X線フレームカメラによる軽イオンビーム・ターゲット爆縮過程の高時間分解計測

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我が国最大の出力定格を持つ本学設置の大強度パルス軽イオンビーム発生装置"ETIGOーII"(3MV,460kA,1.4TW,50ns,73kJ)を用いて, 1.〜TW/cm^2程度の高電力密度を達成し, 2.これによりイオンビーム・ターゲット相互作用実験の高時間分解計測技術の確立を目的として実験を行った.1.イオンビームの高電力密度化"プラズマ・フォーカス・ダイオード"(PED)と命名した全く新しい自己磁場絶縁型のダイオードを開発し, これを用いて極めて高い電力密度を達成した. これは, ダイオード電流によって自己磁場を生成して電子を磁気的に絶縁するものである. ラザフォード散乱ピンホールカメラを用いて計測したイオンビームの空間的プロファイルから, ビームエネルギー 〜1.4MeVの時, (1)イオンビームが 〜0.36mm(直径)に収束していること, (2)電力密度は〜0.2TW/cm^2に達すること(国内最大値), 等が判明した. 比較的低エネルギーで, この様にイオンビームの大電力密度が達成されたのは極めて意義深い成果であると自負している.2.高時間分解X線フレームカメラの開発MCPーII(Microchannel PlateーImage intensifier)とイメージファイバーを組み合わせて, 全く新しい高時間分解X線ピンホールカメラを開発した. これは, ビームをターゲットに照射したとき発生する内殼励起軟X線をプラスチックシンチレーターを経て光学像に変換し, イメージガイドを通してMCPーIIへ伝送し, ここで増倍してカメラで撮影するものである. 本装置の特色は, (1)イメージファイバーを使用したので, ピンホールカメラ部と撮影部が分離出来, 制動硬X線の影響が低減され, 2)MCPーIIを短パルス駆動することによって〜10nsの高時間分解能が得られたことである. 本システムにより上記PFDからの高収束イオンビームをアルミニウムに照射した時に生成されるK_a線を計測し, 明瞭なX線像を得た.