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Microscale radiography of complex hydrodynamics phenomena in high-density laser plasma

研究課題

研究課題/領域番号 21K03499
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分14010:プラズマ科学関連
研究機関大阪大学

研究代表者

Pikuz Tatiana  大阪大学, 先導的学際研究機構, 特任准教授(常勤) (20619978)

研究分担者 中村 浩隆  大阪大学, 大学院工学研究科, 助教 (60532562)
研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2021年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワードX-ray radiography / Phase-contrast imaging / XFEL / Shock compression / Hydrodynamic phenomena / LiF crystal / Shock waves / Hydrodynamic instability / Hydrodynamics phenomena / x-ray radiography / shock compression / LiF detector / RTI / X-ray imaging
研究開始時の研究の概要

The project will represent a new step on the study of RTI phenomena and shock compression in solids in micrometer scale of morphology and energy dissipation in a matter, which have not been reached before. That include: - the 2D sub-micron resolution data about evolution of RTI in mixing and turbulence; - the precise discrimination between different models and simulations, - the method and results of turbulent energy spectra measurements; - method and measurements of shock wave density profiles.

Research is pioneering and highly demand in the field of plasma physics, astrophysics and ICF.

研究成果の概要

XFELとLiF 結晶検出器および CCD の相互使用に基づく同軸マルチイメージング検出システムを統合した新しい位相コントラストイメージング (PCI) プラットフォームの開発を行った。PCI 法は、フレネル回折モードでの放射線撮影と同時に初めて使用され、複雑な形態を持つ物体の密度測定の精度向上に貢献した。これを利用したSACLA BL3 の実験では固体の衝撃波ダイナミクスに関する先駆的なデータ、乱流までの RTI の詳細な視覚化、乱流パワースペクトルの新しい特徴の発見、動的に圧縮されたダイヤモンドの弾塑性衝撃分裂のシミュレーションの実行、ダイヤモンドの遷音速転位の伝播の研究が行われた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

Delivered new knowledges on problem of hydrodynamic instabilities important for ICF, astrophysical objects, Earth's magnetosphere and mantle. X-ray radiography of RTI and shock compression in solids were studied with record spatial resolution 0.8 microns needed for verification theory and сodes.

報告書

(4件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 研究成果

    (37件)

すべて 2023 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (9件) 雑誌論文 (11件) (うち国際共著 11件、 査読あり 11件、 オープンアクセス 7件) 学会発表 (17件) (うち国際学会 13件、 招待講演 2件)

  • [国際共同研究] LULI CNRS, CEA, Ecole Polythechnique/UPMC, Univ Paris 06,Sorbonne Universites(フランス)

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [国際共同研究] SLAC National Laboratory/Stanford University(米国)

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [国際共同研究] Australian National University(オーストラリア)

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [国際共同研究] European XFEL(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [国際共同研究] ENEA Frascati(イタリア)

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [国際共同研究] LULI, Ecole Polytechnique/Bordeaux University(フランス)

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Helmholtz-Zentrum Dresden- Rossendorf/European XFEL, Hamburg(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Joint Institute for High Temperatures/Landau Institute for Theoretical Physics/Dukhov Automatics Research Institute(ロシア連邦)

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [国際共同研究] ENEA(イタリア)

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Transonic Dislocation Propagation in Diamond2023

    • 著者名/発表者名
      K. Katagiri, T. Pikuz, L. Fang, B. Albertazzi, S. Egashira, Y. Inubushi, G. Kamimura, R. Kodama, M. Koenig, ... Masaoka, K. Miyanishi, H. Nakamura, ...N. Ozaki
    • 雑誌名

      Science

      巻: 382 ページ: 69-72

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Direct imaging of shock wave splitting in diamond at Mbar pressure2023

    • 著者名/発表者名
      S. Makarov, S. Dyachkov, T. Pikuz, K. Katagiri, H. Nakamura, ...T. Togashi, M. Yabashi, T. Yabuuchi, T. Okuchi, R. Kodama, S. Pikuz, M. Koenig, N. Ozaki
    • 雑誌名

      Matter and Radiation at Extremes

      巻: 8 号: 6 ページ: 066601-066601

    • DOI

      10.1063/5.0156681

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Damage threshold of LiF crystal irradiated by femtosecond hard XFEL pulse sequence2023

