Diagnostics development of ionization states in intense-laser irradiated matter with high spatio-temporal resolutions

高时空分辨率强激光照射物质电离态的诊断进展

• 批准号: 22K03571
• 负责人: 籔内 俊毅
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Japan Synchrotron Radiation Research Institute
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K03571/
• 关键词: 高エネルギー密度科学; 高強度レーザー; X線自由電子レーザー; プラズマ科学; プラズマ

本研究では，高強度レーザーの照射により加熱，電離された固体物質の電離度情報を，高い時間・空間分解能をもって診断するための新しい手法を開発する．非常に高い強度の短パルスレーザーが物質に照射されると，その物質は瞬時にプラズマ化される．この際の電離度情報は，レーザー照射に伴う様々な物理現象に影響する重要なパラメータの一つであるが，微細な空間構造を伴って高速に変化するため，現在までにその情報を十分な時間・空間分解能をもって診断する技術は確立されていない．本研究で開発する手法は，X線自由電子レーザー（XFEL）をプローブとして用いることで，その短パルス性能と高輝度な特性を活用し，このような診断を可能にするものである．2022年度には，XFEL施設SACLAのハイパワーレーザー利用実験基盤において，この手法の開発に向けた実験を実施した．その結果，提案している診断手法にとって重要となるX線発光分光器の信号取得能力の向上が実現された．高強度レーザーの照射により加熱された試料からは，電子やX線といった高エネルギー粒子が発生する．本診断手法においてはXFEL照射に伴って発生するX線が信号となるが，レーザー由来の高エネルギー粒子が検出器に到達するとそれらはノイズとなる．XFEL由来の信号を効率よく取得し，レーザー由来のノイズに対する信号量比を改善することは，本診断手法の実現に不可欠である．当該年度には，X線分光用の結晶に高効率な円錐曲面結晶を新たに導入し，その調整法を確立することで，信号取得能力を大幅に改善した．また，レーザー由来のノイズ（電子）低減のために電子偏向用の磁気回路を製作し，導入準備を進めた．

In this study, we developed a new diagnostic method for high intensity radiation, heating and ionization of solid matter, and high temporal and spatial resolution. Very high intensity and short duration of exposure to substances, and instantaneous exposure to substances. The ionization degree information of this time is related to the influence of physical phenomena on the radiation, and the fine spatial structure is related to the high-speed transformation. Now, the information is related to the time and space decomposition energy, and the diagnosis technology is established. In this study, we developed a new method for X-ray free electron spectroscopy (XFEL). XFEL has been used in the development of X-ray free electron spectroscopy (XFEL), and its short-term performance and high-brightness characteristics are utilized. In 2022, XFEL will implement SACLA and XFEL in the development of XFEL. As a result, diagnostic techniques are proposed to improve the signal acquisition capability of X-ray emission spectrometers. High intensity irradiation heats up the sample and generates electrons and X-rays. The diagnostic method is based on the X-ray signal generated by XFEL irradiation, and the X-ray signal generated by XFEL irradiation. When the crystal for X-ray spectroscopy is introduced, the signal acquisition ability is greatly improved. The magnetic circuit for electron deflection is manufactured and introduced.

项目成果

ネバダ大学リノ校(米国)

内华达大学里诺分校（美国）

Korea Institute of Fusion Energy/GIST(韓国)

韩国聚变能源研究所/GIST（韩国）