高速点火レーザー核融合に向けた高速電子エネルギー分布の時間発展計測

• 研究課題/領域番号: 23360412
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 量子ビーム科学
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 羽原 英明 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (60397734)
• 研究分担者: 藪内 俊穀 (籔内 俊毅 / 藪内 俊毅) 大阪大学, 大学院工学研究科, 助教 (20397772)
• 連携研究者: 坂上 仁志 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 教授 (30254452)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 18,460千円 (直接経費: 14,200千円、間接経費: 4,260千円); 2014年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2013年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円); 2012年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円); 2011年度: 8,190千円 (直接経費: 6,300千円、間接経費: 1,890千円)
• キーワード: 高強度レーザー / 高速電子 / 高速点火 / チェレンコフ光 / 慣性核融合 / 高エネルギー電子 / ナノ構造 / 並列計算 / エネルギー伝搬 / 特性X線

研究成果の概要

高強度レーザーが固体物質内部に生成する高エネルギー電子をその場計測するため、物質形状そのものをチェレンコフ光の分光器とする構造とすることを考案し、ターゲット材質やプリズム構造を最適化することによりレーザーから高エネルギー電子流のエネルギー変換効率を精度よく求めた。通常のガラス材、屈折率２の高屈折率ガラス、屈折率3.5のシリコン結晶を用い、チェレンコフ光の計測波長を可視から赤外まで拡大することで、幅広いエネルギー範囲での計測を行うことができた。

研究成果

• [雑誌論文] Collimation of Fast Electrons in Critical Density Plasma Channel (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Iwawaki, H. Habara, S. Baton, K. Morita, J. Fuchs, S. Chen, M. Nakatsutsumi, C. Rousseaux, F. Filippi, W. Nazarov, and K. A. Tanaka
  • 雑誌名: Plasma and Fusion Research 巻: 10 号: 0 ページ: 1304005-1304005
  • DOI: 10.1585/pfr.10.1304005
  • NAID: 130005286914
  • ISSN: 1880-6821
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Efficient propagation of ultra-intense laser beam in dense plasma (2015)
  • 著者名/発表者名: H. Habara et al.,
  • 雑誌名: Plasma Phys. Control. Fusion 巻: 57 号: 6 ページ: 064005-064005
  • DOI: 10.1088/0741-3335/57/6/064005
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Channeling of Multi-kJ High-Intensity Laser Beams in an Inhomogeneous Plasma (2015)
  • 著者名/発表者名: S. Ivancic, D. Haberberger, H. Habara et al.,
  • 雑誌名: Phys. Rev. E 巻: 91 号: 5 ページ: 051101-051101
  • DOI: 10.1103/physreve.91.051101
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Collimated fast electron beam generation in critical density plasma (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Iwawaki, H. Habara, S. Baton, K. Morita, J. Fuchs, S. Chen, M. Nakatsutsumi, C. Rousseaux, F. Filippi, W. Nazarov, and K. A. Tanaka
  • 雑誌名: Physics of Plasmas 巻: 21 号: 11 ページ: 113103-113103
  • DOI: 10.1063/1.4900868
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Measuring the strong electrostatic and magnetic fields with proton radiography for ultra-high intensity laser channeling on fast ignition (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Uematsu, S. Ivancic, T. Iwawaki, H. Habara, A. L. Lei, W. Theobald and K.A. Tanaka, Measuring the strong electrostatic and magnetic fields with proton radiography for ultra-high intensity laser channeling on fast ignition
  • 雑誌名: Review of Scientific Instruments 巻: 85 号: 11
  • DOI: 10.1063/1.4890575
  • 査読あり
• [雑誌論文] Time-Resolved Compression of a Capsule with a Cone to High Density for Fast-Ignition Laser Fusion (2014)