    • 著者名/発表者名
      S. Makarov, S.Grigoryev, N.Inogamov, E. Filippov, T. Pikuz, N.Ozaki, M.Ishino, M. Nishikino, Thanh-Hung Dinh, T. Kawachi, M. Zanaveskin, M. Makita, M. Nakatsutsumi, T. R. Preston, K. Appel, Z.Konopkova,
    • 雑誌名

      Optics Express

      巻: 31 号: 16 ページ: 26383-26383

    • DOI

      10.1364/oe.486868

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Optical characterization of lithium fluoride thin-film imaging detectors for monochromatic hard X-rays2023

    • 著者名/発表者名
      Vincenti M.A.、Montereali R.M.、Nichelatti E.、Nigro V.、Piccinini M.、Koenig M.、Mabey P.、Rigon G.、Dabrowski H.J.、Benkadoum Y.、Mercere P.、Da Silva P.、Pikuz T.、Ozaki N.、Makarov S.、Pikuz S.、Albertazzi B.
    • 雑誌名

      Journal of Instrumentation

      巻: 18 号: 04 ページ: C04012-C04012

    • DOI

      10.1088/1748-0221/18/04/c04012

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Visible Radiophotoluminescence of Color Centers in Lithium Fluoride Thin Films for High Spatial Resolution Imaging Detectors for Hard X-rays2023

    • 著者名/発表者名
      Vincenti Maria Aurora、Nichelatti Enrico、Nigro Valentina、Piccinini Massimo、Albertazzi Bruno、Benkadoum Yaniss、Dabrowski Hannibal、Koenig Michel、Rigon Gabriel、Mabey Paul、Mercere Pascal、Da Silva Paulo、Pikuz Tatiana、Ozaki Norimasa、Filippov Evgeny、Makarov Sergey、Pikuz Sergey、Montereali Rosa Maria
    • 雑誌名

      ECS Journal of Solid State Science and Technology

      巻: 12 号: 6 ページ: 066008-066008

    • DOI

      10.1149/2162-8777/acdd9b

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Simultaneous bright- and dark-field X-ray microscopy at X-ray free electron lasers2023

    • 著者名/発表者名
      Dresselhaus-Marais Leora E.、Howard Marylesa、Katagiri Kento、Kim Seonghan、Kim Sunam、Kim Sungwon、Kim Hyunjung、Knudsen Erik Bergback、Kuschel Stephan、Lee Hae Ja、Lin Chuanlong、McWilliams R. Stewart、Nagler Bob、Nielsen Martin Meedom、Ozaki Norimasa、Pal Dayeeta、Pablo Pedro Ricardo、
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 13 号: 20 ページ: 175731-19

    • DOI

      10.1088/1361-648x/ad2796

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Direct LiF imaging diagnostics on refractive X-rat focusing at the EuXFEL High Energy Density instrument2023

    • 著者名/発表者名
      . S. Makarov, M. Makita, M. Nakatsutsumi, T. Pikuz, N. Ozaki, T.R. Preston, K. Appel, Z. Konopkova, V. Cerantola, E. Brambrink, J.-P. Schwinkendorf, I. Mohacsi, T. Burian, J. Chalupsky, V. Hajkova, L. Juha, V. Vozda, B. Nagler, U. Zastrau, S. Pikuz
    • 雑誌名

      Journal of Synchrotron Radiation

      巻: 30 号: 1 ページ: 1-9

    • DOI

      10.1107/s1600577522006245

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Hydrodynamic instabilities in a highly radiative environment2022

    • 著者名/発表者名
      G. Rigon, B. Albertazzi, P. Mabey, Th. Michel, P. Barroso, A. Faenov, R. Kumar, C. Michaut, T. Pikuz, Y. Sakawa, T. Sano, H, Shimogawara, S. Tamatani, A. Casner, M. Koenig
    • 雑誌名

      Physics of Plasmas

      巻: 29 号: 7 ページ: 072106-072106

    • DOI

      10.1063/5.0089994

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Direct LiF imaging diagnostics on refractive X-ray focusing at the EuXFEL High Energy Density instrument2022

