コントラストを計測し、プリパルスの強度を明らかにすることを目的する。そのために我々はシングルショットで動作するクロスコリレータの開発を行っている。発表ではその詳細について述べる。

口頭

Multi pass cross-correlator for single-shot laser pulse contrast measurement

今 亮; 西内 満美子; 桐山 博光; 榊 泰直; 福田 祐仁; 神門 正城; 近藤 公伯

no journal, , 

超高強度レーザーをターゲットに照射した場合、プレパルスによりメインパルスが到達するよりも先にターゲットがプラズマ化する。このプレプラズマの状態は、レーザー駆動の陽子線加速に大きな影響を及ぼす。本研究では、シングルショットでレーザーの時間コントラストを計測し、プリパルスの強度を明らかにすることを目的する。そのために我々はシングルショットで動作するマルチパスのクロスコリレータの開発を新たに行い、時間コントラストを計測した。発表ではその詳細について述べる。

口頭

High field sciences explored with high-peak-power lasers at JAEA

神門 正城; Bulanov, S. V.; Esirkepov, T. Z.; Faenov, A.*; 福田 祐仁; 林 由紀雄; 桐山 博光; Koga, J. K.; 今 亮; 近藤 公伯; et al.

no journal, , 

High-field sciences treat phenomena that are revealed or initiated by irradiating high electromagnetic fields on matter. In the relativistic interaction of an intense electromagnetic wave (laser) and plasma, specific density distributions such as electron density cusps or spikes can be generated. Such cusps are moving at nearly speed of light and can reflect an incoming laser pulse into short-wavelength, pulse-compressed radiation as if they work as relativistic mirrors. In the recent relativistic flying mirror experiment conducted at JAEA, we have observed quasi-monochromatic extreme ultraviolet (XUV) radiation. Finally, an on-going upgrade of the experimental system at KPSI, JAEA is presented.

口頭

Present status and prospects of the high-spatiotemporal-quality petawatt-class J-KAREN laser facility

桐山 博光; 森 道昭; 今 亮; 西内 満美子; 榊 泰直; 小倉 浩一; 福田 祐仁; Pirozhkov, A. S.; 匂坂 明人; Esirkepov, T. Z.; et al.

no journal, , 

高繰り返し化、高エネルギー化を目指したアップグレードを行っている超高強度レーザーシステム(J-KARENレーザーシステム)の開発の現状、及び今後の展開についての報告を招待講演(Invited talk)として行う。講演では、現在の開発状況は勿論、システム設計、システムを構成する代表的なコンポーネントの評価、及び予測される動作特性等について報告する。

口頭

J-KAREN laser upgrade and perspectives

Pirozhkov, A. S.; 桐山 博光; 森 道昭; 西内 満美子; 福田 祐仁; 小瀧 秀行; 小倉 浩一; 匂坂 明人; 榊 泰直; 林 由紀雄; et al.

no journal, , 

J-KAREN is a state-of-the-art high-power laser with hybrid OPCPA / Ti:Sapphire, double CPA architecture. Due to high temporal and spatial beam quality, the on-target intensity exceeds $$10^{21}$$ W/cm$$^2$$ with an $$f/2$$ focusing. The temporal contrast is high enough for shooting $$1mu m$$ foils without plasma mirrors. These allowed us to demonstrate proton acceleration up to energies exceeding 40 MeV and Al ion acceleration up to 320 MeV (12 MeV/nucleon). We present the current laser performance, recent experimental achievements, and the upgrade plan to achieve the on-target peak power of 1 PW and repetition rate of 0.1 Hz.

口頭

Status and implementation of J-KAREN laser upgrade

桐山 博光; 森 道昭; 今 亮; 西内 満美子; 榊 泰直; 小倉 浩一; 福田 祐仁; Pirozhkov, A. S.; 匂坂 明人; Esirkepov, T. Z.; et al.

no journal, , 

原子力機構関西光科学研究所では、ターゲット上で世界最高の集光強度を高い繰り返し率で実現するため、超高強度レーザーシステム(J-KARENレーザーシステム)のアップグレードを行っている。本アップグレードを世界の超高強度レーザーとその利用研究に携わる研究者が集まる国際会議(ICUIL2014)で報告する。講演では、システム設計、システムを構成するコンポーネントの評価、現在までの開発状況、及びスケジュールを含めた今後の展開について報告する。

口頭

Prospects of J-KAREN upgrade and high field science

神門 正城; Bolton, P.; Bulanov, S. V.; Esirkepov, T. Z.; 福田 祐仁; 林 由紀雄; 金崎 真聡; 河内 哲哉; 桐山 博光; Koga, J. K.; et al.

