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Saha, P. K.; 原田 寛之; 金正 倫計; 山本 昌亘; 佐甲 博之
Proceedings of 13th International Conference on Heavy Ion Accelerator Technology (HIAT 2015) (Internet), p.127 - 129, 2016/02
The potential of 3-GeV RCS for accelerating HI has been studied. The importance of HI physics program in J-PARC is being intensively discussed recently. RCS can play the most important role in order to realize HI program in J-PARC. Making no interference with existing and planned facilities that make use of proton beam, an acceleration of as high as more than 1E11 uranium ions of 86+ charge state (
) in the RCS are successfully confirmed without any significant beam losses. The present study can give a strong motivation to step forward in order to realize HI program in J-PARC, which would be definitely another new frontier of physics in J-PARC.
松田 誠; 長 明彦; 阿部 信市; 石崎 暢洋; 田山 豪一; 仲野谷 孝充; 株本 裕史; 中村 暢彦; 沓掛 健一; 乙川 義憲; et al.
Proceedings of 11th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.410 - 413, 2014/10
原子力機構-東海タンデム加速器施設における2013年度の加速器の運転・開発状況およびビーム利用開発について報告する。2013年度の加速器の運転は、7/16
10/6および1/163/2の2度の定期整備期間を除いて実施され、運転日数は154日であった。最高運転電圧は17.5MVで14日間の利用があった。近年は分子イオン加速のために低い電圧での利用も増え、3.5MVでの加速も実施された。利用されたイオン種は15元素(19核種)である。高電圧端子内イオン源からのビーム利用は33%であった。加速器運転の省力化・効率化のために、光学計算による光学パラメータの自動設定やスケーリング則による設定の技術開発を行っている。その過程で既存の光学要素が計算に全く合わない部分があることが判明した。原因は磁気ステアラーや、磁気四重極レンズの極性やその並びがビームラインごとに異なっていたり、中にはでたらめに配線されているものがあった。これらを修正したところ計算値との整合性を改善することができた。今後、精度を高めるべく開発を継続していく。主な整備事項として、端子電圧を制御するSLITコントロールの不調や、大型偏向電磁石の磁場制御のためのNMRの経年劣化による動作不良、高電圧端子内発電機の増速ギアボックスのオイル漏れが発生した。加速器建家においては老朽化した、高圧受変電設備の更新やエレベータ制御機器の更新が実施された。大型静電加速器としての特徴を活かすべくビーム開発を実施しているところである。
西内 満美子
放射線化学(インターネット), (97), p.13 - 27, 2014/00
超高強度レーザーと薄膜ターゲットの相互作用によって初めて陽子が発生したのが確認されてから、15年が経過した。初期の段階ではキロジュールクラスのエネルギーのレーザーパルスを用いて、50MeVの陽子線が発生していたが、現状に至っては、小型の繰り返しの効くレーザーによって、同党の陽子線が発生できるようになってきて、様々な応用への展開が見え始めてきた。本稿においては、レーザー駆動イオン線に関する特徴や、最近の研究結果などについてレビューする。
Esirkepov, T. Z.; Borghesi, M.*; Bulanov, S. V.; Mourou, G.*; 田島 俊樹
Physical Review Letters, 92(17), p.175003_1 - 175003_4, 2004/04
被引用回数：900 パーセンタイル：99.76(Physics, Multidisciplinary)超高強度レーザー(
10
W/cm
)と薄膜(
m)との相互作用による相対論的高密度イオンビーム生成について、理論的検討並びに3次元PIC(Particle-In-Cell)シミュレーションによる検証を行い、光圧によるイオン加速が効率的に生じる結果、イオンエネルギーはGeV領域に達することを示す。
