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．

This study で は, high strength レ ー ザ ー の irradiation に よ り heating, ionization さ れ た solid matter の を ionization degree of intelligence, high い time, space decomposition can を も っ て diagnosis す る た め の new し い gimmick を open 発 す る. に い very high intensity の short パ ル ス レ ー ザ ー が material に irradiation さ れ る と, そ の material は instantaneous に プ ラ ズ マ change さ れ る. こ の interstate の は ionization degree of intelligence, レ ー ザ に ー irradiation with う others 々 な physical phenomena に influence す る important な パ ラ メ ー タ の a つ で あ る が, subtle な を space structure with っ て high-speed に variations change す る た め, now ま で に そ の intelligence を very な time, space decomposition can を も っ て diagnosis す る technology は establish さ れ て い な い. This research で open 発 す る は, X-ray free electrons レ ー ザ ー (XFEL) を プ ロ ー ブ と し て in い る こ と で, そ の short パ ル ス performance と な characteristics of micromixer mixing effect degrees し を, こ の よ う な diagnosis can に を す る も の で あ る. 2022 annual に は, XFEL facilities SACLA の ハ イ パ ワ ー レ ー ザ ー use be 験 base plate に お い て, こ の gimmick の open 発 に to け た be 験 を be applied し た. As a result, the proposal て て る る diagnostic technique にとって important となる X-ray emission spectrometer <s:1> signal acquisition capability <e:1> upward が actual occurrence された. High strength レ ー ザ ー の irradiation に よ り heating さ れ た sample か ら は, electronic や X-ray と い っ た high エ ネ ル ギ ー particle が 発 raw す る. This diagnostic technique に お い て は に XFEL irradiation with っ て 発 raw す る X-ray が signal と な る が, レ ー ザ ー origin の high エ ネ ル ギ ー particle が 検 extractor に reach す る と そ れ ら は ノ イ ズ と な る. XFEL origin の signal を sharper rate よ く し, レ ー ザ ー origin の ノ イ ズ に す seaborne る semaphore than を improve す る こ と は, this diagnosis technique の be に now do not owe で あ る. When the annual に は, X-ray spectrometer with high crystallization の に sharper rate な has drifted back towards &yen; cone surface crystallization を new た に import し, そ の combat-weary を establish す る こ と で, signal obtained ability を に significantly improve し た. ま た, レ ー ザ ー origin の ノ イ ズ (electronic) low cut の た め に electronic bias made し の magnetic 気 loop を, import preparation を into め た.

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）