レーザーと電子ビームのコンプトン散乱のためのプラズマ・チャンネルの開発

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14540273
• Research Institution: Tokyo Metropolitan University
• Principal Investigator: 汲田 哲郎 東京都立大学, 大学院・理学研究科, 助手 (30271159)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 五十子 満大 東京都立大学, 大学院・理学研究科, 助手 (60087004)
• Keywords: CO_2レーザー / 電子加速器 / コンプトン散乱 / プラズマ

Research Abstract

プラズマ・チャンネルとは細管内にプラズマを生成させたもので、一種の光ファイバーのようにレーザー光を焦点程度の小さい径のまま輸送することができる。プラズマ・チャンネル中でレーザーと電子ビームをコンプトン散乱させると、散乱に有効な距離を引き伸ばせるため、生成するX線の強度を大幅に増大させることが可能となる。
イスラエル・ヘブライ大学で開発された、毛細管放電方式のプラズマ・チャンネルを用いてCO_2レーザーの輸送実験を行った。ヘブライ大学ではNd:YAGレーザー(波長1μm)の輸送に成功しているが、CO_2レーザー(波長10μm)の輸送のためには、プラズマ密度を1/100の10^<17>/cm^3にすることが必要となる。放電のパラメーター調整により、低密度プラズマの生成を実現し、CO_2レーザーを200μm程度のサイズで2.5cm輸送することに成功した。
このプラズマ・チャンネル装置を、米国ブルツクヘブン国立研究所に持ち込み、レーザーと電子ビームのコンプトン散乱実験を行った。電子ビームがプラズマによって、加速・減速、収束・発散の影響を受け、大きなγ線バックグラウンドが発生したため、目的のX線生成の確認はできなかった。
平成15年度には、プラズマ生成のパラメーター、入射電子ビームの条件等を調整しバックグラウンドを低減して、X線生成を確認することを目標とする。
平成14年度に製作したX線エネルギー測定装置が、調整・テスト段階にある。γ線バックグラウンドの低減が不十分であっても、この装置を用いればバックグラウンドとX線シグナルを分離することが可能と期待される。