2016 Fiscal Year Annual Research Report
ハイパワーレーザー衝撃圧縮を用いた溶融鉄合金の輸送特性解明
Publicly Offered Research
Project Area | Interaction and Coevolution of the Core and Mantle: Toward Integrated Deep Earth Science |
Project/Area Number |
16H01119
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Research Institution | Osaka University |
Principal Investigator |
尾崎 典雅 大阪大学, 工学研究科, 准教授 (70432515)
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Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2018-03-31
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Keywords | パワーレーザー / 超高圧 / 衝撃圧縮 / 鉄 / 輸送特性 |
Outline of Annual Research Achievements |
地球外殻の溶融鉄合金の熱輸送形式は、磁場形成やマントルの対流など、全地球のダイナミクスに大きな影響を与えている。本研究計画では、ハイパワーレーザーショック圧縮が得意とする超高温高圧の生成法を生かして、地球外殻条件の液体鉄合金の生成と観測に応用する。当該年度においては、液体鉄合金の生成が可能であること、また輸送特性に関わる物理パラメータのその場リアルタイム測定が可能であることを実証した。
大阪大学レーザーエネルギー学研究センターの大型レーザーを用いてレーザーショック超高圧実験を行い、約150 GPa及び250 GPaの圧力条件における液体状態の純鉄の生成に成功した。圧力のキャラクタライズは多チャンネルの線結像型速度干渉計を用いて行った。酸化マグネシウムを圧力保持のショックウィンドウに用いた独自のターゲットを開発し、圧力と同時に光反射率を時間分解して測定した。比較のために、約50 GPaの固体鉄状態における光反射率も測定した。その結果、ショック圧縮下の固体鉄の反射率に有意な変化が見られない反面、高温高圧の液体鉄では固体鉄に比べて1桁程度の反射率の低下が確認された。また、ニッケルを10%程度含有した液体合金鉄ターゲットの開発及び予備実験も開始し、自由電子モデルを用いて電気伝導度の変化について検討を着手した。
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Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
独自のターゲットと線結像型VISARを中心とした光学的計測系を利用して、150 GPa及び250 GPa領域の圧力条件を高精度にキャラクタライズしながら、光反射率の時間変化を測定できることを実証した。光学特性を明らかにした独自のショックウィンドウ材料により、300万気圧超の領域まで液体鉄測定に耐えうる実験スキームを確立することができた。
ニッケルを含有した液体合金鉄ターゲットの開発にも成功し、予備実験を既に開始するとともに、純鉄との電気伝導度の比較検討も既に開始している。
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Strategy for Future Research Activity |
鉄ニッケルだけでなく、鉄シリコンなどの合金鉄ターゲットを開発製作し、前年と同様の手続きで衝撃超高圧実験を実施する。不純物による衝撃波到達タイミングや合金/ウィンドウ界面速度の変化を実験により詳細にモニターする。到達する圧力温度域の変化は輻射流体力学シミュレーションコードを用いて詳細な予測を行い、実験条件の決定に活かす。
前年と同様の手続きでハイパワーレーザーショック超高圧実験を実施する。また、その場リアルタイムの温度測定、レーザーパルス波形整形技術を利用した低エントロピー圧縮状態についても検討を行う。
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[Journal Article] On the size of the secondary electron cloud in crystals irradiated by hard X-ray photons2017
Author(s)
Alexei N. Grum-Grzhimailo, Tatiana Pikuz, Anatoly Faenov, Takeshi Matsuoka, Norimasa Ozaki, Bruno Albertazzi, Sergei Pikuz, Yuichi Inubushi, Makina Yabashi, Kensuke Tono, Hirokatsu Yumoto, Haruhiko Ohashi, Tetsuya Ishikawa, and Ryosuke Kodama
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Journal Title
Eur. Phys. J. D
Volume: 71(69)
Pages: 1-6
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Ultrafast lattice dynamics in laser-irradiated good foils2017
Author(s)
N. J. Hartley, N. Ozaki, T. Matsuoka, B. Albertazzi, A. Faenov, Y. Fujimoto, H.Habara, M. Harmand, Y. Inubushi, T. Katayama, M. Koenig, A. Krygier, P. Mabey, Y.Matsumura, S. Matsuyama, E. McBride, K. Miyanishi, G. Morard, T. Okuchi, T. Pikuz, O. Sakata, Y. Sano, T. Sato, T. Sekine, et al.
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Journal Title
Appl. Phys. Lett.