    • 著者名/発表者名
      S. Makarov, M. Makita, M. Nakatsutsumi, T. Pikuz , N. Ozaki, T. Preston, K. Appel, S. Gode, Z. Konopkova , V. Cerantola, E. Brambrink, L. Mikes, J.-P. Schwinkendorf , I. Mohacsi, P. Vagovic, A. Pelka, H. Hoppner, C. Bahz, T. Burian, J.Chalupsky, et al.
    • 雑誌名

      J. Instrum

      巻: Accepted

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Micron-scale phenomena observed in a turbulent laser-produced plasma2021

    • 著者名/発表者名
      Rigon G.、Albertazzi B.、Pikuz T.、Mabey P.、Bouffetier V.、Ozaki N.、Vinci T.、Barbato F.、Falize E.、Inubushi Y.、Kamimura N.、Katagiri K.、Makarov S.、Manuel M. J.-E.、Miyanishi K.、Pikuz S.、Poujade O.、Sueda K.、Togashi T.、Umeda Y.、Yabashi M.、Yabuuchi T.、Gregori G.、Kodama R.、Casner A.、Koenig M.
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 12 号: 1 ページ: 1-9

    • DOI

      10.1038/s41467-021-22891-w

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Photoluminescent radiation-induced color centers in lithium fluoride for detection of pulsed 10 keV XFEL beam2021

    • 著者名/発表者名
      F. Bonfigli, N.J.Hartley, Y. Inubushi, K .Katagiri, M. Koenig, T. Matsuoka, S. Makarov, R.M. Montereali, E. Nichelatti, N.Ozaki, M. Piccinini, S. Pikuz, T. Pikuz, D. Sagae, M.A.Vincenti, T. Yabuuchi.
    • 雑誌名

      IL NUOVO CIMENTO 44 C (2021) 146

      巻: 44 C ページ: 146-150

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] High-resolution PCI radiography with XFEL: observation of shock wave splitting in diamond at Mbar pressures2023

    • 著者名/発表者名
      T. Pikuz, S. Makarov, S. Dyachkov, K. Katagiri, V. Zhakhovsky, N. Inogamov, V. Khokhlov, A. Martynenko, B. Albertazzi, G. Rigon, P. Mabey, N. Hartley, H. Nakamura, Y. Inubushi, K. Miyanishi, K. Sueda, T. Togashi, M. Yabashi, T. Yabuuchi, T. Okuchi, R. Kodama, S. Pikuz, M. Koenig, and N. Ozaki
    • 学会等名
      The 11 International Workshop on Warm Dense Matter, June 25-30, 2023, Awaji Island, Hoygo, Japan
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Photoluminescent colour centres in lithium fluoride film imaging detectors for monochromatic hard X-rays2023

    • 著者名/発表者名
      M.A. Vincenti, R.M. Montereali, E. Nichelatti, V. Nigro, M. Piccinini, M. Koenig, P. Mabey, G. Rigon, B. Albertazzi, Y. Benkadoum, T. Pikuz, N. Ozaki, E.D. FIlippov, S. Makarov, S. Pikuz
    • 学会等名
      The 109 National Congress of Italian Physical Society, September 11-15 2023, Salerno, Italy
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Advanced Spectroscopic Investigation of Colour Centres in LiF Crystals Irradiated with Monochromatic Hard X-rays2023

    • 著者名/発表者名
      M.A. Vincenti, R.M. Montereali, F. Bonfigli, E. Nichelatti, V. Nigro, M. Piccinini, M. Koenig, P. Mabey, G. Rigon, H.J. Dabrowski, Y. Benkadoum, P. Mercere, P. Da Silva, T. Pikuz, N. Ozaki, S. Makarov, S. Pikuz, B. Albertazzi
    • 学会等名
      The 14th international conference on SiO2, advanced dielectrics and related devices (SiO2-2023, June 12-14, 2023, Palermo, Italy
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ベッセルビーム微小爆発による透明結晶内部での高圧物質凍結に関する研究2023

