| 研究課題/領域番号 |
09450036
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
堀岡 一彦 東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 教授 (10126328)
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| 研究分担者 |
中島 充夫 東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 助手 (30198098)
青木 尊之 東京工業大学, 原子炉工学研究所, 助教授 (00184036)
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| キーワード | レーザー / 短波長化 / 軟X線 / プラズマ / 放電 / パルスパワー / Zピンチ / キャピラリー |
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| 研究概要 |
本研究は、高速パルスパワー放電を用いて高エネルギー密度プラズマを形成し、キャピラリー放電型軟X線レーザーの短波長化、高効率化、大出力化の可能性を検討することを目的とした。10^<12>A/秒以上の高速立ち上がり能力を持つパルスパワー電源を用いて均一に予備電離を行うと、非常に再現性良いプラズマが形成できることを示した後、軟X線ダイオードや高速ストリーク・カメラを用いて高速Z放電プラズマのダイナミクスと軟X線出力との相関を議論した。短波長化にはさらに高速の放電が必要になるが、そのような条件でプラズマを生成すると、内部に衝撃波が駆動され電流シートとの相互作用によってプラズマの中心軸付近に構造が形成されることを実験と数値計算により明らかにした。中心付近のプラズマは必然的に大きな密度勾配をもつため、屈折効果がレーザー性能に大きく影響するが、屈折効果と利得の飽和効果を同時に取り扱える解析法がこれまでは存在しなかった。本研究では、これらを自己無撞着に取り扱えるモデルを提案し、短波長軟X線レーザーの出力解析法を開発するとともに短波長へのスケーリング則を明らかにした。
本研究で以下の点を明らかにした。(1) 短波長化にはプラズマのエネルギー密度を高めるとともに電子温度と密度を適当な値に維持し、屈折効果を考慮した最適条件を実現することが重要になる。(2) 放電励起方式はプラズマの初期密度・温度、初期半径、電流立ち上がり、電流ピーク値など多くの制御パラメータを持つため、放電条件の工夫により最適な動作条件を実現できる。(3) これらの条件を考慮すれば、放電励起によりエネルギー出力の大きい短波長軟X線レーザーを実現できる。
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