Volume: 110(7)
Pages: 071905_1-5
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Coherent X-ray beam metrology using 2D high-resolution Fresnel-diffraction analysis2016
Author(s)
M. Ruiz-Lopez, A. Faenov, T. Pikuz, N. Ozaki, A. Mitrofanov, B. Albertazzi, N. Hartley, T. Matsuoka, R. Ochante, Y. Tange, T. Yabuuchi, T. Habara, K. A. Tanaka, Y. Inubushi, M. Yabashi, M. Nishikino, T. Kawachi, S. Pikuz, T. Ishikawa, R. Kodama and D. Bleiner
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Journal Title
J. Synchrotron Rad.
Volume: 24
Pages: 196-204
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Decaying shock studies of phase transitions in MgO-SiO2 systems:implications for the Super-Earths’ interiors2016
Author(s)
R. M. Bolis, G. Morard, T. Vinci, A. Ravasio, E. Bambrink, M. Guarguaglini, M. Koenig, R. Musella, F. Remus, J. Bouchet, N. Ozaki, K. Miyanishi, T. Sekine, Y. Sakawa, T. Sano, R. Kodama, F. Guyot, A. Benuzzi-Mounaix
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Journal Title
Geophys.Res.Lett.
Volume: 43(18)
Pages: 9475-9483
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Shock Compression Response of Forsterite above 250 Gpa2016
Author(s)
T. Sekine, N. Ozaki, Y.Asaumi, T. Kimura, K. Miyanishi, B. Albertazzi, Y. Sato,Y. Sakawa, T.Sano, S. Sugita, T. Matsui, and R. Kodama
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Journal Title
Sci. Adv.
Volume: 2(8)
Pages: e1600157_1-7
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Indirect Monitoring Shot-to-shot Shock Waves Strength Reproducibility during Pump-probe Experiments2016
Author(s)
T. A. Pikuz, A. Ya. Faenov, N. Ozaki, N. J. Hartley, B. Albertazzi, T. Matsuoka, K. Takahashi, H. Habara, Y. Tange, S. Matsuyama, K. Yamauchi, R. Ochante, K. Sueda, O. Sakata, T. Sekine, T. Sato, Y. Umeda, Y. Inubushi, T. Yabuuchi, T. Togashi, T. Katayama, M. Yabashi, M. Harmand, G. Morard, M. Koenig, et al.
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Journal Title
J. Appl. Phys.
Volume: 120(3)
Pages: 035901_1-7
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Dynamic X-ray diffraction observation of shocked solid iron up to 170 GPa2016
Author(s)
A. Denoeud, N. Ozaki, A. Benuzzi-Mounaix, H. Uranishi, Y. Kondo, R. Kodama, E. Brambrink, A. Ravasio, M. Bocoum, J.-M. Boudenne, M. Harmand, F.Guyot, S. Mazevet, D. Riley, M. Makita, T. Sano, Y. Sakawa, Y. Inubushi, G. Gregori, M. Koenig, and G. Morard
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Journal Title
PNAS
Volume: 113(28)
Pages: 7745-7749
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Kinetics of the iron α-ε phase transition at high-strain rates: Experiment and model2016
Author(s)
N. Amadou, T. de Resseguier, E. Brambrink, T. Vinci, A. Benuzzi-Mounaix, G. Huser, G. Morard, F. Guyot, K. Miyanishi, N. Ozaki, R. Kodama, and M. Koenig
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Journal Title
Phys. Rev. B
Volume: 93(21)
Pages: 214108_1-6
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Dynamic compression of dense oxide (Gd3Ga5O12) from 0.4 to 2.6 TPa: Universal Hugoniot of fluid metals2016
Author(s)
N. Ozaki, W. J. Nellis, T. Mashimo, M. Ramzan, R. Ahuja, T. Kaewmaraya, T. Kimura, M. Knudson, K. Miyanishi, Y. Sakawa, T. Sano, and R. Kodama
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Journal Title
Sci. Rep.
