レーザー変位計によるビーム・フォイル相互作用の観測

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11874036
• Research Institution: The High Energy Accelerator Research Organization
• Principal Investigator: 片山 一郎 高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 教授 (30028237)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 土田 秀次 奈良女子大学, 理学部, 助手 (50304150) ; 小川 英巳 奈良女子大学, 理学部, 助教授 (90169194) ; 川上 宏金 高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 助手 (50013412)
• Keywords: レーザー変位計 / エネルギー損失 / 反跳効果 / 運動量移行 / 捻り振子 / 熱変形 / アルミニウム箔 / 炭素箔

Research Abstract

レーザー変位計はレーザー光を被写体に当て、その散乱光を集光、収束することにより、被写体までの距離を0.1μmの精度で測定する装置である。この装置を用いて従来行われたことのないビームと標的箔の相互作用を二通りの方法により初めて観測することに成功した。第一は捩り振子の方式により、ビームが標的箔に及ぼす力の測定である。40mm角の2mm厚のAl枠を13μmのWワイヤーで吊るし、回転軸から10mmの位置に中心がくるように標的箔を取り付け、MeV^<28>Si^<4+>で照射した。照射によりずれた回転振動の平衡位置の変化をレーザー変位計で測定した。厚いAl標的の場合は予想通りの力を観測したが、C100μg/cm^2の場合はビームがエネルギーを失うことに伴う運動量の変化の70%しか測定できなかった。これはこれまでの理論、実験では説明が困難であり、とくに中性粒子の放出について新しい知見を与えている可能性がある。二番目の方法は標的箔を固定枠に取り付け、ビーム照射に伴う箔の変形を測定した。標的箔は2-5μmのAl箔であり、ビームは200nA迄の8MeV^<28>Si^<4+>である。その結果は驚くべきもので、(1)変形は予想の10倍以上大きい、(2)ビームの進行方向に変形することが多いが反対方向に変形することもある、(3)弾性変形であり、ビーム照射が終わると完全に元に戻る、(4)放射温度計で照射中の標的箔の温度をみても100℃以下である、等が明らかになった。(2)より熱的な効果が推定されるが(4)との関係でマクロの温度とは異なった熱的効果であり、固体の新しい物性の一面を見い出したものと考えている。

Research Products

• [Publications] I.Katayama et al: "Direct Measurement of a Beam Force Exerted to a Foil with a Laser Displacement Meter"Chinese Journal of Physics. (to be published). (2001)
• [Publications] H.Tsuchida et al: "Measurement of Elastic Deformation of a Thin Foil by Mev-Energy Heavy Ion Irradiatron"AIP Conference Series. (to be published). (2001)