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論文

高強度な生分解性セルロースナノファイバーゲル

関根 由莉奈

ゲル化・増粘剤の使い方と新しいゲルの活用事例, p.270 - 275, 2025/01

環境に優しく、毒性のないセルロースナノファイバー等を原料にしたゲル材料の展開が期待されている。しかし、セルロースナノファイバー単体でゲル化した場合に機械的強度や耐久性等が乏しいことが課題である。ゲルの物性は架橋構造に大きく依存するため、精密な構造制御によるゲル材料の強度向上や機能化を目指した様々な合成法が研究されてきた。著者らは、架橋構造を制御する手法として凍結の利用に着目した。煩雑な作業を必要としない簡易な構造制御法であることが特徴である。ここでは、水溶液の凍結時に出現する凍結凝集層を利用した高強度なゲルの合成、架橋メカニズム、物性について紹介する。

論文

The Role of collision ionization of K-shell ions in nonequilibrium plasmas produced by the action of super strong, ultrashort PW-class laser pulses on micron-scale argon clusters with intensity up to 5 $$times$$ 10$$^{21}$$ W/cm$$^{2}$$

Skobelev, I. Yu.*; Ryazantsev, S. N.*; Kulikov, R. K.*; Sedov, M. V.*; Filippov, E. D.*; Pikuz, S. A.*; 浅井 孝文*; 金崎 真聡*; 山内 知也*; 神野 智史; et al.

Photonics (Internet), 10(11), p.1250_1 - 1250_11, 2023/11

https://doi.org/10.3390/photonics10111250
 被引用回数：2 パーセンタイル：16.78(Optics)

物質が高強度レーザーパルスと相互作用して生成されるプラズマの電荷状態の発展において、光電場と衝突電離の影響を明確に区別することは困難である。この研究では、プラズマキネティクスの時間依存計算を用いて、クラスターが十分に小さい低密度のガス状ターゲットを用いた場合にのみ可能であることを示した。Arプラズマの場合、クラスター半径の上限は$$R_0=0.1mu$$mと見積もられた。

論文

高強度薄鋼板の水素脆化メカニズム

北條 智彦*; 柴山 由樹; 味戸 沙耶*; 小山 元道*; 秋山 英二*

まてりあ, 61(7), p.413 - 418, 2022/07

https://doi.org/10.2320/materia.61.413

本稿では自動車用高強度鋼板の水素脆化研究の紹介、および著者らの最近の研究成果の紹介を行った。自動車用高強度鋼板は優れた延性やプレス成形性を確保するため、微細組織を鋼中に微細均一に残留$$gamma$$を存在させた複相組織とすることが検討されており、水素脆化挙動に及ぼす微細組織の影響をより複雑化する。また、曲げ加工、深絞り加工、穴広げ加工、せん断加工等のプレス成形様式によって変形様式が大きく異なり、高強度鋼板に付与される塑性ひずみ、残留応力が異なるため、プレス加工も高強度鋼板の水素脆化特性評価を複雑化する因子となっている。自動車用高強度鋼板の水素脆化特性評価、水素脆化挙動の詳細な解析は、微細組織の複相化の効果、応力、塑性ひずみの効果を複合的に考慮する必要があり、これまでの高力ボルトの水素脆化研究から得られた知見をもとに、今後、自動車用高強度鋼板の耐水素脆化特性に関する研究がさらに進むことが期待される。

論文

Mechanism of improved ductility of 1500 MPa-class ultra-high strength cold-rolled steel sheet produced by rolling and partitioning method

細谷 佳弘*; 松村 雄太*; 友田 陽*; 小貫 祐介*; Harjo, S.

ISIJ International, 60(9), p.2097 - 2106, 2020/09

https://doi.org/10.2355/isijinternational.ISIJINT-2020-027
 被引用回数：8 パーセンタイル：36.10(Metallurgy & Metallurgical Engineering)

In this paper, the microstructure formation during the R&P process and the deformation mechanism that would bring about the excellent strength-ductility balance are discussed based on the results obtained from the in situ neutron diffraction measurement. The results have revealed that the typical Luders-like stress-strain curve of R&P steel is caused by competitive plastic flow between austenite and martensite, and an effective transformation induced plasticity phenomenon.

論文

レーザー光による鉄元素の加速; 原子核フロンティアを目指して

西内 満美子; 榊 泰直

Isotope News, (739), p.15 - 20, 2015/11

レーザー駆動型の多価重イオン加速手法について、最近原子力機構関西光科学研究所において得られた結果を紹介するとともに、それらのビームの特徴から考えられる新しい応用先についての展望を述べる。

論文

光で鉄の原子核を一気に加速; 光は天体現象や元素合成過程の解明に迫る新しい手段となるか?

