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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：28.39(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。
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：17 パーセンタイル：54.91(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。
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：63 パーセンタイル：88.33(Physics, Fluids & Plasmas)集光強度
W/cm
の短パルスレーザーを厚さ5
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
から10
W/cm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15m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。
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
W/cm
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。
坂本 宜照; 鈴木 隆博; 井手 俊介; 小出 芳彦; 竹永 秀信; 鎌田 裕; 藤田 隆明; 福田 武司; 滝塚 知典; 白井 浩; et al.
Nuclear Fusion, 44(8), p.876 - 882, 2004/08
被引用回数：34 パーセンタイル：71.92(Physics, Fluids & Plasmas)JT-60Uにおいてイオン熱拡散係数の径電場シアに対する応答を調べ、以下の結果を見いだした。(1)正磁気シアプラズマでは、コア部のイオン熱拡散係数は加熱パワーに対してLモード,弱いITB,強いITBへと変化することを示す。しかしながら負磁気シアプラズマでは、加熱パワー増大に伴うイオン熱拡散係数の上昇は観測されない。(2)正磁気シア及び負磁気シアプラズマの弱いITBにおけるイオン熱拡散係数は径電場シアの増大に伴い緩やかに低減する。弱いITBから強いITBへの変化において実効的な径電場シアの閾値が存在する。(3)負磁気シアプラズマにおける実効的な径電場シアの閾値は正磁気シアプラズマよりも小さい。
竹永 秀信; 東島 智; 大山 直幸; Bruskin, L. G.; 小出 芳彦; 井手 俊介; 白井 浩; 坂本 宜照; 鈴木 隆博; Hill, K. W.*; et al.
Nuclear Fusion, 43(10), p.1235 - 1245, 2003/10
被引用回数：71 パーセンタイル：88.59(Physics, Fluids & Plasmas)JT-60Uの負磁気シア及び高
モードプラズマにおける内部輸送障壁(ITB)での粒子と熱輸送の関係について系統的に調べた。ヘリウムと炭素はITB内側で蓄積しないが、重不純物のアルゴンはITB内側で蓄積することを明らかにした。ヘリウムの拡散係数とイオンの熱拡散係数は、高モードプラズマでは、新古典値より5-10倍程度大きく、異常輸送が支配的である。負磁気シアプラズマでは、ヘリウムの拡散係数はイオンの熱拡散係数とともに、異常拡散が支配的な領域から新古典値程度まで減少する。炭素及びアルゴンの密度分布は、イオンの熱拡散係数が新古典値程度まで減少していても、新古典理論から計算される分布より平坦であり、炭素,アルゴンの拡散係数は新古典値より大きい。高モードプラズマに電子サイクロトロン加熱(ECH)を適用した場合に、密度と中心部の軟X線強度が顕著に減少し、アルゴンが中心領域から吐き出されることを見いだした。このとき、密度のITBはほぼ無くなっており、それにより新古典理論で予測される密度勾配によるアルゴンの内向き速度が減少する。負磁気シアプラズマでは、ECHによる明確な密度及び軟X線強度の減少は観測されなかった。このことは、不純物の蓄積を抑えるためには、密度勾配の制御が重要であることを示している。
Rewoldt, G.*; Hill, K. W.*; Nazikian, R. M.*; Tang, W. M.*; 白井 浩; 坂本 宜照; 岸本 泰明; 井手 俊介; 藤田 隆明
Nuclear Fusion, 42(4), p.403 - 411, 2002/04
被引用回数：9 パーセンタイル：30.32(Physics, Fluids & Plasmas)内部輸送障壁を持つJT-60Uプラズマは、非常に圧力勾配が大きい領域と、それによって分離された2つの比較的圧力分布が平坦な領域を持つことによって特徴づけられる。このプラズマにおいて、
回転シアの効果がある場合とない場合についてトロイダルドリフトモードの線形成長率を計算した。内部輸送障壁が十分に成長している場合は、回転の効果を考慮すると、強い圧力勾配によって生じる径電場が局所的にモードの安定化に寄与して異常輸送を軽減させ、強い圧力勾配が維持されるという物理的描像と一致した。回転の効果を考慮しない場合、もしくは回転の効果を考慮していても内部輸送障壁が十分には成長していない場合には、モードの不安定領域は圧力勾配のある領域まで広がった。
久保 博孝; 櫻井 真治; 朝倉 伸幸; 木島 滋; 玉井 広史; 東島 智; 逆井 章; 竹永 秀信; 伊丹 潔; 清水 勝宏; et al.
