高強度フェムト秒レーザーを用いたポジトロンエミッター生成に関する研究

高强度飞秒激光产生正电子发射器的研究

• 批准号: 14780405
• 负责人: 佐藤 文信
• 金额: $ 1.86万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14780405/
• 关键词: フェムト秒レーザー; 高強度レーザー; クラスター; クーロン爆発; 原子衝突; 高エネルギー発生; 超高強度レーザー; 高エネルギーイオン発生; ポジトロンエミッター; 核反応; 高強度レーザープラズマ; 高エネルギーイオン; クラスターターゲット; 消滅γ線; 高速電子

本研究では、テーブルサイズの高強度フェムト秒レーザーを利用したポジトロンエミッターの生成に関して調べた。高強度フェムト秒レーザーの集光によって作りだす、強光電場の作用(クーロン爆発)によって高エネルギーイオンを発生させて、高エネルギーイオンとターゲット原子の核反応によるポジトロンエミッター生成を考案した。5TWの高強度フェムト秒レーザー(京都大学化学研究所)を用いて、クラスターターゲットに照射し、発生するイオンのエネルギースペクトルを調べた。開発したクラスターターゲットは、10^<-3>Paの真空領域で、平均サイズ10^<19>atom/clusterまでのクラスターを生成することが可能である。水素、アルゴンガスを用いたレーザー・クラスター相互実験では、発生イオンの最大エネルギーは、9keV、500keVであった。アルゴンクラスターは水素クラスターと比較して、高い価数のイオン(Ar^+〜Ar^<7+>)発生が得られること、ファンデルワールス力が強くサイズの大きいクラスター生成が容易であることなどの要因で、高い強度のクーロン爆発が生じて、イオン発生の最大エネルギーが1桁以上高くなっていることが判った。従って、高強度レーザーとクラスターの相互を利用した^<11>C,^<13>N,^<15>O,^<18>Fなどのポジトロンエミッターを生成を想定した場合、^<14>N^1H_3,^1H_2^<16>O,^<14>N_2H_3、^1H_2^<18>Oなどのクラスターターゲットが有効であると結論付けた。(利用する核反応は、^<14>N(p, a)^<11>C,^<16>O(p, a)^<13>N,^<14>N(d, n)^<15>O,^<18>O(p, n)^<18>F、発生イオン^<14>N,^<16>O,^<18>Oのエネルギーがそれぞれの核反応閾値を超える。)また、さらに高いレーザー強度が得られれば、高強度フェムト秒レーザーとクラスターの相互作用によるポジトロンエミッター生成が可能であると結論付けた。

