超高電場下のプラズマ物性と粒子加速・放射源に関する基礎研究

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14208047
• Research Institution: Utsunomiya University
• Principal Investigator: 西田 靖 宇都宮大学, 大学院・工学研究科, 教授 (00005315)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 川田 重夫 宇都宮大学, 工学部, 教授 (30150296) ; 伊藤 弘昭 宇都宮大学, 大学院・工学研究科, 助手 (70302445) ; 湯上 登 宇都宮大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (60220521) ; 長澤 武 宇都宮大学, 工学部, 助教授 (10118440) ; 鈴木 光政 宇都宮大学, 大学院・工学研究科, 教授 (40091706)
• Keywords: イオン源 / IH型加速器 / 短パルス電磁波 / レーザー / テラヘルツ

Research Abstract

粒子加速
レーザーによるイオン加速の実験を目標として,イオンの入射段加速器であるIH型加速器の概念設計が終了し,そのプロトタイプを製作した.そのプロトタイプの基本特性をベンチにて計測した.これにより,現有の高周波源を用いることにより,所望のイオンのエネルギーが得られることが確認された.
放射源
周期的に変化する電流は,周辺に電磁波を放射することができる.プラズマ中で伝搬する電子プラズマ波は,プラズマ密度nの平方根に比例したプラズマ周波数ω_p,で振動しているので,その周波数の電磁波を放射することが可能である.しかし,その電磁波はプラズマの外,つまり実験室では観測できない.なぜなら,放射された電磁波の周波数ω_pがプラズマ中の電磁波のカットオフ周波数となっているため,プラズマ中で強く減衰されるからである.高密度プラズマでは,プラズマ波の電場も大きく,周波数も高いので,この電磁波が外部に取り出されれば,高出力・高周波の電磁波となりうる.
この原理では,放射電磁波の周波数は,プラズマ周波数程度であり,出力パワーは,印加静磁場と航跡場の振幅に依存し,MWクラスの電磁波放射源となる可能性を持ち,パルス幅は,プラズマ長を電磁波の群速度で伝搬する時間で決まる.このため,短パルス,高周波(ミリ波からテラヘルツ領域),高出力の次世代の放射源として期待されている.

Research Products

• [Publications] N.Andreev, Y.Nishida, N.Yugami: "Propagation of short intense laser pulses in gas-filled capillaries"Phys. Rev. E.. 65. 056407-1-056407-10 (2002)
• [Publications] Noborn Yugami et al.: "Slicing off and Adding up of Short Microwave Pulse by Laser Produced Plasma"Jpn. J. Appl. Phys.. 41. L855-L857 (2002)
• [Publications] Noborn Yugami et al.: "Experimental Observation of Radiation from Cerenkov Wakes in a Magnetized Plasma"Phys. Rev. Letts.. 89. 065003-1-065003-4 (2002)