    • 著者名/発表者名
      中村 浩隆、太田 裕也、竹歳 加偉、山形 直毅 、中西 悠輔1、 Pikuz Tatiana 、菖蒲 敬久 、冨永 亜希 、Rapp Ludovic 、Rode Andrei 、瀬戸 雄介 、染川 智弘5、兒玉 了祐、尾崎 典雅
    • 学会等名
      レーザー学会学術講演会第44回年次大会, January 1,2024, Tokyo, Japan
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Talbot X-ray deflectometry and applications at HED facilities2023

    • 著者名/発表者名
      V. Bouffetier, M.P. Valdivia, G. Perez-Callejo, C. Stoeckl, L. Ceurvorst, M. Koenig, B. Albertazzi, G. Rigon, M. Makita,...T. Pikuz, N. Ozaki et al.
    • 学会等名
      The 49th European Conference on Plasma Physics, July 3-7, 2023 Bordeaux
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Research on freezing of materials under high pressure by Bessel-beam driven microexplosions in transparent materials2023

    • 著者名/発表者名
      H. Nakamura
    • 学会等名
      The 11 International Workshop on Warm Dense Matter, June 25-30, 2023, Awaji Island, Hoygo, Japan
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Optical characterization of lithium fluoride thin-film imaging detectors for monochromatic hard X-rays2022

    • 著者名/発表者名
      M.A. Vincenti, R.M. Montereali, E. Nichelatti, V. Nigro, M. Piccinini, M. Koenig, P. Mabey, G. Rigon, B. Albertazzi, Y. Benkadoum, T. Pikuz, N. Ozaki, S. Makarov, S. Pikuz
    • 学会等名
      6th International Conference Frontiers in Diagnostic Technologies, Oct 19-20, 2022, Frascati, Italy
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] XFEL super-high resolution radiographic observation of high-intensity laser-induced ultrahigh pressure2022

    • 著者名/発表者名
      N. Ozaki, T. Pikuz, G. Masaoka, H. Nakamura,Y. Hironaka,R. Kodama,T. Okuchi. K. Miyanishi, T. Sueda, T. Yabuuchi, M. Yabashi, B. Albertazzi, M. Koenig
    • 学会等名
      The 63rd High Pressure Conference in Japan, Dec.13-15, 2022, Ibaraki, Japan
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] XFEL radiographic observation of quartz during shock compression processes2022

    • 著者名/発表者名
      G. Masaoka, T. Pikuz, K. Katagiri, R. Kodama, T. Okuchi, B. Albertazzi, M. Koenig, K. Miyanishi, K. Sueda, T. Yabuuchi, M. Yabashi
    • 学会等名
      The 63rd High Pressure Conference in Japan, Dec.13-15, 2022, Ibaraki, Japan
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Research on freezing of materials under high pressure by Bessel-beam driven micro-explosions in transparent materials2022

    • 著者名/発表者名
      H. Nakamura , H. Ogura , D. Kamibayashi , G. Kamimura , D. Murayama , L. Rapp , E. Gamaly , A. Rode , T. Matsuoka , D. Sagae , Y. Seto, T. Shobu , A. Tominaga , T. Somekawa , T. Pikuz , R. Kodama , N. Ozaki
    • 学会等名
      International conference on High Density Science 2022 (HEDS2022), OPIC, April 18-22, 2022, Pacifico Yokohama, Japan
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Hard x-ray focus characterization at the European X-ray Free Electro Laser using a fluorescent crystal detector2022

    • 著者名/発表者名
      Makarov S.S., Pikuz S.A., Pikuz T.A., Chernyaev A.P., Vagovic P., Mikes L., Grunert J., Kujala N., Schropp A., Nagler B., Lee H., David C., Seniutinas G., Bougiatioti P., Chalupsky J., Hajkova V., Burian T., Vozda V., Juha L., Nakatsutsumi M., Zastrau U., Makita M.
    • 学会等名
      XXXVI International Conference on Interaction of Intense Energy Fluxes with Matter (ELBRUS 2021) , March 1-6, 2022, Kabardino-Balkaria, Russia
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] High resolution x-ray radiography with LiF detector at HEDP experiments with XFEL2022

