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論文

Study of charged particle activation analysis, 2; Determination of boron concentration in human blood samples

池部 友理恵*; 大島 真澄*; 伴場 滋*; 浅井 雅人; 塚田 和明; 佐藤 哲也; 豊嶋 厚史*; Bi, C.*; 瀬戸 博文*; 天野 光*; et al.

Applied Radiation and Isotopes, 164, p.109106_1 - 109106_7, 2020/10

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.01(Chemistry, Inorganic & Nuclear)

ホウ素中性子捕捉療法(BNCT)は難治性がんの治療に有効な放射線療法である。BNCTでは、中性子照射時間や中性子被曝量のコントロールのために、全血試料中の$$^{10}$$B濃度の正確な定量が不可欠である。我々は荷電粒子誘起放射化分析法(CPAA)を全血試料中$$^{10}$$B濃度の非破壊・精密測定に適用した。実験は原子力機構(JAEA)タンデム加速器にて8MeVの陽子ビームを用いて実施した。$$^{10}$$B(p,$$alpha$$)$$^{7}$$Be反応で生成する$$^{7}$$Beからの478keV $$gamma$$線を用いて$$^{10}$$Bを定量した。また血液中の鉄との核反応で生成する$$^{56}$$Coの$$gamma$$線を用いて$$gamma$$線強度を規格化した。実験の結果、開発したCPAA法は血液中の$$^{10}$$B濃度の定量に適用できることが明らかとなった。

論文

Development of beam-pointing stabilizer on a 10-TW Ti:Al${tiny 2}$O${tiny 3}$ laser system JLITE-X for laser-excited ion accelerator research

森 道昭; Pirozhkov, A.; 西内 満美子; 小倉 浩一; 匂坂 明人; 林 由紀雄; 織茂 聡; 福見 敦*; Li, Z.*; 加道 雅孝; et al.

Laser Physics, 16(7), p.1092 - 1096, 2006/07

 被引用回数:36 パーセンタイル:81.82(Optics)

レーザープラズマ相互作用などのパラメーターサーチ的な研究において、レーザーの安定的な供給は実験結果の信頼性を確保する意味で重要な課題である。本研究では、実験データの信頼性向上を目的に、最終的には従来の10TWレーザー装置に付加的にレーザーポインティングスタビライザーを設置する形で開発を進めている。これまでに装置本体の開発を終え、別のテラワットレーザーを用いて、100uradのポインティング安定性を10uradまで向上させることを実証している。これは、f/1の集光光学系で実験を行った場合に集光強度のゆらぎが40%$$sim$$3%以下に抑制されていることを意味する。

論文

Development of high-repetition-rate LD pumped Nd:YAG laser and its application

桐山 博光; 山川 考一

Laser Physics, 16(4), p.666 - 672, 2006/04

 被引用回数:4 パーセンタイル:24.36(Optics)

高繰り返し,高平均出力チタンサファイアレーザーシステムの小型化,高効率化を目的としてLD励起Nd:YAGジグザグスラブレーザーMOPAシステムの開発を行った。本増幅器は、合理的な6パス構成による多重パス増幅方式を採用し、低い入力エネルギーで高いエネルギー抽出効率を達成している。また、増幅光を高ビーム品質に保つため、ファラデーローテーター及びSBS位相共役鏡により、それぞれ熱複屈折効果と熱レンズ効果を補償する構成である。また、高い変換効率で第二高調波を発生させるために、非線形光学定数の大きいKTP結晶を採用した。平均LD励起パワーに対する増幅器平均出力特性を取得した。1-kHzの高繰り返し動作時において、平均LD励起パワー2.6-kWに対し、362-Wの増幅器平均出力が得られた。また、222-Wの増幅器平均出力に対して132-Wの高平均第二高調波出力を60%の高い変換効率で得た。応用への展開として、1繰り返し数-kHz,ピーク出力1-TWで動作するチタンサファイアレーザーシステムの実現に向けて、再生増幅器の開発を行った。平均グリーン励起パワー20-Wに対し、出力パワー4-Wが1-kHzの繰り返しで得られた。また、OPCPAの基礎的な実験を行い、出力エネルギー24-mJ,増幅利得6$$times$$106,増幅スペクトル帯域85-nm(FWHM)を達成した。

論文

Design and operation of high-energy and high-average-power diode-pumped single Nd:YAG amplifier with stimulated-Brillouion-scattering phase conjugate mirror

