超高強度レーザー励起マルチフレーム点エックスによる高速ランダム過渡現象の理解

2008 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18204055
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 兒玉 了祐 Osaka University, 大学院・工学研究科, 教授 (80211902)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 尾崎 典雅 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助教 (70432515) ; 羽原 英明 大阪大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (60397734)
• Keywords: プラズマフォトニックデバイス / 超高強度レーザー / 高エネルギー密度 / ランダム過渡現象 / シングルポンプアンドマルチプローブ

Research Abstract

本研究計画では、超高強度短パルスレーザーと高エネルギー密度電子制御プラズマデバイスにより、エムト秒時間分解keV-X線源を開発する。これにより、従来困難であった高速ランダム過渡現象を観測する手法を確立することである。20年度は効率的に電子ビームをガイドするためのマイクロパルスパワー励起ワイヤープラズマの生成、短バンチ高エネルギー電子発生するためのプラズマミラーの応用、電子ビームガイドのためのターゲット形状依存性を明らかにした。また本格的なマルチ点X線源測定のため結晶分光器の整備を行った。・マイクロパルスパワー励起ワイヤープラズマの生成
19年度、レーザー励起スイッチングによるマイクロパルスパワーを利用してワイヤーデバイスで強制的に逆起電流が供給される電位を高速につくることに成功した。20年度はこれを用いた高密度相対論電子流のガイデイングを実施する実験配置とレーザー同期を可能にした。
・短バンチ高エネルギー電子発生するためのプラズマミラーの応用
F値の小さなプラズマ集光ミラーを利用することで、レーザー強度を従来の集光法の10倍高めることができた。その結果、より高いエネルギーの荷電粒子成功にはじめて成功した。また相対論強度下で相対論振動するプラズマミラーにより、変調受けた反射光による電子加速を初めて実証した。これらは効率的なX線発生に重要な知見と新たな方式の可能性を広げるものである。
・電子ビームガイドのためのターゲット形状依存性
ワイヤーやテーバー状のターゲットによるガイドだけでなく、さらに凹面形状による超高強度レーザー
生成高エネルギー密度電子ビーム集光にはじめて成功した。

