レーザー加速電子顕微鏡による超短パルスレーザーと物質の相互作用の超高速診断
Project/Area Number |
11J00853
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Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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Allocation Type | Single-year Grants |
Section | 国内 |
Research Field |
Plasma science
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Research Institution | Osaka University |
Principal Investigator |
中新 信彦 大阪大学, 光科学センター, 特別研究員(PD)
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Project Period (FY) |
2011 – 2013
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Project Status |
Completed (Fiscal Year 2013)
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Budget Amount *help |
¥2,400,000 (Direct Cost: ¥2,400,000)
Fiscal Year 2013: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2012: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2011: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
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Keywords | レーザー航跡場加速 / 多段レーザー航跡加速 / 超高速電子線回折 / 電子線輸送 / 電子ラジオグラフィー / レーザープラズマ加速 / 超高速電子顕微鏡 |
Research Abstract |
レーザー航跡場から発生する電子バンチはフェムト秒オーダーの時間幅で、大電荷、低エミッタンスといった特徴を持っており、超高速イメージングなど様々な応用研究に期待される。本研究課題では実用性のある高品質なレーザー駆動電子源を開発し、超短パルスレーザーと物質の相互作用における電磁場や物質の状態の高速な時間変化を捉え、その詳細な物理の解明を目指す。 前年度はレーザー航跡場加速で発生した極短の電子バンチを用いて、超短パルスレーザーと固体との相互作用で発生する強磁場の時間変化を観測し、ピコ秒オーダーで高速に変化する現象を捉えることに成功した。また、超高速電子線回折をめざしたレーザー加速電子源の安定化・高品質化を行ってきた。 今年度は昨年度に引き続きレーザー加速電子源の安定化・高品質化を行った。電子ビームの指向性と安定性を向上させるプラズママイクロオプティクスを制御する磁気回路をガスジェットターゲットから独立化し、ガスジェットの振動を磁気回路に伝えないようにすることで、約10mradの発散角を持つビーム(プラズマ背景電子を含む電荷量~2nC)のポインティングのふらつきを0.5mrad以下抑え、レーザー加速器における世界最高レベルの安定性を実現した。さらにエネルギー単色化のための100GV/mの加速勾配を持つ位相回転用長尺航跡場の励起に成功し、その方向制御にも成功した。今後、安定した電子ビームをこの長尺航跡場に乗せ、エネルギーの単色化を図る。 その一方で、従来の加速器のビームオプティクスを用いて電子のエネルギー選別と超高速電子線回折のための電子ビームの収束を行う輸送系の開発を行った。この輸送系は四極磁石とエネルギー選別用のピンホールで構成され、実際にレーザー加速からの5MeV付近のエネルギーを持つ電子をこの四極磁石によって収束させることに成功し、超高速電子線回折への目処を立てることができた。
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Strategy for Future Research Activity |
(抄録なし)
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Report
(3 results)
Research Products
(51 results)
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[Journal Article] Investigation of fast-electron-induced K-alpha x rays in laser-produced blow-off plasma2014
Author(s)
H. Sawada, M. S. Wei, S. Chawla, A. Morace, K. Akli, T. Yabuuchi, N. Nakanii, M. H. Key, P. K. Patel, A. J. Mackinnon, H. S. McLean, R. B. Stephens, and F. N. Begs
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Journal Title
Physical Review E
Volume: 89
Pages: 33105-33105
Related Report
Peer Reviewed
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[Journal Article] Characterization of splash plasma channels for guided-laser-wake field acceleration2014
Author(s)
Yoshio Mizuta, Tomonao Hosokai, Shinichi Masuda, A. Zhidkov, Nobuhiko Nakanii, Zhan Jin, Hiroki Nakahara, Tomohiro Kohara, Kenta, Iwasa, Masaki Kando, Sergei Bulanov, and Ryosuke Kodama
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Journal Title
JPS Conference Series
Volume: 1
Pages: 0150921-4
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[Journal Article] Ultrafast electron radiography of magnetic fields in high-intensity laser-solid interactions2013
Author(s)
