レーザー生成keV黒体光源で探る光電離・非熱平衡プラズマ現象

• 研究課題/領域番号: 21684034
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: プラズマ科学
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 藤岡 慎介 大阪大学, レーザーエネルギー学研究センター, 准教授 (40372635)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• 研究課題ステータス: 完了 (2011年度)
• 配分額: 27,560千円 (直接経費: 21,200千円、間接経費: 6,360千円); 2011年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円); 2010年度: 10,400千円 (直接経費: 8,000千円、間接経費: 2,400千円); 2009年度: 14,950千円 (直接経費: 11,500千円、間接経費: 3,450千円)
• キーワード: 光電離プラズマ / 黒体放射光源 / 高出力レーザー / レーザー生成プラズマ / 実験室宇宙物理 / X線天文学 / プラズマ / 光電離 / 実験室天文学 / X線 / 黒体光源 / 非熱平衡 / レーザー爆縮 / コンパクト天体

研究概要

高輝度X線で満たされた環境中に低温なガスやプラズマが存在する場合、光電離プラズマが生成される。天体観測では、白鳥座X-3や帆座X-1など、ブラックホール又は中性子星と伴星が対になった、連星系において光電離プラズマが観測されている。本研究ではレーザー爆縮法を用いて、500 eVに達する高輝度黒体X線放射源を生成し、このX線を低温・低密度のシリコン又はマグネシウムプラズマに照射することで、実験室中で光電離・非熱平衡プラズマを生成した。光電離・非熱平衡プラズマからのX線発光スペクトル及び吸収スペクトルを観測し、天体観測だけでは分からなかった発光線の起源やプラズマ中のイオンの価数分布を明らかにすることが出来た。

研究成果

• [雑誌論文] Side-on x ray backlight measurement of preformed plasma generated by a GEKKO-LFEX laser (2012)
  • 著者名/発表者名: 藤岡慎介, 他
  • 雑誌名: Journal of Physics : Conference Series 巻: (発刊予定)(未定)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Charge-exchange EUV spectroscopy in collision of Xeq q 7 9 with rare gases (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Tanuma, H. Ohashi, N. Yamamoto, D. Kato, I. Murakami, S. Fujioka, H. Nishimura, K. Nishihara
  • 雑誌名: Physical Review A 巻: Vol.84 ページ: 42713-42713
• [雑誌論文] Two-Facing Irradiation of Laser Pulses to Suppress Position Shift of Expanded Tin Microsphere for Extreme Ultraviolet Light Source (2011)
  • 著者名/発表者名: Yuji Matsuoka, Shinsuke Fujioka, Hiroaki Nishimura
  • 雑誌名: Applied Physics Express 巻: Vol.4 ページ: 56201-56201
  • NAID: 10028210690
• [雑誌論文] Charge-exchange EUV spectroscopy in collision of Xeq q 7 9 with rare gases (2011)
  • 著者名/発表者名: 田沼肇, 他, 代表者6番目
  • 雑誌名: Physical Review A 巻: 84 号: 4 ページ: 942713-942713
  • DOI: 10.1103/physreva.84.042713
  • 査読あり
• [雑誌論文] Two-facing irradiation of laser pulses to suppress position shift of expanded tin microsphere for extreme ultraviolet light source (2011)
  • 著者名/発表者名: 松岡祐司、藤岡慎介、西村博明
  • 雑誌名: Applied Physics Express 巻: 4 号: 5 ページ: 56201-56201
  • DOI: 10.1143/apex.4.056201
  • NAID: 10028210690
  • 査読あり
• [雑誌論文] Charge-exchange EUV spectroscopy in collision of Xeq q 7 9 with raregases (2011)