西内 満美子; 榊 泰直

日本原子力学会誌ATOMO$$Sigma$$, 57(10), p.677 - 681, 2015/10

https://doi.org/10.3327/jaesjb.57.10_677

光、すなわち超高強度短パルスレーザーと、固体薄膜とを相互作用させることで、ほぼフルストリップ状態の鉄の原子核を0.9GeVで加速して取り出すことに成功した。既存の加速器イオン源技術ではなかなか達成が難しいと考えられる多価重イオンを数十フェムト秒という極短時間で作り出し、同時に高エネルギーに加速できることを実験的に示した。まったく新しいタイプの小型のイオン源開発に一歩前進したと言える。

論文

Polarization of amplified spontaneous emission in a plasma active medium

Kim, C. M.*; Steil, H.*; Matou$v{s}$, B.*; 錦野 将元; 長谷川 登; 河内 哲哉; Tran, K. A.*; Janulewicz, K. A.*

Physical Review A, 92(4), p.043807_1 - 043807_7, 2015/10

AA2015-0690.pdf:0.77MB

https://doi.org/10.1103/PhysRevA.92.043807
 被引用回数：3 パーセンタイル：17.82(Optics)

過渡利得方式のニッケル様銀レーザーの偏光を測定した。偏光選択性を予め校正した多層膜ビームスプリッターを用いて、二つの偏光成分(sおよびp偏光)のエネルギーを決定し、その結果、ショットごとにふらつきはあるものの、明確に偏光していることを見出した。強い偏光成分は、励起レーザー光を強くすることでs偏光からp偏光に代わることも見出した。実験結果をマクスウェル=ブロッホ方程式を用いた数値計算との比較により議論された。

論文

Projection imaging with directional electron and proton beams emitted from an ultrashort intense laser-driven thin foil target

西内 満美子; Choi, I. W.*; 大道 博行; 中村 龍史*; Pirozhkov, A. S.; 余語 覚文*; 小倉 浩一; 匂坂 明人; 織茂 聡; 大東 出*; et al.

Plasma Physics and Controlled Fusion, 57(2), p.025001_1 - 025001_9, 2015/02

https://doi.org/10.1088/0741-3335/57/2/025001
 被引用回数：3 パーセンタイル：12.55(Physics, Fluids & Plasmas)

超高強度レーザーと薄膜との相互作用によって発生する電子ビームと陽子ビームによる同時イメージングを行った。20ミクロンメートルの電子源及び10ミクロンメートルの陽子源からの電子、及び陽子線で、メッシュのクリアなイメージ取得に成功した。これらの情報から、それぞれのビームの源のサイズ、位置、ビームのエミッタンス等を求めた。また、物理現象を比較するため、2DPICコードとの比較も行った。

論文

超高強度レーザーと薄膜との相互作用によるイオン加速

西内 満美子

放射線化学(インターネット), (97), p.13 - 27, 2014/00

https://doi.org/10.32157/jsrc.97.0_13

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。

論文

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
 被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Physics, Fluids & Plasmas)

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$$sim$$5$$times$$10$$^{16}$$W/cm$$^{2}$$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。

論文

Spectral and dynamical features of the electron bunch accelerated by a short-pulse high intensity laser in an underdense plasma

Bulanov, S. V.; 山極 満; Esirkepov, T. Z.; Koga, J. K.; 神門 正城; 上島 豊; 斎藤 寛二; 若林 大輔*

Physics of Plasmas, 12(7), p.073103_1 - 073103_11, 2005/07

https://doi.org/10.1063/1.1948347
 被引用回数：27 パーセンタイル：63.04(Physics, Fluids & Plasmas)

有限の長さのプラズマ中を伝播する短パルス高強度レーザーと電子に関する理論的考察及び2次元Particle in Cellシミュレーションについて報告する。色々なプラズマ密度での中-高強度照射による高速電子のエネルギースペクトルと空間エミッタンスを解析した。プラズマの航跡場の波長よりもレーザーのパルス幅が長い領域では、航跡場で加速された電子はさらに電磁波によって加速されることがわかった。

論文

Measurement of $$2l-nl$$' X-ray transitions from $$approx$$1 $$mu$$m Kr clusters irradiated by high-intensity femtosecond laser pulses

Hansen, S. B.*; Fournier, K. B.*; Faenov, A. Y.*; Magunov, A. I.*; Pikuz, T. A.*; Skobelev, I. Y.*; 福田 祐仁; 赤羽 温; 青山 誠; 井上 典洋*; et al.

