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余語 覚文*; Bulanov, S. V.; 森 道昭; 小倉 浩一; Esirkepov, T. Z.; Pirozhkov, A. S.; 金崎 真聡*; 榊 泰直; 福田 祐仁; Bolton, P.; et al.
Plasma Physics and Controlled Fusion, 58(2), p.025003_1 - 025003_7, 2016/02
被引用回数：9 パーセンタイル：45.74(Physics, Fluids & Plasmas)The dependence of the energy of ions accelerated during the interaction of the laser pulse obliquely incident on the thin foil target on the laser polarization is studied experimentally and theoretically. We found that the ion energy being maximal for the p-polarization drastically decreases when the pulse becomes s-polarized. The experimentally found dependencies of the ion energy are explained by invoking anomalous electron heating, which results in high electrostatic potential formation at the target surface.
神門 正城; 森 道昭; 小瀧 秀行; 林 由紀雄; 西村 博明*
大阪大学レーザーエネルギー学研究センター平成23年度共同利用・共同研究成果報告書, p.13 - 14, 2012/03
本研究は、大阪大学レーザーエネルギー学研究所で稼働が始まったLFEXレーザーを用いたレーザー航跡場加速による高エネルギー電子加速に関する共同研究報告である。平成24年度は、原子力機構で4TW級レーザーを用いて、安定な電子生成のパワー依存性しきい値を調べた。前年までに安定な電子が生成されることがわかっているアルゴンガスを用い、パワーを4.0TW, 3.6TWと変えて準単色電子ビーム生成の再現率を計測したところ、ガス密度があるしきい値以上ではほぼ100%の再現性であることがわかった。また、このしきい値は、レーザーパワーを上げることで下がることもわかった。また、将来のLFEXレーザーを用いた電子加速実験で用いる予定のサンプリングカロリメータの準備状況についても報告する。
森 道昭; 神門 正城; 小瀧 秀行; 林 由紀雄; Bulanov, S. V.; Koga, J. K.; 近藤 公伯; Pirozhkov, A. S.; 西村 博明*; 永島 圭介
Journal of the Physical Society of Japan, 80(10), p.105001_1 - 105001_2, 2011/09
被引用回数：4 パーセンタイル：33.65(Physics, Multidisciplinary)自己位相変調領域におけるアルゴンがスターゲットからの高エネルギー電子バンチのプラズマ密度・レーザーパワーの条件について調査した。相対論的自己収束による2次元的なレーザーパルス圧縮を含めた解析モデルから、電子のインジェクションのベクトルポテンシャルの閾値が、標準型レーザーウェーク場加速領域における3次元的なパルス圧縮を含む閾値に近い2.8であることを見いだした。
森 道昭; 神門 正城; 小瀧 秀行; 林 由紀雄; 川瀬 啓悟; Bulanov, S. V.; 小倉 浩一; Pirozhkov, A. S.; 近藤 公伯; 杉山 僚; et al.
Proceedings of 1st International Particle Accelerator Conference (IPAC '10) (Internet), p.4062 - 4064, 2010/05
The pointing stability and the divergence of a quasi-monoenergetic electron bunch generated in a self-injected laser-plasma acceleration regime were investigated. Gas-jet targets have been irradiated with focused 40 fs laser pulses at the 4-TW peak power. A pointing stability of 2.4 mrad root-mean-square (RMS) and a beam divergence of 10.6 mrad (RMS) were obtained using argon gas-jet target for 50 sequential shots, while these values were about three times smaller than at the optimum condition using helium. In particular, the peak electron energy was 9 MeV using argon, which is almost three times lower than that using helium. This result implies that the formation of the wake-field is different between argon and helium, and it plays an important role in the generation of a electron bunch. This stabilization scheme is available for another gas material such as nitrogen. At nitrogen gas-jet target, the pointing stability is more improved to 1.4 times smaller (1.7 mrad (RMS)) than that in argon gas-jet target and the peak energy is increased to grater than 40 MeV. These results prove that this method not only stabilize the e-beam but also allows controlling the electron energy.
