Characterization of preformed plasmas using a multi-dimensional hydrodynamic simulation code in the study of high-intensity laser-plasma interactions

匂坂 明人; 内海 隆行*; 大道 博行; 小倉 浩一; 織茂 聡; 高井 満美子; 林 由紀雄; 森 道昭; 余語 覚文; 加道 雅孝; et al.

Journal of Plasma Physics, 72(6), p.1281 - 1284, 2006/12

https://doi.org/10.1017/S0022377806005551

高強度レーザーと物質との相互作用により、高エネルギー粒子(イオン,電子)やX線が生成される。ここで発生した高エネルギー粒子等は、さまざまな応用が提案されテーブルトップの放射線源として注目されている。このような高強度レーザーと物質との相互作用の物理過程を調べるうえで、レーザーのプリパルスによって生成されるプリプラズマを評価しておく必要がある。本研究では、高強度レーザーを金属ターゲットに照射した時のプラズマ密度プロファイルを干渉計測により測定し、測定結果を多次元流体シミュレーションコードによる計算と比較した。実験は、チタンサファイアレーザー(中心波長800nm,パルス幅50fs)を集光用のポンプ光と計測用のプローブ光に分け、ポンプ光をアルミターゲットに照射し、発生するプリプラズマをプローブ光の干渉計測によって測定した。ポンプ光の集光強度は510W/cmであり、干渉縞はバイプリズムを用いてレーザービームの波面を傾けることによって生成した。ポンプ光とプローブ光の時間差を調整することにより、メインパルスの約10ps前からプリプラズマの測定を行った。測定結果を多次元流体シミュレーションコードによる計算と比較し、プリパルスとの関連性を調べた。

Mach-Zehnder interference microscopy using a highly coherent X-ray laser

錦野 将元; 川染 勇人; 田中 桃子; 岸本 牧; 長谷川 登; 越智 義浩; 河内 哲哉; 永島 圭介

IPAP Conference Series 7 (Proceedings of 8th International Conference on X-ray Microscopy (XRM 2005)), p.423 - 425, 2005/00

光量子科学研究センターでは2個のターゲットを用いるダブルターゲット方式により従来よりも高コヒーレントなX線レーザーの生成に成功した。その後の増力化実験により高コヒーレントX線レーザーの空間的な発散角は大きくなったが、その出力は最大約1マイクロジュールとなった。物質の微細構造や高密度プラズマのダイナミクスをプローブ光により高空間分解で計測する場合、より短波長のX線領域の光をプローブ光とする必要があり、また、この高コヒーレントX線レーザーは、単色性・高輝度・短パルスという優れた特性も持つためX線顕微鏡やX線干渉計測などの応用研究への利用が期待されている。そこで本実験では固体表面や高密度レーザープラズマの高空間分解計測を目的としたマッハ・ツェンダー型のX線レーザー干渉計測法の開発を行った。過渡励起方式によって発生させた数psのパルス幅を持つ波長13.9nmのX線レーザー光を透過型回折格子に透過させて2つのビームに分け、その後ミラーにより2つのX線レーザービームを重ね合せてできたX線干渉像の様子を計測することができた。今後、高空間分解の干渉計測法としてバイミラーを使った干渉計測法や軟X線ホログラフィ等の計測手法と比較し、高空間コヒーレンスを利用した計測法を開発していく予定である。

Beam enchancement with a HOPG pre-crystal in the precise neutron optics

富満 広; 長谷川 裕司*; 相澤 一也

Physics Letters A, 309(3-4), p.183 - 188, 2003/03

https://doi.org/10.1016/S0375-9601(03)00190-7

われわれは、高配列熱分解黒鉛の反射を用いると、後続のSi単結晶の反射強度が三倍に増強されることを見いだした。この現象は、精密中性子光学分野で活用できる。この現象は、黒鉛中の格子定数分布で説明できる。

Direct measurement of coherent ultrahigh wakefields excited by intense ultrashort laser pulses in a gas-jet plasma