Volume: 6,
Pages: 26000_1-8
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Presentation] 高エネルギー密度科学のための新しい実験ステーション2017
Author(s)
松岡健之, 尾崎典雅, 犬伏雄一, 富樫格, 籔内俊毅, 佐野智一, 末田敬一, 松山智至, 山内和人, 湯本博勝, 大橋治彦, 羽原英明, 冨澤宏光, 小川奏, 高橋謙次郎, 宮西宏併, 佐藤尭洋, 松田朋己, 近藤良彦, 林圭輔, 佐藤友哉, 喜田美佳, 小川剛史, 山下真直, 丹下慶範, 奥地拓生, Koenig Michel, 佐藤友子, 関根利守,
Organizer
日本物理学会第72回年次大会(2017年)
Place of Presentation
大阪大学(大阪)
Year and Date
2017-03-17 – 2017-03-17
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[Presentation] パワーレーザーとXFELを用いた動的超高圧下の物質変形・相転移に関する研究2017
Author(s)
尾崎典雅, ALBERTAZZI Bruno, 松岡健之, HARTLEY Nicholas, FAENOV Anatoly, MORARD Guillaume, 羽原英明, HARMAND Marion, 犬伏雄一, 石川哲也, 片山哲夫, KOENIG Michel, KRYGIER Andy, 松山智至, McBRIDE Emma, 宮西宏併, 奥地拓生, PIKUZ Tatiana, 佐藤友子, 坂田修身, 瀬戸雄介, 関根利守, 田中和夫, 他
Organizer
日本物理学会第72回年次大会(2017年)
Place of Presentation
大阪大学(大阪)
Year and Date
2017-03-17 – 2017-03-17
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[Presentation] ーレーザーとXFELによるフォルステライト単結晶から高密度構造への高速相転移観察2017
Author(s)
奥地拓生, 関根利守, 尾崎典雅, 松岡健之, 高橋謙次郎, 宮西宏併, 瀬戸雄介, 丹下慶範, 犬伏雄一, 矢橋牧名, プレジャブナランゴー, 田中和夫, 兒玉了祐
Organizer
日本物理学会第72回年次大会(2017年)
Place of Presentation
大阪大学(大阪)
Year and Date
2017-03-17 – 2017-03-17
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[Presentation] 衝撃波に対する固体ゲルマニウムの応答2017
Author(s)
宮西宏併, 尾崎典雅, 松岡健之, 瀬戸雄介, 丹下慶範, 犬伏雄一, 石川哲也, M. Koenig, 松山智至, 奥地拓生, 佐藤友子, 坂田修身, 関根利守, 田中和夫, 富樫格,T. Vinci, 池上温史, 梅田悠平, 大月崇史, R. Ochante, 高橋謙次郎, 西川豊人, 野間澄人, N. Hartley, 羽原英明, T. Pikuz, A. Faenov, 藤本陽平, 松村祐介, 矢橋牧名, 他
Organizer
日本物理学会第72回年次大会(2017年)
Place of Presentation
大阪大学(大阪)
Year and Date
2017-03-17 – 2017-03-17
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[Presentation] レーザー生成高エネルギー電子を用いた超高圧力発生2017
Author(s)
川島丈嗣, 重森啓介, 弘中陽一郎, 李昇浩, 尾崎典雅, 植田泰智, 宮西宏併, 松岡健之, 藤本陽平, 松村裕介, 西川豊人, 硲崚, Richard Ochante, 兒玉了祐, 長友英夫, 砂原淳, 西村博明, 藤岡慎介, 城崎知至, Dimitri Batani, Philipp Nicolai
Organizer
日本物理学会第72回年次大会(2017年)
Place of Presentation
大阪大学(大阪)
Year and Date
2017-03-17 – 2017-03-17
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[Presentation] Decaying shock studies of phase transitions in MgO-SiO2 systems: implications for the Super-Earths2016
Author(s)
R. M. Bolis, G. Morard, T. Vinci, A. Ravasio, E. Bambrink, M. Guarguaglini, M. Koenig, R. Musella, F. Remus, J. Bouchet, N. Ozaki, K. Miyanishi, T. Sekine, Y. Sakawa, T. Sano, R. Kodama, F. Guyot, A. Benuzzi-Mounaix
Organizer
American Geophysical Union fall meetin (AGU fall meeting)
Place of Presentation
San Francisco, USA
Year and Date
2016-12-12 – 2016-12-12
Int'l Joint Research
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[Presentation] Iron and iron alloys under laser compression at XFEL for planetary science2016
Author(s)
Marion Harmand, Andrew Krygier, Bruno Albertazzi, Karen Appel, Alessandra Benuzzi-Mounaix, Emma E McBride, Marco Cammarata, Yiping Feng, Eric Galtier, Nicholas Hartley, Ryosuke Kodama, et al.