柴野 純一*; 梶原 堅太郎*; 桐山 幸治*; 菖蒲 敬久; 鈴木 賢治*; 西村 優*; 三浦 節男*; 小林 道明*
Materials Science Forum, 638-642, p.2476 - 2481, 2010/01
A transmission imaging and a strain mapping in the vicinity of a crack tip in steel were investigated using a high energy white X-ray obtained from BL28B2 beam line at SPring-8 in Japan. Low-alloy and high-tensile steel was used as a specimen prepared in the G-type geometry with a rectangular sectional part of 5 mm thickness for a four-point bending. As the results, the transmitted image of the crack showed that the crack in the specimen was propagated deeper than that on the surface. It became clear by the numerical simulation that the FWHM of diffracted X-ray profile measured near the crack tip was increased due to the steep change in the strain distribution. It was confirmed that the synchrotron white X-ray was useful for the imaging of the internal crack and the strain mapping near it.
東 博純*; 匂坂 明人; 大道 博行; 伊藤 勇夫*; 門浦 弘明*; 神谷 信雄*; 伊藤 忠*; 西村 昭彦; Ma, J.*; 森 道昭; et al.
Applied Surface Science, 255(24), p.9783 - 9786, 2009/09
被引用回数：2 パーセンタイル：11.71(Chemistry, Physical)フェムト秒レーザー及びナノ秒レーザーを用いて、照射強度10
W/cm
及び10
W/cmで単結晶シリコン基板及びアモルファスシリコン膜を有する単結晶シリコン基板に照射した。単結晶シリコン基板へのレーザー照射では、レーザー照射部には多結晶、周辺部には多結晶とアモルファスで構成される針状の構造が形成された。特に照射強度が10
W/cmの場合は、多結晶は基板とほぼ同じ方位を向いた。照射強度が10
W/cmより低い場合は、基板が単結晶シリコンの場合でもアモルファスシリコンが形成された。
森 道昭; 近藤 公伯; 水田 好雄*; 神門 正城; 小瀧 秀行; 西内 満美子; 加道 雅孝; Pirozhkov, A. S.; 小倉 浩一; 杉山 博則*; et al.
Physical Review Special Topics; Accelerators and Beams, 12(8), p.082801_1 - 082801_5, 2009/08
被引用回数：23 パーセンタイル：77.74(Physics, Nuclear)4TWレーザーを用いて、セルフインジェクション領域において生成される、準単色電子の安定性と発散角を調べた。アルゴンターゲットにおいて、ヘリウムの最適値の1/3以下の2.4mradのポインティング安定性と10.6mradの発散角を見いだした。このときの電子ビームのエネルギーピークは、アルゴン,ヘリウムそれぞれで8.5
0.7MeV及び24.83.6MeVであった。これらの実験結果は、同じ照射条件にもかかわらず、異なるターゲット材質を用いたことによって生じるレーザー伝搬の違いを示すものである。
柴野 純一*; 梶原 堅太郎*; 桐山 幸治; 菖蒲 敬久; 鈴木 賢治*; 西村 優*; 三浦 節男*; 小林 道明*
材料, 57(7), p.667 - 673, 2008/07
An imaging and a strain mapping in the vicinity of crack tip in materials were investigated using high energy white X-ray obtained from BL28B2 beam line at SPring-8 Japan. Low-alloy and high-tensile steel (JIS G3128 SHY685) was used as a specimen shaped into G-type and introduced a fatigue crack into the beam of it. As the results, the imaging of the crack of the length of about 1mm in the specimen with loading of crack opening is practicable by using high energy synchrotron white X-ray. The plastic region estimated from the distribution of FWHM almost agreed with the theoretical value calculated by fracture mechanics. It was confirmed that the high energy white X-ray was useful for the imaging of the crack and the strain mapping in the vicinity of it in the depth of the order of millimeter.