小瀧 秀行; 神門 正城; 桶田 隆継; 益田 伸一; Koga, J. K.; 近藤 修司; 金沢 修平; 横山 隆司*; 的場 徹; 中島 一久

Physics of Plasmas, 9(4), p.1392 - 1400, 2002/04

https://doi.org/10.1063/1.1457464

高強度レーザーをガス中に集光すると、レーザーの動重力により電子振動(航跡場)が起こる。これは非常に強い電界をもっており、これにより荷電粒子の加速が可能である。これを加速器に応用することかできれば、現在の高周波加速器に比べコンパクトで高エネルギーの加速器を作ることが可能となる。この航跡場をコントロールするためには、この電界や位相の測定ができなければならない。さらに、高強度レーザーの伝播には、レーザーラインを真空にする必要があり、そのためプラズマ源はガスジェットによってつくる必要がある。まず最初、ガスジェットの密度分布の時間変化をマッハツェンダー干渉計を用いて測定した。この測定により、ガスの密度分布は、ガスジェットノズルからの距離が1.5mmの位置において、背圧10気圧のヘリウムの場合、ガス密度が3.510(プラズマ密度で710)になることがわかった。この結果より、周波数干渉計を用いて、ノズルからの位置を1.5mm,ガスジェットの背圧10気圧のときの、ガスジェット中に集光したレーザーによるプラズマ振動の測定を行い、ここから電界を求めた。20GeV/m以上の高電界の発生を確認した。この結果は、航跡場の線型理論に非常によく一致した。ガスジェットを用いての測定は世界で初めてのことである。ガスジェットのガス密度測定及びガスジェットでのプラズマウェーク測定について報告する。

Neutron interferometric measurement of the scattering lengths of W, Cu, Cu, Cu, Hg and Hg

富満 広; 長谷川 祐司*; 相澤 一也

Physics Letters A, 274(5-6), p.175 - 183, 2000/09

https://doi.org/10.1016/S0375-9601(00)00539-9

中性子干渉計法により、干渉性散乱長を測定した。結果は、タングステンで4.7555(0.0181)fm,CuとCuはそれぞれ6.477(0.013)fm,10.204(0.020)fmで、天然銅では7.7093(0.0086)fmであった。天然水銀では12.595(0.045)fmで、同位体Hgでは11.002(0.043)fmであった。特にHgは世界初のデータである。

フェムト秒電子シングルバンチの生成・計測・利用

上坂 充*; 渡部 貴宏*; 木下 健一*; 菅原 淳*; 原野 英樹*; 上田 徹*; 吉井 康司*; 中島 一久; 酒井 文雄*; 小瀧 秀行; et al.

日本原子力学会誌, 42(4), p.310 - 324, 2000/04

https://doi.org/10.3327/jaesj.42.310

Sバンドレーザーフォトカソード高周波電子銃及びシケイン型磁気パルス圧縮器を、東大工原施ツインライナックシステムに導入し、低エミッタンス(6mm・mrad)、フェムト秒(240-290fs at FWHM)電子シングルバンチ(エネルギー16MeV,エネルギー分散2%,電荷量350pC/バンチ)を生成・測定した。電子パルス波形計測手法としては、非分散光学系フェムト秒ストリークカメラシステム(分解能200fs)、コヒーレント遷移放射干渉法及び遠赤外線ポリクロメーターを使用した。そのほか電子ビームパラメーター、ピコ秒レーザーとの同期精度及び暗電流挙動も詳細に測定しその電子銃の性能を総合的に評価した。さらに、フェムト秒量子ビームポンプ&ポローブ分析を提案し、その先駆けとして、時間分解X線回折を行った。原子の動画像化は継続中であるが、GaAs,KCl,CaF2など単結晶のCuK1,2の回折線取得に成功した。最後に新規導入したフェムト秒高速量子現象研究設備を紹介する。

Versatile millimeter-wave interferometer with two frequencies in the divertor region of JT-60U