Organizer
American Geophysical Union fall meetin (AGU fall meeting)
Place of Presentation
San Francisco, USA
Year and Date
2016-12-12 – 2016-12-12
Int'l Joint Research
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[Presentation] Magmas at extreme conditions2016
Author(s)
T. Sekine, T. Nishikawa, N. Ozaki, T. Sato, B. Albertazzi, A. BenuzziMounaix, R. Bolis, M. Guaruaglini, M. Koeing, K. Miyanishi, A. Ravasio, Y. Sakawa, T. Sano, Y. Umeda, and R. Kodama
Organizer
The 31st International Congress on High-Speed Imaging and Photonics (ICHSIP31)
Place of Presentation
Osaka, Japan
Year and Date
2016-11-09 – 2016-11-09
Int'l Joint Research
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[Presentation] Demonstration of Ultrafast X-ray Diffraction Platform for High Energy Density Materials Pumped by High Power Lasers and Probed by X-ray Free Electron Laser (XFEL)2016
Author(s)
T. Matsuoka, N. Ozaki, T. Yabuuchi,Y. Inubushi,T. Togashi, B. Albertazzi, A. Faenov, H. Habara, N. Hartley, K. Hayashi, S. Iketani, T. Ishikawa, T. Katayama, M. Kita, M. Koenig, Y. Kondo, T. Matsuda
Organizer
The 31st International Congress on High-Speed Imaging and Photonics (ICHSIP31)
Place of Presentation
Osaka, Japan
Year and Date
2016-11-09 – 2016-11-09
Int'l Joint Research
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[Presentation] Experimental System Developments for in situ Observation of Laser-Shock Compression Dynamics using the High Power Laser and SACLAXFEL2016
Author(s)
K. Takahashi, N. Ozaki, T. Matsuoka, K. Sueda, K. Miyanishi, N. Hartley, B. Albertazzi, H. Habara, A. Faenov, T. Pikuz, Y. Fujimoto, M. Harmand, R. Hazama, A. Ikegami, Y. Inubushi, Y. Matsumura
Organizer
The 31st International Congress on High-Speed Imaging and Photonics (ICHSIP31)
Place of Presentation
Osaka, Japan
Year and Date
2016-11-09 – 2016-11-09
Int'l Joint Research
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[Presentation] In situ XRD observation of anomalous elastic response of quartz by XFEL2016
Author(s)
T. Sato, T. Sekine, Y. Tange, N. Ozaki, T. Matsuoka, H. Habara, T. Yabuuchi, K. Tanaka, T. Ogawa, R. Kodama, T. Okuchi, Y. Seto, Y. Imubushi, T. Togashi, M. Yabashi
Organizer
The 31st International Congress on High-Speed Imaging and Photonics (ICHSIP31)
Place of Presentation
Osaka, Japan
Year and Date
2016-11-08 – 2016-11-08
Int'l Joint Research
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[Presentation] XFELで見る動的超高圧下の物質変形・相転移2016
Author(s)
尾崎典雅, B. Albertazzi, 松岡健之, N. Hartley, A. Faenov, G. Morard, 羽原英明, M. Harmand, 犬伏雄一, 石川哲也, 片山哲夫, M. Koenig, A. Krygier, 松山智至, E. McBride, 宮西宏併, 奥地拓生, T. Pikuz, 佐藤友子, 坂田修身, 瀬戸雄介, 関根利守, 田中和夫, 高橋謙次郎, 丹下義範, 冨樫 格, 梅田悠平, T. Vinci, 他
Organizer
第57回高圧討論会
Place of Presentation
筑波大学(茨城)
Year and Date
2016-10-26 – 2016-10-26
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[Presentation] Performance of a split-and-delay optics at SACLA2016
Author(s)
T. Hirano, T. Osaka, Y. Sano, Y. Inubushi, S. Matsuyama, K. Tono, T. Ishikawa, M. Yabashi, and K. Yamauchi
Organizer
Pre-conference satellite meeting on dynamic imaging (HeKKSaGOn ―German-Japanese University Network 5th Japanese-German University President’s Conference)
Place of Presentation
Heidelberg, Germany
Year and Date
2016-09-28 – 2016-09-28
Int'l Joint Research
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[Presentation] In Situ Characterization of XFEL Beam Intensity Distribution and Focusability by High Resolution LiF Crystal X-Ray Detector2016
Author(s)
T. Pikuz, A. Faenov, T. Matsuoka, B. Albertazzi, N. Ozaki, N. Hartely, O. Muray Ricardo Arturo, T. Yabuuchi, H. Habara, S. Matsuyama, K.Yamauchi, Y. Inubushi, T. Togashi, H. Yumoto, Y. Tange, K. Tono, Y. Sato, M. Yabashi, et al.