  • 著者名/発表者名: 田沼肇, 他、代表者6番目
  • 雑誌名: Physical Review A 巻: 84 ページ: 942713-942713
  • 査読あり
• [雑誌論文] レーザー爆縮法によるkeV黒体放射場の形成と天体模擬光電離プラズマの生成 (2010)
  • 著者名/発表者名: 山本則正, 藤岡慎介, 西村博明, SALZMANN David W., WANG Feilu, LI Yutong, WANG Shoujun, ZHANG Yi, RHEE Yong-Joo, LEE Yong-Woo, ZHANG Jie, 村上泉, 加藤太治, 三間國興, 高部英明
  • 雑誌名: プラズマ核融合学会誌 巻: Vol.87, No.2 ページ: 112-117
  • NAID: 110008460981
• [雑誌論文] Characteristic measurements of silicon dioxide aerogel plasmas generated in a Planckian radiation environment (2010)
  • 著者名/発表者名: Q-L Dong, S-J Wang, Y-T Li, Y. Zhang, J. Zhao, H-G Wei, J-R Shi, G. Zhao, J-Y Zhang, Y-Q Gu, Y-K Ding, T-S Wen, W-H Zhang, X. Hu, S-Y Liu, L. Zhang, Y-J Tang, B-H. Zhang, Z-J Zheng, H. Nishimura, S. Fujioka, F-L Wang, H. Takabe, and J. Zhang
  • 雑誌名: Physics of Plasmas 巻: Vol.17
• [雑誌論文] Time-dependant simulation of photoionized plasma created by laboratory blackbody radiator (2010)
  • 著者名/発表者名: F. L. Wang, D. Salzmann, G. Zhao, H. Takabe, S. Fujioka, N. Yamamoto, H. Nishimura, J. Zhang
  • 雑誌名: Astrophysical Journal 巻: Vol.706 ページ: 592-598
• [雑誌論文] Radiation Temperature Measurement of an Imploded X-Ray Source with a Filtered-Multi-Channel Pinhole Camera (2010)
  • 著者名/発表者名: Shou-Jun Wang, Quan-Li Dong, Yi Zhang, Yu-Ton Lig, Lei Zhang, Shinsuke Fujioka, Norimasa Yamamoto, Hiroaki Nishimura, Jie Zhang
  • 雑誌名: Chinese Physics. Lett 巻: No.12 ページ: 125202-125202
• [雑誌論文] Monochromatic x-ray radiography for areal-density measurement of inertial fusion energy fuel in fast ignition experiment (2010)
  • 著者名/発表者名: S. Fujioka, T. Fujiwara, M. Tanabe, H. Nishimura, H. Nagatomo, S. Ohira, Y. Inubushi, H. Shiraga, H. Azechi
  • 雑誌名: Review of Scientific Instruments 巻: Vol.81, No.10
• [雑誌論文] X-ray astronomy in the laboratory with a miniature compact object produced by laser-driven implosion (2010)
  • 著者名/発表者名: S.Fujioka, H.Takabe, N.Yamamoto, D.Salzmann, et al.
  • 雑誌名: Nature Physics 5 ページ: 821-825
  • 査読あり
• [雑誌論文] Laser Production of Extreme Ultraviolet Light Source for the Next Generation Lithography Application (2010)
  • 著者名/発表者名: S.Fujioka, H.Nishimura, K.Nishihara, et al.
  • 雑誌名: Plasma Fusion Research 4
  • NAID: 130000168733
  • 査読あり
• [雑誌論文] Laboratory spectroscopy of silicon plasmas photoionized by mimic astrophysical compact objects (2010)
  • 著者名/発表者名: S.Fujioka, N.Yamamoto, D.Salzmann, F.Wang, et al.
