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林 由紀雄; 神門 正城; 小瀧 秀行; 川瀬 啓悟; 本間 隆之; Bulanov, S. V.
AIP Conference Proceedings 1153, p.223 - 229, 2009/07
パラメトリックX線放射と呼ばれている手法で単色X線(10keV)を生成させた。これは相対論的電子が結晶面に入射したとき、反射角方向に放射される単色X線である。150MeV電子線、Si(111)単結晶を実験に用いた。結晶のロッキングカーブを測定した結果、ブラッグ条件近傍でクリアなピークが観測された。われわれはこのピークをパラメトリックX線によるものと考えている。今後は、レーザープラズマ電子線を用いてパラメトリックX線の生成を目指す。これはレーザープラズマ電子線の有用な応用のひとつである。
小瀧 秀行; 神門 正城; 大東 出; 本間 隆之; 亀島 敬; 川瀬 啓悟; Chen, L.-M.*; 福田 祐仁; 桐山 博光; 近藤 修司; et al.
AIP Conference Proceedings 1153, p.176 - 181, 2009/07
Laser Wake Field Acceleration (LWFA) is regarded as a basis for the next-generation of charged particle accelerators. In experiments, it has been demonstrated that LWFA is capable of generating electron bunches with high quality: quasi-monoenergetic, low in emittance, and a very short duration of the order of ten femto-seconds. Such femtosecond bunches can be used to measure ultrafast phenomena. The laser contrast ratio is one of the important parameters for LWFA due to pre-plasma effects. For the high laser contrast ratio, a 140 MeV monoenergetic electron beam with a charge of 100 pC is obtained. For the low laser contrast ratio; a low quality electron beam or no electron beam are generated, because the pre-pulse blowout plasma electrons and put into disorder the plasma before the main pulse interacting the plasma. The laser contrast ratio should be high in order to generate a high quality electron beam with a high charge.
temporal contrast, above 10
W/cm
peak intensity pulses at a 10 Hz repetition rate using an OPCPA preamplifier in a double CPA, Ti:sapphire laser system桐山 博光; 森 道昭; 中井 善基; 下村 拓也; 田上 学*; 岡田 大; 近藤 修司; 金沢 修平; 匂坂 明人; 大東 出; et al.
AIP Conference Proceedings 1153, p.3 - 6, 2009/07
レーザー駆動粒子加速をはじめとした超高強度光利用研究を推進するために、高コントラスト・高強度レーザーシステムの整備を進めている。高コントラスト・高ピーク出力を両立させるため、前置増幅器に過飽和吸収体によりASEペデスタルを除去された高エネルギー・クリーンパルスをシード光とした光パラメトリックチャープパルス増幅器(OPCPA)、後段にチタンサファイアチャープパルス増幅器を用いたシステムを開発している。パルス幅1nsに伸張されたマイクロジュールの比較的高いエネルギーのシード光は、OPCPA前置増幅器により10mJまで増幅され、その後、チタンサファイア前置増幅器で300mJ、チタンサファイア主増幅器で3Jまで増幅される。チタンサファイア主増幅器では熱負荷を低減させるために、結晶は100Kまで冷却されている。この結果、メインパルス前のピコ秒の時間領域において10桁以上の高いコントラストを達成するとともに、放物面鏡で集光することにより10W/cm以上の高い集光強度を10Hzの繰り返し動作で得た。
森林 健悟
AIP Conference Proceedings 1153, p.236 - 246, 2009/07
We show the mechanism of the production of hollow atoms and the behavior of photo-electrons produced by high intensity X-rays irradiating a cluster or a bio-molecule. It is found that the ratio of the number of fluorescent X-ray photons from the hollow atoms to that from the singly inner-shell ionized atoms is in proportion to the X-ray flux irradiating these atoms. This ratio also may be used for the measurement of the X-ray flux. Furthermore, we have found that photo-electron spectroscopy produced by high intensity X-ray sources depends on the X-ray flux and the sizes of the targets. We also propose the measurement of the X-ray flux irradiating a cluster or a bio-molecule by using photo-electron spectroscopy for high intensity X-ray sources. The minimum energy of the photo-electrons informs us of the X-ray flux for each size of targets.
福田 祐仁; Faenov, A. Y.; 反保 元伸; Pikuz, T. A.*; 中村 龍史; 神門 正城; 林 由紀雄; 余語 覚文; 榊 泰直; 亀島 敬; et al.
AIP Conference Proceedings 1153, p.85 - 93, 2009/07
本研究では、ガスと固体との中間体であり、不連続媒質であるクラスターに着目し、高強度レーザーとクラスターターゲットとの高度に非線形な相互作用により生成する臨界密度近傍プラズマ中での磁場を介したイオン加速実験を行った。真空中でレーザーと相互作用するクラスターターゲットは、背景ガス(アンダーデンスプラズマを生成)とクラスター(オーバーデンスプラズマを生成)との混合体であるため、レーザーとクラスターターゲットのパラメータを適切にコントロールすることで、臨界密度近傍プラズマ"を自在に生成させることができる。われわれは、このクラスターターゲットを用いた実験により、レーザー光の"自己収束"による2
3mm長のレーザー光ガイディングと1020MeV/nのイオン加速を実証した。
Pirozhkov, A. S.; 神門 正城; Esirkepov, T. Z.; 福田 祐仁; Chen, L.-M.*; 大東 出; 小倉 浩一; 本間 隆之; 林 由紀雄; 小瀧 秀行; et al.
