サブ臨界密度プラズマ中での磁気渦の生成消滅過程の解明と荷電粒子加速への展開

亚临界密度等离子体中磁涡旋的产生和消失过程的阐明及其在带电粒子加速中的应用

• 批准号: 22604004
• 负责人: 福田 祐仁
• 金额: $ 2.16万
• 依托单位: Japan Atomic Energy Agency
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2010
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2010 至 2012
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22604004/
• 关键词: レーザー加速器; フラズマ; レーザー駆動イオン加速; クラスター; 高強度レーザー

本研究では、1.プラズマ中の磁場計測、2.クラスターターゲットの評価、3.プラズマシミュレーション、の3項目を効果的に融合させ、クラスターを含むプラズマ中での磁気渦生成の最適条件、磁場に蓄えられたエネルギーが効果的にイオンのエネルギーに変換される条件を探り、レーザー駆動イオン加速の高エネルギー化(核子あたり80MeV以上)のための手法を開発することを目的としている。H22年度は、1.プローブレーザー光のファラデー効果を利用した磁場計測法、及び、プロトンバックライトを用いた電磁場計測法に関する検討を行い、2.散乱法・干渉法によるクラスターターゲット評価装置の設計を行った。3.プラズマ粒子シミュレーションでは、レーザー(波長800nm、レーザー強度3×10^<19>W/cm^2)に照射されたクラスターの電離過程、エネルギー吸収過程、クラスター崩壊過程の詳細を解析し、イオン加速におけるクラスター半径依存性を評価した。その結果、半径が200nmの時は、クーロン爆発と両極性拡散が重畳し、大きな加速(核子あたり16 MeV程度)となることが分かった。また、H22年3月に実施したクラスターターゲットによるイオン加速実験結果の解析を進めるため、原子力機構高崎研のTIARAイオン照射施設を用いた固体飛跡検出器(CR-39)の校正実験を実施した。その結果、核子あたり50 MeV程度のエネルギーを有するヘリウムイオンが生成している可能性が高いことが示された。さらに、トムソンパラボラ、蛍光スクリーン、及び、CCDカメラを組み合わせたリアルタイムイオン検出器の動作試験に成功した。なお、本研究は、最先端・次世代研究開発支援プログラム(課題名:革新的レーザー駆動イオン加速手法の開発)に採択されたことによる重複受給制限のため、H23年度以降は辞退となる。

This study includes: 1. Measurement of magnetic field in the field; 2. Evaluation of magnetic field in the field; 3. Integration of magnetic field in the field; 3. Optimization of magnetic field in the field; 4. Optimization of magnetic field in the field; 5. The method of accelerating the high energy conversion (nuclear energy above 80MeV) and the development of the high energy conversion (nuclear energy above 80MeV) are discussed. H22: 1. Research on the use of magnetic field measurement method and electromagnetic field measurement method for optical and optical effects; 2. Design of optical and optical evaluation devices by scattered method and interference method 3. Detailed analysis of ionization process, absorption process and disintegration process of particles irradiated with radiation (wavelength 800nm, radiation intensity 3×10^<19>W/cm^2), and evaluation of radius dependence of radiation acceleration. The results show that the radius is 200nm, the polarity of the explosion is very high, and the acceleration is very high (nuclear level is 16 MeV). In March 2002, the calibration of the solid trace detector (CR-39) was carried out by the Atomic Energy Agency (IAEA). As a result, the probability of nuclear explosion at 50 MeV is very high. In addition, the operation test of the CCD camera was successful. This study is the first and second generation research development support group (topic name: innovative mobile acceleration method development), and the first generation research development support group (topic name: innovative mobile acceleration method development).

项目成果

レーザー駆動粒子加速研究における固体飛跡検出器の利用と課題

固态径迹探测器在激光驱动粒子加速研究中的应用和挑战

• 发表时间: 2011
• 作者: 福田祐仁;他8名;福由祐仁
• 通讯作者: 福由祐仁

Novel ion acceleration in the interaction of a short pulse laser with a cluster-gas targe

短脉冲激光与簇气体靶相互作用中的新型离子加速

• 发表时间: 2010
• 作者: 福田祐仁;他16名;福田祐仁
• 通讯作者: 福田祐仁

Efficient generation of Xe K-shell x rays by high-contrast interaction with submicrometer clusters.

• DOI: 10.1364/ol.36.001614
• 发表时间: 2011-05
• 期刊: Optics letters
• 影响因子: 3.6
• 作者: Y. Hayashi;A. Pirozhkov;M. Kando;Y. Fukuda;A. Faenov;K. Kawase;T. Pikuz;Tatsufumi Nakamura

イオン加速方法、イオン加速装置、及び、イオンビーム照射装置、医療用イオンビーム照射装置

离子加速法、离子加速器、离子束照射装置、医用离子束照射装置

• 发表时间: 2010

後方散乱粒子を用いた高エネルギーイオンビームの特性診断

利用背散射粒子的高能离子束特征诊断

• 发表时间: 2011
• 作者: 福田祐仁;他8名
• 通讯作者: 他8名