Physical Review E, 71(1), p.016408_1 - 016408_9, 2005/01

https://doi.org/10.1103/PhysRevE.71.016408
 被引用回数：16 パーセンタイル：56.66(Physics, Fluids & Plasmas)

原研100TWレーザーを直径約1$$mu$$mのKrクラスターに照射し、Ne-like Krイオンの$$2l-nl$$'遷移に由来するX線スペクトルを測定した。X線スペクトルの入射レーザー光の強度に対する依存性は弱かった。このことは、クラスターの寿命(1-2ps)が、衝突イオン化で生成した多価イオンのイオン化レベルをNe-like Krまでに留めていることを示唆している。 相対論的多配置FACコードに基づいた衝突放射モデルを作成し、実験結果のシミュレーションを行った。その結果、クラスタープラズマの電子密度=10$$^{22}$$cm$$^{-3}$$,温度=数百eV,高速電子含有率=数%という結果が得られた。

論文

Relativistic laser plasma from micron-sized argon clusters as a debris-free X-ray source for pulse X-ray diffraction

福田 祐仁; 赤羽 温; 青山 誠; 井上 典洋*; 上田 英樹; 中井 善基*; 辻 公一*; 山川 考一; 弘中 陽一郎*; 岸村 浩明*; et al.

Applied Physics Letters, 85(21), p.5099 - 5101, 2004/11

https://doi.org/10.1063/1.1823589
 被引用回数：11 パーセンタイル：42.09(Physics, Applied)

レーザー光(レーザー強度6$$times$$10$$^{18}$$W/cm$$^{2}$$,パルス幅30fs)を巨大アルゴンクラスターに照射して発生させたX線を用いてSi(111)結晶からのX線回折実験を行った。発生したHe$$_{alpha1}$$線(3.14keV)のフォトン数、及び、線幅は、それぞれ、4$$times$$10$$^{7}$$photons/shot/4$$pi$$sr、及び、3.7eV(FWHM)であった。これらは、時間分解X線回折実験を行うためのデブリフリー光源として十分な値を有している。

論文

Observation of supercontinuum generation in the direct simulation of an intense laser pulse propagating in a neutral gas

Koga, J. K.

Physical Review E, 70(5), p.056404_1 - 056404_5, 2004/11

https://doi.org/10.1103/PhysRevE.70.056404
 被引用回数：3 パーセンタイル：16.29(Physics, Fluids & Plasmas)

中性ガス中における高パワー短パルスレーザーの伝播は、複雑な現象である。その詳細な伝播ダイナミクスを解析するために、バックグラウンド中性ガス分極の有限応答時間と光イオン化を含むマクスウェル方程式を直接解くコードを開発した。高パワーレーザーパルスの水素様ガス中の伝播についての大規模2次元シミュレーションにおいて、超広帯域の白色光、いわゆるスーパーコンティニュウムが生成されることを見いだした。

論文

Integration of the Lorentz-Dirac equation; Interaction of an intense laser pulse with high-energy electrons

Koga, J. K.

Physical Review E, 70(4), p.046502_1 - 046502_5, 2004/10

https://doi.org/10.1103/PhysRevE.70.046502
 被引用回数：39 パーセンタイル：78.95(Physics, Fluids & Plasmas)

通常、電磁場と相互作用する電子の運動は放射減衰の影響をほとんど受けない。一方、ペタワットクラスのレーザーを集光すると、相互作用する電子が極短時間微小領域において相対論的となり、放射量が極めて大きく、結果として電子運動の減衰が顕著となり得る。このような問題を取り扱うために、強電磁場と相互作用する単一電子の時間発展を解く計算コードを開発した。通常、電子の運動方程式は放射減衰を摂動として取り扱い、ローレンツ-ディラック方程式より導かれる。この運動方程式を用いて時間的に前進させ、その後ローレンツ-ディラック方程式により時間的に遡った積分を行い、結果を比較した。波長が極めて短く、超高強度の場合には、これら積分に差異が生じることを見いだした。一方、電子運動が古典的領域にあるときは、この差異は無視でき、1次のオーダーの減衰方程式が適用できる。

論文

Generation of high quality electron beam by laser-plasma interaction

小瀧 秀行; 益田 伸一; 神門 正城; 近藤 修司; 金沢 修平; 本間 隆之; 中島 一久

Quantum Aspects of Beam Physics 2003, p.119 - 124, 2004/10

https://doi.org/10.1142/9789812702333_0013
 被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Astronomy & Astrophysics)