Research Products

• [Journal Article] Inhibition of fast electron energy deposition due to preplasma filling of cone-attached targets (2008)
  • Author(s): S. D. Baton, M. Koenig, J. Fuchs, A. Benuzzi-Mounaix, P. Guillou, B. Loupias, T. Vinci, L. Gremillet, C. Rousseaux, M. Drouin, E. Lefebvre, F. Dorchies, C. Fourment, J. J. Santos, D. Batani, A. Morace, R. Redaelli, M. Nakatsutsumi, R. Kodama, et al
  • Journal Title: Physics of Plasmas 15 Pages: 042706
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Superthermal and efficient-heating modes in the interaction of a cone target with ultraintense laser light (2008)
  • Author(s): H. Nakamura, B. Chrisman, T. Tanimoto, M. Borghesi, K. Kondo, M. Nakatsutsumi, T. Norimatsu, M. Tampo, K. A. Tanaka, T. Yabuuchi, Y. Sentoku, R. Kodama
  • Journal Title: Physical Review Letters 100 Pages: 045009
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Space and time resolved measurements of the heating of solids to ten million kelvin bya petawatt laser (2008)
  • Author(s): M. Nakatsutsumi, J. R. Davies, R. Kodama, J. S. Green, K. L. Lancaster, K. U. Akli, et al
  • Journal Title: New Journal of Physics 10 Pages: 043046
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Heating of solid target in electron refluxing dominated regime with ultra-intense laser (2008)
  • Author(s): M. Nakatsutsumi, R. Kodama, Y. Aglitskiy, K. U. Akli, D. Batani, S. D. Baton, F. N. Beg, A. Benuzzi-Mounaix, S. N. Chen, D. Clark, J. R. Davies, R. R. Freeman, J. Fuchs, J. S. Green, C. D. Gregory, P. Guillou, H. Habara, R. Heathcote, D. S. Hey, K. Highbarger, P. Jaanimagi, M. H. Key, M. Koenig, K. Krushelnick, K. L. Lancaster, et al
  • Journal Title: Journal of Physics : Conference Series 112 Pages: 022063
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Recent experiment on fast electron transport in ultra-high intensity laser interaction (2008)
  • Author(s): D Batani, S Baton, M Koenig, P Guillou, B Loupias, T Vinci, C Rousseaux, L Gremillet, A Morace, R Redaelli, M Nakatsutsumi, R Kodama, N Ozaki, T Norimatsu, J Rassuchine, T Cowan, F Dorchies, C Fourment, J J Santos
  • Journal Title: Journal of Physics : Conference Series 112 Pages: 022048
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Enhanced energy localization and heating in high contrast ultra-intense laser produced plasmas via novel conical micro-target design (2008)
  • Author(s): J Rassuchine, E d'Humieres, S Baton, J Fuchs, P Guillou, M Koenig, R Kodama, M Nakatsutsumi, T Norimatsu, D Batani, A Morace, R Redaelli, L Gremillet, C Rousseaux, F Dorchies, C Fourment, J J Santos, J Adams, G Korgan, S Malekos, Y Sentoku, T E Cowan
  • Journal Title: Journal of Physics : Conference Series 112 Pages: 022050
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 極小F値集光プラズマミラーを用いた高エネルギープロトンの生成に関する研究 (2009)
  • Author(s): 今亮
  • Organizer: 日本物理学会2009年春季大会
  • Place of Presentation: 立教大学
  • Year and Date: 2009-03-27
• [Presentation] HIGH ENERGY DENSITY ELECTRONS CONTROLLED BY ULTRA-INTENSE LASER COUPLED WITH A MICRO-PULSE POWER DISCHARGED FIBER (2009)
  • Author(s): A. Nishida
  • Organizer: Fundamentals and Applications of Microplasmas
  • Place of Presentation: San Diego, California, USA
  • Year and Date: 2009-03-01
• [Presentation] レーザーによる高エネルギー密度新物質材料・新デバイス創生の可能性 (2009)
  • Author(s): 兒玉了祐
  • Organizer: プラズマ科学シンポジウム2009
  • Place of Presentation: 名古屋大学
  • Year and Date: 2009-02-02
• [Presentation] 超高強度場のための極小F値集光プラズマミラーに関する研究 (2009)
  • Author(s): 今亮
  • Organizer: レーザー学会学術講演会第29回年次大会
  • Place of Presentation: 徳島大学
  • Year and Date: 2009-01-11
• [Presentation] Novel Matter and Devices in High Energy Density Science with High Power Lasers (2008)
  • Author(s): 兒玉了祐
  • Organizer: 米国光学会(OSA)第92回年会「Frontiersin Optics 2008」
  • Place of Presentation: Rrochester USA
  • Year and Date: 2008-10-23
• [Presentation] 超高強度場のための極小F値集光プラズマミラーに関する研究 (2008)
  • Author(s): 今亮
  • Organizer: 日本物理学会2008年秋季大会
  • Place of Presentation: 岩手大学
  • Year and Date: 2008-09-20
• [Presentation] Elliptical piasma mirror for focusing laser light (2008)
  • Author(s): 今亮
  • Organizer: GCOE第1回学生主催国際会議 SCIENT2008
  • Place of Presentation: 大阪大学
  • Year and Date: 2008-07-31
• [Presentation] High Energy Density Electrons Controlled by Ultara-intense laser coupled with a Micro-Pulse power (2008)
  • Author(s): A. Nishida
  • Organizer: GCOE第1回学生主催国際会議 SCIENT200
  • Place of Presentation: 大阪大学
  • Year and Date: 2008-07-31