2020 Fiscal Year Annual Research Report
パルス磁場によるレーザーイオン源のビーム電流波形制御と低エミッタンス化
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19K20599
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| Research Institution | Nagaoka University of Technology |
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Principal Investigator |
高橋 一匡 長岡技術科学大学, 工学研究科, 助教 (10707475)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | レーザーイオン源 / アブレーションプラズマ / 重イオンビーム / エミッタンス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
レーザーイオン源では１パルス中にイオンビームの引き出し電極に到達するアブレーションプラズマの密度の変動によりパルス中にビームの発散角が変化し、この発散角の変化によりビームエミッタンスが増加しビームの収束性が悪化する。本研究ではアブレーションプラズマに対してソレノイド磁場を印加すると磁力線と垂直方向のプラズマの膨張を抑えられる効果を利用し、アブレーションプラズマに対してパルス磁場を印加し、密度変動を制御することでビームの発散角の変動を抑え、ビームパルス全体として収束性の良いビームを得られるか検討した。
まず、レーザーをターゲットに照射して生成したアブレーションプラズマにパルス磁場を印加した際のプラズマ密度の変動とビームエミッタンスの応答を調べた結果、ビームの発散角の変化はプラズマの密度変化と対応して変動することが示され、その結果プラズマ密度の時間変化を制御することでビームの発散角の変化も制御できることが明らかになった。
また、このパルス磁場によるアブレーションプラズマへの影響を利用し、アブレーションプラズマの密度が低下するタイミングでパルス磁場の印加し密度変化を平坦化した結果、エミッタンスの変動を抑制できることが明らかになった。
さらに、プラズマからのイオンビームの引き出し径が大きいほどプラズマの密度変動に付随する発散角の変動は大きくなることが明らかになり、パルス磁場によるプラズマ密度変動の抑制効果は大きくなることが示された。
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