This study で は, テ ー ブ ル サ イ ズ の high-strength フ ェ ム ト seconds レ ー ザ ー を using し た ポ ジ ト ロ ン エ ミ ッ タ ー の generated に masato し て adjustable べ た. High strength フ ェ ム ト seconds レ ー ザ ー の concentrated に よ っ て as り だ す, light electric の (ク ー ロ ン detonation 発) に よ っ て high エ ネ ル ギ ー イ オ ン を 発 raw さ せ て, high エ ネ ル ギ ー イ オ ン と タ ー ゲ ッ ト atomic nuclear anti 応 の に よ る ポ ジ ト ロ ン エ ミ ッ タ ー generated を test case し た. 5 tw の high-strength フ ェ ム ト seconds レ ー ザ ー (Kyoto university institute of chemistry) を い て, ク ラ ス タ ー タ ー ゲ ッ ト し に exposure, 発 す る イ オ ン の エ ネ ル ギ ー ス ペ ク ト ル を adjustable べ た. Open 発 し た ク ラ ス タ ー タ ー ゲ ッ ト は, 10 ^ < - > 3 Pa の で vacuum field, average サ イ ズ 10 ^ 19 > < atom/cluster ま で の ク ラ ス タ ー を generated す る こ と が may で あ る. Water element, ア ル ゴ ン ガ ス を with い た レ ー ザ ー · ク ラ ス タ ー each other be 験 で は, 発 イ オ ン の biggest エ ネ ル ギ ー は, 9 kev, 500 kev で あ っ た. ア ル ゴ ン ク ラ ス タ ー は water element ク ラ ス タ ー と compare し て, high い 価 number の イ オ ン (Ar + Ar ~ ^ ^ < + > 7) 発 living が go ら れ る こ と, フ ァ ン デ ル ワ ー ル ス strong force が く サ イ ズ の big き い ク ラ ス タ ー generated が easy で あ る こ と な ど の by で, high intensity of い の ク ー ロ ン detonation 発 が raw じ て, イ オ ン 発 の most A large エネ ギ ギ が が が a height of over 1 boom くなって る とが とが った judge った. 従 っ て, high-strength レ ー ザ ー と ク ラ ス タ ー の を each other using し た ^ < 11 > C ^ < 13 > N ^ < 15 > O ^ < > 18 F な ど の ポ ジ ト ロ ン エ ミ ッ タ ー を generated を scenarios し た occasions, ^ 14 > < N ^ 1 h_3, 1 h_2 ^ ^ < 16 > O ^ 14 > < N_2H_3 h_2, ^ 1 ^ < 1 8>Oな ラスタ ラスタ タ タ ゲットが ゲットが effective であると conclusion pay けた. (using す る nuclear anti 応 は, ^ 14 > < N (p, a) ^ < 11 > C ^ < 16 > O (p, a) ^ < 13 > N ^ 14 > < N (d, N) ^ < 15 > O ^ < > 18 O (p, N) ^ < > 18 F, 発 イ オ ン ^ 14 > < n, ^ < 16 > O ^ < > 18 O の エ ネ ル ギ ー が そ れ ぞ れ の nuclear threshold numerical inverse 応 を super え る.) High い ま た, さ ら に レ ー ザ ー が intensity ら れ れ ば, high-strength フ ェ ム ト seconds レ ー ザ ー と ク ラ ス タ ー の interaction に よ る ポ ジ ト ロ ン エ ミ ッ タ ー possible で が あ る と conclusion pay け た.

项目成果

Impedance measurements of thin film ceramics under ionbeam irradiation

离子束辐照下薄膜陶瓷的阻抗测量

• 发表时间: 2004
• 期刊: Journal of Nuclear Materials 329
• 作者: F.Sato;T.Tanaka;T.Kagawa;T.Iida
• 通讯作者: T.Iida

S.Okihara, T.Z.Esirkepov, K.Nagai, S.Shimizu, F.Sato, M.Hashida, T.Iida, K.Nishihara, T.Norimatsu, Y.Izawa, S.Sakabe: "Ion generation in a low-density plastic by interaction with intense femtosecond laser pulses"Physical Review E. 69. 026401 (2004)

S.Okihara、T.Z.Esirkepov、K.Nagai、S.Shimizu、F.Sato、M.Hashida、T.Iida、K.Nishihara、T.Norimatsu、Y.Izawa、S.Sakabe：“低离子产生

Energy distributions of ions emitted from argon clusters Coulomb-exploded by intense femtosecond laser pulses

• DOI: 10.1103/physreva.69.063201
• 发表时间: 2004-06
• 期刊: Physical Review A
• 影响因子: 2.9
• 作者: M. Hirokane;S. Shimizu;M. Hashida;S. Okada;S. Okihara;F. Sato;T. Iida;S. Sakabe

S.Shimizu, V.Zakhovskii, F.Sato, S.Okihara, S.Sakabe, K.Nishihara, Y.Izawa, T.Yatsuhashi, N.Nakashima: "Coulomb explosion of benzene induced by an intense laser field"Journal of Chemical Physics. 117. 3180 (2002)

S.Shimizu、V.Zakhovskii、F.Sato、S.Okihara、S.Sakabe、K.Nishihara、Y.Izawa、T.Yatsuhashi、N.Nakashima：“强激光场引起的苯库仑爆炸”期刊

先進放射線

先进的辐射

• 发表时间: 2005
• 作者: M.Hirokane;S.Shimizu;M.Hashida;S.Okada;S.Okihara;F.Sato;T.Iida;S.Sakabe;飯田敏行 監修
• 通讯作者: 飯田敏行 監修