荒川 和夫
原子力年鑑2004年版, p.196 - 197, 2003/11
イオン、RI、陽電子、中性子等のビーム利用に関する研究は、原子核物理などの基礎科学だけでなく、工業、医療、農業、環境科学などの研究分野に新しい研究手段を提供し、科学技術の発展に寄与するばかりでなく、幅広い産業分野で大きなブレークスルーをもたらすものとして期待されている。こうした観点から、先進小型加速器開発計画のこれまでの経緯と開発の現状について概観した。さらに、イオンビーム利用では、理研のRIビームファクトリプロジェクト、原研・KEKの中性子科学研究計画についての現状と利用計画、放射線高度利用研究などビーム利用の現状について概観するとともに、レーザーの利用における自由電子レーザーの開発の経緯と現状、及び利用計画について概観した。
山川 考一; 赤羽 温; 青山 誠; 福田 祐仁; 井上 典洋*; Ma, J.; 上田 英樹
AIP Conference Proceedings 611, p.385 - 396, 2002/00
近年、小型で繰り返し動作が可能な極短パルス・超高強度レーザーが注目されている。これらのレーザーは出力エネルギーは小さいが、ピーク出力がテラワット級にも達する。テーブル・トップ(Table-top)サイズのレーザーでテラワット(Terawatt)級の出力が得られるため、これらのレーザーは一般にT
(Tキューブ)レーザーと総称される。われわれ原研光量子科学研究センターでは、高強度光科学と呼ばれる新しい光量子科学分野におけるさまざまな基礎・応用研究を目的に、極短パルス・超高強度Tレーザーの開発を進めている。ここでは、既に開発に成功したピーク出力100TW,パルス幅19fs,繰り返し数10Hzのチタンサファイアレーザーシステムを中心に、本Tレーザー開発において最も重要となる極短パルス(パルス幅~10fs)レーザー光の発生とその増幅過程におけるレーザー制御技術及び位相,コントラスト,波面等のレーザー特性を計測する技術について紹介する。また、現在進めている高強度レーザーを用いた希ガス原子の光イオン化研究の現状とレーザーイオン加速を初めとするさまざまな応用研究について簡単に紹介するとともに、さらなるピーク出力の向上によるペタワット級レーザー開発研究の将来について述べる。
Auguste, T.*; Faenov, A. Y.*; 福本 一郎; Hulin, S.*; Magunov, A. I.*; Monot, P.*; D'Oliveira, P.*; Pikuz, T. A.*; 佐々木 明; Sharkov, B. Y.*; et al.
Journal of Quantitative Spectroscopy & Radiative Transfer, 71(2-6), p.147 - 156, 2001/10
被引用回数：14 パーセンタイル：57.94(Optics)フェムト秒パルスレーザー照射による高速電子、高速イオンの発生実験を行い、その結果をPICシミュレーションと比較した。実験では、プラズマ中の多価イオンの線スペクトルのドップラーシフトからイオンの速度分布関数を測定し、イオンを加速している電子の分布関数を推定するとともに、電子分光計測により高速電子の分布関数を直接測定した。これらの結果を解析したところ、PICシミュレーションはレーザー・プラズマ相互作用の物理的特徴をよく再現し、実験解析に有用なことがわかった。また、超短パルスレーザー照射で生成したプラズマ中では、電子はアクセル分布とは大きく異なる過渡的なエネルギー分布を持つことがわかった。
森林 健悟; 周藤 佳子*; Zhidkov, A. G.; 佐々木 明; 香川 貴司*
Laser and Particle Beams, 19(4), p.643 - 646, 2001/10
被引用回数：6 パーセンタイル：30.53(Physics, Applied)高強度レーザー照射で生成した多価イオンが固体と衝突すると中空原子になる。この中空原子から発生するX線に関して考察する。原子課程シミュレーションからこの中空原子は超高速(1fs程度)に生成され、X線への変換効率は非常に高い(一つのイオンが固体に衝突したとき約0.03個のX線が発生する。)ことが明らかとなった。このX線発生過程を用いた高密度プラズマのイオン数の温度の診断法及び、X線源の実験系を提案した。数keVのX線領域では従来のX線源はレーザー強度がある程度大きくするとX線量は飽和してしまい、レーザー強度の増加に対して一定あるいは、減少するようになる。一方、中空原子から発生するX線はレーザーのエネルギーとともに増加するので、高強度レーザー開発の発展に伴ってX線量が増加することが予測される。レーザーエネルギーが10Jのとき、X線の個数は3
10
個であることが見積もれた。
大道 博行; 山川 考一; 山極 満; 有澤 孝; 加藤 義章; 野田 章*; 上坂 充*; 小方 厚*; 松門 宏治*
