レーザー駆動電子雲の高時間分解計測とその集団ダイナミクスの解明

激光驱动电子云的高时间分辨测量及其集体动力学的阐明

基本信息

批准号：
22K14021
负责人：
小島完興
金额：
$ 1.66万
依托单位：
National Institutes for Quantum Science and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

高強度レーザー光を固体標的に照射することでMeV級の高エネルギーイオンを加速する方法は、レーザー駆動イオン加速と呼ばれている。レーザー駆動イオン加速ではターゲットの裏面に局所的に生成される電子雲が生むシース電場によってイオンを加速する。そのためレーザー駆動イオン加速における“電子雲”は従来加速器における“加速管”としての重要な役割を果たす。本研究の目的は、高速膨張する電子雲の時間発展ならびに3次元的な発展形状を数100フェムト秒の高いフレームレートでマルチフレーム撮影出来る撮影装置を開発することである。また、構築した撮影装置を用いて電子雲の膨張の様子を撮影し、標的裏面に形成される分極電場の空間分布および時間発展を明らかにすることでレーザー駆動イオン加速の安定性の向上を行う計画である。本研究は、レーザー駆動イオン加速において“加速管”の役割を果たす電子雲ならび分極電場の最初の観測・制御に取り組む画期的なものである。初年度である本年度は、電子雲の超高速計測に必要なチャープパルス光を利用した高速度計測装置の設計を光線追跡コードを用いて行った。その後、設計した計測装置の構築に必要な光学部品を購入し、装置の構築を行った。計測に用いるチャープ光とは、例えば、光の波長が赤⇒黄⇒緑⇒青⇒紫のように時間方向に並んだ光を指す。本年度に構築した装置では、この広域なチャープ光を電子雲に照射し、その反射光を波長ごとに分けて結像することで、観測物に光が波長順に到着する時間差を時間分解のフレームレートに利用した高速時間分解な撮影に成功した。

通过将高强度激光照射到实心靶标上，加速高能MEV离子的方法称为激光驱动的离子加速度。激光驱动的离子加速度通过在目标后表面局部产生的电子云产生的鞘电场加速离子。因此，激光驱动的离子加速度中的“电子云”在常规加速器中作为“加速器管”起重要作用。这项研究的目的是开发一种能够以数百个飞秒的高框架速率进行多帧射击的照相设备，包括高速扩展电子云的时间演变和三维演化形状。此外，该计划是使用构造的成像装置来拍摄电子云的扩展，并阐明目标背面形成的极化电场的空间分布和时间演变，从而提高激光驱动的离子加速度的稳定性。这项研究是一项开创性的任务，旨在解决电子云和极化电场的最初观察和控制，这些电场在激光驱动的离子加速度中起着“加速器管”的作用。今年，第一年，我们使用射线跟踪代码设计了高速测量设备，使用刺耳的脉冲灯，这对于电子云的超高速度测量是必不可少的。之后，购买了构造设计的测量设备所需的光学组件并构建了设备。测量中使用的chir灯是指在时间方向上排列光波长的光，例如红色，黄色，绿色，蓝色和紫色。该设备今年建造的设备将这种宽区域的chirp灯照射到电子云上，然后通过将其分为波长来对反射的光进行成像，从而使高速，时间分辨的射击使用光在观测中的时间差，以波长的顺序为时间差异，将其作为时间汇回的帧速率。

项目成果

期刊论文数量（1）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Demonstration of a spherical plasma mirror for the counter-propagating kilojoule-class petawatt LFEX laser system

用于反向传播千焦级拍瓦 LFEX 激光系统的球形等离子体镜演示

DOI：
10.1364/oe.475945
发表时间：
2022
期刊：
Optics Express
影响因子：
3.8
作者：
. S. Makarov;M. Makita;M. Nakatsutsumi;T. Pikuz;N. Ozaki;T.R. Preston;K. Appel;Z. Konopkova;V. Cerantola;E. Brambrink;J.-P. Schwinkendorf;I. Mohacsi;T. Burian;J. Chalupsky;V. Hajkova;L. Juha;V. Vozda;B. Nagler;U. Zastrau;S. Pikuz;西村征也;Kojima Sadaoki他
通讯作者：
Kojima Sadaoki他

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小島完興其他文献

レーザー駆動イオン加速機構におけるプロトンビームの横方向エミッタンス診断

激光驱动离子加速机构质子束横向发射诊断

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
宮武立彦;小島完興;榊泰直;竹本伊吹;近藤康太郎;西内満美子;ヂンタンフン;錦野将元;渡辺幸信;岩田佳之;白井敏之;神門正城;近藤公伯
通讯作者：
近藤公伯

ラジオクロミックフィルムを用いたマイクロメートル空間分解能の線量計測手法の開発

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DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
作者：
宮武立彦;小島完興;榊泰直;竹本伊吹,ヂンタンフン;畑昌育;錦野将元;近藤康太郎;西内満美子; 渡辺幸信;岩田佳之;白井敏之;神門正城;近藤公伯
通讯作者：
近藤公伯

プレプラズマが高強度レーザー生成高速電子のエネルギー分布及び発生効率に与える影響II

预等离子体对高强度激光产生高速电子能量分布和产生效率的影响II

DOI：
发表时间：
2016
期刊：
影响因子：
0
作者：
小島完興;畑昌育;有川安信;岩田夏弥;Alessio Morace et al.;小島完興　有川安信　藤岡慎介 Alessio Morace 坂田匠平匂坂明人余語覚文　Zhe Zhang　池之内孝仁尾崎哲　長井隆浩　安部勇輝　宇津木卓　李昇浩　井上裕晶　側貴行　田口雄基　松尾一輝　戸崎翔太　小倉浩一　Alexander PIROZHKOV　錦野将元　近藤公伯　西村博明　白神宏之　中井光男　疇地宏　FIREX Team
通讯作者：
小島完興　有川安信　藤岡慎介 Alessio Morace 坂田匠平匂坂明人余語覚文　Zhe Zhang　池之内孝仁尾崎哲　長井隆浩　安部勇輝　宇津木卓　李昇浩　井上裕晶　側貴行　田口雄基　松尾一輝　戸崎翔太　小倉浩一　Alexander PIROZHKOV　錦野将元　近藤公伯　西村博明　白神宏之　中井光男　疇地宏　FIREX Team

本海東縁に分布する海底下砂質堆積物薄層の堆積環境および初期続成作用

本西海东缘海底薄层砂质沉积物的沉积环境及早期成岩作用

DOI：
发表时间：
2016
期刊：
影响因子：
0
作者：
匂坂明人;小倉浩一;錦野将元;Pirozhkov Alexander S.;河内哲哉;西内満美子;今亮; 神門正城;近藤公伯;有川安信;小島完興; Morace Alessio;戸崎翔太;余語覚文;中井光男;西村博明;千葉王義・松下侑未・藤原達央・内田隆・大川浩一;坂井啓貴・内田　隆・堀内瀬奈・松本　良
通讯作者：
坂井啓貴・内田　隆・堀内瀬奈・松本　良