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固体飛跡検出器を用いた高強度レーザーによるイオン加速メカニズムの解明

研究課題

研究課題/領域番号 21K14563
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分31010:原子力工学関連
研究機関神戸大学

研究代表者

金崎 真聡  神戸大学, 海事科学研究科, 准教授 (90767336)

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
3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2023年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2022年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2021年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
キーワード固体飛跡検出器 / レーザー駆動イオン加速 / イオン計測 / エッチピット / CR-39 / 画像処理 / ハフ変換 / 機械学習 / 粒子加速
研究開始時の研究の概要

高強度レーザーと物質の相互作用を利用したレーザー駆動イオン加速は、小型加速器開発など様々な応用が期待されている。より高エネルギーかつ高品質なイオンビーム発生のためには、加速メカニズムを解明することが重要である。本研究では、イオン検出器である固体飛跡検出器を用いて、その解析に機械学習を組み合わせることで、高精度かつ高効率なイオン計測技術を開発し、高強度レーザーによるイオン加速のメカニズム解明に貢献する。

研究成果の概要

高強度レーザーと物質の相互作用を利用したレーザー駆動イオン加速では、信頼性の高いイオン検出器として固体飛跡検出器CR-39が用いられてきた。エッチピットを一つ一つ解析することで、イオンの入射エネルギーや核種を明らかにすることが可能であるが、その解析には膨大な時間と手間がかかっていた。本研究では、エッチピット解析を自動化・高効率化し、レーザー加速イオンの加速メカニズムが議論可能なレベルのデータを、これまでより迅速に得ることが可能なアプリケーションとプログラムの開発を行った。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究において開発したアプリケーション及びプログラムは、固体飛跡検出器を用いたイオン計測の高効率化だけでなく、系統誤差を減らすことができるという点において、高精度化にも寄与している。より正確な計測結果をより素早くレーザー駆動イオン加速実験にフィードバックすることが可能になったことにより、実験全体の高効率化、ひいては、様々な応用が期待されるレーザー駆動イオン加速研究の進展につながる。

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

    (20件)

すべて 2024 2023 2022 2021

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 1件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (16件) (うち国際学会 3件、 招待講演 4件)

  • [雑誌論文] 固体飛跡検出器CR-39に形成される陽子線と重陽子線のエッチピット識別2024

    • 著者名/発表者名
      望月政一郎、井上千裕、尾崎玲於奈、豊永啓太、前川馨、谷池晃、山内知也、福田祐仁、金崎真聡
    • 雑誌名

      ESI-NEWS

      巻: 42 ページ: 1-7

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Measurement method for laser-accelerated multi-hundred-MeV protons utilizing multiple Coulomb scattering in an emulsion cloud chamber2023

    • 著者名/発表者名
      Asai Takafumi、Inoue Chihiro、Jinno Satoshi、Kitagawa Nobuko、Kodaira Satoshi、Morishima Kunihiro、Fukuda Yuji、Yamauchi Tomoya、Kanasaki Masato
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 62 号: 1 ページ: 016506-016506

    • DOI

      10.35848/1347-4065/acac59

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 固体飛跡検出器を利用したレーザー加速イオンの特性評価2022

    • 著者名/発表者名
      金崎真聡
    • 雑誌名

      ぶんせき

      巻: 537 ページ: 315-319

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Discriminative detection of laser-accelerated multi-MeV carbon ions utilizing solid state nuclear track detectors2021

    • 著者名/発表者名
      Takamasa Hihara, Masato Kanasaki, Takafumi Asai, Tamon Kusumoto, Satoshi Kodaira, Hiromitsu Kiriyama, Keiji Oda, Tomoya Yamauchi, Wei‐Yen Woon, Yasuhiro Kuramitsu, Yuji Fukuda
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 11 号: 1 ページ: 16283-16283

    • DOI

      10.1038/s41598-021-92300-1

    • NAID

      120007140167

    • 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
  • [学会発表] 高強度レーザーとアルゴンクラスターの相互作用領域から発生するイオンのピンホールイメージング2024

    • 著者名/発表者名
      苺谷有哉、井上千裕、望月政一郎、尾崎玲於奈、豊永啓太、前川馨、合原輔佑太、山内知也、福田祐仁、金崎真聡
    • 学会等名
      第36回固体飛跡検出器研究会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 固体飛跡検出器CR-39によるレーザー加速陽子線のエネルギースペクトル計測2024