Proceedings of 4th Symposium on Accelerator and Related Technology for Application, p.111 - 112, 2001/10
光量子科学研究センターで本年度より開始した100TWレーザーを用いた高エネルギーイオンビームの発生とそれの医学応用に向けた開発研究の準備状況を説明する。特にイオン発生効率を向上させるために必要な物理パラメーターの検討,イオンビーム伝送特性を評価することが重要である。これら当面の実験課題の整理・検討に関し述べる。また炭素等重イオン加速時に問題となる水素の不純物についてもその問題点,除去法について述べる。
大塚 英男; 北條 喜一; 前田 裕司*; 大津 仁; 須貝 宏行; 山本 博之
European Physical Journal D, 16(1-3), p.309 - 311, 2001/09
超微粒子の持つ表面効果に着目し、耐照射性を発現する新素材の開発を行っている。ここでは、微粒子単体内部における欠陥の挙動を調べた。低・高2種類のエネルギーのイオン照射を行い、欠陥の観察は等価型電顕を用いた。低エネルギーイオン照射の場合、微粒子中にバブルが形成され、そのバブルの大きさや分布は、温度に大きく依存していることを見いだした。高エネルギーイオン照射においても、積層欠陥が形成され、前記同様の挙動を示した。さらに、これらの現象の解析のために、シミュレーションプログラムを開発した。シミュレーションにおいては、欠陥(空孔)の拡散係数を変化させることで実験結果とよい一致を得た。これらの結果から、ナノクリスタルにおける照射欠陥の制御の方法の見通しを得た。
Zhidkov, A. G.; 佐々木 明
Physics of Plasmas, 7(5), p.1341 - 1344, 2000/05
被引用回数：33 パーセンタイル：69.51(Physics, Fluids & Plasmas)超短パルス高強度レーザーで薄膜ターゲットを照射すると、前方と後方に高エネルギーイオンが放出される。従来は、高強度レーザー照射によって薄膜は瞬間的に高温度に加熱され、瞬時に全体が完全電離状態になると考えられていた。しかし、電子衝突電離には数ps以上の時間を要し、光電界電離(OFI)は薄膜の表面から表皮厚さ以内のごく薄い領域にしか作用しない。われわれは原子過程を含むPICコードを用いて、高強度レーザー照射によって生成した高速電子が薄膜の裏面に強い静電界を作り、その大きさはレーザー光の電界と同程度になって媒質ので電離を引き起こすことを明らかにした。加速されるイオンのエネルギーは価数に比例することから、プラズマ電界電離(PFI)が薄膜から前方に放出されるイオンの特性を支配することがわかった。
Zhidkov, A.*; 佐々木 明; 田島 俊樹*
Physical Review E, 61(3), p.R2224 - R2227, 2000/03
被引用回数：44 パーセンタイル：83.29(Physics, Fluids & Plasmas)p偏光、強度10
~10
W/cm
、パルス幅1psの斜め入射短パルスレーザーで薄膜ターゲットを照射する方式に基づく、高エネルギーイオン(1MeV以上)が効果的に発生される条件を新たに明らかにした。衝突過程をランジュバン方程式で考慮し、原子過程を組みこんだPICコードで解析を行い、プラズマのスケール長が
/10程度になることでレーザー光が効率的に共鳴吸収で吸収され多量の高速電子を生成すること、これによってプラズマの膨張が駆動されるとともに、表面に電荷分離による強い静電場が生じることを明らかにした。さらに電子衝突電離によって多価電離状態となった媒質イオンが1MeVを超えるエネルギーまで加速されること、入射レーザー光の高エネルギーイオンへのエネルギー変換効率が10%に及ぶことを明らかにした。
Zhidkov, A. G.; 佐々木 明; 田島 俊樹*
Review of Scientific Instruments, 71(2), p.931 - 934, 2000/02
被引用回数：9 パーセンタイル：52.82(Instruments & Instrumentation)短パルスレーザー照射薄膜のMeVエネルギーの領域のイオン源としての有用性をシミュレーションにより明らかにした。衝突過程を含み、原子過程を組み込んだPICコードを用いた解析により、斜め入射、強度10W/cm、1psのレーザーで薄膜を照射すると、レーザー光が共鳴吸収で効率的に吸収されるとともに、OFIや衝突電離による多価イオンの生成と、表面に生成する強い加速電界に駆動されたプラズマの高速な膨張が起こり、イオンが加速されることを明らかにした。イオンの最高エネルギーは高速電子のエネルギーと価数の積で決まり1MeV以上である。本方式は、イオン加速器や、テーブルトップサイズの装置で核物理実験を行うためのイオン源として有用と考えられる。フェムト秒レーザーで照射された固体ターゲットから放出される高速イオンのスペクトルの解析を行った結果についても議論する。