W. Schumaker, N. Nakanii, C. McGuffey, C. Zulick, V. Chyvkov, F. Dollar, H. Habara, G. Kalintchenko, A. Maksimuchuk, K. A. Tanaka, A. G. R. Thomas, V. Yanovsky, and K. Krushelnick
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Journal Title
Physical Review Letters
Volume: 110
Pages: 15003-15003
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Peer Reviewed
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[Journal Article] Splash plasma channels produced by picosecond laser pulses in argon gas for laser wakefield acceleration2012
Author(s)
Y. Mizuta, T. Hosokai, S. Masuda, A. Zhidkov, K. Makito, N. Nakanii. S. Kajino, A. Nishida, M. Kando, M. Mori, H. Kotaki, Y. Hayashi, S. V. Bulanov, and R. Kodama
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Journal Title
Physical Review Special Topics - Accelerators and Beams
Volume: 15
Issue: 12
Pages: 121301-121301
DOI
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Peer Reviewed
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[Journal Article] Laboratory investigations on the origins of cosmic rays2012
Author(s)
Y. Kuramitsu, Y. Sakawa, T. Morita, T. Ide, K. Nishio, H. Tanji, H. Aoki, S. Dono, C. D. Gregory, J. N. Waugh, N. Woolsey, A. Diziere, A. Pelka, A. Ravasio, B. Loupias, M. Koenig, S. A. Pikuz, Y. T. Li, Y. Zhang, X. Liu, J. Y. Zhong, J. Zhang, G. Gregori, N. Nakanii, K. Kondo, Y. Mori, E. Miura, R. Kodama, Y. Kitagawa, K. Mima, K. A. Tanaka, H. Azechi, T. Moritaka, Y. Matsumoto, T. Sano, A. Mizuta, N. Ohnishi, M. Hoshino, and H. Takabe
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Journal Title
Plasma Physics and Controlled Fusion
Volume: 54
Issue: 12
Pages: 124049-124049
DOI
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Peer Reviewed
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[Presentation] Laser wakefield acceleration with radially polarized laser pulse2013
Author(s)
T. Kohara, T Hosokai, S. Masuda , N. Nakanii, Y. Mizuta, H. Naka hara, K. Iwasa, A. Zhidkov, Z. Jin , K. Sueda, M. Mori, M. Kando, H. Kotaki, S. V. Bulanov, N. C. Pathak, and R. Kodama
Organizer
The 14th Advanced Photon Research Symposium
Place of Presentation
Nara, Japan
Year and Date
2013-11-15
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[Presentation] High Quality Electron Beam Generation by Laser Wakefield Acceleration for Ultrafast Imaging2013
Author(s)
Yoshio Mizuta, Tomonao Hosokai, Shin-ichi Masuda, Nobuhiko Nakanii, Alexei Zhidkov, Hiroki Nakahara, Tomohiro Kohara, Kenta Iwasa, Naoki Takeguti , Tomokazu Sano, Kazuto Arakawa, Masaki Kando, S. V. Bulanov, and Ryosuke Kodama
Organizer
The 14th Advanced Photon Research Symposium
Place of Presentation
Nara, Japan
Year and Date
2013-11-15
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[Presentation] Ultrashort electron source via laser wakefield acceleration and its transport system for applications2013
Author(s)
N. Nakanii, T. Hosokai, S. Masuda, A. G. Zhidkov, Z. Jin, Y. Mizuta, H. Nakahara, T. Kohara, K. Iwasa, M. Kando, H. Kotaki, M. Mori, S. V. Bulanov, A. Yamazaki, T. Sano, K. Arakawa. and R. Kodama
Organizer
International Conference on High Energy Density Sciences 2013 (HEDS2013)
Place of Presentation
Yokohama, Japan
Year and Date
2013-04-24
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[Presentation] High-Quality Electron Beam Generation Driven by Staged LWFA with Chirped Electron Bunch Transport2013