no journal, , 

We are now upgrading our Ti:sapphire laser system with chirped pulse amplification (CPA) at the Kansai Photon Science Institute, Japan Atomic Energy Agency. The laser system will be able to provide $$sim$$ PW level on target at the repetition rate of 0.1 Hz. The challenge is to achieve the focused intensity of 10$$^{22}$$ W/cm$$^2$$ with a f/1.4 optic employing two deformable mirrors. Two target chambers are prepared mainly for short-focus (f/1.4) with multiple vacuum ports and for long-focus f/10 or f/20. Applications of such intense lasers are also presented. They are relativistic flying mirrors, high order harmonics generation, ion acceleration, and $$gamma$$ ray flash, etc.

口頭

マルチチャンネルのクロスコリレータを用いたシングルショット時間コントラスト計測

今 亮; 西内 満美子; 桐山 博光; 榊 泰直; 福田 祐仁; 神門 正城; 近藤 公伯

no journal, , 

超高強度レーザーをターゲットに照射した場合、プレパルスによりメインパルスが到達するよりも先にターゲットがプラズマ化する。このプレプラズマの状態は、レーザー駆動の陽子線加速に大きな影響を及ぼす。本研究では、シングルショットでレーザーの時間コントラストを計測し、プリパルスの強度を明らかにすることを目的する。そのために我々はシングルショットで動作するマルチチャンネルのクロスコリレータの開発を新たに行った。高強度レーザーの時間コントラストのシングルヨット計測並びにプレプラズマの密度計測実施した。発表ではその詳細について述べる。

口頭

レーザー駆動粒子加速に関する研究

匂坂 明人; 小倉 浩一; Pirozhkov, A. S.; 錦野 将元; 今 亮; 西内 満美子; Esirkepov, T. Z.; 神門 正城; 河内 哲哉; 近藤 公伯; et al.

no journal, , 

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線などが発生する。特にレーザー駆動陽子線については、医療やその他への応用が期待されている。今回、大阪大学設置のLFEXレーザーを用い、高エネルギーレーザーと薄膜ターゲットとの相互作用実験を行なった。レーザーは、4ビームをターゲットに照射した。4ビームを合計したレーザーエネルギー$$sim$$1kJにおいて、陽子の最大エネルギーとして$$sim$$40MeVが得られた。また、プラズマミラーを用いた陽子加速実験を開始した。

口頭

High-field sciences explored with the upgraded J-KAREN-P; Current status and perspective

神門 正城; Bulanov, S. V.; Esirkepov, T. Z.; 福田 祐仁; 林 由紀雄; 金崎 真聡; 桐山 博光; Koga, J. K.; 今 亮; 近藤 公伯; et al.

no journal, , 

The high field sciences, which is typically phenomena excited by intense lasers, are considered. Such interesting fields are rapidly growing due advances in laser technology. In our institute we are upgrading the Ti:sapphire laser system to $$sim$$ 1 petawatt including experimental system. We aim to achieve a focused intensity of 10$$^{22}$$ W/cm$$^2$$. Two pilot experiments, generation of $$>$$ 100 MeV protons and 1 keV coherent X-rays, are planned to demonstrate the usable, total performance of our new J-KAREN-P experimental system. Other possible experiments such as flying mirrors and $$gamma$$ ray flash are also discussed. In addition, we present the current status of the upgrade as well as future prospects.

口頭

High dynamic range multi-channel cross-correlator for single-shot time contrast measurement

今 亮; 西内 満美子; 桐山 博光; 榊 泰直; 小倉 浩一; 福田 祐仁; 神門 正城; 近藤 公伯

no journal, , 

Real-time temporal contrast of an ultrahigh-intensity laser pulse is a crucial parameter for laser plasma interaction experiments. We have developed a multi-channel cross-correlator (MCCC) for single-shot measurement of high temporal contrast (10$$^{12}$$) of Petawatt class laser pulse. The MCCC is based on a third order cross-correlator which is typically used in a delay-scanning mode, and has a four independent optical delay and channels. We have experimentally demonstrated that the MCCC system achieves the high dynamic range of $$sim$$10$$^{12}$$ and large temporal window of $$sim$$1 ns. Our technique is simple and powerful tool in order to measure shot-to-shot fluctuation of pre-pulse/pedestal mainly due to amplified spontaneous emission (ASE), in particular, for the large high-power laser system in low repetition-rate operation.

