2012 Fiscal Year Annual Research Report
レーザープラズマ加速電子線を用いたフェムト秒Ｘ線パルス生成と時間分解Ｘ線回折応用
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23340186
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
三浦 永祐 独立行政法人産業技術総合研究所, エネルギー技術研究部門, 上級主任研究員 (10358070)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
黒田 隆之助 独立行政法人産業技術総合研究所, 計測フロンティア研究部門, 主任研究員 (70350428)
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| Project Period (FY) |
2011-04-01 – 2014-03-31
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| Keywords | 高性能レーザー / プラズマ / 量子ビーム / レーザープラズマ加速 / レーザーコンプトン散乱 |
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| Research Abstract |
本研究は、レーザープラズマ加速（高強度レーザーとプラズマの相互作用を利用した電子加速）で得られるフェムト秒電子線パルスとフェムト秒レーザーパルスを相互作用させ、レーザーコンプトン散乱を用いたフェムト秒X線源の実現を目指した研究開発を行うことを目的としている。レーザーコンプトン散乱X線の光子エネルギー、光子数等の特性を評価し、発生光子数増強等の高度化を行う。また、フェムト秒X線パルス発生を実証すると共に、フェムト秒X線パルスを用いた高速現象観測への応用を示す。
発生X線の光子エネルギーを評価するには、X線分光器が必要である。レーザーコンプトン散乱で発生する数keV～100 keVの幅広い光子エネルギーのX線を観測するため、２種類の分光器を設計し、完成した。数keV～10 keV領域の観測用に、透過型回折格子分光器を作製した。また、10 keV～100 keV領域の観測用に、α-石英の湾曲結晶を用いたラウエ型X 線結晶分光器を作製した。検出感度の評価も行い、1ショットあたり1E+7個のX線光子数が得られれば、透過型回折格子分光器では１ショットで、ラウエ型X 線結晶分光器では10ショット程度の重ね撮りでX線スペクトルの取得が可能であることを明らかにした。
レーザーコンプトン散乱Ｘ線の発生光子数を増強するには、電子線パルスの電荷量を増強する必要がある。レーザープラズマ加速電子線の電荷量増強のため、ヘリウムに微量の高原子番号ガスを混入したガスジェットを用い、高原子番号ガスから多量の被加速電子を供給し加速する手法が有望である。この手法による電荷量の増強等、電子線を高度化するため、レーザープラズマ相互作用を記述するシミュレーションコードを整備し、実験条件最適化のための解析に着手した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
今年度、レーザー装置等を設置している実験室において、天井の石綿含有吹き付け材除去とそれに関わる付帯工事が実施された。装置の移設、工事終了後のレーザー装置の調整等を含め半年近く実験できない状況にあった。そのため、予定していた実験のほとんどが実施できなかった。X線特性計測のための分光器を設計・完成し、レーザープラズマ加速電子線高度化のために、レーザー生成プラズマのシミュレーションコードの整備を進めた。個々の要素技術では、次年度に向けた準備を進め、重要な成果を上げることができた。しかし、実験室工事の影響があったとは言え、全体として見れば、進展が遅れていると判断せざるを得ない。
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| Strategy for Future Research Activity |
工事終了後のレーザーの整備も完了したので、次年度は早急に実験を再開することが急務である。まず、今年度開発したX線分光器を用い、レーザーコンプトン散乱X線の光子エネルギー、光子数等の特性を評価する。電子線の電荷量の増強をはかり、発生光子数増強等の高度化を行う。さらには、発生したX線パルスを用いてレーザー誘起高速現象観測への応用を実証する。本研究の目的の一つにX線パルス幅測定法を開発し、フェムト秒X線パルス発生を実証することがある。レーザー誘起高速現象観測時に、超短パルスX線発生を実証することが可能であるので、X線パルス幅測定法の開発よりも高速現象観測を優先して進める。
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