  • 雑誌名: Plasma Physics and Controlled Fusion 51
  • 査読あり
• [雑誌論文] Time-dependant simulation of photoionized plasma created by laboratory blackbody radiator (2010)
  • 著者名/発表者名: F.L.Wang, D.Salzmann, G.Zhao, H.Takabe, S.Fujioka, N.Yamamoto, H.Nishimura J.Zhang
  • 雑誌名: Astrophysical Journal 706 ページ: 592-598
  • 査読あり
• [雑誌論文] レーザー爆縮で生成したミニ・コンパクト星によるX線天文学 (2009)
  • 著者名/発表者名: 高部英明、藤岡慎介
  • 雑誌名: 天文月報 巻: Vol.102, No.7
  • NAID: 10024590977
• [雑誌論文] Laboratory spectroscopy of silicon plasmas photoionized by mimic astrophysical compact objects (2009)
  • 著者名/発表者名: S. Fujioka, N. Yamamoto, D. Salzmann, F. Wang, Y. Li, Q. Dong, S. Wang, Y. Zhang, Y-J. Rhee, Y-W. Lee, J-M. Han, D-H. Kwon, J. Zhong, G. Zhao, M. Tanabe, T. Fujiwara, Y. Nakabayashi, J. Zhang, H. Nishimura, H. Takabe, K. Mima
  • 雑誌名: Plasma Physics and Controlled Fusion 巻: Vol.51 ページ: 124032-124032
• [雑誌論文] X-ray astronomy in the laboratory with a miniature compact object produced by laser-driven implosion (2009)
  • 著者名/発表者名: S. Fujioka, H. Takabe, N. Yamamoto, D. Salzmann, F. Wang, H. Nishimura, Y. Li, Q. Dong, S. Wang, Y. Zhang, Y-J. Rhee, Y-W. Lee, J-M. Han, M. Tanabe, T. Fujiwara, Y. Nakabayashi, G. Zhao, J. Zhang, K.
  • 雑誌名: Mima, Nature Physics 巻: Vol.5 ページ: 821-825
• [学会発表] Opacity of photoionized plasmas generated by lasere-produced blackbody radiator (2011)
  • 著者名/発表者名: 藤井雄太、藤岡慎介, 他
  • 学会等名: Plasma Conference
  • 発表場所: 石川県金沢市
  • 年月日: 2011-11-22
• [学会発表] Opacity of photoionized plasmas generated by lasere-produced blackbody radiator (2011)
  • 著者名/発表者名: 藤井雄太、藤岡慎介, 他8名
  • 学会等名: Plasma Conference 2011
  • 発表場所: 石川県金沢市
  • 年月日: 2011-11-22
• [学会発表] レーザー生成光電離シリコンプラズマの発光スペクトルの広帯域計測及びオパシティー計測 (2011)
  • 著者名/発表者名: 藤岡慎介, 他
  • 学会等名: レーザー学会第31回学術講演会
  • 発表場所: 東京都調布市
  • 年月日: 2011-01-19
• [学会発表] レーザー生成プラズマX線源～産業から宇宙分野に広がる応用～ (2010)
  • 著者名/発表者名: 藤岡慎介
  • 学会等名: プラズマ科学のフロンティア2009研究会
  • 発表場所: 核融合科学研究所
  • 年月日: 2010-09-02
• [学会発表] 高出力レーザーを用いた光電離プラズマのX線分光計測 (2010)
  • 著者名/発表者名: 藤岡慎介, 他
  • 学会等名: 三学会合同プラズマ宇宙物理
  • 発表場所: 千葉県千葉市
  • 年月日: 2010-05-26
• [学会発表] Monochromatic X-Ray Backlighting for Areal Density Measurement of Inertial Fusion Energy Fuel (2010)
  • 著者名/発表者名: 藤岡慎介, 他
  • 学会等名: 18^<th> High Temperature Plasma Diagnostics
  • 発表場所: Wildwood, New Jersey, USA
  • 年月日: 2010-05-10
• [学会発表] keV黒体光源による疑似ブラックホールの生成 (2010)
  • 著者名/発表者名: 藤岡慎介、山本則正、David Salzmann, Feilu Wang, et al
  • 学会等名: レーザー学会学術講演会第30回年次大会
  • 発表場所: 千里ライフサイエンスセンター・大阪
  • 年月日: 2010-02-04
• [学会発表] keV黒体光源による疑似ブラックホールの生成 (2010)
  • 著者名/発表者名: 藤岡慎介、山本則正、David Salzmann, Feilu Wang, et al.