    • 著者名/発表者名
      尾崎玲於奈、井上千裕、望月誠一郎、豊永啓太、前川馨、山内知也、金崎真聡、福田祐仁
    • 学会等名
      第36回固体飛跡検出器研究会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] CR-39(TechnoTrak)に形成される陽子線と重陽子線のエッチピット識別2023

    • 著者名/発表者名
      望月政一郎、井上千裕、尾崎玲於奈、豊永啓太、前川馨、山内知也、福田祐仁、金崎真聡
    • 学会等名
      第84回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 水素クラスターターゲットと高強度レーザーとの相互作用による準単色multi-MeV陽子線の繰り返し発生2022

    • 著者名/発表者名
      浅井孝文、他32名
    • 学会等名
      日本物理学会2022年秋季大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] クラスターターゲットと高強度レーザーの相互作用によるMeV級イオンの繰り返し発生2022

    • 著者名/発表者名
      金崎真聡、他32名
    • 学会等名
      第83回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] CR-39(TechnoTrak)に対する陽子及び重陽子の応答特性2022

    • 著者名/発表者名
      望月政一郎、浅井孝文、鍛冶賢志、田邊寛之、井上千裕、山内知也、福田祐仁、金崎真聡
    • 学会等名
      第83回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] リアルタイムエッチピット判別アプリケーション開発2022

    • 著者名/発表者名
      田邉寛之、浅井孝文、山内知也、金崎真聡
    • 学会等名
      第83回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 2022 年に高強度レーザーJ-KAREN-Pにて行われたイオン加速実験の概要2022

    • 著者名/発表者名
      ・金崎真聡、浅井孝文、鍛治賢志、田邉寛之、井上千裕、望月政一郎、尾崎玲於奈、豊永啓太、前川馨、Sergey Ryazantsev, Tatiana Pikuz, 桐山博光、山内知也、福田祐仁
    • 学会等名
      第35回固体飛跡検出器研究会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 高強度レーザーと水素クラスターの相互作用領域から発生する第二高調波のイメージング2022

    • 著者名/発表者名
      豊永啓太、浅井孝文、井上千裕、鍛治賢志、望月政一郎、尾崎玲於奈、前川馨、山内知也、金崎真聡、福田祐仁
    • 学会等名
      第35回固体飛跡検出器研究会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 高強度レーザーと水素クラスターの相互作用におけるレーザープレパルスが陽子線加速に及ぼす影響2022

    • 著者名/発表者名
      前川馨、浅井孝文、鍛治賢志、井上千裕、望月政一郎、尾崎玲於奈、豊永啓太、山内知也、福田祐仁、金崎真聡
    • 学会等名
      第35回固体飛跡検出器研究会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 固体飛跡検出器 CR-39 によるレーザー加速高エネルギ―陽子線のエネルギースペクトル計測2022

    • 著者名/発表者名
      尾崎玲於奈、浅井孝文、鍛治賢志、井上千裕、望月政一郎、豊永啓太、前川馨、山内知也、福田祐仁、金崎真聡
    • 学会等名
      第35回固体飛跡検出器研究会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 高強度レーザーによる高品質・高エネルギーイオン発生のための放射線検出手法の開発2022

    • 著者名/発表者名
      金崎真聡
    • 学会等名
      日本物理学会 第77回年次大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] レーザー駆動イオン加速研究における固体飛跡検出器の利用2022

    • 著者名/発表者名
      金崎真聡
    • 学会等名
      日本原子力学会2022年春の年会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Measurement of Laser-Accelerated Ions from Cluster Targets using Solid State Nuclear Track Detectors2021

    • 著者名/発表者名
      M. Kanasaki
    • 学会等名
      The 30th International Toki Conference on Plasma and Fusion Research
    • 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] Measurement of Laser accelerated ions using active and passive ion detector systems2021

    • 著者名/発表者名
      Masato Kanasaki, Takafumi Asai, Takato Nakagawa, Takashi Kaji, Hiroyuki Tanabe, Satoshi Jinno, Kunihiro Morishima, Nobuko Kitagawa, Satoshi Kodaira, Tomoya Yamauchi, Yuji Fukuda
    • 学会等名
      International Conference on Materials and Systems for Sustainability 2021
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Applications of solid state nuclear track detectors for measurements of laser-accelerated ions2021

    • 著者名/発表者名
      Masato Kanasaki
    • 学会等名
      HIGH ENERGY DENSITY SCIENCES 2021
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2025-01-30  

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