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大強度パルス軽イオンビ-ム・タ-ゲット相互作用計測

研究課題

研究課題/領域番号 01044059
研究種目

国際学術研究

配分区分補助金
応募区分共同研究
研究機関長岡技術科学大学

研究代表者

八井 浄  長岡技術科学大学, 工学部, 教授 (80029454)

研究分担者 RUSCH D.  Inst. for Netronphys. & Reactor, Kernforsch, 準教授
BLUHM H.  Inst. for Netronphys. & Reactor, Kernforsch, 準教授
KAROW H.U.  Inst. for Netronphys. & Reactor, Kernforsch, 準教授
KESSLER G.  Inst. for Netronphys. & Reactor, Kernforsch, 教授
升方 勝己  長岡技術科学大学, 工学部, 助教授 (80157198)
KESSLER Gunther  Inst. for Neutronphys. & Reactortech, KfK, Director, Professor
RUSCH Detlev  Inst. for Neutronphys. & Reactortech, KfK, Director, Associate Professor
研究期間 (年度) 1989
研究課題ステータス 完了 (1989年度)
配分額 *注記
3,500千円 (直接経費: 3,500千円)
1989年度: 3,500千円 (直接経費: 3,500千円)
キーワードパルスパワ-技術 / パルス軽イオンビ-ム / イオンビ-ムの高電力化 / タ-ゲット相互作用 / 時間分解エネルギ-計測 / 原子核活性化法によるプロトンビ-ム計測
研究概要

カ-ルスル-エ原子核研究所のパルスパワ-発生装置“KALIF"を用いて、昨年度実施して得られた実験成果を基に、今年度はプラズマ・フォ-カス・ダイオ-ド(PFD)の最適動作化を図ると共に、イオン電流やイオンビ-ム・タ-ゲット相互作用に伴うプロトンエネルギ-の計測等を重点的に実施した。
得られた成果をまとめると、以下の様になる。
1.PFDの最適動作化
昨年度の実験から、陽極内径=31mm、陰極外径=23mm、陽極ー陰極ギャップ長さ=4mm、軸方向の長さ=40mm、の寸法のPFDがKALIFに最も良くマッチングすることが判明していたので、この条件の近傍で、軸方向の長さを変えたり、PFD下流でギャップ長が短くなり不安定性が発生するので陰極にテ-パ-をつけて安定化したりなどして、最適化実験を行った。
(1)フラット形状PFDでは、ダイオ-ドのピ-ク電力は〜0.3TW程度である。
(2)軸方向の長さ=60mmにするとピ-ク電力は〜0.5TWに達する。
(3)テ-パ-陰極の場合は、ピ-ク電力発生〜0.5TWに達する。
(4)シャドウボックスを用いたダメ-ジパタ-ン計測から、局所的な発散角(φ)は、方位角方向及び軸方向がそれぞれφ_θ〜1°及びφz〜2°である。
(5)ダメ-ジパタ-ン及びラザフォ-ド散乱ピンホ-ルカメラによる計測から、最小収束半径〜0.2mm、と評価され、全発散角〜 °(=14mrad)と言う極めて良好な収束性能を得た。
2.原子核活生化法によるプロトン数の計測
LiFタ-ゲットを用いた原子核活性化法を用いてプロトン数の計測を行った。即ち、LiFにプロトンビ-ムを照射する場合に発生する^7Li(p,γ)^8Beの核反応による即発γ線を用いて、^<63>Cu(γ,n)^<62>Cu(β^+)^<62>Niの反応によりCuを活性化し、陽電子と電子の消滅γ線を計測して、初期のプロトン数を同定する手法である。タンデム型加速器を用いて、プロトンエネルギ-が1.1〜1.8MeVの範囲内で本測定システムを校正後、KALIFを用いた実機による計測を行い、ショット当たりのプロトン数及びプロトン電流の評価に成功した。
典型的なデ-タを以下に示す。
即ち、ダイオ-ド電圧〜1.6MVの時、ショット当たりのプロトン数〜8×10^<14>ケ/ショット、プロトン電流〜15kA、プロトン電力〜24GW。
更に、ダメ-ジパタ-ン及びラザフォ-ド散乱ピンホ-ルカメラによる計測から、最小収束半径〜0.2mm、収束長〜40mmと判明したので、これより収束断面積〜0.08cm^2を得た。
上記の結果を用いて、プロトン電力密度〜24GW/0.08cm^2〜0.3TW/cm^2と評価された。この値は、1モジュ-ルのイオンビ-ムの収束電力密度としては、世界有数のものである。
3.時間分解エネルギ-計測
1ショットの実験で、タ-ゲットを通過しないビ-ムとタ-ゲットを通過したビ-ムのエネルギ-を同時に計測可能な、時間分解可能型トムソンパラボラエネルギ-分析器を開発し、KALIFを用いて実機による計測に初めて成功した。本分析器では、電界を短パルスで掃引し、中心軸上でタ-ゲットを通過したビ-ムとしないビ-ムの2つの信号を、プラスチックトラック検出器(CRー39)上で同時に検出出来る様に工夫されている。このため、従来はこれらを別々に計測していた実験上の計測効率並びに実験精度を著しく向上することに成功した。