    • 著者名/発表者名
      B. Albertazzi, T. Pikuz, G. Rigon, P. Mabey, T. Vinci, E. Falize, K. Katagiri, K. Watanabe, N. Kamimura, Y. Umeda, T.Matsuoka, V. Bouffetier, M. Manuel, S. Makarov, S. Pikuz, Y. Inubushi, K. Miyanishi, T. Kameshima, O. Poujade, K. Sueda, T. Togashi, T. Yabuuchi, et al.
    • 学会等名
      The international school and workshop on Matter in Extreme Conditions: from MATerial science to Plasmas for Laboratory Astrophysics (MECMATPLA), Marach 12-19, 2022, Montgenevre, France
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Exploring the late evolution of a Raleigh-Taylor unstable system - an experimental insight on turbulence2021

    • 著者名/発表者名
      Rigon G., Albertazzi B., Pikuz T., Mabey P., Bouffetier V., Ozaki N., Vinci T., Falize E., Inubushi Y., Kamimura N., Katagiri K., Makarov S., Manuel M., Miyanishi K., Pikuz S., Poujade O., Sueda K., Togashi T., Umeda Y., Yabashi M., Yabuuchi T., Gregori G., Kodama R., Casner A., Koenig M.
    • 学会等名
      International conference on High Energy Density Sciences 2021 (HEDS2021), online, April 19-21
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Exploring the late evolution of a Raleigh-Taylor unstable system - an experimental insight on turbulence2021

    • 著者名/発表者名
      Rigon G., Albertazzi B., Pikuz T., Mabey P., Bouffetier V., Ozaki N., Vinci T., Falize E., Inubushi Y., Kamimura N., Katagiri K., Makarov S., Manuel M., Miyanishi K., Pikuz S., Poujade O., Sueda K., Togashi T., Umeda Y., Yabashi M., Yabuuchi T., Gregori G., Kodama R., Casner A., Koenig M.
    • 学会等名
      5th Asia-Pacific Conference on Plasma Physics (AAPPS-DPP 2021), online, Sept 26 - Oct 01
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] High resolution x-ray imaging of plasma hydrodynamics phenomena with LiF detector and XFEL probe: advantages and limits2021

    • 著者名/発表者名
      T. Pikuz, G. Rigon, B. Albertazzi, P. Mabey, V. Bouffetier, N. Ozaki, T. Vinci, E. Falize, Y. Inubushi, N. Kamimura, K. Katagiri, K. Watanabe , S. Makarov, M. Manuel, K. Miyanishi, T. Kameshima, S. Pikuz, O. Poujade, Y. Umeda, M.Ota, Y. Sakawa, K. Sueda, T. Matsuoka, T. Togashi, et al.
    • 学会等名
      The international school and workshop on Matter in Extreme Conditions: from MATerial science to Plasmas for Laboratory Astrophysics(MECMATPLA), Mid-term-meeting, October 12-13, 2021, France
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Advanced x-ray imaging diagnostics for pump-probe experiment,2021

    • 著者名/発表者名
      T. Pikuz, G. Rigon, B. Albertazzi, P. Mabey, M. Thibault, T. Vinci, Y. Benkadoum, M. Manuel, K. Katagiri, E. Falize, Y. Inubushi, K. Miyanishi, T. Yabuuchi, T. Togashi, K. Sueda, Y. Umeda, V. Bouffetier, A. Casner, O. Poujade, S. Makarov, S. Pikuz, A. Pirozhkov, M. Ishino, G. Gregori, M. Ota, Y. Sakawa, et al.
    • 学会等名
      The 62nd High Pressure Conference of Japan, Oct. 18-20, 2021, Himeji, Japan
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of Talbot interferometry for the study of laser generated HED plasmas at SACLA XFEL2021

    • 著者名/発表者名
      V. Bouffetier, G. Perez-Callejo, T. Goudal, D. Mancelli, J.J. Santos, A. Casner, A. Debayle, P. Loiseau M.P. Valdivia, D. Stutman, G. Rigon, T. Pikuz, N. Ozaki, M. Ota, S. Fujioka, H. Morita, L. Ceurvorst, B. Albertazzi, T. Vinci, P. Mabey, M. Koenig, K. Miyanishi, K. Sueda, T. Togashi, T. Yabuuchi.
    • 学会等名
      The 63rd Annual Meeting of the APS Division of Plasma Physics, November 8-12, 2021, Pittsburgh. PA, USA
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2025-01-30  

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