Elucidation of the mechanism of laser-driven ion acceleration using solid state nuclear track detectors

電子線やX線がイオンと同時発生するレーザー駆動イオン加速実験において、イオンのみをエッチピットとして検出可能な固体飛跡検出器は最も信頼性の高い検出器として用いられている。エッチピットの開口部形状を解析することで、入射エネルギーや核種といった入射粒子に関する詳細な情報を得ることができる。しかしながら、エッチピットの解析には膨大な時間と手間を要するため、それらを軽減する必要がある。今年度は、量子科学技術研究開発機構関西光科学研究所の高強度レーザーJ-KAREN-Pにおいて、クラスターターゲットを用いたイオン加速実験を実施した。イオン検出器として、固体飛跡検出器CR-39及びトムソンパラボラスペクトロメータを用い、結果を比較した。固体飛跡検出器の解析には、昨年度に開発した光学顕微鏡下でリアルタイムにエッチピットを認識可能なプログラムを利用し、速報性に優れた解析を実施することで、CR-39のイオン計測結果は実験方針を定める上で重要な指針として活用された。しかしながら、粒子数が少なくなる高エネルギー成分については、ノイズとの識別が困難なケースが出てきた。これを解決するためには、機械学習による分類では不十分であり、エッチピットの成長挙動を追跡する必要が出てきた。そこで、エッチング前後のエッチピットに対して、同一粒子が形成したものを検出するプログラムを開発した。今後は本プログラムの精度を向上させることにより、より詳細なエネルギースペクトルを明らかにすることが可能になると考える。

電子線やX線がイオンと同時発生するレーザー駆動イオン加速実験において、イオンのみをエッチピットとして検出可能な固体飛跡検出器は最も信頼性の高い検出器として用いられている。エッチピットの開口部形状を解析することで、入射エネルギーや核種といった入射粒子に関する詳細な情報を得ることができる。しかしながら、エッチピットの解析には膨大な時間と手間を要するため、それらを軽減する必要がある。今年度は、量子科学技術研究開発機構関西光科学研究所の高強度レーザーJ-KAREN-Pにおいて、クラスターターゲットを用いたイオン加速実験を実施した。イオン検出器として、固体飛跡検出器CR-39及びトムソンパラボラスペクトロメータを用い、結果を比較した。固体飛跡検出器の解析には、昨年度に開発した光学顕微鏡下でリアルタイムにエッチピットを認識可能なプログラムを利用し、速報性に優れた解析を実施することで、CR-39のイオン計測結果は実験方針を定める上で重要な指針として活用された。しかしながら、粒子数が少なくなる高エネルギー成分については、ノイズとの識別が困難なケースが出てきた。これを解決するためには、機械学習による分類では不十分であり、エッチピットの成長挙動を追跡する必要が出てきた。そこで、エッチング前後のエッチピットに対して、同一粒子が形成したものを検出するプログラムを開発した。今後は本プログラムの精度を向上させることにより、より詳細なエネルギースペクトルを明らかにすることが可能になると考える。