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高強度フェムト秒レーザーを用いたポジトロンエミッター生成に関する研究

Research Project

Project/Area Number 14780405
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Nuclear engineering
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

佐藤 文信  大阪大学, 大学院・工学研究科, 助手 (40332746)

Project Period (FY) 2002 – 2004
Project Status Completed (Fiscal Year 2004)
Budget Amount *help
¥2,900,000 (Direct Cost: ¥2,900,000)
Fiscal Year 2004: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2003: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2002: ¥1,400,000 (Direct Cost: ¥1,400,000)
Keywordsフェムト秒レーザー / 高強度レーザー / クラスター / クーロン爆発 / 原子衝突 / 高エネルギー発生 / 超高強度レーザー / 高エネルギーイオン発生 / ポジトロンエミッター / 核反応 / 高強度レーザープラズマ / 高エネルギーイオン / クラスターターゲット / 消滅γ線 / 高速電子
Research Abstract

本研究では、テーブルサイズの高強度フェムト秒レーザーを利用したポジトロンエミッターの生成に関して調べた。高強度フェムト秒レーザーの集光によって作りだす、強光電場の作用(クーロン爆発)によって高エネルギーイオンを発生させて、高エネルギーイオンとターゲット原子の核反応によるポジトロンエミッター生成を考案した。
5TWの高強度フェムト秒レーザー(京都大学化学研究所)を用いて、クラスターターゲットに照射し、発生するイオンのエネルギースペクトルを調べた。開発したクラスターターゲットは、10^<-3>Paの真空領域で、平均サイズ10^<19>atom/clusterまでのクラスターを生成することが可能である。水素、アルゴンガスを用いたレーザー・クラスター相互実験では、発生イオンの最大エネルギーは、9keV、500keVであった。アルゴンクラスターは水素クラスターと比較して、高い価数のイオン(Ar^+〜Ar^<7+>)発生が得られること、ファンデルワールス力が強くサイズの大きいクラスター生成が容易であることなどの要因で、高い強度のクーロン爆発が生じて、イオン発生の最大エネルギーが1桁以上高くなっていることが判った。
従って、高強度レーザーとクラスターの相互を利用した^<11>C,^<13>N,^<15>O,^<18>Fなどのポジトロンエミッターを生成を想定した場合、^<14>N^1H_3,^1H_2^<16>O,^<14>N_2H_3、^1H_2^<18>Oなどのクラスターターゲットが有効であると結論付けた。(利用する核反応は、^<14>N(p, a)^<11>C,^<16>O(p, a)^<13>N,^<14>N(d, n)^<15>O,^<18>O(p, n)^<18>F、発生イオン^<14>N,^<16>O,^<18>Oのエネルギーがそれぞれの核反応閾値を超える。)また、さらに高いレーザー強度が得られれば、高強度フェムト秒レーザーとクラスターの相互作用によるポジトロンエミッター生成が可能であると結論付けた。

Report

(3 results)
  • 2004 Annual Research Report
  • 2003 Annual Research Report
  • 2002 Annual Research Report
  • Research Products

    (11 results)

All 2005 2004 Other

All Journal Article (4 results) Book (1 results) Publications (6 results)

  • [Journal Article] スパッタ中性粒子のための質量分析装置の開発2004

    • Author(s)
      口丸高弘, 佐藤文信, 飯田敏行
    • Journal Title

      放射線、30号 30

      Pages: 82-82

    • NAID

      10013361308

    • Related Report
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    • Author(s)
      M.Hirokane, S.Shimizu, M.Hashida, S.Okada, S.Okihara, F.Sato, T.Iida, S.Sakabe
    • Journal Title

      PHYSICAL REVIEW A 69

      Pages: 63201-63201

    • Related Report
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  • [Journal Article] Scintillation response of rare gas cluster for ion beam impact2004

    • Author(s)
      T.Kagawa, F.Sato, T.Iida
    • Journal Title

      Proceeding of the 18th Workshop on Radiation Detectors and Their Uses 18

      Pages: 107-107

    • Related Report
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  • [Journal Article] Impedance measurements of thin film ceramics under ionbeam irradiation2004

    • Author(s)
      F.Sato, T.Tanaka, T.Kagawa, T.Iida
    • Journal Title

      Journal of Nuclear Materials 329

      Pages: 208-208

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Book] 先進放射線2005

    • Author(s)
      飯田敏行 監修
    • Total Pages
      330
    • Publisher
      大阪大学出版会
    • Related Report
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  • [Publications] S.Okihara, T.Z.Esirkepov, K.Nagai, S.Shimizu, F.Sato, M.Hashida, T.Iida, K.Nishihara, T.Norimatsu, Y.Izawa, S.Sakabe: "Ion generation in a low-density plastic by interaction with intense femtosecond laser pulses"Physical Review E. 69. 026401 (2004)

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    • Related Report
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  • [Publications] F.Sato, T.Kagawa, S.Sakabe, K.Imasaki, T.Iida: "Fragmentation and Ion-Scattering in Collision of Fast Ion with Cluster"Proceedings of Second International Conference on Inertial Fusion Sciences and Applications. 1. 1195 (2003)

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  • [Publications] S.Shimizu, V.Zakhovskii, F.Sato, S.Okihara, S.Sakabe, K.Nishihara, Y.Izawa, T.Yatsuhashi, N.Nakashima: "Coulomb explosion of benzene induced by an intense laser field"Journal of Chemical Physics. 117. 3180 (2002)

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  • [Publications] 沖原伸一朗, 佐藤文信他: "テーブルトップ超短パルス高強度レーザー生成高エネルギープロトン特性"放射線(応用物理学会放射線分科会会誌). 27. 31-34 (2001)

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  • [Publications] S.Okihara: "Energetic proton generation in a thin plastic foil irradiated by intense femtosecond lasers"Journal of Nuclear Science and Technology. 39, 1. 1-5 (2002)

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Published: 2002-04-01   Modified: 2016-04-21  

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