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論文

Neutron capture cross-section measurement and resolved resonance analysis of $$^{237}$$Np

Rovira, G.*; 片渕 竜也*; 登坂 健一*; 松浦 翔太*; 寺田 和司*; 岩本 修; 木村 敦; 中村 詔司; 岩本 信之; 瀬川 麻里子; et al.

Journal of Nuclear Science and Technology, 57(1), p.24 - 39, 2020/01

 被引用回数:4 パーセンタイル:84.6(Nuclear Science & Technology)

The neutron capture cross-section of $$^{237}$$Np has been measured in the neutron energy region of 10 meV to 500 eV. A neutron time-of-flight method was employed using the NaI(Tl) spectrometer in the ANNRI beam-line at the Japanese Proton Accelerator Re-search Complex (J-PARC). The experimental capture yield was derived using the pulse-height weighting technique and an energy dependent cross-section was obtained relative to the incident neutron spectrum derived from a $$^{10}$$B(n, $$alpha$$)$$^{7}$$Li reaction yield. The absolute cross-section was determined by normalizing the results to JENDL-4.0 cross-section data at the first resonance of $$^{237}$$Np. The thermal cross-section was measured to be 177.6 $$pm$$ 3.8 b. The resolved resonance region was analyzed with the REFIT code.

論文

Measurements of electron-induced neutrons as a tool for determination of electron temperature of fast electrons in the task of optimization laser-produced plasma ions acceleration

榊 泰直; 西内 満美子; 前田 祥太; 匂坂 明人; Pirozhkov, A. S.; Pikuz, T.; Faenov, A.*; 小倉 浩一; 深見 智代; 松川 兼也*; et al.

Review of Scientific Instruments, 85(2), p.02A705_1 - 02A705_4, 2014/02

 被引用回数:2 パーセンタイル:13.22(Instruments & Instrumentation)

高強度レーザーとプラズマの相互作用によるイオン発生において、電子特性の計測は不可欠である。そのため、様々な計測手法が提案されているが、今回我々は、光核中性子反応による中性子を計測することで、精度よく電子特性の計測を行う新規性の高い手法を提案する。この手法は、イオン加速エネルギー計測と共にピークパワー1$$times$$10$$^{21}$$W/cm$$^{2}$$のJ-KARENレーザーによって実証された。イオン加速エネルギーと本手法による計測結果は極めて相関をもつことがわかり、改良を重ねて行けば非常に良い計測器になり得ることがわかった。

口頭

Laser-driven proton generation from a thin-foil target with a high-intensity laser

匂坂 明人; 西内 満美子; Pirozhkov, A. S.; 小倉 浩一; 榊 泰直; 前田 祥太; Pikuz, T.; Faenov, A. Ya.*; 福田 祐仁; 余語 覚文; 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,高次高調波,テラヘルツ波などが発生する。特にレーザー駆動陽子線については、医療用などの小型イオン源への利用が期待されている。今回、日本原子力研究開発機構設置のチタンサファイアレーザー(J-KAREN)を用い、高強度レーザーと薄膜ターゲットとの相互作用実験を行った。レーザーのパルス幅は、半値全幅で$$sim$$40fsであった。プリプラズマの生成は、干渉計を用いて調べた。レーザーの高コントラスト化により、プリプラズマを減らすことができた。陽子の最大エネルギーは、レーザーの高度化に伴い増加した。レーザー強度$$sim$$1$$times$$10$$^{21}$$W/cm$$^{2}$$において、陽子の最大エネルギーとして$$sim$$40MeVが得られた。

口頭

高コントラスト超高強度短パルスレーザーJ-KARENによるレーザー駆動イオン加速実験

西内 満美子; 榊 泰直; 匂坂 明人; 前田 祥太; Pirozhkov, A. S.; Pikuz, T.; Faenov, A. Ya.*; 小倉 浩一; 福田 祐仁; 松川 兼也*; et al.