Author(s)
Tomonao Hosokai, Nobuhiko Nakanii, Shinichi Masuda, Alexei Zhidkov, Yoshio Mizuta, Hiroki Nakahara, Tomohiro Kohara, Atsushi Yamazaki, Kazuto Arakawa, Tomokazu Sano, Masaki Kando, Serugei V. Bulanov, Ryosuke Kodama
Organizer
International Conference on High Energy Density Sciences 2013 (HEDS2013)
Place of Presentation
Yokohama, Japan
Year and Date
2013-04-24
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[Presentation] Ultrashort electron bunch generation by Laser Ponderomotive Acceleration in Vacuum2013
Author(s)
S. Masuda, A. Zhidkov, T. Hosokai, N. Nakanii, Y. Mizuta, T. Kohara, H. Nakahara, K. Iwasa, M. Kando, M. Mori, H. Kotaki, A. Yamazaki, R. Kodama
Organizer
International Conference on High Energy Densitv Sciences 2013 (HEDS2013)
Place of Presentation
Yokohama, Japan
Year and Date
2013-04-24
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[Presentation] Splash Plasma Channels Produced by Picosecond Laser Pulses for Wave Guided Laser Wakefield Acceleration2013
Author(s)
Yoshio Mizuta, Tomonao Hosokai, Shinichi Masuda, A. Zhidkov, Nobuhiko Nakanii, Zhan Jin, Hiroki Nakahara, Tomohiro Kohara, Kenta, Iwasa, Masaki Kando, Sergei Bulanov, and Ryosuke Kodama
Organizer
International Conference on High Energy Density Sciences 2013 (HEDS2013)
Place of Presentation
Yokohama, Japan
Year and Date
2013-04-24
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[Presentation] スプラッシュプラズマチャネルを用いたレーザー航跡場加速における電子ビーム制御2013
Author(s)
水田好雄, 細貝知直, 益田伸一, ジドコフアレクセイ, 中新信彦, 中原弘貴, 幸原朋広, 岩佐健太, 神門正城, ブラノフセルゲイ, 兒玉了祐
Organizer
日本物理学会第68回年次大会
Place of Presentation
広島大学(広島)
Year and Date
2013-03-26
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[Presentation] レーザー航跡場加速における電子自己入射に関する研究2013
Author(s)
岩佐健太, 細貝知直, 益田伸一, 中新信彦, ジドコフアレクセイ, 水田好雄, 幸原朋広, 中原弘貴, 神門正城, ブラノフセルゲイ, 兒玉了祐
Organizer
日本物理学会第68回年次大会
Place of Presentation
広島大学(広島)
Year and Date
2013-03-26
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[Presentation] レーザー加速極短電子バンチの利用に向けた輸送系の開発2013
Author(s)
中新信彦, 細貝知直, 益田伸一, ジドコフアレクセイ, 神門正城, 小瀧秀行, 水田好雄, 中原弘貴, 幸原朋広, 岩佐健太, 兒玉了祐
Organizer
日本物理学会第68回年次大会
Place of Presentation
広島大学(広島)
Year and Date
2013-03-26
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[Presentation] 大阪大学光科学センターにおけるレーザー加速研究2013
Author(s)
細貝知直, 益田伸一, 中新信彦, ジドコフアレクセイ, 水田好雄, 中原弘貴, 岩佐健太, 兒玉了祐
Organizer
平成24年度レーザー核融合・プラズマ粒子加速研究会
Place of Presentation
光産業創成大学院大学(静岡)
Year and Date
2013-01-21
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[Presentation] レーザー航跡場加速のためのスプラッシュプラズマチャネル2013
Author(s)
水田好雄, 細貝知直, 益田伸一, ジドコフアレクセイ, 中新信彦, 金展, 中原弘貴, 幸原朋広, 岩佐健太, 神門正城, ブラノフセルゲイ, 兒玉了祐
Organizer
平成24年度レーザー核融合・プラズマ粒子加速研究会
Place of Presentation
光産業創成大学院大学(静岡)
Year and Date
2013-01-21
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[Presentation] Development of high-quality ultrashort electron source based on staged laser wakefield accelerator2012
Author(s)
N. Nakanii, T. Hosokai, S. Masuda, A. Zhidkov, Z. Jin, Y. Mizuta, H. Nakahara, T. Kohara, K. Iwasa, S. Kajino, K. Makito, M. Kando, H. Kotaki, M. Mori, A. Yamazaki, T. Sano, K. Arakawa, and R. Kodama
Organizer
第13回光量子科学研究シンポジウム
Place of Presentation
日本原子力研究開発機構(京都)
Year and Date
2012-11-16
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[Presentation] Splash plasma channels for wave guided laser wakefield acceleration2012
Author(s)