報告書

(1件)
  • 1989 研究成果報告書概要
  • 研究成果

    (14件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (14件)

  • [文献書誌] Weihua JIANG: "Measurement of Enhanced Ion Stopping Powers with Plasma Focus Diode" Proceedings of Symposium on Production and Target Interaction of Particle Beam,IPPJ-900,Inst.Plasma Phys.900. 87-99 (1989)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1989 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 江偉華: "大強度パルス軽イオンビ-ム・タ-ゲット相互作用の計測と評価" 電気学会プラズマ研究会、論文番号EPー89ー51. 51. 91-97 (1989)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1989 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Katsumi MASUGATA: "Two-Dimensional Focusing of Self-Magnetically Insulated Plasma Focus Diode" Laser and Particle Beams. 7. 287-303 (1989)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1989 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Weihua JIANG: "Enhanced Ion Stopping Powers in Self-Magnetically Insulated Plasma Focus Diode" Bull.Amer.Phys.Soc. 34. 2142 (1989)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1989 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Weihua JIANG: "Enhanced Energy Deposition of Protons in Aluminium Targets" Bull. Nagaoka University of Technology. 11. 17-23 (1989)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1989 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Weihua JIANG: "Enhancement of Proton Stopping Power on Two-Dimensionally Focused Plasma Focus Diode" Jpn.J.Appl.Phys.29. 434-438 (1990)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1989 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Weihua JIANG: "Tight Focusing of Proton Beam and Its Interaction with Targets,in Laser Interaction and Related Plasma Phenomena,Vol.9。" Plenum Press,New York and London, 12 (1990)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1989 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Weihua JIANG: "Measurement of Enhanced Ion Stopping Powers with Plasma Focus Diode" Proceedings of Sympsoium on Production and Target Interaction of Particle Beam, Res. Rep. of Inst. of Plasma Phys., IPPJ-900. 900. 87-99 (1989)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1989 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] JIANG Weihua: "Measurement and Evaluation of Intense Pulse Light Ion Beam-Target Interaction" Plasma Research Report, Inst. of Electrical Engineering, Japan, EP-89-51. 51. 91-97 (1989)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1989 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Katsumi MASUGATA: "Two-Dimensional Focusing of Self-Magnetically Insulated Plasma Focus Diode" Laser and Particle Beams. 7. 287-303 (1989)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1989 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Weihua JIANG: "Enhanced Ion Stopping Powers in Self-Magnetically Insulated Plasma Focus Diode" Bull. Amer. Phys. Soc.34. 2142 (1989)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1989 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Weihua JIANG: "Enhanced Energy Depostion of Protons in Aluminium Targets" Bulletin of Nagaoka University of Technology. 11. 17-23 (1989)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      1989 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Weihua JIANG: "Enhancement of Proton Stopping Power on Two-Dimensionally Focused Plasma Focus Diode" Jpn. J. Appl. Phys.29. 434-438 (1990)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1989 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Weihua JIANG: Tight Focusing of Proton Beam and Its Interaction with Targets, in Laser Interaction and Related Plasma Phenomena, Vol. 9.Plenum Press, New York and London, 12 (1990)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1989 研究成果報告書概要

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公開日: 1989-04-01   更新日: 2016-04-21  

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