2014 Fiscal Year Annual Research Report
レーザー生成超強磁場を用いた高エネルギー量子ビーム制御と実験室Ｘ線天文学
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24684044
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
藤岡 慎介 大阪大学, レーザーエネルギー学研究センタ, 准教授 (40372635)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 強磁場 / 高出力レーザー / プラズマ科学 / 高エネルギー密度プラズマ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
＜複数のキャパシターコイルを用いた磁場形状の制御＞
二つのキャパシター・コイルターゲットをヘルムホルツ型に配置し，それぞれのターゲットに3ビームずつを集光照射することで，約1 mm x 1 mm x 1mmの領域で，空間的に均一な磁場を生成することに成功した．磁場強度は，TGG結晶を用いたファラデー回転法及び，磁気プローブを用いて測定し，200 – 300 Tの磁場が得られている．磁場の空間分布については，LADIAコードを使って計算出来るようになった． このような配置を今後応用することで，外部磁場によるレーザー生成高速電子のガイディングや集束を制御可能になった．
＜キロテスラ磁場による高速電子のガイディングの原理実証＞
一つのキャパシター・コイルターゲットを使い， 500 Jのレーザーを集光照射して，コイル中心で600 Tの磁場を生成した．コイル中心付近に，プラスチック製のターゲットを設置し，その一面にピコ秒のレーザーパルスを集光照射し，高速電子を発生させた．高速電子がターゲット中を伝搬し，裏面から飛び出す瞬間に高速電子が放射するCoherent Transition Radiation (CTR) をイメージングし，高速電子の空間パターンを計測した．
磁場を印加することで，相対論的電子ビームの広がりが横方向に明らかに小さくなると共に，CTRの信号強度が約3倍ほど強くなることが確認された．これは，外部磁場を印加することによって，高速電子の発散が押さえられた結果であると考えられる．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
レーザー駆動キャパシターコイルによって発生した磁場の形状制御や，シンプルな系での高速電子のガイディングの原理実証に成功している．磁場形状制御を積極的に活用することで，高速電子の発散角や伝搬方向制御など，様々な応用が期待される．
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| Strategy for Future Research Activity |
レーザー生成プラズマの密度は，磁場閉じ込めプラズマよりも遙かに大きいため，ミラー磁場による高速電子の反射は単純な予測よりも小さいことが，シミュレーション等により明らかになってきた．ミラー磁場によって収束された高速電子ビームによってバルクのプラズマが加熱され，バルク電子による反磁性電流が流れやすくなり，高速電子が収束する領域の磁場強度が弱くなるという現象である．このような磁場構造では，電子の反射は少なくなる．外部磁場による高速電子のガイディングに関して，平板ターゲットを用いた基礎実験を行い，ミラー型の磁場形状が高速電子のガイディングに与える影響を定量的に明らかにする．
また，本研究を遂行する中で，強磁場下での高エネルギー密度プラズマの流体不安定性という，レーザー核融合研究や天文学において，非常に興味深い研究テーマが見つかった．昨年度開発した複数のキャパシターコイルターゲットを用いた強磁場形状制御を積極的に活用し，強磁場下での流体運動の解明にも取り組んで行く．
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| Causes of Carryover |
取引業者による出精値引き等により，予定よりも支出が少なかったため，次年度への繰り越し金が生じた．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
今年度使用する磁気プローブの保持治具の製作費として使用する．
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Research Products
(8 results)
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[Journal Article] Density and x-ray emission profile relationships in highly ionized high-Z laser-produced plasmas2015
Author(s)
K. Yoshida, S. Fujioka, T. Higashiguchi, T. Ugomori, N. Tanaka, M. Kawasaki, Y. Suzuki, C. Suzuki, K. Tomita, R. Hirose, T. Ejima, H. Ohashi, M. Nishikino, A. Sunahara, B. Li, P. Dunne, G. O’Sullivan, T. Yanagida, H. Azechi, and H. Nishimura
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Journal Title
Appl. Phys. Lett.
Volume: 106
Pages: 121109
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Progress in indirect and direct-drive planar experiments on hydrodynamic instabilities at the ablation front2014
Author(s)
A. Casner, L. Masse, B. Delorme, D. Martinez, G. Huser, D. Galmiche, S. Liberatore, I. Igumenshchev, M. Olazabal-Loumé, P. Nicolaï, J. Breil, D. T. Michel, D. Froula, W. Seka, G. Riazuelo, S. Fujioka, A. Sunahara, M. Grech, C. Chicanne, M. Theobald, N. Borisenko, A. Orekhov, V. T. Tikhonchuk
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Journal Title
Physics of Plasmas
Volume: 21
Pages: 122702
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Bright x-ray sources from laser irradiation of foams with high concentration of Ti2014
Author(s)
F. Perez, J. R. Patterson, M. May, J. D. Colvin, M. M. Biener, A. Wittstock, S. O. Kucheyev, S. Charnvanichborikarn, J. H. Satcher, S. A. Gammon, J. F. Poco, S. Fujioka, Z. Zhang, K. Ishihara, N. Tanaka, T. Ikenouchi, H. Nishimura, and K. B. Fournier,
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Journal Title
Physics of Plasmas
Volume: 21
Pages: 023102
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Efficient extreme ultraviolet emission from one-dimensional spherical plasmas produced by multiple lasers2014
Author(s)
K. Yoshida, S. Fujioka, T. Higashiguchi, T. Ugomori, N. Tanaka, H. Ohashi, M. Kawasaki, Y. Suzuki, C. Suzuki, K. Tomita, R. Hirose, T. Ejima, M. Nishikino, A. Sunahara, E. Scally, B. Li, T. Yanagida, H. Nishimura, H. Azechi, and G. O’Sullivan
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Journal Title
Appl. Phys. Express
Volume: 7
Pages: 086202
DOI
Peer Reviewed
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