Upgrade of laser plasma beam source towards pinpoint X-ray generation for medical treatment

• Project/Area Number: 19760608
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Nuclear engineering
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: YAMAZAKI Atsushi The University of Tokyo, 大学院工学系研究科, 助教 (10436537)
• Project Period (FY): 2007 – 2008
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2008)
• Budget Amount: ¥3,550,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥150,000); Fiscal Year 2008: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000); Fiscal Year 2007: ¥2,900,000 (Direct Cost: ¥2,900,000)
• Keywords: レーザー航跡場加速 / プラズマカソード / プラズマ計測 / プリプラズマ / 外部磁場印加

Research Abstract

これまでに、ガスターゲットに0.2T の外部磁場を印加する事により、発生電子ビームの指向性及び、発生安定性が飛躍的に向上する事が確認されている。これは、電子発生時のプラズマ計測の結果及び、シミュレーションの結果から、レーザーのプリパルスによって生じるプリプラズマ形状が外部磁場によって制御されている為であると考えられる。しかし、発生する電子ビームのエネルギースペクトルは熱的なエネルギースペクトルな為、実用上に問題がある。この問題については、シミュレーションの結果から、より高強度な外部磁場を印可する事により、チャネル状のプリプラズマが形成され、単色の電子ビームの発生が可能である事がシミュレーションの結果より示唆されている。そこで、新たに1T の磁場を発生させる磁気回路の設計、製作を行い、1T 外部磁場印加実験を行った。その結果、チャネル状のプリプラズマの発生が確認された。また、1T の外部磁場をガスターゲットに印加する実験を行う際、意図的にレーザーの圧縮用グレーティングへの入射角をずらし、レーザーのプリパルスレベルを変化させる事により、準単色電子ビームの発生が確認された。

Research Products

• [Journal Article] Manipulation of Electron Beam Generation with Modified Magnetic Circuit on Laser-Wakefield Acceleration (2007)
  • Author(s): A.Yamazaki, A.Maekawa, R.Tujii, M.Uesaka, K.Kinoshita, T.Hosokai, A.Zhidkov
  • Journal Title: Proceedings of PAC2007, Particle Accelerator Conference 2007, Accelerator Science and Technology Pages: 2790-2792
• [Journal Article] Ultra short electron beam bunches from a laser plasma cathode (2007)
  • Author(s): Akira Maekawa, Ryosuke Tsujii, Kennichi Kinoshita, Atsushi Yamazaki, Kazuyuki Kobayashi, Mitsuru Uesaka, Yukio Shibata, Yasuhiro Kondo, Takeru Ohkubo, Tomonao Hosokai, Alexei Zhidkov, Toshiharu Takahashi
  • Journal Title: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B 261 Pages: 5-8
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Manipulation of Electron Beam Generation with Modified Magnetic Circuit on Laser-Wakefield Acceleration (2007)
  • Author(s): A. Yamazaki, A. Maekawa, R. Tujii, M. Uesaka, K. Kinoshita, T. Hosokai, A. Zhidkov
  • Journal Title: Proceedings of PAC2007, Particle Accelerator Conference 2007, Accelerator Science and Technology Pages: 2790-2792
• [Presentation] 山崎淳,細貝知直,アレクセイ・ジドコフ,根本孝七, 堀田栄喜,上坂充 (2008)
  • Author(s): プラズママイクロオプティクスを用いた2段階レーザー航跡場電子加速低エミッタンス,準単色電子ビームの安定発生に向けて2
  • Organizer: 日本物理学会2008年秋季大会
  • Place of Presentation: 岩手大学
• [Presentation] Atsushi Yamazaki, Tomonao Hosokai, Alexei Zhidkov, Akira Maekawa, Mitsuru Uesaka (2008)
  • Author(s): Upgrade of the laser plasma cathode by external magnetic field of 1.0 T
  • Organizer: 20th International Conference on the Application of Accelerators in Research and Industry
  • Place of Presentation: Renaissance Worthington Hotel Fort Worth, Texas USA
• [Presentation] Upgrade of the laser plasma cathode by external magnetic field of 1.0 T (2008)
  • Author(s): Atsushi Yamazaki, Tomonao Hosokai, Alexei Zhidkov, Akira Maekawa, Mitsuru Uesaka
  • Organizer: 20th International Conference on the Application of Accelerators in Research and Industry
  • Place of Presentation: Renaissance Worthington Hotel Fort Worth, Texas
• [Presentation] Two staged laser wake-field acceleration with transient plasma micro-optics ; towards repeatable generation of quasi-mono energetic electron beam with excellent emittance (2008)
  • Author(s): Tomonao Hosokai, Atsushi Yamazaki, Alexei Zhidkov, Koshichi Nemoto, Mitsuru Uesaka, and Eiki
  • Organizer: 13th Advanced Accelerator Concepts Workshop
  • Place of Presentation: Santa Cruz California USA
• [Presentation] 山崎淳, 前川陽, 辻井良介, 上坂充, 細貝知直, アレクセイ・ジドコフ (2007)
  • Author(s): 東京大学原子力専攻におけるレーザープラズマカソード実験
  • Organizer: 第4回日本加速器学会年会/第32回リニアック技術研究会
  • Place of Presentation: 和光市民文化センター
• [Presentation] Atsushi Yamazaki, Tomonao Hosokai, Kenichi Kinoshita, Akira Maekawa, Ryousuke Tsujii, Mitsuru Uesaka, Alexei Zhidkov (2007)
  • Author(s): Manipulation of Electron Beam Generation with Modified Magnetic Circuit on Laser-wakefield Acceleration
  • Organizer: Particle Accelerator Conference'07
  • Place of Presentation: Albuquerque, New Mexico, USA
• [Presentation] Manipulation of Electron Beam Generation with Modified Magnetic Circuit on Laser-Wakefield Acceleration (2007)
  • Author(s): A. Yamazaki, A. Maekawa, R. Tujii, M. Uesaka, K. Kinoshita, T. Hosokai, A. Zhidkov
  • Organizer: PAC2007, Particle Accelerator Conference 2007, Accelerator Science and Technology
  • Place of Presentation: Albuquerque, New Mexico, USA
• [Presentation] 東京大学原子力専攻におけるレーザープラズマカソード実験 (2007)
  • Author(s): 山崎淳, 前川陽, 辻井良介, 上坂充, 細貝知直, アレクセイ・ジドコフ
  • Organizer: 第4回日本加速器学会年会/第32回リニアック技術研究会
  • Place of Presentation: 埼玉県,和光市民文化センター
• [Book] 超短パルスレーザーを用いた単色X線発生 (2007)
  • Author(s): 上坂充, 山崎淳, 坂本文人