Investigation on the formation of high temperature non-LTE solid density high-Z plasma by PW-class femtsecond laser

PW级飞秒激光器高温非LTE固体密度高Z等离子体形成研究

• 批准号: 22H00121
• 负责人: 西内 満美子
• 金额: $ 26.71万
• 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 Scientific Research (A)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2027-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H00121/
• 关键词: 高温・高密度非平衡プラズマ; 超高強度レーザー; 多価重イオン; レーザー駆動重イオン加速; 高密度非平衡プラズマ

本研究の目的は、既存技術に則った重イオン加速器では得られないパラメータを持つ可能性のある、レーザー駆動高重イオン型の新規加速器技術の確立を目指し、重元素を効率的に多価電離・加速する手法を確立するための条件を探索することである。効率の良い加速を行うためにはできるだけ初期段階にて重イオンを多価電離状態とすることが必要不可欠であるため、PW級フェムト秒パルスレーザーを固体薄膜に照射し、固体密度にできるだけ近い状態の重イオンプラズマを作り出すことで、高温プラズマ中での電子衝突過程にて多価電離した重イオンを作り出すことを試みる。多価電離され、高エネルギーでターゲットより発生する重イオンは、使用するターゲットの厚みによって、その発生方向が変化するため、イオンの検出器を複数台設置して、発生方向をモニターする必要がある。R４年度は既存のトムソンパラボライオンスぺクトロメーター（ターゲット垂直方向、レーザー進行方向に設置）に加えて、レーザー進行方向から10度離れた方向にトムソンパラボラスぺクトロメーターを設置するため設計、製作を行った。また、レーザー駆動イオン加速実験において、プラズマの温度を計測しつつ（X線スぺクトロメーターは既存のものを使用）３台のトムソンパラボラスぺクトロメーターにてイオンのエネルギー・価数の、空間分布のデータを取得することに成功した。これらのデータは、R5年度において解析を進める予定である。

Purpose の this study は, existing technology に っ た heavy イ オ ン accelerator で は have ら れ な い パ ラ メ ー タ を hold つ possibility の あ る, レ ー ザ ー 駆 dynamic high heavy イ オ ン type の new rules accelerator technology の establish を refers を し, heavy elements working rate more に 価 ionization, accelerate す る gimmick を establish す る た め の conditions を す る こ と で あ る. Good working rate の い line acceleration を う た め に は で き る だ け early Duan Jie に て heavy イ オ ン を 価 ionization state more と す る こ と が need not owe で あ る た め, PW フ ェ ム ト seconds パ ル ス レ ー ザ ー し に を solid membrane exposure, the density of solid に で き る だ け weighs nearly い state の イ オ ン プ ラ ズ マ を as り out す こ と で, high-temperature プ ラ ズ マ in で の electricity The sub-conflict process is にて multiple 価 ionization <s:1> た heavy <s:1> <s:1> を を work out す とを とを try みる. More 価 ionization さ れ, high エ ネ ル ギ ー で タ ー ゲ ッ ト よ り 発 raw す る heavy イ オ ン は, use す る タ ー ゲ ッ ト の thick み に よ っ て, そ の 発 が raw direction - the す る た め, イ オ ン の 検 extractor を plural sets set し て, 発 direction を モ ニ タ ー す る necessary が あ る. R4 annual は existing の ト ム ソ ン パ ラ ボ ラ イ オ ン ス ぺ ク ト ロ メ ー タ ー (タ ー ゲ ッ ト vertically, レ ー ザ ー direction に Settings) に plus え て, レ ー ザ ー for direction か ら 10 degrees from れ た direction に ト ム ソ ン パ ラ ボ ラ ス ぺ ク ト ロ メ ー タ ー を set す る た め line design and production of を っ た. ま た, レ ー ザ ー 駆 dynamic イ オ ン acceleration be 験 に お い て, プ ラ ズ マ を の temperature measuring し つ つ (X-ray ス ぺ ク ト ロ メ ー タ ー は existing の も の を) three の ト ム ソ ン パ ラ ボ ラ ス ぺ ク ト ロ メ ー タ ー に て イ オ ン の エ ネ ル ギ ー 価 の, spatial distribution, の デ ー タ を obtain す る こ と に successful し た. <s:1> れら デ デ タ タ タ である, the analysis of にお て て for the year R5 を is hereby determined by める.