no journal, , 

レーザー駆動型のイオン線は、その類稀な特徴より医療応用をはじめとして多くの応用の分野から着目を浴びている。その中の一つとして、既存の加速器へのインジェクターがある。重イオンを高エネルギーまで加速する加速器の小型化には、できるだけ電荷質量比(Q/M)が高く、高電流密度を持つイオン源が必要不可欠となる。一方、原子力機構関西研においては、高コントラスト超高強度短パルスレーザーJ-KARENを用いてレーザー駆動イオン加速研究を行っている。レーザー自身の高い電場強度によってプラズマ中のイオンは高いQ/Mを実現し、かつ同時に高エネルギーにまで加速することが可能である。最適化を行えば、既存の加速器のイオン源のみならず初段の線形加速器までの置き換えが可能となる。本講演では、薄膜と超高強度短パルス高コントラストレーザーとの相互作用によって、高エネルギーイオンの加速に成功したことについて報告する。

口頭

超高強度超短パルスレーザーの薄膜照射で発生する電子スペクトル計測

前田 祥太; 西内 満美子; 榊 泰直; 匂坂 明人; Pirozhkov, A. S.; Pikuz, T.; Faenov, A. Ya.*; 小倉 浩一; 福田 祐仁; 松川 兼也*; et al.

no journal, , 

原子力機構では、超高強度超短パルスレーザーと薄膜を相互作用させて高エネルギーイオン発生の研究を行っている。装置の巨大化を抑えつつ発生イオンを高エネルギー化するためには、照射条件を最適化しなければならない。最適化するパラメータの決定には、イオンと同時に発生する電子や中性子、X線の情報から、プラズマ中の物理現象を知る必要がある。そこで本研究では、レーザープラズマ相互作用で発生した電子の温度を精度よく測るために、1-200MeVのブロードバンドなスペクトル検出器を開発した。検出器は、永久磁石と蛍光板およびCCDカメラで構成される。本発表では、まず、兵庫県立粒子線医療センターにて行った4・9・12・15MeVの準単色電子を用いての蛍光板発光特性の調査結果を報告する。次に、粒子輸送モンテカルロ計算コード「PHITS」を用いた計算機上での模擬実験により、データ解析手法を検証したので報告する。

口頭

レーザー駆動粒子線加速の中性子計測とその評価

榊 泰直; 西内 満美子; 前田 祥太; 匂坂 明人; Pirozhkov, A. S.; Pikuz, T.; Faenov, A. Y.*; 小倉 浩一; 福田 祐仁; 松川 兼也*; et al.

no journal, , 

原子力機構が研究を進めているレーザー駆動イオン加速においては、高強度フェムト秒レーザーによって数十MeVのイオン加速という世界でトップクラスのイオン加速が可能な状況になっている。このエネルギー領域は、原子核反応が可能な領域であり、加速イオンを用いた小型原子核実験用レーザー加速器施設などの展開が大いに期待される。これまでに、アルミニウム薄膜($$sim$$1$$mu$$m厚)によるレーザー駆動イオン加速実験において、レーザー照射角度(45度, 6.5度入射)をパラメータとして実験しその時発生するイオンをCR39固体飛跡検出器、電子温度計測用電子スペクトロメータなどと共に、中性子をNE213液体シンチレータ, $$^{3}$$He中性子検出器,積算線量計等を用いて計測してきたが、その結果をシミュレーション解析し、物理的な現象解明を進めた上でその進捗を報告する。

口頭

Radiation properties of plasma irradiated by ultra-short laser pulses with intensities of 10$$^{21}$$ W/cm$$^{2}$$

Faenov, A.*; Hansen, S.*; Colgan, J.*; Abdallah, J.*; Pikuz, T.; Pikuz, S.*; Skobelev, I.*; 西内 満美子; 榊 泰直; 前田 祥太; et al.

no journal, , 

K-shell spectra of Al and Fe were excited by irradiation of thin foils with 30 fs laser pulses of J-KAREN laser facility with intensities up to 10$$^{21}$$ W/cm$$^{2}$$. Different dependences of measured spectra from the laser energy, different thicknesses of foils were investigated. Two independent models are used to provide a detail theoretical study of the role of the various configurations and processes in the formation of the observed spectra.