AIP Conference Proceedings 1153, p.274 - 284, 2009/07
A strongly nonlinear breaking wake wave driven by an intense laser pulse can act as a partially reflecting relativistic mirror (the Flying Mirror). Upon reflection from such mirror, a counter-propagating optical-frequency laser pulse is directly converted into high-frequency radiation, with a frequency multiplication factor 
(the double Doppler effect). We present the results of recent experiment in which the photon number in the reflected radiation was more than 
times larger than in our proof-of-principle experiment. It is notable that the energy of laser was increased about three times. The Flying Mirror promises to generate intense coherent ultrashort XUV and X-ray pulses that inherit their temporal shape and polarization from the original optical-frequency (laser) pulses. Furthermore, the reflected radiation bears important information about the reflecting wake wave itself, which can be used for the diagnostics.
守田 利昌; Bulanov, S. V.; Esirkepov, T. Z.; Koga, J. K.; 山極 満
AIP Conference Proceedings 1153, p.103 - 112, 2009/07
ダブルレイヤーターゲットへの斜め入射レーザーパルスによる陽子加速において、ターゲットの中心からずれた位置にレーザーを照射することにより、生成プロトンのエネルギー広がりを狭めることが可能であることをPICシミュレーションで示す。これは生成プロトンのエネルギースペクトルをコントロールする方法となる。高エネルギープロトンは初期ターゲットの中心からレーザー進行方向にずれた位置から生じる。プロトンレイヤーの位置と大きさを調整することで高エネルギーかつエネルギー広がりの小さいプロトンを生成できることを示す。
中村 龍史; 福田 祐仁; 余語 覚文; 反保 元伸; 神門 正城; 林 由紀雄; 亀島 敬; Pirozhkov, A. S.; Esirkepov, T. Z.; Pikuz, T. A.*; et al.
no journal, ,
高強度レーザー生成プラズマからMeV程度の高エネルギー負イオンが観測された。その加速機構を説明するクーロン爆縮モデルを提案する。クラスターターゲットに高強度レーザーを照射するとクーロン爆発が起こる。そこに少量の負イオンが存在した場合、それらはターゲット中心に向かって加速される。クーロン爆発を表す自己相似解を利用し、負イオンダイナミクスを表す解析解を導出した。この結果を粒子シミュレーションにより検証し、その妥当性が確認された。このモデルにより負イオンのエネルギースペクトル及び最大エネルギーを予測することが可能となった。
川瀬 啓悟; 下村 拓也; 神門 正城; 吉田 英次*; Bulanov, S. V.
no journal, ,
Compton backscattered X-ray source is developed in the energy region of a few hundred keV at Kansai Photon Science Institute of Japan Atomic Energy Agency. As an actual X-ray source, it is important to increase the generated X-ray flux as much as possible. Thus, in order to increase the X-ray flux, we develop the pulse compression system for the Nd:YAG laser through the stimulated Brillouin scattering(SBS). The SBS pulse compression is characterized by its high conversion efficiency and by simplicity of its construction. In this symposium, we show the present status of the SBS pulse compression for the Compton backscattered X-ray source at APRC.
Koga, J. K.; 山極 満; Bulanov, S. V.; Esirkepov, T. Z.
no journal, ,
When ultrahigh irradiance laser pulses interact with high energy electrons, the emission of radiation from these electrons can significantly affect the motion of the electrons themselves. In this paper we describe a particle-particle code to simulate such interactions. We directly solve the interaction between the electrons numerically allowing an accurate description of the dynamics. We examine the collective effects of the simplest case of two electrons with equal energies of 1 GeV, but with initial spatial offsets along the laser propagation direction undergoing strong radiation reaction effects. We find that for a 30 fs laser pulse of intensity 
W/cm that both electrons lose 96% of their kinetic energy in less than 10 microns and that the electron in front receives a large kick from the radiation emitted by the electron in back. This makes possible a high power 
ray source.
神門 正城; 川瀬 啓悟; Esirkepov, T. Z.; 大東 出; 福田 祐仁; 小瀧 秀行; 亀島 敬; Pirozhkov, A. S.; 本間 隆之; Pikuz, S. A.*; et al.
no journal, ,
レーザープラズマ相互作用により、レーザーがプラズマ中に空洞を作り、その中に捕捉される構造を作ることが理論的に予測されている。この構造は、相対論的ソリトンと呼ばれ、相対論的強度の電磁波を閉じこめ、元の周波数よりも低い電磁波を放出すると考えられている。実験では、これまでにイオンビームを用いてその構造を捉えた例はあるが、放射を観測した例はない。われわれは、予備実験にてこのソリトンの兆候を捉え、今回、赤外線検出器を用いて計測を行った。その結果、レーザー光と同一の成分の偏光を持つ波長5
mの信号を観測した。偏光依存性から、この信号はソリトンからの放射であると考えられる。