桐山 博光; 山川 考一; 影山 進人*; 宮島 博文*; 菅 博文*; 吉田 英次*; 中塚 正大*

Japanese Journal of Applied Physics, Part 1, 44(10), p.7464 - 7471, 2005/10

 被引用回数:2 パーセンタイル:9.78(Physics, Applied)

高平均出力・高繰り返しチタンサファイアレーザーの小型化,高効率化を目的として半導体レーザー(LD)励起Nd:YAGレーザーMOPA(Master-Oscillator-Power-Amplifier)システムの開発を行った。本システムは、低い入力エネルギーで高いエネルギー抽出効率を達成するため、レーザービームが励起領域を6回通過できる多重パス増幅方式を採用している。高ビーム品質の増幅を行うためにジグザグスラブ型増幅器で、さらにファラデーローテーター及びSBS位相共役鏡を用いて、それぞれ熱複屈折効果と熱レンズ効果を保証できる構成としている。また、高い変換効率で第二高調波光を発生させるために、非線形光学定数の大きいKTP結晶を採用した。本システムの動作試験を1kHzの高繰り返しで行った。平均のLD入力パワー2.6kWにおいて362Wの高平均出力(1064-nm)を達成した。$$sim$$1500の増幅度並びに14%の光-光変換効率を得た。また、波長変換試験において222Wの入力パワーに対して132Wの高平均第二高調波出力光(532-nm)が60%の高い変換効率で得られた。

報告書

高繰り返し軟X線レーザー開発用ドライバーレーザーの設計と要素性能の評価

越智 義浩; 長谷川 登; 鈴木 庸氏; 助川 鋼太*; 河内 哲哉; 岸本 牧; 永島 圭介

JAERI-Tech 2004-062, 32 Pages, 2004/11

JAERI-Tech-2004-062.pdf:1.84MB

繰返し頻度0.1Hzで動作する軟X線レーザー装置のドライバーレーザーとして、高繰り返しチャープパルスレーザーシステムの設計を行った。前段増幅部としてパルスの制御性にすぐれた光パラメトリック増幅器(OPCPA)を用いた。主増幅部にはレーザーガラスを用いるため、優れた放熱効果にすぐれたジグザグスラブ型増幅器を用い、小さいビームサイズでマルチパス増幅させた後、ダブルパス増幅を行う二段階増幅を採用した。また、像転送系をシステム全体に組み込むことで増幅レーザー光の空間強度分布の均一化を図った。本報告では、各部分について試作器を製作して行った増幅特性評価の結果と、それをもとに決定したシステムの最終仕様について報告する。

論文

High power pulsed green lasers

桐山 博光

Recent Research Developments in Optics, Vol.3, p.155 - 171, 2003/12

チタンサファイアチャープパルス増幅(CPA)レーザーシステムの励起光源として2つのグリーンレーザーシステムの開発を行った。一つは高エネルギーグリーン光発生を目指したものであり、ペタワットクラスのチタンサファイアレーザーシステム構築のための要素技術開発として、CLBO結晶を用いた高エネルギーグリーンレーザーシステムの開発を行った。25-Jの高エネルギーグリーン光が74%の高い変換効率で得られた。もう一方は高繰り返しテラワットクラスのチタンサファイアレーザーシステムを実現するため半導体レーザー励起方式を用いたレーザーシステムであり、0.13-Jのグリーン光が1-kHzの高繰り返し動作で得られた。これらのレーザーシステムの実験結果の詳細について紹介するとともに、設計,スケール則などについて議論する。

論文

Development of a pumping laser system for X-ray laser research

河内 哲哉; 加道 雅孝; 田中 桃子; 長谷川 登; 永島 圭介; 助川 鋼太*; Lu, P.; 高橋 謙二郎; 難波 愼一; 小池 雅人; et al.

Applied Optics, 42(12), p.2198 - 2205, 2003/04

 被引用回数:27 パーセンタイル:73.65(Optics)

X線レーザー研究専用の、2つのチャープパルス増幅ビームからなるNd:ガラスレーザーを開発した。このレーザーは、各々のビームにおいて最大20J, 1.3ピコ秒の出力を持ち、プリパルスのパルス幅を調整するための特徴的な可変機能を持っている。このレーザーシステムと収差を持たない線集光システムを用いることにより、ニッケル様銀X線レーザーの高効率な増幅に成功した。

論文

Q&A集でみるX線レーザー

加藤 義章

プラズマ・核融合学会誌, 77(2), p.138 - 139, 2001/02

本会誌のX線レーザーに関する講座として、Q&A形式で解説を行う。本稿は、「X線レーザーはどのように発展してきたか?」という質問に答えるもので、光レーザーの可能性が示唆されてから、X線レーザーが実現し、小型化されていった経過を解説する。

