爆縮核燃焼プラズマのX線分光診断に関する研究

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レーザー爆縮核燃焼プラズマを対象としたX線分光計測を実施する供に、関連分光解析ツールを整備することを目的として実施した。特に、高時間・空間分解を可能とする新しい単色X線サンプリング画像診断法を開発し、核計測の相補的計測手段として、本特定領域研究が目標とする自己加熱プラズマに特徴的な要素の解明への貢献を図った。爆縮プラズマからのトレーサー選択と放射強度を考察したうえで、湾曲結晶とX線ストリークカメラとからなる単色X線サンプルカメラの設計、製作、特性評価を行った。次に、塩素をトレーサーとして混入させた球状ペレットを開発し、爆縮実験を実施した。ペレットの直径は500μm、アブレータ層の厚み5μm、トレーサー層の厚み2μmとした。また、サンプルカメラの設定は、空間倍率26倍、空間分解能は10μm、時間分解能は20ps、分解能(=λ/Δλ)は200とした。まず、サンプルスクとストリークカメラ結像系の確認を静止モード撮像した後、球状ペレットのレーザー爆縮を行い、塩素トレーサーからのHeα線発光履歴を観測した。その結果、原理的に本来画像が現れない領域にまで「画像のしみだし」が見られた。また、トレーサー層が爆縮途上でアブレーション領域にまで到達し、期待した時刻よりもl.5ns以上も早く発光が開始されたため、サンプル画像同士が重なり、良好な画像を得ることが出来なかった。しかし、塩素をペレットのコアプラズマからの連続スペクトルを用いたサンプル画像法により、時間分解能20ps,空間分解能30mmのX線フレーム画像取得に成功した。これらの結果は、複数のレーザー核融合関連国際会議や国際会議を通じて発表した。