竹永 秀信; 福田 武司; 櫻井 真治; 細金 延幸; 児玉 幸三; 正木 圭

Review of Scientific Instruments, 69(9), p.3181 - 3185, 1998/09

https://doi.org/10.1063/1.1149081

JT-60Uダイバータ計測のために、ECA測定による電子温度計測も可能なミリ波干渉計を新設した。測定コードとしては、X点近傍を通るコード、内側ダイバータコード、外側ダイバータコードの3つを選択した。振動の影響を除去するために、217GHzと183GHzの独立した2つの送受信系を採用した。振動補正無しでは、2つの異なる測定コードでの同時測定やECAと干渉計の同時測定が可能な設計となっている。真空容器内の複雑な伝送路形状のために、伝送損失は65dBと大きいが、入力換算雑音強度を-90dBmと小さく抑えることにより、信号対ノズル比として20dB程度を得ることができている。JT-60U放電での測定から、装置の健全性を確認するとともに、Hモードへの遷移時におけるX点近傍の急激な密度の減少を初めて観測した。

放射光による核共鳴散乱のコヒーレント過渡過程の研究

三井 隆也

KURRI-TR-425, p.108 - 121, 1997/08

放射光によりパルス的に核励起された散乱体から放射される核共鳴散乱線は電子散乱によるX線に比較して極めて長い時間コヒーレンスを有するので、崩壊中に散乱体に生じる超微細場・原子の微小な振動に極めて敏感に応答し、強度、位相、偏光に変化が生じる。特にFeを含む強磁性体、反強磁性体を散乱体に利用し、この散乱体に変動磁界を印加すると、通常のX線では起こらない磁気的な位相変調効果が核共鳴散乱線に生じる。この現象を利用すれば、磁場変調タイプのX線干渉実験が可能になる。本発表では、これまで行ってきた実験を紹介し、核共鳴線にどのような位相変調が与えられることが可能か、応用実験としてどのようなことが可能になるか議論する。

振動・き裂発生・進展モニタリングに関する基礎研究

岸 輝雄*; 榎 学*

PNC TJ9602 97-001, 19 Pages, 1997/03

PNC-TJ9602-97-001.pdf:0.73MB

ナトリウム漏えいを未然に防止するためには、機器・構造物の破損を防ぐことが必要である。したがってそのためには破損に至るまでの前駆現象を検出する技術が重要となってくる。そこで本調査研究においては、そのための先端的なセンサーの一つであると考えられるレーザー超音波センサーについて、その原理および現状についてまとめ、その適用範囲を明らかにすることを試みた。まず、このような非破壊評価手法の重要性およびレーザーを用いた非破壊評価手法の歴史について調べた。さらに、パルスレーザー照射による非接触弾性波発生と、レーザー干渉法による非接触超音波検出について、その技術的な基礎について調査した。パルスレーザー照射による弾性波発生では、熱応力モードとアブレーションモードの2種類があり、その特性の違いについてまとめた。また、レーザー干渉による超音波受信においては、ホモダイン干渉法、時間差干渉法、共焦点ファブリペロー干渉法の各手法の原理と特徴についてまとめた。さらに、この手法の粗面試料への適用例および高温中の材料への適用を考察することにより、これらの条件においてもこの手法が実用化される可能性が示唆された。

Reconstruction of three-dimensional density distribution from the truncated projection images

岡本 孝司*; 鶴 大悟*; 文沢 元雄

Proc. of 1997 ASME Fluids Engineering Division Summer Meeting (FEDSM'97), 0, p.1 - 6, 1997/00

高温ガス炉配管破断時の密度差流れ及び密度の異なる可燃性気体の熱流動を調べる基礎的研究として、3次元密度分布の再構築を行った。本手法は、マッハツェンダー干渉計で作成した2次元干渉縞可視画像を遺伝アルゴリズムを用いた解析プログラムで3次元密度分布を再構築することである。従来の手法である最大エントロピー技術では再構築に12画面の画像データが必要であったが、今回の遺伝アルゴリズムを用いた手法では、3画面の画像データで再構築が可能であることを示した。したがって、本手法は限定された画像データより3次元密度分布を再構築することに有効であることが分かった。