  • 著者名/発表者名: W. Theobald et al.,
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 5 号: 1 ページ: 5785-5785
  • DOI: 10.1038/ncomms6785
  • 査読あり
• [雑誌論文] Interpenetration and stagnation in colliding laser plasmas (2014)
  • 著者名/発表者名: K.F.Al-Shboul, S.S.Harilal, S.M.Hassan, A.Hassanein, J.T.Costello, T.Yabuuchi, K.A.Tanaka, and Hirooka
  • 雑誌名: PHYSICS OF PLASMAS 巻: 21, 013502 号: 1 ページ: 13502-13502
  • DOI: 10.1063/1.4859136
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of defocusing on picosecond laser-coupling into gold cones (2014)
  • 著者名/発表者名: I. A. Bush, A. G. R. Thomas, L. Gartside, S. Sarfraz, E. Wagenaars, J. S. Green, M. Notley, H. Lowe, C. Spindloe, T. Winstone, A. P. L. Robinson, R. Clarke, T. Ma, T. Yabuuchi, M. Wei, F. N. Beg, R. B. Stephens, A. MacPhee, A. J. MacKinnon, M. H. Key, W. Nazarov, M. Sherlock and J. Pasley
  • 雑誌名: Physics of Plasmas 巻: 21 号: 1 ページ: 12702-12702
  • DOI: 10.1063/1.4861375
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enhanced energy coupling by using structured nano-wire targets (2013)
  • 著者名/発表者名: Habara, H. and Mishima, Y. and Nakanii, N. and Honda, S. and Katayama, M. and Gremillet, L. and Willingale, L. and Maksimchuk, A. and Krushelnick, K. and Tanaka, K.A.
  • 雑誌名: EPJ Web of Conferences 巻: 59 ページ: 17007-17007
  • DOI: 10.1051/epjconf/20135917007
  • 査読あり
• [雑誌論文] Absolute Kﾎｱ line spectroscopy for cone-guided fast-ignition targets (2013)
  • 著者名/発表者名: Nishimura, H. et al.,
  • 雑誌名: EPJ Web of Conferences 巻: 59 ページ: 13008-13008
  • DOI: 10.1051/epjconf/20135913008
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electron energy distributions through superdense matter by Monte-Carlo simulations (2013)
  • 著者名/発表者名: Okabayashi, A. and Habara, H. and Yabuuchi, T. and Tanaka, K.A.
  • 雑誌名: EPJ Web of Conferences 巻: 59 ページ: 17018-17018
  • DOI: 10.1051/epjconf/20135917018
  • 査読あり
• [雑誌論文] Implosion and heating experiments of fast ignition targets by Gekko-XII and LFEX lasers (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Shiraga, et at.
  • 雑誌名: EPJ Web of Conferences 巻: 59 ページ: 1008-1008
  • DOI: 10.1051/epjconf/20135901008
  • 査読あり
• [雑誌論文] Stopping and transport of fast electron in superdense matter (2013)
  • 著者名/発表者名: A. Okabayashi, et al
  • 雑誌名: Physics of Plasmas 巻: 20 号: 8 ページ: 83301-83301
  • DOI: 10.1063/1.4816812
  • 査読あり
• [雑誌論文] 高強度レーザーによる相対論プラズマの物性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 羽原英明
  • 雑誌名: レーザー研究 巻: 41 ページ: 7-12
  • NAID: 10031140369
  • 査読あり
• [雑誌論文] 高コントラストレーザーにより生成される高速電子スペクトルの材料依存性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 三島陽介
  • 雑誌名: レーザー研究 巻: 41 ページ: 49-54
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ultrafast Electron Radiography of Magnetic Fields in High-Intensity Laser-Solid Interactions (2013)
  • 著者名/発表者名: W.Schumaker, N.Nakanii, C.McGuffey, C.Zulick, V.Chvvkov, F.Dollar, H.Habara, G.Kalintchenko, A.Maksimchuk, K.A.Tanaka, A.G.R.Thomas, V.Yanovsky, and K.Krushelnick
  • 雑誌名: PHYSICAL REVIEW LETTERS 巻: PRL,110,015003 号: 1 ページ: 15003-15003
  • DOI: 10.1103/physrevlett.110.015003