口頭

Neutron yield of $$^{7}$$Li(p,n)$$^{7}$$Be reaction with laser-driven proton

小倉 浩一; 榊 泰直; 西内 満美子; 匂坂 明人; 福田 祐仁; Pirozhkov, A. S.; Esirkepov, T. Z.; 今 亮; 金崎 真聡; 近藤 公伯

no journal, , 

高強度レーザーによる高エネルギー陽子線発生に関する研究が行われている。発生する陽子線は、がん治療への応用や中性子源への応用などが考えられている。レーザー駆動陽子で生成した陽子を中性子発生用の物質に照射し、そこで起こる核反応によって中性子を発生する方法がある。ここでは、リチウム・ターゲットにレーザー駆動陽子線(最大エネルギー40MeV)を照射して中性子を発生した場合のゼロ度方向に発生する中性子のエネルギースペクトルを計算で求めたので報告する。

口頭

J-KAREN-P upgrade and perspective on high field sciences

神門 正城; Bulanov, S. V.; Esirkepov, T. Z.; 福田 祐仁; 林 由紀雄; 金崎 真聡; 桐山 博光; Koga, J. K.; 今 亮; 近藤 公伯; et al.

no journal, , 

In order to explore high field sciences a PW-class, 30-fs, 810-nm laser is being prepared at the Kansai Photon Research Institute, Japan Atomic Energy Agency. Our laser system named J-KAREN-P is based on the previous J-KAREN, which had a high contrast ratio of 10$$^{11}$$. Our challenge is to achieve the focused intensity of 10$$^{22}$$ W/cm$$^2$$ on targets to explore intensity-frontier in laser matter interaction. In order to achieve this high intensity, we have paid special attention to choosing and mounting optical components. Two deformable mirrors will be used. In addition, the precise alignment of gratings in a pulse compressor becomes important in a large beam diameter of 250 mm. The present status of the upgrade will be given as well as the perspective on high field sciences such as high-energy ion generation, coherent X-ray generation, radiation pressure dominant acceleration, etc.

口頭

Recent advances on the J-KAREN laser upgrade

桐山 博光; 森 道昭; Pirozhkov, A. S.; 小倉 浩一; 西内 満美子; 神門 正城; 榊 泰直; 今 亮; 金崎 真聡; 田中 宏尭; et al.

no journal, , 

原子力機構関西光科学研究所では、ターゲット上で10$$^{22}$$W/cm$$^{2}$$と世界最高の集光強度を0.1Hzの高い繰り返し率で実現するため、既存の超高強度レーザーシステム(J-KARENレーザーシステム)のアップグレードを行っている。本アップグレードについて、世界の超高強度レーザーとその利用研究に携わる研究者が集まる国際会議(CLEO 2015)で報告する。講演では、システム設計、システムを構成するコンポーネントの評価、現在までの開発状況、及びスケジュールを含めた今後の展開について報告する。

口頭

Recent progress on an upgrade of the J-KAREN laser at JAEA

桐山 博光; 森 道昭; Pirozhkov, A. S.; 小倉 浩一; 西内 満美子; 神門 正城; 榊 泰直; 今 亮; Mocek, T.*; 金崎 真聡*; et al.

no journal, , 

原子力機構関西光科学研究所では、ターゲット上で10$$^{22}$$ W/cm$$^{2}$$と世界最高の集光強度を0.1Hzの繰り返し動作で実現するため、既存の超高強度レーザーシステム(J-KARENレーザーシステム)のアップグレードを行っている。本アップグレードについて、世界の高強度レーザーとその利用研究に携わる研究者が集う国際会議(CLEO-PR 2015)で招待講演として報告する。現在、レーザーシステムの最終段増幅器の整備を行っており、ターゲット上で10$$^{22}$$ W/cm$$^{2}$$を実現しうる55J以上の出力エネルギーまで得ている。講演では、システム設計、システムを構成するコンポーネントの評価、現在までの開発状況、及びスケジュールを含めた今後の展開について報告する。

口頭

Single shot third-order cross-correlator for ultra-high intensity laser

今 亮; 西内 満美子; 桐山 博光; 小倉 浩一; 榊 泰直; 福田 祐仁; 神門 正城; 近藤 公伯

no journal, , 

We have developed a multi-channel cross-correlator (MCCC) for single-shot measurement of temporal contrast of Peta-watt class laser pulse. The MCCC is based on third order cross correlation which is typically used in a delay-scanning. Moreover, our system is adopted reference measurement channel with which shot to shot peak intensity fluctuations is normalized on a single shot. We will report experimental results with the MCCC system.

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