Nuclear Fusion, 41(2), p.227 - 233, 2001/02
被引用回数：53 パーセンタイル：81.56(Physics, Fluids & Plasmas)高加熱入力を伴う大型トカマク装置において高い放射損失と高い閉じ込め性能を有する高密度プラズマを実証することが、国際熱核融合実験炉(ITER)開発の重要な物理課題である。JT-60Uでは、ITERの標準運転シナリオであるELMy Hモードに、Arを入射することによって、Greenwald限界の約70%の密度まで比較的対閉じ込め改善度(H
~1.4)を得た。この時、放射損失パワーは加熱パワーの約80%に達し、ダイバータプラズマは非接触状態になった。また、先進運転シナリオとして期待される負磁気シアプラズマに対しては、内部輸送障壁を維持しつつ、Ar入射によって放射損失パワーを加熱パワーの約65%に増加した。
, by localized irradiation of heavy ion microbeams木口 憲爾*; 金城 雄*; 正橋 佳世子*; Tu, Z.; 田村 元*; 白井 孝*; 金勝 廉介*; 小林 泰彦; 田口 光正; 渡辺 宏
JAERI-Review 2000-024, TIARA Annual Report 1999, p.51 - 53, 2000/10
日本原子力研究所高崎研究所の細胞局部照射装置を利用して、家蚕の初期発生制御機構の解析を進めている。これまでの研究から、重イオンマイクロビームを細胞性胞胚期卵のさまざまな部位に照射すると、照射面積、線量及び照射部位に応じて、照射卵から孵化した幼虫の体節や付属肢等に欠失、重複、融合などの形態異常が生じることが判明している。そこで、照射部位と異常発生部位との対応関係を追求、発生研究の基礎となる発生予定原基分布図(fate-map)の作成を試みた。その結果、胚域の前極側から後極側に向かって頭部から尾部形成領域が順に配列している原基分布図が得られ、受精前のまだ核のない部位へのUVレーザー照射によって得られた原基分布図と、今回作成した細胞性胞胚期卵のそれを比較すると、概略一致するものの、いくつか相異する点があることが明らかになった。
白井 浩; 平山 俊雄; 小出 芳彦; 吉田 英俊; 内藤 磨; 佐藤 正泰; 福田 武司; 杉江 達夫; 安積 正史; D.R.Mikkelsen*; et al.
Nuclear Fusion, 34(5), p.703 - 727, 1994/00
被引用回数：7 パーセンタイル：31.19(Physics, Fluids & Plasmas)JT-60及びTFTRでは、中性粒子入射(NBz)加熱時に荷電交換再結合分光(CXRS)によりイオン温度分布が測定されている。このイオン温度分布の実験値と、イオン温度勾配不安定性(
モード)及びドリフト波不安定性(捕捉電子モード等)に基づくイオン熱拡散係数
のモデルを用いて計算で得られた分布を比較した。JT-60のLモードプラズマでは広範囲なプラズマパラメータ領域において実験値と計算値は良い一致を示した。TFTRのLモードプラズマでは、プラズマの周辺領域において計算値は実験値よりも高くなった。プラズマの中心イオン温度が10keVを超える高イオン温度モードプラズマでは、イオン温度の分布は実験のそれに比べると平坦で、かつ中心イオン温度もかなり低いものになった。高イオン温度モードプラズマでは、これらの不安定性の安定化機構や他の輸送機構(熱ピンチ等)を考慮する必要がある。
and O
ions with atomic hydrogenR.K.Janev*; R.A.Phaneuf*; 俵 博之*; 白井 稔三
Atomic Data and Nuclear Data Tables, 55, p.201 - 232, 1993/00
被引用回数：22 パーセンタイル：77.18(Physics, Atomic, Molecular & Chemical)水素原子とC及びOイオンの衝突により特定の状態(n,l)へ電子が捕獲される状態指定電荷移動断面積の理論値の批判的評価を行った。光放出断面積及び全断面積との比較を含むデータの一貫性のチェックを行い、C+H(3
n8)及びO+H(4n9)の系について20keV/amu~1MeV/amuの衝突エネルギー領域での状態指定断面積の推奨値を求めると共に推奨値に対する解析的表式を導いた。
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
910
W/cm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150mほどずれた位置でプロトンの最大エネルギーが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。
余語 覚文; 小倉 浩一; 織茂 聡; 匂坂 明人; 高井 満美子; 森 道昭; Pirozhkov, A. S.; 大道 博行; 中村 衆*; 白井 敏之*; et al.