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fast ignition integrated experiments with Gekko and LFEX lasers (2011)
  • 著者名/発表者名: H.Shiraga, S.Fujioka, M.Nakai, T.Watari, H.Nakamura, Y.Arikawa, H.Hosoda, T.Nagai, M.Koga, H.Kikuchi, Y.Ishii, T.Sogo, K.Shigemori, H.Nishimura, Z.Zhang, M.Tanabe, S.Ohira, Y.Fujii, T.Namimoto, Y.Sakawa, O.Maegawa, T.Ozaki, K.Tanaka, H.Habara, T.Iwawaki, K.Shimada, H.Nagatomo, T.Johzaki, A.Sunahara, M.Murakami, H.Sakagami, T.Taguchi, T.Norimatsu, H.Homma, Y.Fujimoto, A.Iwamoto, N.Miyanaga, J.Kawanaka, T.Jitsuno, Y.Nakata, K.Tsubakimoto, M.Morio, T.Kawasaki, K.Sawai, K.Tsuji, H.Murakami, T.Kanabe, K.Kondo, N.Sarukura, T.Shimizu, K.Mima, and H.Azechi
  • 雑誌名: PLASMA PHYSICS AND CONTROLLED FUSION 巻: 53, 124029 号: 12 ページ: 6-6
  • DOI: 10.1088/0741-3335/53/12/124029
  • 査読あり
• [雑誌論文] Present states and future prospect of fast ignition realization experiment FIREX with Gekko and LFEX Lasers at ILE (2011)
  • 著者名/発表者名: M.Koga, H.Habara, et al.
  • 雑誌名: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A 巻: 653 号: 1 ページ: 84-88
  • DOI: 10.1016/j.nima.2011.01.101
  • 査読あり
• [雑誌論文] Initial Cone-in-Shell Fast-Ignition Experiments on {OMEGA} (2011)
  • 著者名/発表者名: W.Theobald, H.Habara, et al
  • 雑誌名: Physics of Plasmas 巻: 18 号: 5 ページ: 56305-56305
  • DOI: 10.1063/1.3566082
  • 査読あり
• [学会発表] 非平衡極限ー表面プラズモン共鳴による高エネルギー粒子加速ー (2014)
  • 著者名/発表者名: 羽原英明
  • 学会等名: Plasma Conference 2014
  • 発表場所: 新潟
  • 年月日: 2014-11-18 – 2014-11-21
• [学会発表] Efficient propagation of ultra-intense laser beam in dense plasma (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Habara
  • 学会等名: 13th International Workshop on the Fast Ignition and Fusion Targets
  • 発表場所: The Queen’s College, Oxford, UK
  • 年月日: 2014-09-14 – 2014-09-18
  • 招待講演
• [学会発表] Measuring Electromagnetic Fields distribution with Proton Radiography during direct irradiation of Ultra-high Intensity Laser on Fast Ignition (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Uematsu
  • 学会等名: 20th Topical COnference on High-Temperature Plasma Diagnostics
  • 発表場所: Atlanta, Georgia, USA
  • 年月日: 2014-06-01 – 2014-06-05
• [学会発表] Analysis of E and B Fields Distribu5on Around A Plasma Channel Observed in Proton Radiography (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Uematsu
  • 学会等名: International Conference on High Energy Density Science 2014
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2014-04-22 – 2014-04-25
• [学会発表] Enhancement of the energy conversion efficiency from high-intensity laser to electrons by using nanowire target (2014)
  • 著者名/発表者名: R. Shiraishi
  • 学会等名: International Conference on High Energy Density Science 2014
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2014-04-22 – 2014-04-25
• [学会発表] Enhancement of MeV electron creation using metal nano-foam target (2014)
  • 著者名/発表者名: 永見亮介、羽原英明
  • 学会等名: 日中ターゲット材料ワークショップ
  • 発表場所: 岐阜大学サテライトキャンパス
• [学会発表] Multiple electron beam generation with plasmon resonance field (2013)
  • 著者名/発表者名: 三島陽介、羽原英明
  • 学会等名: The 12th Asia Pacific Physics Conference
