低線量放射線の最初期過程観測を目指した光結晶加速器の設計基盤の確立

• 研究課題/領域番号: 24510120
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 量子ビーム科学
• 研究機関: 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構 (2013-2014); 東京大学 (2012)
• 研究代表者: 小山 和義 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 先端加速器推進部, 特定教授 (40357041)
• 研究分担者: 上坂 充 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (30232739)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円); 2014年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2013年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2012年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
• キーワード: 誘電体加速器 / 放射線生物学 / マイクロビーム / 電子ビーム

研究成果の概要

光結晶加速器は生体細胞中での放射線影響の解明の道具に向いている。必要な電子バンチのエネルギーは約1MeVで電荷量は約0.01fCである。シミュレーションで、20keVの電子に対する加速勾配は48MeV/mが可能であり相対論的電子に対しては600MeV/mであることを明らかにした。1MeVのエネルギーを得るためには加速器の長さが4mm。必要なレーザーパワーとエネルギーは夫々200MWと10mJである。レーザーパルスをN個の対に分割して掃引照射してパワー、パルスエネルギーを軽減できる。例えばN=10のときに必要なレーザーパワーはパルス当り20MWである。

研究成果

• [雑誌論文] Parameter study of a laser-driven dielectric accelerator for radiobiology research (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Koyama, S. Otsuki, M. Uesaka, M. Yoshida, A. Aimidula
  • 雑誌名: J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys. 巻: 47 号: 23 ページ: 234005-234005
  • DOI: 10.1088/0953-4075/47/23/234005
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] DESIGN STUDY OF THE LASER DRIVEN DIELECTRIC ACCELERATOR (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Koyama, M. Yoshida, Y. Matsumura, S. Otsuki, M. Uesaka
  • 雑誌名: Proceedings of IPAC14 巻: 1 ページ: 1428-1430
  • オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] DEVELOPMENT ON ON-CHIP RADIATION SOURCE USING DIELECTRIC LASER ACCELERATOR (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Otsuki, K. Koyama, M. Yoshida, Y. Matsumura, S. Mima, M. Uesaka
  • 雑誌名: Proceedings of IPAC14 巻: 1 ページ: 1434-1436
  • オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Numerically optimized structures for dielectric asymmetric dual-grating laser accelerators (2014)
  • 著者名/発表者名: A. Aimidula, M. A. Bake,,F. Wan,,B. S. Xie,,C. P. Welsch,G. Xia,,O. Mete, M. Uesaka,,Y. Matsumura, M. Yoshida, K. Koyama
  • 雑誌名: Phys. Plasmas 巻: 21 号: 2 ページ: 023110-023110
  • DOI: 10.1063/1.4866020
  • 査読あり
• [雑誌論文] Numerical investigations into fiber laser based dielectric reverse dual-grating accelerator (2013)
  • 著者名/発表者名: A. Aimidula, C.P. Welsch, G. Xia, K. Koyama, M. Uesaka, M. Yoshida, O. Mete, Y. Matsumura
  • 雑誌名: Nucl Instrum Methods Phys Res A 巻: 740 ページ: 108-113
  • DOI: 10.1016/j.nima.2013.10.083
  • 査読あり
• [雑誌論文] Laser-driven dielectric electron accelerator for radiobiology researches (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Koyama, Y. Matsumura, M. Uesaka, M. Yoshida, T. Natsui, and A. Aimidula
  • 雑誌名: Proc. SPIE, Laser Acceleration of Electrons, Protons, and Ions II 巻: 8779 ページ: 877910-877910
  • DOI: 10.1117/12.2017221
• [雑誌論文] DESIGNING OF A PHASE-MASK-TYPE LASER DRIVEN DIELECTRIC ACCELERATOR FOR RADIOBIOLOGY (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Koyama, A. Aimidula, Y. Matsumura, M. Uesaka, M. Yoshida, T. Natsui
  • 雑誌名: Proceedings of LINAC2012 巻: 1 ページ: 1041-1043
• [雑誌論文] DESIGNING OF PHOTONIC CRYSTAL ACCELERATOR FOR RADIATION BIOLOGY (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Koyama, A. Aimidula, Y. Matsumura, M. Uesaka, M. Yoshida, T. Natsui
  • 雑誌名: Proceedings of IPAC2012 巻: 1 ページ: 2763-2765
• [学会発表] 放射線生物応用のためのレーザ誘電体加速によるオンチップMeV電子加速器開発 (2014)
  • 著者名/発表者名: 大槻祥平, 吉田光宏, 小山和義, 美馬覚, 上坂充
  • 学会等名: 第11回日本加速器学会年会
  • 発表場所: 青森市
  • 年月日: 2014-08-08 – 2014-08-12
• [学会発表] 非線形光学効果を考慮したレーザー 駆動誘電体加速のパラメータ (2014)
  • 著者名/発表者名: 小山和義, 大祥平, 上坂充, 吉田光宏
  • 学会等名: 第11回日本加速器学会年会
  • 発表場所: 青森市
  • 年月日: 2014-08-08 – 2014-08-12
