超高速現象観測のための超高輝度フェムト秒電子源の開発

• Project/Area Number: 12J04480
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Applied optics/Quantum optical engineering
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 井上 峻介 京都大学, 化学研究所, 助教
• Project Period (FY): 2012 – 2013
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2013)
• Budget Amount: ¥2,000,000 (Direct Cost: ¥2,000,000); Fiscal Year 2013: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2012: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
• Keywords: 高強度レーザー / 短パルス電子源 / 高強度電子源

Research Abstract

本研究の目的は、数10fsのパルス幅, 数1000fCの電子数を持ち合わせた、世界最高の超高の超高輝度短パルス電子源を開発することである。これを達成するため、①パルス圧縮により得られる電子パルス幅の超短パルス化、及び②レーザー照射ターゲットの最適化による電子パルスの高強度化に関する研究を行った。
①これまでの研究結果により、高強度短パルスレーザー生成電子パルスをパルス圧縮することにより超短パルス化するためには、高強度短パルスレーザーに付随するプリパルスにより生成されるプリパルスを制御することが必要であると考えられる。プリパルスの抑制をめざし、超低反射ARコートを施した特注ブラズマミラーを新たに用いることで、高強度短パルスレーザーの1ピコ秒前に存在するプリパルスの強度を4桁減じることに成功した。これは世界最高級の性能である。これにより、数十フェムト秒の短パルス電子源を開発できると期待される。
②高強度短パルスレーザーを固体ターゲットに照射した際に発生する高エネルギー電子パルスの放射角度分布は、ターゲット形状や材質により大きく異なることが報告されている。超高輝度短パルス電子源を実現するためには、ターゲット形状や材質と電子パルスの放射角度分布の関係を理解し、ターゲットの最適化を行う必要がある。電子パルスは高強度短パルスレーザー照射により生成された非常に強い電磁場の影響を受けて放出されることが、前年度までの研究で示唆されてきた。ターゲットの形状や材質により、高強度短パルスレーザーにより生成される電磁場がどのように変化するかを、我々の研究室で開発したフェムト秒電子偏向法を用いて測定した。ターゲットとして導体と絶縁体、もしくは導体と絶縁体を組み合わせたハイブリッドターゲットを用いた場合で、高強度短パルスレーザーを照射することにより形成される電磁場の特徴が全く異なることが明らかとなった。

Strategy for Future Research Activity

(抄録なし)

Research Products

• [Journal Article] Divergence-free transport of laser-produced fast electrons along a meter-long wire target (2013)
  • Author(s): Hiroaki Nakajima, et al.
  • Journal Title: Physical Review Letters Volume: 110 Issue: 15 Pages: 155001-155001
  • DOI: 10.1103/physrevlett.110.155001
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Autocorrelation Measurement of Fast Electron Pulses Emitted through the Interaction of Fpmtosecond Laser Pulseg with a Solid Target (2012)
  • Author(s): Shunsuke Inoue, et al.
  • Journal Title: Physical Review Letters Volume: 109 Issue: 18 Pages: 185001-185001
  • DOI: 10.1103/physrevlett.109.185001
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 2レーザーパルス照射による薄膜ターゲットからの電子ビームの放射特性 (2014)
  • Author(s): 井上峻介, 他
  • Organizer: レーザー学会学術講演会第34回年次大会
  • Place of Presentation: 福岡県 北九州国際会議場
  • Year and Date: 2014-01-20
• [Presentation] 高・低強度レーザーの複合照射による薄膜からの高エネルギー電子ビームの制御 (2013)
  • Author(s): 井上峻介, 他
  • Organizer: 日本物理学会2013年秋季大会
  • Place of Presentation: 徳島大学 常三島キャンパス
  • Year and Date: 2013-09-27
• [Presentation] アルミ蒸着絶縁体薄膜への高強度レーザー照射により生成される電磁場の時間分解電子偏向法による観測 (2013)
  • Author(s): 井上峻介, 他
  • Organizer: 第74回応用物理学会秋季学術講演会
  • Place of Presentation: 同志社大学 京田辺キャンパース
  • Year and Date: 2013-09-20
• [Presentation] Measurements of Electromagnetic Fields Produced by Intense Laser Irradiation on Metal-Coated Polyethylene Foils with Time-Resolved (2013)
  • Author(s): S. Inoue, et al.
  • Organizer: The 12th Asia Pacific Physics Conference
  • Place of Presentation: Makuhari Messe, Chiba, Japan
  • Year and Date: 2013-07-18
• [Presentation] Time-resolved Measurements of Electromagnetic Fields Produced by Intense Femtosecond Laser Irradiation on Metal and Polyethlene Foil Target (2013)
  • Author(s): S. Inoue, et al.
  • Organizer: International Conference on High Energy Density Sciences2013
  • Place of Presentation: Pacifico Yokohama, Yokohama city, japan
  • Year and Date: 2013-04-24
• [Presentation] 時間分解電子偏向法による高強度レーザープラズマ周辺の電磁場の測定-導電性・非導電性薄膜ターゲットの比較- (2013)
  • Author(s): 井上峻介, 他
  • Organizer: 日本物理学会 第68回年次大会
  • Place of Presentation: 広島大学・東広島キャンパス(東広島市)
  • Year and Date: 2013-03-28
• [Presentation] 高強度短パルスレーザー照射薄膜の面方向電磁場の電子偏向法による観測 (2013)
  • Author(s): 井上峻介, 他
  • Organizer: レーザー学会学術講演会第33回年次大会
  • Place of Presentation: 姫路商工会議所(姫路市)
  • Year and Date: 2013-01-28
• [Presentation] Observation of Sub-Picosecond Fast-Electron Dynamics by Using Electron Deflectometry (2012)
  • Author(s): Shunsuke Inoue, et al.
  • Organizer: The 8th Asia Pacific Laser Symposium
  • Place of Presentation: Huangshan XiangMing Hotel, Huangshan City, China
  • Year and Date: 2012-05-29