no journal, ,
集光強度が10 W/cmを超える高強度レーザーを薄膜ターゲットに照射すると、相対論的プラズマの生成によりX線や電子、及びMeV級のイオンが発生する。飛行時間(TOF)エネルギー分析装置を用いて、高速プロトンのオンラインエネルギー測定を行ったので報告する。実験は日本原子力研究開発機構,電力中央研究所及び韓国光州科学技術院(GIST)において行った。ここではGISTでの成果を報告する。中心波長800nm,パルス幅40-200fsの極短パルスレーザーをターゲット垂直方向に対し45
の方向からp偏光で薄膜ターゲットに照射した。集光強度は3-810 W/cmであった。ターゲット裏面の垂直方向にTOF分析装置を設置し、発生プロトンのエネルギースペクトルを測定したところ、プラトー状の高エネルギー成分やエネルギーカットオフが明確に測定された。プロトン発生条件の最適化により、エネルギー620mJ, パルス幅100fsのレーザーで最大エネルギー2.4MeVのプロトンを得た。本講演では、プロトン発生のレーザーパルス幅依存性及びショットごとのオンライン計測によるプリパルス強度依存性について報告する。
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
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。
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.
佐藤 哲也; 金谷 佑亮*; 浅井 雅人; 塚田 和明; 豊嶋 厚史; 水飼 秋菜*; 長 明彦; 牧井 宏之; 西尾 勝久; 廣瀬 健太郎; et al.
no journal, ,
103番元素ローレンシウム(Lr)は、強い相対論効果の影響により、その電子配置が周期表から予想される[Rn]
ではなく、[Rn]
となることが理論的に予想されている。Lrが最外殻電子軌道として7
を持つ場合、その揮発性はd軌道に価電子を持つルテチウム(Lu)と比べて高くなる可能性が指摘されている。本研究では、Lr原子の金属表面への吸着挙動を観測することで、Lrの揮発性について検討した。
Cf(
B, 4n)反応によって合成した
Lr(半減期27秒)を、オンライン同位体分離器(ISOL)に装着した表面電離イオン源を用いてイオン化し、イオン化効率を決定した。表面電離に関わる金属表面としてはタンタル(Ta)を用いた。得られたイオン化効率と、吸着がないと仮定した場合の推定イオン化効率との比rをイオン源温度範囲26902085 Kにおいて求めた。その結果、イオン源温度の低下に伴ってLrについて求めた比rの減少が見られた。Ta表面に対する吸着エンタルピーが大きいLuやTbでも同様の傾向が見られたことから、LrはTa表面に対してLuやTbと同様な吸着性を示すことが示唆された。
金谷 佑亮*; 富塚 知博; 佐藤 哲也; 浅井 雅人; 塚田 和明; 豊嶋 厚史; 水飼 秋菜; 牧井 宏之; 廣瀬 健太郎; 長 明彦; et al.
no journal, ,
Recently, we determined the first ionization potential of the heaviest actinide, lawrencium (Lr, 
= 103), using a surface ion-source coupled to the Isotope Separator On-Line (ISOL) at the JAEA tandem accelerator. The obtained value was in good agreement with that predicted by state-of-the-art relativistic calculations. This suggests that the outermost electron of the Lr atom is bound in a 7p
orbital, although a 6d orbital is anticipated to be occupied simply from the analogy to its lighter homologue lutetium (Lu) where a 5d orbital is occupied. This result motivates us to explore the volatility of elemental Lr because the adsorption enthalpy of Lr is expected to be indicative of the type of its interaction with a surface material. In the present work, the adsorption behavior of Lr is studied by a newly developed method combining vacuum chromatography with surface ionization in a metallic column/ionizer of the ISOL.
金谷 佑亮*; 浅井 雅人; 佐藤 哲也; 富塚 知博; 塚田 和明; 豊嶋 厚史; 水飼 秋菜; 牧井 宏之; 廣瀬 健太郎; 長 明彦; et al.
no journal, ,
7p価電子がローレンシウムの化学的性質に及ぼす影響を調べるため、ローレンシウムの吸着エンタルピー測定を実施した。表面電離イオン化法とオンライン同位体分離装置を組み合わせた新しい方法を開発することで、ローレンシウムのタンタル金属表面における吸着の温度依存性を2800Kまでの高温領域で測定することを可能にした。この方法を用いて、ローレンシウム並びに様々な希土類元素の吸着の温度依存性を調べ、ローレンシウムの吸着エンタルピーを導出することに成功した。