Pirozhkov, A. S.; 森 道昭; 小倉 浩一; 西村 昭彦; 村上 洋; 島田 幸洋; 匂坂 明人; 織茂 聡; 木村 豊秋; 大道 博行
Advanced Solid-State Photonics; OSA Technical Digest Series (CD-ROM), p.MC8_1 - MC8_3, 2008/01
We report on the design and performance of a highly accurate, easy-to-align Transient-Grating FROG apparatus capable to measure amplified pulses with the duration shorter than 10 fs and longer than 1 ps.
ceramics by synchrotron X-ray diffraction安川 勝正*; 西村 道明*; 西畑 保雄; 水木 純一郎
Journal of the American Ceramic Society, 90(4), p.1107 - 1111, 2007/04
被引用回数：41 パーセンタイル：86.08(Materials Science, Ceramics)放射光X線回折法により、コアシェル構造をもったチタン酸バリウムのセラミックスのシェルの厚みが測定された。TEM/EDSの観察により、チタン酸バリウムのセラミックスは純粋なチタン酸バリウムのコア部と添加物を含むシェル部で構成された不均質な微細構造をもっていることが知られている。また、チタン酸バリウムのコアは正方晶であり、シェルは擬立方晶であることが知られている。立方晶の(400)反射の半値幅からシェラーの式を使って、シェルの厚みを見積もった。また、シェルの厚みは球対称なコアシェルモデルを仮定し、正方晶の体積分率を用いても求められる。これらの値はよく一致し、試料がコアシェル構造をしていることを裏付ける。この実験結果は、放射光X線回折法が、コアシェル構造の定量的解析の簡便で効果的な解析手法であることを示している。それにより、チタン酸バリウムの微細構造と誘電特性の関連を定量的に理解することが可能となる。
匂坂 明人; 東 博純*; 大道 博行; 神谷 信雄*; 伊藤 忠*; 竹内 昭博*; 鈴木 教友*; 西村 昭彦; 森 道昭; 織茂 聡; et al.
Proceedings of 4th International Congress on Laser Advanced Materials Processing (LAMP 2006) (Internet), 3 Pages, 2006/00
電磁材料等においてナノサイズの柱状結晶が形成されれば、その電磁特性としてこれまで得られなかった特性を得ることが期待できる。ここで、高輝度のフェムト秒レーザー照射したシリコンの飛散粒子に注目すると、レーザーと物質との相互作用による強い電場を受けるのでナノ秒レーザー照射とは異なる飛散粒子の形態が予測される。そのため本研究では、原子力機構設置のチタンサファイアレーザーを用いてシリコンターゲットに照射した。集光強度は
5
10W/cmであった。そして、シリコンターゲットからのアブレータを採取し、高分解能の透過型電子顕微鏡や電子線回折等でその構造などを詳細に調べた。その結果、多結晶成分とアモルファス成分をもつタッドポール粒子の発生を確認した。
桐山 幸治; 柴野 純一*; 梶原 堅太郎*; 菖蒲 敬久; 鈴木 賢治*; 金子 洋; 西村 優*; 新居 恭征*; 三浦 節男*; 小林 道明*
no journal, ,
鉄鋼材料の応力腐食割れ(Stress Corrosion Cracking: SCC)の機構解明には、溶接部近傍に内在する残留応力とそこで発生するき裂の進展状況を理解することが重要である。そこで、本研究では、SPring-8のビームラインBL14B1及びBL28B2において高エネルギー放射光白色X線を用いて人工的にき裂をいれた鉄鋼材料のき裂周辺部のイメージングと内部応力測定を行った。その結果、有負荷時のき裂開放状態において、イメージング画像によって試料内部のき裂を観察することができた。また、き裂周辺部の内部ひずみ分布を測定したところ、イメージング画像と整合のある結果が得られた。これより放射光白色X線を用いたイメージング技術と内部ひずみ測定技術を組合せて、総合的に解析することで鉄鋼材料の内部状態の理解に大変有効であるということがわかった。
森 道昭; 水田 好雄*; 近藤 公伯; 西内 満美子; 加道 雅孝; 神門 正城; Pirozhkov, A. S.; 小瀧 秀行; 小倉 浩一; 杉山 博則*; et al.
no journal, ,
原子力機構では、大阪大学と共同でレーザー駆動準単色電子ビームの応用に向け、レーザー及びターゲット条件の最適化を進めている。本講演ではこれに関連し、JLITE-Xレーザーで発生したパルス幅40fs・ピーク出力4.1TWのレーザー光を、f/20(f=625mm)の軸外し放物面鏡でアルゴン及びヘリウムgasjet上に集光することで生じる電子ビームを評価しビームサイズがレーザーパワー・プラズマ密度及びガス種に依存することを初めて明らかにした。また最小のビームサイズが得られているガス種・ガス圧・レーザーピーク出力・ガス圧(アルゴン,0.4MPa,4.1TW)の条件において、再現性80%で9.11.0MeVのこれまでのわれわれの研究成果と比較して安定性の高い準単色電子ビームが得られていることも明らかにした。
森 道昭; 水田 好雄*; 近藤 公伯; 西内 満美子; 加道 雅孝; 神門 正城; Pirozhkov, A. S.; 小瀧 秀行; 小倉 浩一; 杉山 博則*; et al.