論文

Feasibility study of a direct bonding technique for laser crystals

杉山 僚; 福山 裕康*; 片岡 洋平*; 西村 昭彦; 岡田 幸勝*

Advanced Optical Manufacturing and Testing Technology 2000 (Proceedings of SPIE Vol.4231), p.261 - 268, 2000/11

直接接合法によって接合したチタンサファイア結晶について、その接合部の様子をマクロからミクロの領域で評価した。ザイゴ干渉計による接合部の透過波面歪み測定を行ったところ、10$$times$$5mmの範囲で0.031$$lambda$$(633nm)と極めて小さい結果を得た。レーザートモグラフィー装置による接合部の欠陥状態の観測では、微少欠陥が存在するもののその数は、結晶育成中に生じたチタンサファイア結晶固有の欠陥よりも少なく、光学ロスは少ないことが予見された。また、TEMを用いた観察では、接合部においても原子配列は揃っていることを確認した。さらにEDX分析から、接合面において約4倍のTiの濃度増加を見つけた。この理由としては、熱処理による原子の拡散と、ゴルスキー効果によるTiの析出について推察した。以上の結果から、直接接合したレーザー結晶は、レーザー素子として十分利用できることを明らかにした。

論文

Optics developments for CPA lasers in JAERI

杉山 僚; 福山 裕康*; 桂山 政道*; 安斎 裕*

電気学会光・量子デバイス研究会OQD-00-50, p.23 - 28, 2000/10

ペタワット級CPAレーザーには、従来になく大型かつ光学的品質の優れたNd:YAG及びチタンサファイア結晶が不可欠である。われわれは、これらの結晶を作成するために、2つの全く異なる方法について研究を行っている。第一の方法である2重るつぼ法により、全長185mmのNd:YAG結晶の育成に成功した。育成方向に現れるNdのドープ濃度変化量は、4%と、従来比の1/4の均一な結晶を得ることができた。また、第二の直接接合法により、石英ガラスや各種レーザー結晶の接合を行った。接合したチタンサファイア結晶について3種類の測定方法により評価した結果、接合部は光学的に良好であり、レーザー素子として使用できることを明らかにした。

論文

Second harmonic generation of LD-pumped high repetition rate and high energy Nd:YAG laser using a directly bonded KTP crystal

丸山 庸一郎; 鄭 和翊*; 加藤 政明; 丹羽 善人*; 松岡 史哲*; 的場 徹; 有澤 孝; 大場 正規

Trends in Optics and Photonics;Advanced Solid-State Lasers, 26, p.45 - 48, 1999/00

高繰り返しチタンサファイアCPAレーザーのポンプ光源として全固体Nd:YAGグリーンレーザーの開発を進めている。グリーンレーザーはシングルモード発振器、4パス前置増幅器、リング型2パス増幅器、波長変換装置より構成されている。発振器で発生するTEM$$_{00}$$のレーザー光は前置増幅器で増幅された後、リング型2パス増幅器でさらに増幅される。これらの増幅器は高いビーム質を維持するために互いに像転送光学系で結合されている。増幅されたレーザー光はもう1台の像転送光学系で波長を緑色に変換するための波長変換装置に転送される。波長変換用の非線形結晶には熱特性に優れたKTP結晶を2個拡散接合したものを使用した。接合した2個の結晶はお互いに約4分の位相ミスマッチが観測されたがこれはKTPの許容角度に比べて十分小さい。基本波のパルスエネルギーは繰り返し100Hzで2.1Jで、これを拡散接合したKTP結晶に入射することによって1Jの緑色光が発生でき、波長変換効率として約48%を得た。また緑色光の出力安定性は$$pm$$1%と安定であった。さらにパルス幅は約70nsとなりチタンサファイア結晶のポンピングに最適な長さが得られた。

論文

Development of all solid-state, high average power ultra-short pulse laser for X-ray generation

原山 清香; 赤岡 克昭; 鄭 和翊*; 加藤 政明; 丹羽 善人*; 丸山 庸一郎; 的場 徹; 有澤 孝; 宅間 宏*

JAERI-Conf 98-004, p.150 - 155, 1998/03

全固体高平均出力超短パルスレーザーの開発の現状について報告する。実験結果、計算結果を示し、問題点についての考察を行う。LD励起によるNd:YAGレーザーをポンプ源としたCPAマルチパス増幅システムを開発し、パルスエネルギー50mJを得ている。また、レーザー結晶内の熱歪みにより生ずるレーザー波面の乱れを補償するためのアダプティヴ・オプティックスを開発し、これを100fsの短パルスレーザーに適用し、波面歪みを補償前の0.78$$lambda$$(RMS)から0.15$$lambda$$へと改善した。繰り返し数を上げる際、大きな問題になると思われる結晶内の熱については、熱コードを用いたいくつかの解析を行い、高平均入力時の結晶温度の評価を行っている。この結果、現在のシステムにもう一段の増幅器を付加することにしており、1~2TWのピークパワーが得られるものと期待している。