高強度レーザーからの高強度電子ビーム発生の可能性について研究した。高強度レーザーパルスは、プラズマ中にウェーク場を発生させる。周波数干渉計測(FDI)によって、2TW,50fsレーザーによるガスジェットプラズマ中のコヒーレントウェーク場は測定されている。この測定により高エネルギー勾配の20GeV/mのウェーク場を測定した。これにより、ガスジェットプラズマ中のウェーク場を初めて観測した。この結果をシミュレーションと比較し、よく一致した。この周波数干渉計測システムは、高エネルギー電子発生システムにモディファイすることができる。1D PICシミュレーションにより、これについての高エネルギー電子発生のシミュレーションを行った結果、高品質の電子ビーム発生を確認した。これにより、高エネルギー高品質電子ビーム発生の可能性を示唆することができた。

論文

核融合炉用高熱伝導セラミックス製ダイバータプレートモデル試験体に関する基礎的研究

石山 新太郎

日本原子力学会和文論文誌, 3(3), p.288 - 297, 2004/09

https://doi.org/10.3327/taesj2002.3.288

低放射化/軽量材料のSi/xSiC金属マトリックス複合材と高強度/項熱伝導SiCを用いて核融合炉用ターゲットプレートモデル試験体を試作し、5MW/m$$^{2}$$$$times$$30secの熱負荷試験を実施し、試作モデルに異常のないことを検証した。

論文

Microdroplet evolution induced by a laser pulse

Smirnov, M. B.*; Skobelev, I. Y.*; Magunov, A. I.*; Faenov, A. Y.*; Pikuz, T. A.*; 福田 祐仁; 山川 考一; 赤羽 温; 青山 誠; 井上 典洋*; et al.

Journal of Experimental and Theoretical Physics, 98(6), p.1123 - 1132, 2004/06

高強度レーザーと10$$^9$$-10$$^{10}$$個の原子から構成される巨大クラスター(マイクロドロップレット)との相互作用について検討を行った。巨大クラスターの大きさは、レーザー波長に匹敵する大きさである。高強度レーザーパルス照射によって誘起される巨大クラスターのダイナミクスを記述するモデルを開発し、レーザーパルス通過後に起こるさまざまな過程を解析した。その結果、巨大クラスタープラズマは過熱状態にあることが理論的に示された。すなわち、プラズマの温度は、プラズマ中の多価イオンのイオン化ポテンシャルにほぼ等しいことがわかった。また、巨大クラスタープラズマのパラメータは、レーザーパルスの形状やパルス幅に依存しないことがわかった。これら理論的結果は、日本原子力研究所100TWレーザーのパラメータをさまざまに変化させながら行った(パルス幅:30-500fs,レーザー強度:6$$times$$10$$^{16}$$-2$$times$$10$$^{19}$$W/cm$$^{2}$$)巨大クリプトンクラスターと巨大キセノンクラスターからのX線測定実験によって支持された。

論文

Characterization of preformed plasmas with an interferometer for ultra-short high-intensity laser-plasma interactions

匂坂 明人; 大道 博行; 小倉 浩一; 織茂 聡; 林 由紀雄; 西内 満美子; 森 道昭; 松門 宏治*; 福見 敦*; Li, Z.*; et al.

Applied Physics B, 78(7-8), p.919 - 922, 2004/05

https://doi.org/10.1007/s00340-004-1447-0
 被引用回数：26 パーセンタイル：70.45(Optics)

現在、光量子利用研究グループにおいて、高強度レーザーと物質との相互作用によって生成される高エネルギー粒子(イオン,電子)やX線についての研究を行っている。また発生した高エネルギー粒子やX線については、さまざまな応用が提案されている。高強度レーザーと物質との相互作用過程においては、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の存在を無視することができない。そこで本実験では、高エネルギー粒子やX線の計測と同時にプリプラズマの計測を行った。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)を金属ターゲットに照射し、発生するイオン,電子,X線の計測と同時にプリプラズマを干渉計測によって調べた。干渉稿は、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ている。その結果、レーザーの集光領域よりも広い領域にわたってプリプラズマが生成していることがわかった。このことより、高強度レーザーはプラズマと相互作用していることになる。さらに高エネルギー粒子等の最大エネルギーや効率を、プリプラズマとの相互作用としてシミュレーションを行い、比較することが可能となる。今後、より詳細にプリプラズマの状態を調べていく予定である。

論文

Highly efficient relativistic-ion generation in the laser-piston regime

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

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.92.175003
 被引用回数：950 パーセンタイル：99.75(Physics, Multidisciplinary)

超高強度レーザー($$>$$10$$^{23}$$W/cm$$^2$$)と薄膜($$sim$$$$1mu$$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。

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