generation of quasimonoenergetic proton beam by nano-structured target
| Project/Area Number |
17H02812
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Research Field |
Quantum beam science
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
村上 匡且 大阪大学, レーザー科学研究所, 教授 (80192772)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2020)
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| Budget Amount *help |
¥14,300,000 (Direct Cost: ¥11,000,000、Indirect Cost: ¥3,300,000)
Fiscal Year 2020: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Fiscal Year 2019: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Fiscal Year 2018: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
Fiscal Year 2017: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
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| Keywords | 理論シミュレーション / ナノ構造体 / レーザーイオン加速 / ナノ構造ターゲット / レーザー / プロトンビーム / 理論モデル / クラスター加速 / 中性子生成 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
令和元年に行った本研究課題の実施内容とその成果は次のとおりである。今回のようにナノ チューブをイオン加速の道具として使ったプラズマ実験は未だ前例がなく、したがって、ターゲット とレーザーの各種パラメータの組み合わせから得られるプロトン信号(エネルギースペクトル)の実 験データベース構築自体が新たな試みとなった。
(1) ナノチューブ内への内挿物質の有無によって得られるプロトン信号を観測した。その際、理論・ シミュレーションから予想されるエネルギー帯域に匹敵する有意な信号の差が確認できた。これ により「ナノチューブ加速器」内部のクーロン場によって加速され数値的に原理実証できた事に なる。
(2) プロトンの最大エネルギーは平板とレーザー入射方向の成す角度に大きく依存する事が分かっ た。一方、ナノチューブ加速の原理で加速されるプロトンエネルギーは入射レーザーの方向に依 存しないため、プロトンの最大エネルギーが、レーザーの入射方向にどう依存するかを観測を行 った。この結果から、ナノチューブ加速器の原理が「ナノチューブ軸方向の静電的加速」であることを思 い起こすことにより、電子雲を遠方に吹き飛ばしさえすれば、プロトンビームは常に軸方向に加速さ れ且つ最大加速エネルギーも基本的にはレーザーの照射方向に依らないことがわかった。加速プロト ンの最大値は、ナノチューブの直径に強く依存し、軸方向の長さには殆ど依存しないことも判明した。 今後、これらの知見に対してさらに詳細な3次元粒子シミュレーションを行なう予定である。
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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
ナノ構造体とレーザーとの相互作用により、どれだけのエネルギー効率で高速イオンを生成できるかという理論モデルを構築した。これは当初の研究スケジュールに沿ったものである。今後も、研究計画に沿って本研究を遂行する予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後、多次元粒子コードであるEPOCHを使って、レーザー波形やターゲット構造の摂動が、生成されるイオンビームの質にどう影響するかという点に重点を置いて定量的に明らかにする予定である。
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Report
(3 results)
Research Products
(17 results)
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[Journal Article] Boosting laser-ion acceleration with multi-picosecond pulses2017
Author(s)
A Yogo, K Mima, N Iwata, S Tosaki, A Morace, Y Arikawa, S Fujioka, T Johzaki, Y Sentoku, H Nishimura, A Sagisaka, K Matsuo, N Kamitsukasa, S Kojima, H Nagatomo, M Nakai, H Shiraga, M Murakami, S Tokita, J Kawanaka, N Miyanaga, K Yamanoi, T Norimatsu, H Sakagami, SV Bulanov, K Kondo, H Azechi
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Journal Title
SCIENTIFIC REPORTS
Volume: 7
Pages: 42451-42451
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
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