論文

Closed loop wavefront correction of Ti:sapphire chirped pulse amplification laser beam

赤岡 克昭; 原山 清香; 鄭 和翊*; 丸山 庸一郎; 有澤 孝

Solid State Lasers VII, 3265, p.219 - 225, 1998/00

シャックハートマン型波面センサーとバイモルフ型デフォーマブルミラーにより構成されるクローズドループ波面制御システムを構築し、超短パルスチタンサファイアCPAレーザー光の波面制御を行った。その結果、波面の乱れの二乗平均(RMS)と最大と最小の差(P-V)は元の波面の1/5まで低減することができた。また、この時のレーザー光の集光強度は元のレーザー光の5倍となっていることがわかった。

論文

世界最短パルス幅のレーザー光発生

的場 徹

Isotope News, (521), p.18 - 19, 1997/10

原研・光量子科学センターにおける最近の成果であるピーク出力10テラワット級で世界最短パルス幅である16.6フェムト秒の極短パルス・超高ピーク出力レーザー光の発生に成功した内容について一般読者を対象に解説し、あわせて原研における光量子科学の研究開発の展開について紹介する。

論文

Ytterbium:glass CPA regenerative amplifier pumped by a free-running Ti:sapphire laser

Biswal, S.*; F.Druon*; Nees, J.*; G.Mourou*; 西村 昭彦

Conf. on Lasers and Electro-Optics, 11, p.319 - 320, 1997/05

超高強度光物理の推進のためには、現在主流であるチタンサファイアを増幅媒質に用いる極短パルスレーザーの問題点である(1)大型結晶作成の困難、(2)高出力QスウィッチSHGレーザーの高コスト代の2点を解決するような概念に基づく超高出力極短パルスレーザーの開発が必要となる。イッテルビウムガラスはチタンサファイアの30倍の飽和フルエンスと1000倍の上準位寿命を有するため、単位体積当たり大きなエネルギーを長時間保持することができ、高エネルギー化が可能なフリーランニングレーザーを励起光源に用いることができる。本発表では、フリーランニングチタンサファイアレーザーを用いてイッテルビウムガラス再生増幅器を試作し、出力エネルギー15mJレベルのCPAに初めて成功したことを報告する。

論文

The Scope and present status of JAERI "Advanced photon research" program

宅間 宏

Proceedings of 1st International Conference on Superstrong Fields in Plasmas, p.509 - 515, 1997/00

最近のCPA増幅によるレーザー技術の進歩によって、実験室規模の装置によって従来核融合用巨大システムでしか実現できなかったような100TW級以上の出力が通常の実験室規模の装置によって発生可能となり、またパルス幅もフェムト秒程度に短くすることが可能となっている。このような条件での光とプラズマの相互作用では、相対論的な効果や、電子だけにエネルギーが注入されるなど、従来見られなかったような新局面が展開され、その結果高強度のX線の発生やプラズマ中に長いチャンネルと作る光の伝播,光による電子の高エネルギー加速、さらには精密加工や医療など広範な基礎領域・応用領域で画期的な展開が期待される。原研の光量子研究計画は、このような新領域を総合的に開拓しようとなるもので、極短パルス幅・コンパクト化を特徴とする超高強度レーザーの開発,X線レーザーやレーザー加速への応用研究を中心とし、さらにそれらの結果を共同研究によって広範な領域に応用使用とするものである。すでに9.6TWのピーク出力を世界最短幅16.6fsで発生することに成功し、さらに100TW, 20fsの発生が本年中に達成される見込みである。

