2017 Fiscal Year Annual Research Report
Investigation of a synergetic ion acceleration process in cluster media at a relativistic laser intensity regime
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26247100
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| Research Institution | National Institutes for Quantum and Radiological Science and Technology |
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Principal Investigator |
福田 祐仁 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 関西光科学研究所 光量子科学研究部, 上席研究員(定常) (30311327)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
榊 泰直 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 関西光科学研究所 光量子科学研究部, 上席研究員(定常) (00354746)
神野 智史 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (80596924)
金崎 真聡 神戸大学, 海事科学研究科, 助教 (90767336)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 高強度レーザー / 粒子加速 / 陽子線 / クラスター / 相対論プラズマ / 高エネルギー密度 / Mie散乱 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成29年度は、量研関西研J-KARENレーザー施設において、申請者らが独自開発したマイクロメートルサイズの水素クラスターターゲットを用いたイオン加速実験を実施した（レーザー集光強度 1×10^20 W/cm^2）。その結果、レーザー進行方向に設置したCR-39スタックを用いたイオン計測において最大約12 MeVの高純度陽子線のシグナルが観測された。実験を模擬した三次元粒子コードシミュレーションからは、直径1.2-2.0マイクロメートルの水素クラスターの不完全クーロン爆発により、約13 MeVの陽子線がレーザー進行方向に加速されることを示す結果が得られ、実験とシミュレーションはよく一致する結果となった。
また、加速器施設を利用し、 100 MeV級陽子線検出システム、および、10 MeV級リアルタイム型トムソンパラボラシステムのエネルギー較正実験を実施し、誤差7 %以下の精度でイオンエネルギー評価が可能であることを確認した。
仏国LULI研究所において、レーザー照射されたクラスターターゲットから発生する無衝突衝撃波発生過程における外部磁場の影響を評価する共同実験を実施し、初データの取得に成功した。また、仏国LOA研究所において、新たに開発中の波面センサーを用いた高感度型磁場可視化システムの原理検証実験を実施し、シグナルの初検出に成功した。
研究目的である、100 MeVを超える準単色イオンを安定発生させるための条件については、H28年度までにこれを見いだすことに成功している（H29年度にPhy. Rev. Lett.誌論文投稿済）。H29年度には、J-KARENレーザーを用いたイオン加速実験を実施し、10 MeVを超える高純度陽子線の繰り返し発生に成功した。現在、これら研究成果を基に、100 MeVを超える準単色陽子線を発生させる実験の準備を進めている。
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| Research Progress Status |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Journal Article] Characterization of micron-size hydrogen clusters using Mie scattering2017
Author(s)
S. Jinno, H. Tanaka, R. Matsui, M. Kanasaki, H. Sakaki, M. Kando, K. Kondo, A. Sugiyama, M. Uesaka, Y. Kishimoto, Y. Fukuda
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Journal Title
Optics Express
Volume: 25
Pages: 18774-18783
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Approaching the diffraction-limited, bandwidth-limited Petawatt2017
Author(s)
A. S. Pirozhkov, Y. Fukuda, M. Nishiuchi, H. Kiriyama, A. Sagisaka, K. Ogura, M. Mori, M. Kishimoto, H. Sakaki, N. P. Dover, K. Kondo, N. Nakanii, K. Huang, M. Kanasaki, K. Konko, M. Kando
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Journal Title
Optics Express
Volume: 25
Pages: 20486-20501
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] X-ray spectroscopy of super-intense laser-produced plasmas for the study of nonlinear processes. Comparison with PIC simulations2017
Author(s)
E.Dalimier, A.Ya.Faenov, E.Oks, P.Angelo, T.A.Pikuz, Y.Fukuda, A.Andreev, J.Koga, H.Sakaki, H.Kotaki, A.Pirozhkov, Y.Hayashi, I.Yu.Skobelev, S.A.Pikuz, T.Kawachi, M.Kando, K.Kondo, A.Zhidkov, E.Tubman, N.M.H.Butler, R.J.Dance, M.A.Alkhimova, N.Booth, J.Green, C.Gregory, P.McKenna, N.Woolsey, R.Kodama
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Journal Title
Journal of Physics: Conf. Series
Volume: 810
Pages: 012004-1-7
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Presentation] マイクロメートルサイズ水素クラスターターゲットからのマルチMeV純プロトンビームの高繰り返し発生2018
Author(s)
福田祐仁, 金崎真聡, 神野智史, ピロジコフ アレキサンダー, 匂坂明人, 小倉浩一, 宮坂泰弘, 中新信彦, 宇野雅貴, 高野雄太, 森井厚作, 浅井孝文, 坂本渓太, 清水和輝, 森島邦博, 小平 聡, 岡本祐樹, 松井隆太郎, 岸本泰明, 小田啓二, 山内知也, 上坂 充, 近藤公伯, 神門正城, 桐山博光
Organizer
レーザー学会学術講演会第38回年次大会
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[Presentation] 受動型検出器を用いたレーザー加速イオンの計測手法開発2018
Author(s)
金崎真聡, 神野智史, 森島邦博, 小平 聡, 宇野雅貴, 高野雄太, 森井厚作, 浅井孝文, 坂本渓太, 清水和輝, 小田啓二, 山内知也, 桐山博光, 福田祐仁
Organizer
レーザー学会学術講演会第38回年次大会
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[Presentation] 受動型検出器を用いた水素クラスターから発生するレーザー加速陽子線の計測2018
Author(s)
金崎真聡, 神野智史, 森島邦博, 小平 聡, 宇野雅貴, 高野雄太, 森井厚作, 浅井孝文, 坂本渓太, 清水和輝, 小田啓二, 山内知也, 桐山博光, 福田祐仁
Organizer
第65回応用物理学会春季学術講演会
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[Presentation] マイクロメートルサイズ水素クラスターのクーロン爆発による multi-MeV 純陽子線の高繰り返し発生2018
Author(s)
福田祐仁, 金崎真聡, 神野智史, ピロジコフ アレキサンダー, 匂坂明人, 小倉浩一, 宮坂泰弘, 中新信彦, 宇野雅貴, 高野雄太, 森井厚作, 浅井孝文, 坂本渓太, 清水和輝, 森島邦博, 小平 聡, 岡本祐樹, 松井隆太郎, 岸本泰明, 小田啓二, 山内知也, 上坂 充, 近藤公伯, 河内哲哉, 神門正城, 桐山博光
Organizer
日本物理学会第73回年次大会
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[Presentation] Ion acceleration with an extremely thin target2017
Author(s)
Yasuhiro Kuramitsu, Nur Khasanah, Nima Bolouki, Tzu-Yao Huang, Yi-Zhe Hong, Wen-Liang Chung, Wei-Yen Woon, Ching-Yuan Su, Youichi Sakawa, Rajesh Kumar, Yuji Fukuda, Satoshi Jinno, Shuta Tanaka, Leonard Doehl, Nigel Woolsey, Michel Koenig
Organizer
Sixth International Conference on Energy Density Physics (ICHED2017)
Int'l Joint Research
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