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論文

Isotope-selective dissociation of diatomic molecules by terahertz optical pulses

市原 晃; 松岡 雷士*; 瀬川 悦生*; 横山 啓一

Physical Review A, 91(4), p.043404_1 - 043404_7, 2015/04

https://doi.org/10.1103/PhysRevA.91.043404
 被引用回数：14 パーセンタイル：56.13(Optics)

二種類のテラヘルツ光学パルスを用いて二原子分子を気層中で同位体選択的に解離する方法を提案する。この方法ではまず、周波数櫛を形成するテラヘルツパルス列により分子の回転状態を同位体選択的に励起する。そして、回転励起した分子を別の高強度テラヘルツパルスにより解離する。提案した方法の有効性を示すため、塩化リチウム$$^{7}$$Li$$^{35}$$Clと$$^{7}$$Li$$^{37}$$Clを用いて波束法による計算機シミュレーションを実施した。その結果、基底振動回転状態の$$^{7}$$Li$$^{37}$$Clの約20%を同位体選択的に解離することができた。この方法はLiCl以外の二原子分子に適用可能であり、更に、回転状態が熱分布を取る分子集団に適用可能であると期待できる。

口頭

Study of sub-terahertz high power gyrotron for ECH&CD system of DEMO

坂本 慶司; 假家 強*; 小田 靖久; 南 龍太郎*; 池田 亮介; 梶原 健; 小林 貴之; 高橋 幸司; 森山 伸一; 今井 剛*

no journal, , 

For the Electron cyclotron resonance heating and current drive (ECH&CD) system on fusion DEMO reactor, the high power mm-wave of 200 GHz $$sim$$ 300 GHz is expected. To increase the gyrotron frequency, extremely high-order oscillation mode should be adopted to suppress the Ohmic loss on the resonator wall less than ~20 MW/m$$^{2}$$. Here, we designed and fabricated a 300 GHz gyrotron of TE32,18 mode oscillation and started a short pulse experiment to investigate the oscillation characteristics of the high order mode at ~300 GHz. As a preliminary result, we demonstrated the power generation of ~0.5 MW at ~300 GHz oscillation at the oscillation mode of TE32,18, and other modes. A height of the test gyrotron is ~2 m. The electron gun is diode type magnetron injection gun (MIG), to maximize the diameter of an electron emitter (d = 74 mm). The resonator is a conventional open cavity. The diameter is 31.6 mm, which corresponds to the 300 GHz oscillation with TE32,18 mode. This mode is capable of 0.5 MW/300 GHz at CW operation. The distance from the emitter to the resonator is ~520 mm. The oscillation power is transmitted by the collector as a waveguide, and outputted as the oscillation mode through the sapphire window of 102 mm in diameter. A super-conducting magnet (SCM) is a 13 T liquid-He-free-magnet, which has a room temperature bore diameter of 110 mm. A dummy load is put on the top of the gyrotron to absorb and measure the output power. In the experiment, we demonstrated the power generation of ~0.5 MW at ~300 GHz oscillation at the TE32,12 mode. The applied beam voltage is 80 kV, and the beam current is 36.8 A. Pulse duration is ~2 msec. A MIG field is optimized to oscillate the target mode. The power peak was around 12.0 T, which corresponds to the TE32,18 mode. By decreasing the magnetic field to ~11.73 T, lower adjacent mode TE31,18 appeared. Detailed studies of the mode competition, etc., will be carried out.

口頭

テラヘルツ光パルスによる回転温度70Kの塩化リチウム分子の同位体選択的解離に対する計算機シミュレーション

市原 晃; 松岡 雷士*

no journal, , 

長寿命核分裂生成物の同位体分離は、核変換研究のために必要である。我々は最近、二種類のテラヘルツパルスを用いて、気相で二原子分子を同位体選択的に解離させる方法を提案した。この方法では、先ず少数のパルスから成る光周波数櫛により指定した同位体分子を選択的に回転励起させ、その後別の高強度パルスを使って高回転状態の分子を解離する。本研究では、原子炉で生成されるCsIの代理分子としてLiClを用い、回転温度70Kの$$^7$$Li$$^{35}$$Clと$$^7$$Li$$^{37}$$Clの分子集団において、$$^7$$Li$$^{37}$$Clが選択的に解離できることを分子波束法に基づく数値計算により実証した。得られた解離確率は$$^7$$Li$$^{37}$$Clで20%、$$^7$$Li$$^{35}$$Clでは0.5%だった。本研究のテラヘルツパルス設計法は、他の二原子分子の同位体選択的解離に適用可能であると期待される。

口頭

接触型回折格子法による高強度テラヘルツ光の発生

坪内 雅明; 永島 圭介; 吉田 芙美子; 越智 義浩; 圓山 桃子

no journal, , 

現在、テラヘルツ(THz)光による分子回転の制御、特に分子空間配向の実現を目指して高強度THz光源の開発を行っている。高強度THz光発生では、波面傾斜された近赤外励起光をMg-sLiNbO$$_{3}$$結晶に照射する手法が主に用いられている。Heblingらは高い効率で高強度THz光を発生するための諸条件を計算し、400fs-1ps程度の比較的長いパルス幅を持つ近赤外励起光源の優位性を示した。このようなパルス幅を有する高強度近赤外光発生にはYb:YAG結晶の利用が考えられるが、彼らは繰り返し周波数10Hzの再生増幅器により200mJの励起光源を得、125$$mu$$Jという超高強度THz光発生に成功した。我々は高強度THzパルス光を分子制御へ応用することを考慮し、高繰り返し(1kHz)高強度近赤外励起光源を開発し、高強度THz光を発生することを試みた。

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