no journal, ,
原子力機構では、大阪大学と共同でレーザー駆動準単色電子ビームの応用に向け、レーザー及びターゲット条件の最適化を進めている。本講演ではこれに関連し、JLITE-Xレーザーで発生したパルス幅40fs・ピーク出力4.1TWのレーザー光を、f/20(f=625mm)の軸外し放物面鏡でアルゴン及びヘリウムgasjet上に集光することで生じる電子ビームを評価しビームサイズがレーザーパワー・プラズマ密度及びガス種に依存することを初めて明らかにした。また最小のビームサイズが得られているガス種・ガス圧・レーザーピーク出力・ガス圧(アルゴン,0.4MPa,4.1TW)の条件において、再現性80%で9.11.0MeVのこれまでのわれわれの研究成果と比較して安定性の高い準単色電子ビームが得られていることも明らかにした。
森 道昭; 小倉 浩一; 余語 覚文; 西内 満美子; 桐山 博光; Pirozhkov, A. S.; 匂坂 明人; 織茂 聡; 反保 元伸; 大東 出; et al.
no journal, ,
JAEAにおける、J-KARENチタンサファイアレーザーを用いて、陽子線がん治療のためのレーザー駆動イオン加速研究を行った。最近の結果では、厚み2.5
mのステンレスターゲットに38fs/1.8J,コントラスト10
のレーザー光を集光・照射することで、7MeVのカットオフエネルギーを持つ陽子ビームの生成を観測している。この結果は、レーザー駆動陽子線がん治療装置開発に関連したスケーリングを明らかにするうえで重要な成果である。講演では、この成果を中心に研究開発の近況について報告する。
西内 満美子; 小倉 浩一; 匂坂 明人; 余語 覚文; Pirozhkov, A. S.; 森 道昭; 桐山 博光; 織茂 聡; 反保 元伸; 大東 出; et al.
no journal, ,
光医療バレープロジェクトにおいて開発中のレーザー駆動陽子線加速器の陽子線加速部分の研究の進捗状況を発表する。原子力機構関西光科学研究所のup-gradeされたJ-KARENレーザーを薄膜ターゲットに照射して、14MeVの最高エネルギーを持つ陽子線を確認した。up-gradeされたJ-KARENレーザーの特徴は、短パルス(45fs)、かつ極高コントラスト(
10
)であり、コントラストに関しては、世界最高レベルに達するものである。J-KARENレーザーを薄膜ターゲットにノーマル方向より照射することにより、陽子線の最大エネルギーの膜厚依存性(100nm-1m)を計測した。その結果Al2mを使用した場合に最高エネルギー14MeVを記録した(TOF及びCR-39による計測)。加速された陽子線の出射方向はターゲットノーマル方向であり、TNSAメカニズムによって加速されていると思われる。Al2mよりも薄い薄膜を使った場合の陽子線の最高エネルギーは低くなっており、レーザーパルスに先行する背景光成分によって、薄膜がblow outされていることをあらわしていると思われる。さらなる陽子線の高エネルギー加速のためには、プラズマミラー等の背景光カットの手段の導入をする必要がある。
森 道昭; 小倉 浩一; 余語 覚文; 西内 満美子; 桐山 博光; Pirozhkov, A. S.; 匂坂 明人; 織茂 聡; 反保 元伸; 大東 出; et al.