Organizer
In Situ Characterization of XFEL Beam Intensity Distribution and Focusability by High Resolution LiF Crystal X-Ray Detector
Place of Presentation
Nara, Japan
Year and Date
2016-05-26 – 2016-05-26
Int'l Joint Research
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[Presentation] Insulator to electronic conductor transition of synthetic planetary ices at interior conditions of icy giants compressed by laser-driven shock wave2016
Author(s)
Takuo Okuchi, Norimasa Ozaki, Mika Kita, Tsuyoshi Ogawa, Albertazzi Bruno, Kohei Miyanishi, Ryosuke Kodama, Narangoo Purevjav, Takayoshi Sano, Youichi Sakawa
Organizer
Japan Geoscience Union Meeting 2016
Place of Presentation
Chiba, Japan
Year and Date
2016-05-22 – 2016-05-22
Int'l Joint Research
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[Presentation] Generating Surface Plasmon Resonance by interacting Laser with Ag Grating2016
Author(s)
T. Otsuki, H. Habara, S. Noma, Y. Yoshida, Y. Kubota, K. A. Tanaka, N. Ozaki, R. Hazama, K. Tanaka, T.Nishikawa, Y. Matsumura, O. M. Ricard. Arturo, T. Matsuoka, K. Takahashi
Organizer
International Conference on High Energy Density Science 2016 (HEDS2016)
Place of Presentation
Yokohama, Japan
Year and Date
2016-05-20 – 2016-05-20
Int'l Joint Research
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[Presentation] Transition of Molecular Mixture from Molecular Fluid to Ionic Fluid2016
Author(s)
Y. Fujimoto, N. Ozaki, M. Fuyuki, K. kurosawa, T. Okuchi, R. Hazama, T. Sano, K. Miyanishi, M. Koeing, A. Benuzzi-Mounaix, A. Ravasio, R. Bolis, M. Guaruaglini, P. Barroso, K. Mika, Y. Sakawa, R. Kodama
Organizer
International Conference on High Energy Density Science 2016 (HEDS2016)
Place of Presentation
Yokohama, Japan
Year and Date
2016-05-20 – 2016-05-20
Int'l Joint Research
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[Presentation] Laser-shock exploration of phase transformation of silicate system in the high-pressure melt2016
Author(s)
T. Nishikawa, N. Ozaki, T. Sekine, T. Sato, Y. Umeda, T. Sano, K. Miyanishi, B. Albertazzi, M. Koeing, A. Benuzzi-Mounaix, A. Ravasio, R. Bolis, G. Marco, Y. Asaumi, Y. Sakawa and R. Kodama
Organizer
International Conference on High Energy Density Science 2016 (HEDS2016)
Place of Presentation
Yokohama, Japan
Year and Date
2016-05-20 – 2016-05-20
Int'l Joint Research
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[Presentation] Spectroscopy Observation of Molecular Mixture System under Laser-Driven Shock Compression2016
Author(s)
R. Hazama, N. Ozaki, M. Fuyuki, K. kurosawa, Y. Fujimoto, T. Okuchi, T. Sano, K. Miyanishi, M. Koeing, A. Benuzzi-Mounaix, A. Ravasio, R. Bolis, G. Marco, P. Barroso, K. Mika, Y. Sakawa, R. Kodama
Organizer
International Conference on High Energy Density Science 2016 (HEDS2016)
Place of Presentation
Yokohama, Japan
Year and Date
2016-05-20 – 2016-05-20
Int'l Joint Research
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[Presentation] Indirect monitoring shock waves generation stability during visible laser pump and XFEL probe in high energy density physics experiments2016
Author(s)
T. A. Pikuz, A. Ya. Faenov, N. J. Hartley, B. Albertazzi, N. Ozaki, T. Matsuka, K. Takahashi, H. Habara, Y. Tange, S. Matsuyama, Y. Sano, K. Yamauchi, Y. Kubota, Y. Fujimoto, Y. Matsumura, T. Nishikawa, S. Noma, R. Ochante, T. Ogawa, Y. Yoshida, O. Sakata, et al.
Organizer
International Conference on High Energy Density Science 2016 (HEDS2016)
Place of Presentation
Yokohama, Japan
Year and Date
2016-05-20 – 2016-05-20
Int'l Joint Research
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[Presentation] Experimental System Developments for in situ Observation of Laser-Shock Compression Dynamics using the High Power Laser and SACLA-XFEL2016
Author(s)
K. Takahashi, N. Ozaki, T. Matsuoka, K. Sueda, K. Miyanishi, N. Hartley, B. Albertazzi, H. Habara, A. Faenov, T. Pikuz, Y. Fujimoto, M. Harmand, R. Hazama, Y. Inubushi, Y. Kubota, Y. Matsumura, S. Matsuyama, G. Morard, T. Nishikawa, S. Noma, R. Ochante, T. Ogawa, T. Okuchi, et al.
Organizer
International Conference on High Energy Density Science 2016 (HEDS2016)
Place of Presentation
Yokohama, Japan
Year and Date
2016-05-20 – 2016-05-20
Int'l Joint Research