Anomalous Heating of High Dense Fusion Plasma with Crossing Fast Electron Beams

交叉快电子束高密度聚变等离子体的反常加热

• 批准号: 17J07212
• 负责人: 小島 完興
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2017
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2017-04-26 至 2020-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17J07212/
• 关键词: レーザープラズマ相互作用; 特性X線; プラズマ; 高速点火核融合; 高速電子; 高強度レーザー

本年度は昨年度に大阪大学のLFEXレーザーで行った対向高速電子流による高密度プラズマの加熱実験に関する投稿論文の執筆と並行して、京都大学の高繰返し小型レーザーを用いてプラズマ温度の時間分解計測を目的とした特性X線の高速時間分解計測器の設計ならびに要素の原理実証を行った。特性X線（Ka線、He-a線など）分光は、加熱されたバルクプラズマ温度ならびに加熱領域における高速電子の有無を知るための有効な手段である。高強度レーザーによって加熱されたプラズマから放射された特性X線分光では、一般にKa線が高密度・低温のプラズマ中を高速電子が伝搬した際に、He-a線は低密度のプラズマが高温に加熱された際に放射されるとそれぞれ考えられており、そのため特性X線スペクトルに含まれる個々のラインはそれぞれ空間的に異なるプラズアの密度・温度情報を与える。一方で、特性X線分光は検出部に時間分解能を持たせない限り、プラズマの情報を時間方向に積算する。この特性は対向高速電子流により生じると予測している加熱された高密度プラズマからの放射される特性X線と、ターゲットのごく表層の低密度・高温のプラズマからの放射される特性X線の識別を困難にする。本研究では特性X線の時間分解計測に半導体のキャリア生成起因による屈折率の超高速変化を利用した。半導体表面には鏡面となる銅の蒸着層を設け、その上に10umピッチの空間マスクを準備する。X線が入射すると空間マスクによりX線強度が部分的に減衰し、異なる密度で電子・正孔対を作ることで周期的な屈折率を変化を作り出し、赤外光に対して透過型の回折格子として働き、回折光を発生させる。GaAsを用いた実験では、半導体表面の反射率変化は立ち上がりは200 fs程度の高速な応答を示し、半導体素子（GaAs）が特性X線の高時間分解計測を実現のための検出部として有効であることが確認出来た。

This year, the author of the paper submitted by Osaka University for the purpose of high-speed electron flow and the author of the paper submitted by Kyoto University for the purpose of high-speed time resolution measurement of temperature and the principle of high-speed time resolution measurement of X-ray were demonstrated. Characteristics X-ray (Ka line, He-a line) spectroscopy, heating temperature, and heating field are effective means to know the presence or absence of high-speed electronics. High intensity radiation characteristics X-ray spectroscopy, general Ka ray, high density, low temperature, medium speed electron spectroscopy, He-a ray, low density, high temperature, radiation X-ray characteristics include density, temperature, and spatial differences. A characteristic X-ray spectrometer can be used to calculate the time resolution energy of the output part. These characteristics are difficult to identify by X-ray, which is characteristic of high density, high temperature and high emission. This study aims at the utilization of the time resolved measurement of characteristic X-rays for the generation of semiconductor polarization and the ultra-high-speed polarization of refractive index. The semiconductor surface is provided with a mirror surface and a copper vapor deposition layer, and the upper surface is provided with a 10um vapor deposition layer. X-ray intensity is partially attenuated, density is varied, electron and positive hole pairs are formed, refractive index is varied, light is transmitted, reflection is generated. The reflectivity of GaAs surface is changed to 200 fs, and the high time resolution measurement of semiconductor element (GaAs) is realized.

项目成果

高時間分解能FROGを用いた高強度レーザー・プラズマ相互作用面の高速挙動診断

使用高时间分辨率 FROG 对高强度激光-等离子体相互作用表面进行高速行为诊断

• 发表时间: 2019
• 作者: 小島完興;落合悠悟;井上峻介;有川安信;岩田夏弥;畑昌育;千徳靖彦;藤岡慎介;橋田昌樹;阪部周二
• 通讯作者: 阪部周二

高強度レーザー・プラズマ相互作用面の高速挙動診断のための高時間分解能FROGの開発

开发高时间分辨率 FROG，用于高强度激光-等离子体相互作用表面的高速行为诊断

• 发表时间: 2019
• 作者: 小島完興;落合悠悟;井上峻介;有川安信;岩田夏弥;畑昌育;千徳靖彦;藤岡慎介;橋田昌樹;阪部周二
• 通讯作者: 阪部周二

高密度プラズマ中での対向高速電子流の集団的ダイナミクス解明とその核融合への応用

阐明高密度等离子体中反向高速电子流的集体动力学及其在核聚变中的应用

• 发表时间: 2017
• 作者: 今井啓之;日下部健;木曽康郎;加納聖;深尾茅奈美;深尾茅奈美;深尾茅奈美;Chinami Fukao;小島完興;小島完興;小島完興;小島完興
• 通讯作者: 小島完興