口頭

レーザー駆動陽子線発生実験において発生する中性子の計測

小倉 浩一; 榊 泰直; 西内 満美子; 匂坂 明人; 福田 祐仁; Pirozhkov, A. S.; Faenov, A.*; Pikuz, T.; 金崎 真聡; 前田 祥太; et al.

no journal, , 

超短パルス高強度レーザー光を薄膜ターゲット(厚さ1$$mu$$m)に集光すると、高エネルギーの陽子を発生させることができる。これらの陽子は、ターゲット表面の付着物(水分子など)の水素原子に起因する。レーザー光と表面で生成するプラズマとの相互作用によって発生する高速電子群とターゲット表面の間で形成される電荷分離によって生成する強い電場によって生成した陽子が高エネルギーまで加速される。陽子線を検出するための固体検出器の中には炭素,酸素,水素原子が含まれ、陽子線との間で(p,pn)反応が起こる。また、高速電子に起因する$$gamma$$線と物質との相互作用による($$gamma$$,n)反応による中性子も発生する。今回、レーザー駆動粒子線生成時の中性子線の計測を試みたのでその結果を報告する。シミュレーションとの比較の結果など詳細は発表時に報告する。

口頭

レーザー駆動型重イオン源の可能性

西内 満美子; 榊 泰直; 西尾 勝久; 佐甲 博之; Pikuz, T.; Faenov, A. Ya.*; Esirkepov, T. Z.; Pirozhkov, A. S.; 松川 兼也*; 前田 祥太; et al.

no journal, , 

クオーク物質研究や超重元素の合成過程の解明研究のために現状の大規模加速器施設の次世代計画が世界各国で進んでいる。高電荷・高エネルギーの重イオンをいかに高電流にするかが重要課題である。実際問題としては、いかに小型の装置を作るかが建設コスト削減の上で、またランニングコストを抑える上で重要である。したがってできるだけ加速器の初段において、高電荷質量比(Q/M)を持つビームを生成できるかが問題となってくる。しかし、既存の加速器技術におけるイオン源で達成できるQ/Mは現状$$<$$0.2程度にとどまっている。一方、原子力機構関西光科学研究所においては、高コントラスト超高強度短パルスレーザーJ-KARENを用いてレーザー駆動イオン加速研究を行っている。レーザー自身の高い電場強度によってプラズマ中のイオンは高いQ/Mを実現し、かつ同時に高エネルギーにまで加速することが可能である。最適化を行えば、既存の加速器のイオン源のみならず初段の線形加速器までの置き換えが可能であることを示唆する。本講演では、薄膜と超高強度短パルス高コントラストレーザーとの相互作用によって、高エネルギーイオンの加速に成功したことについて報告する。

口頭

薄膜ターゲットを用いたレーザー駆動陽子加速

匂坂 明人; 西内 満美子; Pirozhkov, A. S.; 小倉 浩一; 榊 泰直; 前田 祥太; Pikuz, T.; Faenov, A. Y.*; 福田 祐仁; 金崎 真聡; 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、高次高調波、テラヘルツ波などが発生する。特にレーザー駆動陽子線については、医療用などの小型イオン源への利用が期待されている。今回、日本原子力研究開発機構設置のチタンサファイアレーザー(J-KAREN)を用い、高強度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。レーザーのパルス幅は、半値全幅で$$sim$$40fsであった。レーザー反射方向に発生する高次高調波(2次$$sim$$4次)を、分光器によって測定した。レーザー強度$$sim$$1$$times$$10$$^{21}$$W/cm$$^{2}$$において、陽子の最大エネルギーとして$$sim$$40MeVが得られた。

口頭

レーザー駆動粒子線加速における電子温度計測手法の確立

榊 泰直; 西内 満美子; 前田 祥太; 石田 祥大*; 山下 智弘*; 片平 慶*; Pikuz, T.; Faenov, A.*; Esirkepov, T. Z.; Pirozhkov, A. S.; et al.

