• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to project page

2016 Fiscal Year Annual Research Report

Proton Beam Generation via Nanotube Accelerator

Research Project

Project/Area Number 26287146
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

村上 匡且  大阪大学, レーザーエネルギー学研究センタ, 教授 (80192772)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 加藤 俊顕  東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (20502082)
金子 俊郎  東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (30312599)
山ノ井 航平  大阪大学, レーザーエネルギー学研究センタ, 助教 (30722813)
Project Period (FY) 2014-04-01 – 2017-03-31
Keywordsナノチューブ / レーザーイオン加速 / MeV級エネルギー
Outline of Annual Research Achievements

超高強度レーザーパルスを使ったイオン加速は、過去10年間多くの研究機関で精力的に研究されてきた。加速イオンの実用化のためには、特に単色エネルギーとコリメートされた高品質のビームを生成することが重要となってくる。レーザーにより加速されるイオンの特性は、使用されるターゲットの幾何形状に強く依存している。例えば良く知られているTNSA (Target Normal Sheath Acceleration)の手法では平板ターゲットの裏面に水素等の軽い原子層をコートし、これを表面からレーザーで照射し、結果として生成される協力な静電場によりプロトンビームを得ようとするものである。この手法ではコリメーションは良いが単色性に欠ける。また例えば球形のクラスターを用いたクーロン爆発では、2種イオンの混合等の最適化をする事によって、単色性は一定以上のものが得られるが、コリメーションに欠けている。二重構造のCNTターゲットを超高強度超短パルスレーザーで照射すると、ターゲット内の殆どの電子が強力なレーザー電場により吹き飛ばされる。こうして得られる特殊な形状をした静電場によって、ナノチューブに内装された水素は、非常に良くコリメートされると共に単色エネルギーを持つプロトンビームとしてCNTの両端から射出されることが3次元シミュレーションの結果わかった。シミュレーションでは、基本的に全ての粒子の2体相互作用を精密に解く分子動力学的手法による長大な計算を行なっている。今回、高品質のプロトンビームの生成を確認した事に加えて強調すべき事実は、この系において得られる静電場の強度が10^14 V/mという強大なものであることが観測されたという点である。今回、我々が提案する円筒形状のカーボンナノチューブを使ったプロトン加速では、コリメーションと単色性の双方において高いパフォーマンスを示す事が確認された。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Causes of Carryover

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Expenditure Plan for Carryover Budget

28年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (9 results)

All 2017 2016 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 4 results) Presentation (4 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Invited: 2 results)

  • [Int'l Joint Research] 上海交通大学(中国)

    • Country Name
      CHINA
    • Counterpart Institution
      上海交通大学
    • # of Other Institutions
      2
  • [Journal Article] On intense proton beam generation and transport in hollow cones2017

    • Author(s)
      J.J. Honrubia, A. Morace, M. Murakami
    • Journal Title

      Matter and Radiation at Extremes

      Volume: 2 Pages: 28-36

    • DOI

      10.1016/j.mre.2016.11.001

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Collisionless electrostatic shock formation and ion acceleration in intense laser interactions with near critical density plasmas2016

    • Author(s)
      M. Liu, S. M. Weng, Y. T. Li, D. W. Yuan, M. Chen, P. Mulser, Z. M. Sheng, M. Murakami, L. L. Yu, X. L. Zheng, and J. Zhang
    • Journal Title

      Phys. Plasmas

      Volume: 23 Pages: 1-8

    • DOI

      10.1063/1.4967946

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Dense blocks of energetic ions driven by multi-petawatt lasers2016

    • Author(s)
      S. M. Weng, M. Liu1, Z. M. Sheng, M. Murakami, M. Chen, L. L.Yu, and J. Zhang
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 6 Pages: 22150:pp.1-5

    • DOI

      10.1103/PhysRevAccelBeams.19.021301

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] High-energy-density electron beam from interaction of two successive laser pulses with subcritical-density plasma2016

    • Author(s)
      J. W. Wang, W. Yu, M. Y. Yu, H. Xu, J. J. Ju, S. X. Luan, M. Murakami, M. Zepf, and S. Rykovanov
    • Journal Title

      Phys. Rev. Accel. Beams

      Volume: 19 Pages: 021301:pp.1-9

    • DOI

      10.1103/PhysRevAccelBeams.19.021301

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] Effcient proton acceleration by long pulse laser; Theory & Experiment2017

    • Author(s)
      村上匡且
    • Organizer
      13rd Direct-Drive & Fast-Ignition Workshop
    • Place of Presentation
      サラマンカ/スペイン
    • Year and Date
      2017-03-22 – 2017-03-24
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Anomalous Electron Heating and Ion Acceleration with High-Contrast Laser Pulses on LFEX2017

    • Author(s)
      村上匡且
    • Organizer
      37th International Workshop on High Energy Density Physics with Intense Ion and Laser Beams
    • Place of Presentation
      ヒルシェック/オーストリア
    • Year and Date
      2017-01-29 – 2017-02-03
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Efficient neutron generation by Coulomb explosions of multi-component cluster targets2016

    • Author(s)
      村上匡且
    • Organizer
      APS
    • Place of Presentation
      サンノゼ/米国
    • Year and Date
      2016-10-31 – 2016-11-04
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] High Energy Density Physics Researches at ILE, Osaka2016

    • Author(s)
      村上匡且
    • Organizer
      28th Summer School and International Symposium on the Physics of Ionized Gases
    • Place of Presentation
      ベオグラード/セルビア
    • Year and Date
      2016-08-29 – 2016-09-02
    • Int'l Joint Research / Invited

URL: 

Published: 2018-01-16  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi