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プラズマ手法に基づくクラスタ媒質と光子場の非線形相互作用の研究

Research Project

Project/Area Number 14077221
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionKyoto University (2004-2005)
Japan Atomic Energy Agency (2002-2003)

Principal Investigator

岸本 泰明  京都大学, エネルギー科学研究科, 教授 (10344441)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) KOGA J (J Koga)  日本原子力研究開発機構, 量子ビーム応用研究部門, 研究副主幹 (70370393)
森林 健悟  日本原子力研究開発機構, 量子ビーム応用研究部門, 研究副主幹 (70354975)
内海 隆行  山口東京理科大学, 基礎・工学部, 教授 (50360433)
福田 祐二  日本原子力研究開発機構, 量子ビーム応用研究部門, 博士研究員 (30311327)
加藤 進  産業技術総合研究所, 電力エネルギー研究部門, 主任研究員 (20356786)
田島 俊樹  特殊法人日本原子力研究所, 関西研究所・光量子科学研究センター, 研究主幹・グループリーダー (70354967)
福田 祐仁  特殊法人日本原子力研究所, 関西研究所・光量子科学研究センター, 博士研究員
山川 考一  特殊法人日本原子力研究所, 関西研究所・光量子科学研究センター, 副主任研究員
Project Period (FY) 2002 – 2005
Project Status Completed (Fiscal Year 2005)
Budget Amount *help
¥8,000,000 (Direct Cost: ¥8,000,000)
Fiscal Year 2005: ¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,300,000)
Fiscal Year 2004: ¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,300,000)
Fiscal Year 2003: ¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,300,000)
Fiscal Year 2002: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Keywords極短パルス高強度レーザー / 非線形光学・非線形相 / 非線形光学・非線形相互作用 / 電子衝突緩和 / クラスター媒質 / クーロン爆発 / 放電・雷過程 / 分岐・フラクタル構造 / 極端パルス高強度レーザー / レーザープラズマ / 電離過程・緩和過程 / 電子衝突電離 / 分極波・プラズマ波動
Research Abstract

本研究は、マクロないしセミマクロな集団運動の解析に適したプラズマ手法を基礎に、これにミクロな原子・緩和過程を取り入れることにより、レーザー場を含む様々な波長領域の光子場と、中性原子や様々の価数のイオン、電子が共存した気相や固相、クラスター相との複雑な非線形相互作用の素過程の理解することを目的とする。また、このような原子・緩和過程を含む複雑な物理過程を高い精度で模擬・検証することが可能なシミュレーションコード(EPIC3D)の開発を行い、高強度レーザーと物質との相互作用を利用した応用研究を展開する。
本年度は、これまで高密度クラスター中に見出された波動励起とそれによる電離過程の物理過程を明らかにするため、シャープな境界を持った固体(あるいは固体薄膜)と短パルスレーザーとの相互作用において、レーザーが伝播しない固体内部での詳細な電離過程のダイナミックスを、EPIC3Dを用いて調べた。その結果、
(1)この波動励起は、短パルスレーザーによって生成された高速電子によるプラズマ波のCherenkov放射であること
(2)それらは局所的な乱流状態への発展し、その乱流電場はイオン化を引き起こしながら固体中を雪崩的に電離波として高速に伝播すること、
(3)乱流電場のエネルギーは、粒子との運動論的相互作用を通して電子加熱に変換されること、
(4)この乱流駆動による電離過程はレーザー強度に依存して多段的に起こること、また、高価数のイオンへの電離は電子衝突イオン化を通して熱伝導を伴いながら緩やかに伝播すること、
等が明らかになった。物質の電離過程を伴ったこれらの複雑な相互作用は、近年研究が進展しているレーザーと薄膜相互作用を利用したイオン加速研究にも重要に役割を果たすことから、今後の応用研究の進展が期待される。

Report

(4 results)
  • 2005 Annual Research Report
  • 2004 Annual Research Report
  • 2003 Annual Research Report
  • 2002 Annual Research Report
  • Research Products

    (13 results)

All 2006 2005 2004 Other

All Journal Article (7 results) Publications (6 results)

  • [Journal Article] A paradigm of kinetic simulation including atomic and relaxation processes2006

    • Author(s)
      Y.Kishimoto, T.Masaki
    • Journal Title

      J.Plasma Phys (to be published)(未定)

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Ionization dynamics in high power laser-matter interaction2006

    • Author(s)
      T.Masaki, Y.Kishimoto
    • Journal Title

      J.Plasma Phys. (to be published)(未定)

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Structures and dynamics of cluster plasmas created by ultrashort intense laser fields2006

    • Author(s)
      Y.Fukuda, Y Kishimoto, T.Masaki, N.K.Yamakawa
    • Journal Title

      Phys.Rev.A 73

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Fluid-Maxwell simulation of laser pulse dynamics in over dense plasma2005

    • Author(s)
      V.I.Berezhiani, D.P.Garuchava, S.V.Mikeladze, K.
    • Journal Title

      Phys.Plasmas 12

      Pages: 62308-62308

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Multi-stage ionization dynamics of carbon film irradiate high power lasers2005

    • Author(s)
      T.Masaki, Y.Kishimoto
    • Journal Title

      Journal of Plasma and Fusion Research 81

      Pages: 643-643

    • NAID

      110006281963

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Generation of x rays and energetic ions from superintense laser irradiation of micron-sized Ar clusters,2004

    • Author(s)
      Y.Fukuda, Y.Akahane, M.Aoyama, N.Inoue, H.Ueda, Y.Kishimoto, et al.
    • Journal Title

      Laser Part.Beams 22

      Pages: 215-215

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] X-ray radiation of clusters irradiated by ultrafast, high-intensity laser pulses,2004

    • Author(s)
      Y.Fukuda, Y.Akahane, M.Aoyama, N.Inoue, H.Ueda, Y.Kishimoto, et al.
    • Journal Title

      Proceedings of SPIE's 48th Annual Meeting 5196

      Pages: 234-234

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Publications] Y.Fukuda, K.Yamakawa et al.: "Optimized energetic particle emissions from Xe clusters in intense laser fields"Phys.Rev.A. 67. 061201(1)-061201(4) (2003)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report
  • [Publications] Y.Fukuda, A.Akahane et al.: "Generation of x-rays and energetic ions from superintense laser irradiation of micron-sized Ar clusters"Laser Part.Beams. (in press). (2004)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report
  • [Publications] Y.Kishimoto: "Femtosecond Beam Science, edited by M.Uesaka Laser Plasma Acceleration,2.4.5.Neutron"Imperial College Press/World Scientific(in press). 135-142 (2004)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report
  • [Publications] Y.Kishimoto, T.Masaki, T.Tajima: "High energy ions and nucear fusion in laser-cluster interaction"Phys.Plasmas. 9巻・2号. 589-601 (2002)

    • Related Report
      2002 Annual Research Report
  • [Publications] Y.Kishimoto, T.Masaki, T.Tajima: "Laser-Cluster Interaction for Nuclear Fusion"AIP Conference Proceedings "Superstrong Field in Plasmas". 611. 264-275 (2002)

    • Related Report
      2002 Annual Research Report
  • [Publications] Y.Kishimoto, T.Masaki, T.Tajima: "Cluster Dynamics in Strong Fields and its Application to Fusion Science"AIP Conference Proceedings "Science of Superstrong Field Interactions". 634. 147-160 (2002)

    • Related Report
      2002 Annual Research Report

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Published: 2002-04-01   Modified: 2018-03-28  

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