no journal, ,
J-KARENチタンサファイアレーザーを用いて、陽子線がん治療のためのレーザーイオン加速研究を行っている。その中でも特にレーザー装置の高コントラスト・高エネルギー化によって7MeVを超える陽子線の発生が可能になったのでこれを中心に報告する。具体的には、コントラストを一桁改善し、レーザーエネルギーを従来の2倍以上に増強したJ-KARENレーザーシステムで発生した波長800nm・パルス幅40fs・レーザーエネルギー1.8J・ピーク出力45TWのレーザー光を、f/2.5(f=320mm)の軸外し放物面鏡を用いて厚み2.5ミクロンのステンレス薄膜上に入射角45度の配置で強度510
W/cmで集光・照射し、カットオフ7MeVのエネルギーのプロトンビームが発生していることを明らかにした。一方、エネルギースペクトルの計測結果とCR-39を用いたイオンビームの空間分布計測からレーザー光からイオンビームへの変換効率は1MeV以上で約0.6%であることもわかった。講演では、本実験結果を交え今後の展開について報告する。
余語 覚文; 西内 満美子; 榊 泰直; 堀 利彦; 佐藤 克俊; 錦野 将元; 前田 拓也; 森 道昭; 小倉 浩一; 織茂 聡; et al.
no journal, ,
高強度・短パルスのレーザーを用いたイオン加速は、1MV/mに及ぶ急峻な電場勾配を発生するため、従来のイオン加速器を大幅に小型化する技術として注目されている。レーザー駆動イオン加速装置の特徴の1つとして、シンクロトロンなど通常のがん治療に使われている加速器と比較して、高電流・短時間幅のイオンビームを発生することが挙げられる。将来的に、レーザー駆動加速装置が治療に用いられることを想定して、前述のような特徴を持つレーザー駆動陽子線の生物学的効果を、実験的に究明する必要がある。この目的のために、レーザー駆動による陽子線の細胞照射装置を開発し、生物学的影響を評価する実験を開始した。照射装置の開発の現状と、ヒト由来のがん細胞に対して照射実験を行った結果について報告する。
余語 覚文; 佐藤 克俊; 錦野 将元; 前田 拓也; 西内 満美子; 榊 泰直; 堀 利彦; 森 道昭; 小倉 浩一; 織茂 聡; et al.
no journal, ,
レーザー駆動加速装置が治療に用いられることを想定して、レーザー駆動による陽子線を用いた細胞生物学実験を実施した。実験では、機構のJ-KAREN装置からの超短パルスレーザー(パルス幅:40fs,エネルギー:1.8J,中心波長:800nm)を510W/cm
の集光強度で厚さ12.5mのポリイミド薄膜に照射し、最大エネルギー4MeVの連続スペクトルを持つ陽子線を発生させ、磁場分析器でエネルギーを選別した後、薄膜窓を介して培養状態のヒト肺腺がん細胞株に照射した。陽子線バンチの時間幅は20ns、ビームフラックスは10
cm
s
、1バンチによる吸収線量は約1Gyであった。この結果、吸収線量あたりの2本鎖切断収量を測定して、生物効果を示す指標である、生物学的効果比(RBE: Relative Biological Effectiveness)を、レーザー駆動粒子線として初めて評価することができた。
森 道昭; 小瀧 秀行; 川瀬 啓悟; 林 由紀雄; 神門 正城; 小倉 浩一; 近藤 公伯; Bulanov, S. V.; 西村 博明*; 横山 淳
no journal, ,
大阪大学レーザーエネルギー学研究センターと共同でレーザー駆動準単色電子バンチの制御・安定化研究を進めている。本講演では、これに関連したビーム発散角及びポインティング安定性のガス種依存性について報告する。JLITE-Xレーザーで発生したパルス幅40fs・ピーク出力4TWのレーザー光を、f/20(f=646mm)の軸外し放物面鏡でガスターゲット上に集光することで生じる電子ビームのビームパラメーターを、ヘリウム,アルゴン,窒素ガスについて調べた。ヘリウムガスターゲットで9.8mrad(rms)、アルゴンガスターゲットで2.4mrad、窒素ガスターゲットで1.7mradの安定性が得られた。最も高いビームポインティング安定性が得られている窒素ガスターゲットでは、平均ピークエネルギーで約40MeVの電子線を観測し、これまでのわれわれの研究成果(アルゴンガスターゲット:8.5MeV)と比較し高エネルギー性を併せ持つビーム軸安定性の高い準単色電子ビームが得られることが明らかとなった。講演では、この実験結果を中心とした今後の展開を報告する予定である。