論文

Chirped pulse amplification in a ytterbium:glass regenerative amplifier

Biswal, S.*; F.Druon*; 西村 昭彦; Nees, J.*; G.Mourou*

Technical Digests on CLEO/Pacific Rim'97, P. 15, 1997/00

超高強度光物理学の新たな展開のためペタワット級のCPAレーザーの小型化・高効率化が必要である。イッテルビウムガラスは、チタンサファイヤの30倍以上の飽和フルエンスとネオジウムガラスの3倍の増幅帯域と2m秒の長い上準位寿命を有する優れた増幅媒質である。このイッテルビウムガラスを増幅媒質とすることで、半導体レーザー直接励起が可能な小型・高効率のシステムが実現する。現在のところ励起光源には半導体レーザーに代わりフラッシュライプ励起のフリーランニングレーザーが必要である。本発表では小型のフリーランニングチタンサファイヤレーザーを用いてイッテルビウムガラス再生増幅器を試作し出力エネルギー15mJレベルのCPAに成功したことを報告する。

論文

The Future of CPA

Nees, J.*; G.Mourou*; Biswal, S.*; J.Itatani*; A.C.Tien*; J.C.Chanteloup*; 西村 昭彦; 宅間 宏*

Ultrafast Optics 1997, 4 Pages, 1997/00

1985年にレーザー媒質を破壊すること無く超高出力を得るCPA法が開発されて以来、超高出力レーザーの発展は著しく、現在、数TWから数十TWのシステムが世界各地で稼動するに至っている。今後、X線レーザーやレーザー加速$$gamma$$線発生などの超高強度光物理学の展開のためには、PW級の出力を微小領域に集光し、10$$^{22}$$w/cm$$^{2}$$以上の光電場を発生させる必要がある。このためのCPAレーザーシステムは、現在のチタンサファイアに代わりイッテルビウムガラスをレーザー媒質に用いた小型高出力を特徴とし、将来的に半導体レーザー直接励起が可能なシステムが適している。現時点では半導体レーザーに代わり高エネルギーを得易いフラッシュランプ励起のフリーランニングレーザーを励起光源とすることで効率的な開発が可能である。講演では次世代CPAレーザー像について述べる。

報告書

高温ガス炉の事故時における燃料からの核分裂生成物放出割合解析コード; RACPAC

沢 和弘; 田沢 勇次郎*; 板倉 洋文*

JAERI-M 91-128, 33 Pages, 1991/08

JAERI-M-91-128.pdf:0.91MB

高温ガス炉の事故時における、炉心からの核分裂生成物(FP)の放出量を解析するために、計算コードRACPACを開発した。本コードは、以下のような特徴を有している。(1)原子炉停止後の被覆燃料粒子からのFP放出割合を、換元拡散係数を用いた解析解に基づき計算する。(2)核種毎の換元拡散係数は、通常運転時におけるFPの放出速度と生成速度の比(R/B)のデータから計算することができる。(3)事故後の炉心温度挙動に伴う放出割合の変化を計算することができる。本報告書は、RACPACで扱っている被覆燃料粒子からのFP放出モデル、換元拡散係数の計算方法、使用方法及び計算例を述べたものである。

口頭

レーザー粒子加速研究高度化のための補助圧縮による高次分散補償

森 道昭; 桐山 博光; 宮坂 泰弘; 岸本 牧; 小瀧 秀行; 林 由紀雄; 神門 正城; 近藤 公伯

no journal, , 

レーザー駆動粒子ビームをさまざまな応用に展開していく上でその制御性・安定性向上は重要な課題である。この制御性向上には、励起源のレーザーの安定性の向上が必要であり、特に高次分散補償はパルス時間波形の安定化において重要である。本研究では、ASEペデスタルの大幅な抑制と、高次分散補償によりシャープな立ち上がりの両立を目的とする補助圧縮による高次分散補償に関する研究を行い、その効果について実際の導入を通じてその検証を行った。本講演では、これらの結果とその考察を中心に発表を行う。

口頭

レーザー駆動粒子線性能向上に向けたグレーティング補助圧縮による超急峻パルス生成

森 道昭; 桐山 博光; 宮坂 泰弘; 岸本 牧; 小瀧 秀行; 林 由紀雄; 神門 正城; 近藤 公伯

no journal, , 

高次分散補償は、古くから研究が進んでいる。しかし、その多くは設置場所がフロントエンドに限られる事から、ASEペデスタルの抑制で不利である。本研究では、ダメージ閾値の観点で有利なグレーティングパルス圧縮器を補助圧縮に用いることでASEペデスタルの抑制と高次分散補償の両立を狙い、10TW級チタンサファイアレーザー装置JLITE-Xを用いてその検証を行った。その結果、良好なASEペデスタル(1e-7)をキープする形で高次分散補償の影響が顕著となる0psから数10psまでの領域で改善を確認した。特にピーク(0ps)から-1psにかけて急峻性の改善が著しい。本講演では、この結果を中心に今後の計画を含めて報告を行う。

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