Development of ultrashort-pulsed point neutron source driven by high-intensity lasers and its application to high-density plasma diagnostics

高强度激光驱动的超短脉冲点中子源的研制及其在高密度等离子体诊断中的应用

• 批准号: 22H01206
• 负责人: 安部 勇輝
• 金额: $ 10.32万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H01206/
• 关键词: 中性子源; レーザー; 核融合

本研究の目的は，超短パルス「点」中性子源の開発及びその応用技術の確立によって，中性子ラジオグラフィによる高解像度・高時間分解画像診断を可能にすることである．研究代表者らが提唱する「爆縮不要の慣性核融合方式」をさらに発展させることで，球殻ターゲットへの一方向からのレーザー照射によってピコ秒・ミクロンスケールの超短パルス点中性子源を生成する実験を行った．これまでナノ秒レーザーを用いて行われてきた同手法に関する国内外の実験に対して，本研究ではピコ秒の超短パルスレーザーを用いることで集束プラズマの劇的な衝突エネルギーの向上に成功し，その結果，3桁以上の中性子生成効率の改善を達成した．中性子発生数はレーザーの出力エネルギー（or集光強度）の4乗に比例しており，その物理的説明の検討を行った．また，今年度は次年度実験に向けて，更なる中性子数増大を達成するためのターゲット形状の最適化と，中性子発生点の「大きさ」を計測するためのイメージングデバイスの開発を進めた．中性子イメージングでは，ぺナンブラと呼ばれる肉厚のピンホールを用いた中性子結像法を採用し，シンチレータパネルとマルチピクセル半導体光検出器を組み合わせたイメージングデバイスの開発を進めた．今年度予算で800μmピッチの液体シンチレータアレイの製作が完了し，関西光科学研究所（量研機構）のレーザー実験に相乗りで動作試験を行ったほか，マルチピクセル半導体光検出器用のバイアス回路及びVME規格の高速ADコンバータへの信号伝送回路の製作が完了した．以上の研究成果と超短パルス点中性子源の応用展望について，国内外の学会で発表したほか， Review of Scientific Instruments誌に1件論文掲載した．また，シンチレータパネルの開発に関連して同誌に2件，論文を掲載した．

The purpose of this study is to develop ultra-short "point" neutral ion source and establish the application technology of ultra-short "point" neutral ion source, and to make it possible to diagnose ultra-short "point" neutral ion source with high resolution and high time resolution image. The research representative proposed that "implosion does not require inertial nuclear fusion mode" to be developed. The spherical shell must be irradiated in one direction. The generation of ultrashort point neutral particles is carried out. The results of this study show that the improvement of the generation rate of neutral particles above 3 cm is achieved. The number of neutral particles produced by the output of the light source (or collection intensity) of the 4-point ratio, the physical description of the process. This year, the number of neutral particles increased, the shape of the particles was optimized, and the development of the particles was measured. In the middle of the film, the film is composed of two parts: one part is composed of two parts, the other part is composed of two parts. This year, the production of 800μm liquid crystal display has been completed. The Kansai Institute of Optical Science (Measurement Institute) has completed the operation test of the liquid crystal display circuit for semiconductor optical detectors and the production of high speed AD display circuit for VME specifications. The above research results are published in the Review of Scientific Instruments. The paper is published in two parts.

项目成果

A multi-stage scintillation counter for GeV-scale multi-species ion spectroscopy in laser-driven particle acceleration experiments

激光驱动粒子加速实验中用于GeV级多物种离子光谱的多级闪烁计数器

• DOI: 10.1063/5.0078817
• 发表时间: 2022
• 期刊: Review of Scientific Instruments
• 影响因子: 1.6
• 作者: Abe Y.;Kohri H.;Tokiyasu A.;Minami T.;Iwasaki K.;Taguchi T.;Asai T.;Kanasaki M.;Kodaira S.;Fujioka S.;Kuramitsu Y.;Fukuda Y.
• 通讯作者: Fukuda Y.

Mass-resolved ion measurement by particle counting analysis for characterizing relativistic ion beams driven by lasers

通过粒子计数分析进行质量分辨离子测量，用于表征激光驱动的相对论性离子束

• DOI: 10.1063/5.0101872
• 发表时间: 2022
• 期刊: Review of Scientific Instruments
• 影响因子: 1.6
• 作者: Minami T.;Tokiyasu A. O.;Kohri H.;Abe Y.;Iwasaki K.;Taguchi T.;Oda K.;Suzuki S.;Asai T.;Tanaka S. J.;Isayama S.;Kanasaki M.;Kodaira S.;Fukuda Y.;Kuramitsu Y.
• 通讯作者: Kuramitsu Y.

Predictive capability of material screening by fast neutron activation analysis using laser-driven neutron sources

使用激光驱动中子源进行快速中子活化分析的材料筛选预测能力

• DOI: 10.1063/5.0099217
• 发表时间: 2022
• 期刊: Review of Scientific Instruments
• 影响因子: 1.6
• 作者: Abe Y.;Nakao A.;Arikawa Y.;Morace A.;Mori T.;Lan Z.;Wei T.;Asano S.;Minami T.;Kuramitsu Y.;Habara H.;Shiraga H.;Fujioka S.;Nakai M.;Yogo A.
• 通讯作者: Yogo A.