  • 学会等名: レーザー学会学術講演会 第30回年次大会
  • 発表場所: 千里ライフサイエンスセンター・大阪
  • 年月日: 2010-02-04
• [学会発表] レーザー爆縮法を用いた模擬ブラックホールの生成 (2009)
  • 著者名/発表者名: 藤岡慎介, 山本則正, David Salzmann, 西村博明, 高部英明, 他
  • 学会等名: 高速度撮影とフォトニクスに関する総合シンポジウム
  • 発表場所: 大阪大学
  • 年月日: 2009-12-11
• [学会発表] X-ray astrophysics with high-power laser facility (2009)
  • 著者名/発表者名: 藤岡慎介、山本則正、D. Saltmann, F. Wang, Y. Li, 他
  • 学会等名: The 19th International Toki Conference
  • 発表場所: Ceratopia Toki-City, Gifu
  • 年月日: 2009-12-09
• [学会発表] Laboratory generation and spectroscopy of photoionized plasma relevant to x-ray astronomy (2009)
  • 著者名/発表者名: 藤岡慎介、山本則正、D.Saltmann, F.Wang, Y.Li, 他
  • 学会等名: 16th International Symposium on Laser & Spectroscopy
  • 発表場所: 韓国原子力研究所・大田・韓国
  • 年月日: 2009-11-12
• [学会発表] LASER-PRODUCED PLASMA AS A UNIQUE X-RAY SOUCE FOR INDUSTORY AND ASTROPHYSICS (2009)
  • 著者名/発表者名: S. Fujioka, H. Nishimura, A. Sunahara*, N. Yamamoto, et al
  • 学会等名: The 6th International conference on inertial Fusion Science and Applications
  • 発表場所: San Francisco, CA, USA
  • 年月日: 2009-09-11
• [学会発表] レーザー生成プラズマX線源 ～産業から宇宙分野に広がる応用～ (2009)
  • 著者名/発表者名: 藤岡慎介
  • 学会等名: プラズマ科学のフロンティア2009研究会
  • 発表場所: 核融合科学研究所
  • 年月日: 2009-09-02
• [学会発表] Laboratory spectroscopy of silicon plasmas photo-ionized by mimic astrophysical compact objec (2009)
  • 著者名/発表者名: S. Fujioka, N. Yamamoto, D. Salzmann, F. Wang, et al
  • 学会等名: 36th European Physical Society on Plasma Physics
  • 発表場所: ソフィア、ブルガリア
  • 年月日: 2009-06-29
• [学会発表] 高強度レーザーが作る高エネルギー密度状態の科学にとっての放射光の魅力 (2009)
  • 著者名/発表者名: 藤岡慎介
  • 学会等名: SPring-8次期計画2019シンポジウム～光科学の明日～
  • 発表場所: 東京ステーションコンファレンス
  • 年月日: 2009-06-29
• [学会発表] Laboratory spectroscopy of silicon plasmas photo-ionized by mimic astrophysical compact object (2009)
  • 著者名/発表者名: S.Fujioka, N.Yamamoto, D.Salzmann, F.Wang, et al.
  • 学会等名: 36th European Physical Society on Plasma Physics
  • 発表場所: ソフィア、ブルガリア
  • 年月日: 2009-06-29
• [備考] 論文発表にあわせて記者会見を開催し、その資料を以下のWebサイトで公開している。
  • URL: http://www.ile.osaka-u.ac.jp/zonel/public/pressrelease/2009a/FUJIOKA/091015.pdf
• [備考] 成果はNHKの朝のニュースで報道され、産経、朝日、読売、日経、日刑工業新聞等に掲載された。Yahooニュース、時事通信、共同通信のWebサイトでも取り上げられた。海外のメディア(米国、仏国、英国、韓国)等でも取り上げられた。