  • 発表場所: 千葉・幕張メッセ
• [学会発表] Enhancement of MeV electron creation using metal nano-foam target (2013)
  • 著者名/発表者名: 永見亮介、羽原英明
  • 学会等名: The 12th Asia Pacific Physics Conference
  • 発表場所: 千葉・幕張メッセ
• [学会発表] Observation of Cu-Kα emission in imploded core plasma by direct irradiation of ultra intense laser light (2013)
  • 著者名/発表者名: 羽原英明
  • 学会等名: 55th Annual Meeting of the APS Division of Plasma Physics
  • 発表場所: Denver
• [学会発表] Exotic Fast Electron Generation by using Nano and Micron structured targets (2013)
  • 著者名/発表者名: 羽原英明
  • 学会等名: US-Japan Workshop on High Energy Density Physics
  • 発表場所: Denver
• [学会発表] 急激な密度勾配による高エネルギー電子流の収束 (2013)
  • 著者名/発表者名: 羽原英明
  • 学会等名: 日本物理学会2013年秋季大会
  • 発表場所: 徳島大学
• [学会発表] Ultra intense laser propagation in implosion plasma created by Cu-doped CD shell (2013)
  • 著者名/発表者名: 羽原英明
  • 学会等名: 2012 Fast ignition & HEDS US-J Workshop
  • 発表場所: 北海道ニセコ
  • 招待講演
• [学会発表] 臨界密度プラズマ中における超高強度レーザー伝搬に関する研究 (2012)
  • 著者名/発表者名: 岩脇智行、羽原英明
  • 学会等名: 日本物理学会第67回年次大会
  • 発表場所: 西宮、日本
  • 年月日: 2012-03-24
• [学会発表] Control of electron energy spectra by nano-wire target (2012)
  • 著者名/発表者名: 羽原英明
  • 学会等名: US-Japan Workshop relevant to Fast Ignition and High energy density science
  • 発表場所: Pleasanton, USA
  • 年月日: 2012-03-08
• [学会発表] Development of multi-channel electron spectrometer for Fast Ignition integrated experiment (2012)
  • 著者名/発表者名: 羽原英明
  • 学会等名: 2012 Omega Laser Facility Users Group Workshop
  • 発表場所: Rochester, NY, USA
• [学会発表] Experimental investigation of fast electron transport in cone-wire-targets surrounded by plasma (2012)
  • 著者名/発表者名: 籔内俊穀
  • 学会等名: 12th International Workshop on Fast Ignition of Fusion Targets
  • 発表場所: Napa Marriott Hotel, Napa Valley, CA, USA
• [学会発表] Research platforms of laser and ion beam induced ablation plasmasas interdisciplinary reactor studies (2011)
  • 著者名/発表者名: 藪内俊毅
  • 学会等名: 21^<st> International Toki Conference (ITC-21)
  • 発表場所: 土岐市、日本
  • 年月日: 2011-12-01
• [学会発表] Experimental study on interactions of plasma plumes generated by laser ablation (2011)
  • 著者名/発表者名: 藪内俊毅
  • 学会等名: 53rd Annual Meeting of the APS Division of Plasma Physics
  • 発表場所: Salt Lake City, USA
  • 年月日: 2011-11-17
• [学会発表] Study of Fast Electron Transport into Imploded High-Density Plasmas Using Cu-doped CD Shell Targets (2011)
  • 著者名/発表者名: 羽原英明、藪内俊毅
  • 学会等名: 53rd Annual Meeting of the APS Division of Plasma Physics
  • 発表場所: Salt Lake City, USA
  • 年月日: 2011-11-15
• [学会発表] レーザー加速された電子の温度の材料依存性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 三島陽介、羽原英明
  • 学会等名: Plasma Conference 2011
  • 発表場所: 金沢、日本
  • 年月日: 2011-09-24
• [学会発表] Increment of energy coupling by using nano-rod target for fast ignition (2011)
  • 著者名/発表者名: 羽原英明、藪内俊毅
  • 学会等名: Inertial Fusion Science and Applications 2011
  • 発表場所: Bordeaux, France
  • 年月日: 2011-09-12
• [学会発表] ELECTRON ENERGY DISTRIBUTIONS THROUGH SUPEEDENSE MATTER BY MONTE-CARLO SIMULATIONS (2011)
  • 著者名/発表者名: 岡林篤紀、羽原英明、藪内俊毅
  • 学会等名: Inertial Fusion Science and Applications 2011
  • 発表場所: Bordeaux, France
  • 年月日: 2011-09-12