项目成果

Enhancement of ion acceleration from transparency-driven foils demonstrated at two ultra-intense laser facilities

在两个超强激光设施中演示了透明驱动箔增强离子加速的效果

• 发表时间: 2023
• 作者: A. Kon;M. Nishiuchi;Y. Fukuda;K. Kondo;K. Ogura;A. Sagisaka;Y. Miyasaka;N. P. Dover;M. Kando;A. S. Pirozhkov;I. Daito;L. Chang;Il W. Choi;C. Hee Nam;T. Ziegler;H.-P. Schlenvoigt;K. Zeil;U. Schramm;and H. Kiriyam;M. Nishiuchi et al.,;M. Nishiuchi et al.,
• 通讯作者: M. Nishiuchi et al.,

Spectral-temporal Measurement Capabilities of Third-order Correlators

三阶相关器的谱时测量能力

• DOI: 10.1364/oe.475575
• 发表时间: 2023
• 期刊: Optics Express
• 影响因子: 3.8
• 作者: S. Bock;T. Oksenhandler;T. Puschel;R. Gebardt;R. Pausch;T. Ziegler;C. Bermert;L. Zeil;A. Irman;T. Toncham;H. Kiriyama;M. Nishiuchi,;A. Kon;U. Schramm
• 通讯作者: U. Schramm

Enhanced ion acceleration from transparency-driven foils demonstrated at two ultraintense laser facilities.

• DOI: 10.1038/s41377-023-01083-9
• 发表时间: 2023-03-13
• 期刊: LIGHT-SCIENCE & APPLICATIONS
• 影响因子: 19.4
• 作者: Dover, Nicholas P. P.;Ziegler, Tim;Assenbaum, Stefan;Bernert, Constantin;Bock, Stefan;Brack, Florian-Emanuel;Cowan, Thomas E. E.;Ditter, Emma J. J.;Garten, Marco;Gaus, Lennart;Goethel, Ilja;Hicks, George S. S.;Kiriyama, Hiromitsu;Kluge, Thomas;Koga, James K. K.;Kon, Akira;Kondo, Kotaro;Kraft, Stephan;Kroll, Florian;Lowe, Hazel F. F.;Metzkes-Ng, Josefine;Miyatake, Tatsuhiko;Najmudin, Zulfikar;Pueschel, Thomas;Rehwald, Martin;Reimold, Marvin;Sakaki, Hironao;Schlenvoigt, Hans-Peter;Shiokawa, Keiichiro;Umlandt, Marvin E. P.;Schramm, Ulrich;Zeil, Karl;Nishiuchi, Mamiko
• 通讯作者: Nishiuchi, Mamiko

Highly charged energetic ion beam from high temperature high density plasma produced by temporally controlled short-pulse high inｚtensity lasers

由时控短脉冲高强度激光器产生的高温高密度等离子体产生的高能离子束

• 发表时间: 2022
• 作者: A. Kon;M. Nishiuchi;Y. Fukuda;K. Kondo;K. Ogura;A. Sagisaka;Y. Miyasaka;N. P. Dover;M. Kando;A. S. Pirozhkov;I. Daito;L. Chang;Il W. Choi;C. Hee Nam;T. Ziegler;H.-P. Schlenvoigt;K. Zeil;U. Schramm;and H. Kiriyam;M. Nishiuchi et al.,;M. Nishiuchi et al.,;金田英宏;M. Nishiuchi et al.,
• 通讯作者: M. Nishiuchi et al.,

Helmhoiltz Zentrum Dresden Russerdorf(ドイツ)

德累斯顿鲁塞尔多夫亥姆霍伊兹中心（德国）