A Long-life Cryogenic Laser Ion Source for Next Generation Heavy Ion Therapy Accelerators

用于下一代重离子治疗加速器的长寿命低温激光离子源

基本信息

  • 批准号:
    21H03838
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 11.15万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
  • 财政年份:
    2021
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2021-04-01 至 2024-03-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

2022年度は、前年度に開発した原理実証用のクライオ標的レーザーイオン源試験装置を用いて、CO2ガスを昇華させて形成した固体標的へのレーザー照射実験を重点的に実施した。昇華層の厚さや形成速度をパラメータにして、レーザー照射により生成されたプラズマの特性、特に含まれる炭素イオンの生成量や価数分布の変化、クライドヘッド基板への影響等について詳細に調べた。CO2昇華層の厚さが増すと、昇華層のレーザーアブレーションに伴い発生する衝撃波によって破砕される氷結層の面積が増大すること、特に厚さが100μm程度を超えると、重力の作用も相まって、クライオヘッド表面の広範囲にわたって昇華層の欠損が生じることが分かった。昇華層が500μmよりも厚くなると、昇華層の表面のみがアブレーションされ、氷結層の破砕が生じない場合があることも明らかになった。また、昇華層の形成速度を早めると、同じ厚さの昇華層でもレーザー照射による破砕のされ方に違いが出ることも分かった。CO2ガスの供給流量を大きくして、短時間で形成した昇華層は比較的衝撃に対して脆い傾向が見られた。一方、レーザー照射による基板の損傷(クレーター)については、昇華層の厚さを増すと徐々に大きくなるが、50μm程度を超えると逆に軽減できることが分かった。この結果はレーザーピーニング効果が基板損傷において重要な役割を果たしていることを示唆している。現状は、熱伝導性の観点から、銅基板を使用しているが、より硬度の高いタンタルやタングステン等を基板として用いることで、ピーニング効果による基板損傷を低減できる見込みが得られた。
In 2022, the development of the principle of the use of carbon dioxide in the source test device, CO2 sublimation and the formation of solid target carbon dioxide irradiation were carried out. The thickness of the sublimation layer, the formation speed of the sublimation layer, the characteristics of the sublimation layer, the amount of the sublimation layer, the number distribution of the sublimation layer, and the influence of the sublimation layer on the substrate are adjusted in detail. The thickness of CO2 sublimation layer increases, the area of the sublimation layer increases due to the shock wave generated in the sublimation layer, the thickness increases to 100μm, the gravity effect increases, and the surface area of the sublimation layer decreases due to the shock wave. The sublimation layer is 500μm thick, the surface of the sublimation layer is broken, and the junction layer is broken. The sublimation layer is formed at an early stage and at the same thickness. CO2 supply flow rate is too large, short time to form sublimation layer, relatively fragile trend is seen. The thickness of the sublimation layer is increased to 50μm. The result is that the substrate is damaged. The present situation is that the thermal conductivity of the copper substrate is high, the hardness of the copper substrate is high, and the substrate damage is low.

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
固体標的レーザーイオン源におけるレーザー照射条件の最適化
固态靶激光离子源激光照射条件优化
  • DOI:
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    西下匠摩;長谷川純;高橋一匡;田村潤;堀岡一彦;高山健
  • 通讯作者:
    高山健
クライオ標的のレーザーアブレーションによる基板損傷軽減に関する研究
低温靶材激光烧蚀减少基底损伤的研究
  • DOI:
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    松原直暉;長谷川純;高橋一匡;田村潤;堀岡一彦;高山健
  • 通讯作者:
    高山健
Development of a Long Life Laser Ion Source Using a Cryogenic Solid Target
使用低温固体靶开发长寿命激光离子源
  • DOI:
  • 发表时间:
    2023
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Y. Inoue;J. Hasegawa;N. Matsubara;K. Takahashi;J. Tamura;K. Horioka;K. Takayama
  • 通讯作者:
    K. Takayama
クライオ標的を用いた高電離炭素イオン供給のための長寿命レーザーイオン源の開発
开发长寿命激光离子源,使用低温靶提供高电离碳离子
  • DOI:
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    井上湧次;長谷川純;堀岡一彦;高橋一匡;田村潤;高山健
  • 通讯作者:
    高山健
クライオ CO2 標的のレーザーアブレーションに関する研究
低温CO2靶材激光烧蚀研究
  • DOI:
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    長田健介;Theofilus A. Tockary;片岡一則;井上湧次,神内拓真,長谷川純,堀岡一彦,田村潤, 高橋一匡,高山健
  • 通讯作者:
    井上湧次,神内拓真,長谷川純,堀岡一彦,田村潤, 高橋一匡,高山健
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  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    今泉 敏
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  • DOI:
  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 作者:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    J.Hasegawa;C.Polee;H.Fukuda;Y.Oguri;長谷川 純
  • 通讯作者:
    長谷川 純
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  • DOI:
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    長谷川 純;吐師 道子;松井 淑恵;入野 俊夫
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    入野 俊夫
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    $ 11.15万
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    2001
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    $ 11.15万
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