no journal, , 

原子力機構が研究を進めているレーザー駆動イオン加速においては、高強度フェムト秒レーザーによって数十MeVのイオン加速というや、アルミを高電荷状態にして10MeV/核子に加速するなど、世界でトップクラスのイオン加速が可能な状況になっている。レーザー駆動粒子線加速(陽子や重イオン)を効率的行うためには、その加速メカニズムに寄与するパラメータの一つである電子温度を、イオンの加速エネルギーと関連づけて解析する必要がある。我々は、現在利用している電子温度診断の手法を高度化し、多角的に計測することで精度の高い診断を行うことを目指している。その進捗について講演する。

口頭

Neutron measurement in experiment of laser induced proton source

小倉 浩一; 榊 泰直; 西内 満美子; 匂坂 明人; 福田 祐仁; Pirozhkov, A. S.; Faenov, A.*; Pikuz, T.; 金崎 真聡; 前田 祥太; et al.

no journal, , 

超短パルス高強度レーザー光を薄膜ターゲット(厚さ$$sim$$1um)に集光すると、高エネルギーの陽子を発生させることができる。陽子線を検出するための固体検出器の中には炭素,酸素,水素原子が含まれ、陽子線との間で(p,pn)反応が起こる。また、高速電子に起因する$$gamma$$線と物質との相互作用による($$gamma$$,n)反応による中性子も発生する。今回、レーザー駆動粒子線生成時の中性子線の計測を試みたのでその結果を報告する。陽子発生点から5m離れたところにプラスチックシンチレーター(直径30mm、長さ50mm)を設置し、レーザー照射時に発生する高速電子に起因する$$gamma$$線と区別できるようにして、中性子など放射線を計測した。シンチレーターの発光強度信号は、$$gamma$$線、($$gamma$$,n)反応、及び(p,pn)反応による中性子に起因すると考えられる。シミュレーションと比較して、詳細は発表で述べる。また、今後の展望について述べる。

口頭

High resolution X-ray spectroscopy of plasma irradiated by ultra-short laser pulses with intensities of 10$$^{21}$$ W/cm$$^{2}$$

Faenov, A.*; Hansen, S. B.*; Colgan, J.*; Abdallah, J.*; Pikuz, T.; Pikuz, S. A.*; Skobelev, I. Y.*; 西内 満美子; 榊 泰直; 前田 祥太; et al.

no journal, , 

We present new set of measurements of high spectrally resolved K-shell spectra of Al and Fe plasma obtained by thin foils irradiation using 40 fs laser pulses of J-KAREN laser facility with intensities up to 10$$^{21}$$ W/cm$$^{2}$$. Dependences of X-ray spectra from laser energy and thicknesses of foils were investigated. Measured power-law dependence of X-ray intensity vs laser beam intensity confirmed that at laser intensities higher than 10$$^{20}$$ W/cm$$^{2}$$ Radiation Dominated regime could be reached. Two independent models are used to provide a detail theoretical study of the various configurations and processes roles in the formation of the observed spectra. Modeling demonstrated strong influence of X-ray photo pumping from laser-produced plasma for intensity and structure of observed X-ray spectra.

口頭

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

匂坂 明人; 西内 満美子; Pirozhkov, A. S.; 小倉 浩一; 榊 泰直; 前田 祥太*; Pikuz, T.; Faenov, A. Ya.*; 福田 祐仁; 金崎 真聡*; 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, 高次高調波, テラヘルツ波などが発生する。特にレーザー駆動陽子線については、医療用などの小型イオン源への利用が期待されている。今回、日本原子力研究開発機構設置のチタンサファイアレーザー(J-KAREN)を用い、高強度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。レーザーのパルス幅は、半値全幅で$$sim$$40fsであった。レーザー反射方向に発生する高次高調波(2次$$sim$$4次)を、分光器によって測定した。レーザー強度$$sim$$1$$times$$10$$^{21}$$W/cm$$^{2}$$において、陽子の最大エネルギーとして$$sim$$40MeVが得られた。

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