Y. Mizuta, T. Hosokai, S. Masuda, A. Zhidkov, K. Makito, N. Nakanii, H. Nakahara, S. Kajino, A. Nishida, M. Kando, M. Mori, H. Kotaki, Y. Hayashi, S. V. Bulanov, R. Kodama
Organizer
第13回光量子科学研究シンポジウム
Place of Presentation
日本原子力研究開発機構(京都)
Year and Date
2012-11-16
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[Presentation] Steering of Electron Beams form Laser Wakefield Acceleration via Transient Plasma Micro-Optics2012
Author(s)
H. Nakahara, T. Hosokai, S. Masuda, N. Nakanii, Y. Mizuta, S. Kajino, K. Makito, A. Zhidkov, M. Kando, S. V. Bulanov, and R. Kodama
Organizer
第13回光量子科学研究シンポジウム
Place of Presentation
日本原子力研究開発機構(京都)
Year and Date
2012-11-16
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[Presentation] Repeatable electron beam generation driven by staged laser wakefield acceleration ; Towards high-quality electron source for ultra-fast imaging2012
Author(s)
Tomonao Hosokai, Shin-Ichi Masuda, Nobuhiko Nakanii, Alexei Zhidkov, Yoshio Mizuta, Hirotaka Nakahara, Tomohiro Kohara, Kenta Iwasa, Kazuto Arakawa, Tomokazu Sano, Ryosuke Kodama
Organizer
第13回光量子科学研究シンポジウム
Place of Presentation
日本原子力研究開発機構(京都)
Year and Date
2012-11-15
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[Presentation] Repeatablehigh-Qualityelectron Bunch Driven by Staged LWFA ; Towards Single-shot Ultrafast Electron Imaging2012
Author(s)
Tomonao Hosokai, Nobuhiko Nakanii, Shinichi Masuda, Alexei Zhidkov, Yoshio Mizuta, Shohei Kajino, Keigo Makito, Hirotaka Nakahara, Tomohiro Kohara, Atsushi Yamazaki, Kazuto Arakawa, Tomokazu Sano, Ryosuke Kodama
Organizer
International Conference on High Energy Density Sciences 2012 (HEDS2012)
Place of Presentation
Yokohama, Japan
Year and Date
2012-04-27
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[Presentation] Transient Plasma Micro Optics by artificial laser pre-pulses for Laser WakeField Accelaration2012
Author(s)
Yoshio Mizuta, Akinori Nishida, Shinichi Masuda, Keigo Makito, Shohei Kajino, Nobuhiko Nakanii, Masaki Kando, Michiaki Mori, Hideyuki Kotaki, Yukio Hayashi, Alexei Zhidkov, Sergei Bulanov, Tomonao Hosokai, and Ryosuke Kodama
Organizer
International Conference on High Energy Density Sciences 2012 (HEDS2012)
Place of Presentation
Yokohama, Japan
Year and Date
2012-04-27
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[Presentation] Ponderomotive electron acceleration in vacuum by Laguerre-Gaussian laser pulse2012
Author(s)
S. Masuda, A. Zhidkov, T. Hosokai, N. Nakanii, Y. Mizuta, T. Kohara, H. Nakahara, M. Kando, M. Mori, H. Kotaki, A. Yamazaki, R. Kodama
Organizer
International Conference on High Energy Density Sciences 2012 (HEDS2012)
Place of Presentation
Yokohama, Japan
Year and Date
2012-04-27
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[Presentation] Development of high-quality electron beam via laser wakefield accelerator towards ultrafast imaging2012
Author(s)
N. Nakanii, T. Hosokai, S. Masuda, A. G. Zhidkov, Z. Jin, Y. Mizuta, A. Nishida, S. Kajino, K. Makito, T. Koh-hara, M. Kando, M. Mori, H. Kotaki, S. Bulanov, A. Yamazaki, T. Sano, K. Arakawa, and R. Kodama
Organizer
International Conference on High Energy Density Sciences 2012 (HEDS2012)
Place of Presentation
Yokohama, Japan
Year and Date
2012-04-27
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[Presentation] レーザー加速極短電子バンチを用いた高強度レーザー固体相互作用中の電磁場の高速時間変化観測2012