• [学会発表] DESIGN STUDY OF THE LASER DRIVEN DIELECTRIC ACCELERATOR (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Koyama, M. Yoshida, Y. Matsumura, S. Otsuki, M. Uesaka
  • 学会等名: 5th International Particle accelerator Conference (IPAC1４)
  • 発表場所: Dresden, Germany
  • 年月日: 2014-06-15 – 2014-06-20
• [学会発表] DEVELOPMENT ON ON-CHIP RADIATION SOURCE USING DIELECTRIC LASER ACCELERATOR (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Otsuki, K. Koyama, M. Yoshida, Y. Matsumura, S. Mima, M. Uesaka
  • 学会等名: 5th International Particle accelerator Conference (IPAC1４)
  • 発表場所: Dresden, Germany
  • 年月日: 2014-06-15 – 2014-06-20
• [学会発表] Research on High-gradient Acceleration at KEK (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Koyama, M. Yoshida, M. Nozaki, Y. Matsumura, S. Otsuki, M. Uesaka, R. Kuroda, A. Yamazaki
  • 学会等名: HEDS2014
  • 発表場所: 横浜市
  • 年月日: 2014-04-22 – 2014-04-25
• [学会発表] 放射線生物学応用を目指したレーザー励起誘電体粒子加速 (2014)
  • 著者名/発表者名: 小山和義,大槻祥平,松村陽介,上坂充,吉田光宏
  • 学会等名: 日本物理学会第68回年次大会
  • 発表場所: 神奈川県平塚市
• [学会発表] Research on Novel Acceleration Technology at KEK (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Koyama, M. Yoshida, M. Nozaki, Y. Matsumura, S. Otsuki, M. Uesaka
  • 学会等名: 5th AFAD
  • 発表場所: Melbourne, Australia
• [学会発表] レーザー駆動誘電体加速器の設計 (2013)
  • 著者名/発表者名: 小山和義, 松村陽介, 上坂充, 吉田光宏, 夏井拓也, アイミアディング・アイミドラ
  • 学会等名: 第10回日本加速器学会年会
  • 発表場所: 愛知県名古屋市
• [学会発表] Fibre Laser Based Dielectric Gratings Accelerator (2013)
  • 著者名/発表者名: A. Aimidula, C.P. Welsch, G. Xia, K. Koyama, Y. Matsumura, M. Uesaka, T. Natsui, M. Yoshida
  • 学会等名: The 1st European Advanced Accelerator Concepts workshop (EAAC2013)
  • 発表場所: La Biodola, Isola d'Elba, Italy
• [学会発表] Exotic Accelerator Researches at KEK (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Koyama, M. Yoshita, K. Nakajima, M. Nozaki
  • 学会等名: 3rd IZEST Meeting
  • 発表場所: Livermore, CA., USA
• [学会発表] Laser-driven Dielectric Electron Accelerator for Radiobiology ―Optimization of electron source and dimensions ― (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Koyama, Y. Msatsumuraa, M. Uesakaa, M. Yoshidab, T. Natsuib, A Aimirdingc, and C. P. Welschc
  • 学会等名: LANE2013
  • 発表場所: Yokohama, Japan
• [学会発表] Designing of a Structure Based Laser Particle Accelerator (2012)
  • 著者名/発表者名: A Aimidula, K. Koyama, Y. Matsumura, M. Uesaka, T. Natsu, M. Yoshida
  • 学会等名: High-Energy Density science (HEDS2012)
  • 発表場所: パシフィコ横浜・横浜
• [学会発表] DESIGNING OF PHOTONIC CRYSTAL ACCELERATOR FOR RADIATION BIOLOGY (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Koyama, A. Aimidula, Y. Matsumura, M. Uesaka, M. Yoshida, T. Natsui
  • 学会等名: International Particle accelerator Conference 2012(IPAC12)
  • 発表場所: New Orleans, USA
• [学会発表] レーザー駆動誘電体加速器 放射線生物学研究への応用を目指して (2012)
  • 著者名/発表者名: 小山和義、A. Aimidula、、上坂充、松村陽介、吉田光宏、夏井卓也
  • 学会等名: 第9回日本加速器学会年会
  • 発表場所: 大阪大学・豊中市
• [学会発表] レーザー誘電体加速に向けたファイバーレーザーの開発 (2012)
  • 著者名/発表者名: 松村陽介、吉田光宏、周翔宇、小山和義、A. Aimidula、上坂充
  • 学会等名: 第9回日本加速器学会年会
  • 発表場所: 大阪大学・豊中市
• [学会発表] Design of Laser Driven Dielectric Accelerator for Basic Radiation Biology Researches (2012)
  • 著者名/発表者名: A Aimidula, K. Koyama, Y. Matsumura, M. Uesaka, T. Natsu, M. Yoshida
  • 学会等名: 第9回日本加速器学会年会
  • 発表場所: 大阪大学・豊中市
• [学会発表] DESIGNING OF A PHASE-MASK-TYPE LASER DRIVEN DIELECTRIC ACCELERATOR FOR RADIOBIOLOGY (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Koyama, A. Aimidula, Y. Matsumura, M. Uesaka, M. Yoshida, T. Natsui
  • 学会等名: 26th International Linear Accelerator Conference (LINAC12)
  • 発表場所: Tel Aviv, Israel
• [学会発表] Design of Laser Driven Dielectric Accelerator for Basic Radiation Biology Researches (2012)
  • 著者名/発表者名: A . Aimidula, C.P. Welsch , K. Koyama, Y. Matsumura, M. Uesaka, T. Natsui, M. Yoshida
  • 学会等名: 1st LA³NET School; Laser Applications at Accelerators
  • 発表場所: Caen, france