Zhidkov, A. G.*; 佐々木 明; 田島 俊樹*; T.Auguste*; D'Olivera, P.*; S.Hulin*; P.Monot*; A.Y.Faenov*; T.A.Pikuz*; I.Y.Skoblev*
Physical Review E, 60(3), p.3273 - 3278, 1999/09
被引用回数：62 パーセンタイル：88.8(Physics, Fluids & Plasmas)原研では、超短パルスレーザー光を固体ターゲットに照射すると100keV以上の高速電子が発生し、これがプラズマ表面に作る強い電界によってプラズマの膨張が駆動され高速イオンが生成することを、理論、PICシミュレーションによって示したが、フランスCEA-CDS,DRECAMのグループは10
W/cm、60fsのレーザー光でテフロンターゲットを照射し、表面から放出された高速イオンの放出するX線スペクトルのドップラーシフトを観測し、イオンの加速を実験的に確認した。観測されたスペクトルの形状は、PICシミュレーションから求められたイオンの速度分布による計算値と良く一致した。これによりシミュレーションの正当性が確認された。本方法はエネルギー1MeV程度の高速イオンの効率的な生成法として有望ではないかと考えられる。
放射線高度利用センター
JAERI-Conf 97-003, 518 Pages, 1997/03
第7回原子力先端研究国際シンポジウムが「加速器ビーム利用研究の新たな進展」のテーマのもとに、1996年3月18~20日にわたって開催された。本報告はその論文集であり、特別講演2論文、招待講演35論文、一般ポスター発表67論文を収録したものである。
March 1996放射線高度利用センター
JAERI-Review 96-017, 277 Pages, 1997/01
JAERI-Review-96-017.pdf:12.81MB
本年次報告は、高崎研究所イオン照射研究施設(TIARA)で、1995年4月から1996年3月までの間に実施された研究活動をまとめたものである。1)宇宙用半導体、2)バイオテクノロジー、3)放射線化学及び有機材料、4)無機材料、5)材料解析、6)核化学及びラジオアイソトープ製造、7)加速器施設の放射線遮蔽、8)加速器技術の8部門にわたる84編の研究報告と、施設の運転・利用状況、公表された文献、企業・大学との研究協力関係、研究開発・施設運営組織を収録する。
March 1995放射線高度利用センター
JAERI-Review 95-019, 265 Pages, 1995/10
JAERI-Review-95-019.pdf:11.71MB
本年次報告は、高崎研究所イオン照射研究施設(TIARA)で、1994年4月から1995年3月までの間に実施された研究活動をまとめたものである。1)宇宙用半導体、2)バイオテクノロジー、3)放射線化学、4)有機材料、5)無機材料、6)材料解析、7)核化学およびラジオアイソトープ製造、8)加速器施設の放射線遮蔽、9)加速器技術の9部門にわたる86編の研究報告と、施設の運転・利用状況、公表された文献、企業・大学との研究協力関係、研究開発・施設運営組織を収録する。
March 1994放射線高度利用センター
JAERI-Review 94-005, 252 Pages, 1994/11
JAERI-Review-94-005.pdf:10.43MB
本年次報告は、高崎研究所イオン照射研究施設(TIARA)で、1993年4月から1994年3月までの間に実施された研究活動をまとめたものである。1)宇宙用半導体、2)バイオテクノロジー、3)放射線化学、4)有機材料、5)無機材料、6)材料解析、7)核化学およびラジオアイソトープ製造、8)加速器遮蔽、9)加速器技術の9部門にわたる81編の研究報告と、施設の運転・利用状況、公表された文献、企業・大学との研究協力関係、研究開発・施設運営組織を収録する。
田島 訓; 高田 功; 水橋 清; 齋藤 勇一; 宇野 定則; 大越 清紀; 石井 保行; 中嶋 佳則; 貴家 恒男
第7回タンデム加速器及びその周辺技術の研究会報告集, 0, p.13 - 16, 1994/00
原研高崎イオン照射研究施設(TIARA)のイオン複合照射施設に既設の3MVタンデム加速器に加えて、3MVシングルエンド加速器と400kVイオン注入装置が新設され、これらは平成5年7月に完成した。新設の2台の加速器は8月以降、原研による運転訓練を兼ねた調整運転を行った後、平成6年1月から実験利用のための運転を開始した。タンデム加速器は複合照射用のビームラインを増設する工事を他の加速器の新設と同じ時期に行ったが、こちらはひと足早く平成5年9月から実験利用を再開している。本報告では、複合照射施設を構成する3台の静電加速器の現状について述べる。
荒川 和夫; 田島 訓; 貴家 恒男
原子力工業, 40(2), p.16 - 23, 1994/00
放射線高度利用の目的で建設されたイオン照射施設のサイクロトロン、タンデム静電加速器、シングルエンド加速器、イオン注入装置の性能、諸元、改良点およびビームラインの解説を行った。また、この施設の特徴である拡大均一照射、複合ビーム利用、パルス照射などについても解説した。
