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

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。

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。