Author(s)
中新信彦, Chris McGuffey, William Schumaker, 籔内俊毅, Bhooshan S.Paradkar, Mingsheng Wei, 澤田寛, 岡林篤紀, 岩脇智行, 三島陽介, Franklin J.Dollar, Calvin Zulick, Galina Kalintchenko, Vladimir Chvykov, Victor Yanovsky, 細貝知直, 兒玉了祐, Richard B.Stephens, Farhat N.Beg, Alexander G.R.Thomas, Anatoly Maksimchuk, Karl Krushelnick, 羽原英明, 田中和夫
Organizer
日本物理学会第67回年次大会
Place of Presentation
関西学院大学(兵庫)
Year and Date
2012-03-27
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[Presentation] レーザー航跡場生成におけるイオン化の影響2012
Author(s)
牧戸啓悟, ジドコフアレクセイ, 水田好雄, 梶野祥平, 中新信彦, 益田伸一, 細貝知直, 兒玉了祐
Organizer
日本物理学会第67回年次大会
Place of Presentation
関西学院大学(兵庫)
Year and Date
2012-03-27
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[Presentation] 電子入射と電子加速を独立に制御する2パルス駆動レーザー航跡場加速2012
Author(s)
細貝知直, 中新信彦, 益田伸一, 水田好雄, 梶野祥平, 牧戸啓悟, 幸原朋広, 山崎淳, 神門正城, 森道昭, 小瀧秀行, ジドコフアレクセイ, 兒玉了祐
Organizer
日本物理学会第67回年次大会
Place of Presentation
関西学院大学(兵庫)
Year and Date
2012-03-27
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[Presentation] 高強度レーザープレパルス制御によるプラズママイクロオプティクスの形成とレーザー航跡場加速への利用2012
Author(s)
水田好雄, 益田伸一, 西田明憲, 牧戸啓悟, 梶野祥平, 中新信彦, 神門正城, 森道昭, 小瀧秀行, 林由紀夫, ジドコフアレクセイ, ブラノフセルゲイ, 細貝知直, 兒玉了祐
Organizer
日本物理学会第67回年次大会
Place of Presentation
関西学院大学(兵庫)
Year and Date
2012-03-27
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[Presentation] 軸対称偏光レーザーパルスによるポンデロモーティブ電子加速2012
Author(s)
益田伸一, ジドコフアレクセイ, 細貝知直, 中新信彦, 水田好雄, 梶野祥平, 牧戸啓悟, 幸原朋広, 中原弘貴, 神門正城, 森道昭, 小瀧秀行, 山崎淳, 兒玉了祐
Organizer
日本物理学会第67回年次大会
Place of Presentation
関西学院大学(兵庫)
Year and Date
2012-03-27
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[Presentation] Development of high-quality electron beam source via laser wakefield accelerator towards ultrafast imaging(超高速イメージングに向けたレーザー航跡場を用いた高品質電子源開発)2011
Author(s)
Nobuhiko Nakanii, Tomonao Hosokai, Shin-ichi Masuda, Alexei Zhidkov, Zhan Jin, Yoshio Mizuta, Akinori Nishida, Shohei Kajino, Keigo Makito, Tomohiro Kouhara, Masaki Mando, Michiaki Mori, Hideyuki Kotaki, Sergei Bulanov, Atsushi Yamazaki, Tomokazu Sano, Arakawa Kazuto, Ryosuke Kodama
Organizer
Plasma Conference 2011 (PLASMA 2011)
Place of Presentation
石川県音楽堂(石川)
Year and Date
2011-11-24
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[Presentation] Formation of a transient plasma micro optics for laser wakefield acceleration2011
Author(s)
Yoshio, Mizuta, Akinori Nishida, Shin-ichi Masuda, Shohei Kajino, Nobuhiko Nakanii, Keigo Makito, Masaki Kando, Michiaki Mori, Hiroyuki Kotaki, Y.Hayashi, Alexei Zhidkov, Sergei Bulanov, Tomonao Hosokai, Ryosuke Kodama
Organizer
Plasma Conference 2011 (PLASMA 2011)
Place of Presentation
石川県音楽堂(石川)
Year and Date
2011-11-23
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[Presentation] High quality electron beam generation via laser wakefield acceleration for ultrafast imaging in material sciences2011
Author(s)
Nobuhiko Nakanii, Tomonao Hosokai, Shin-ichi Masuda, Alexei Zhidkov, Zhan Jin, Yoshio Mizuta, Akinori Nishida, Shohei Kajino, Keigo Makito, Tomohiro Kouhara, Masaki Kando, Michiaki Mori, Hideyuki Kotaki, Sergei Bulanov, Atsushi Yamazaki, Kazuto Arakawa, Tomokazu Sano, Ryosuke Kodama
Organizer
3rd International Symposium of Laser-Driven Relativistic Plasmas Applied to Science, Industry, and Medicine
Place of Presentation
日本原子力研究開発機構関西光科学研究所(京都)
Year and Date
2011-06-02
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