高強度レーザーを均一に吸収する光電機能プラスチックターゲットに関する研究

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13780396
• 研究種目: 奨励研究(A)
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 長井 圭治 大阪大学, レーザー核融合研究センター, 助手 (30280803)
• キーワード: レーザー / 核融合 / ターゲット / フタロシアニン / ペリレン / ポリスチレン / エマルジョン / 光起電力

研究概要

レーザー核融合では、中心点火にせよ、高速点火にせよ、高密度に燃料重水素を圧縮させることが必要である。燃料を格納するカプセルには、1.低原子番号元素材料からなること2.真球性が高いこと3.壁厚が均一であることが求められ、これまでポリスチレンによって以上の性能を満たすターゲットが開発され実験に供されている。一方で有機材料の分野ではさまざまな機能材料が発見、開発されており、実用に供されているものも多い。こうした材料のレーザー核融合ターゲットとのしての特性を検討し、以下の成果を収めた。
1.高性能燃料球へ向けた機能性有機材料開発
導電性材料、光電子材料ではキャリヤによるプラズマのためレーザー照射による不均一なダメージを抑制し、核融合反応に必要な高密度が期待される。このための材料に関する基礎物性とレーザーアブレーション制御の可能性を明らかにした。
具体的には、有機光電池機能を持つPV/H2Pc積層薄膜をポリスチレンにコートすると、レーザー入射側から、均一に、しかもポリスチレンにダメージを与えることなくアブレーションが起こることを明らかにした。適用可能なレーザー波長は、PV/H2Pc積層薄膜の反射波長と対応した。すなわち、以上のような現象は反射を示す赤外領域のレーザー照射時に起こり、可視光レーザーに対してはダメージ抑制は見られなかった。
2.エマルジョン法によるポリイミド球の精密作成
ポリイミドは光導電性のみならず、高弾性率、耐熱、耐極低温材料として知られる。これまでに明らかにしてきた、エマルジョン法による燃料球作成における、真球性・均一性発現機構、溶媒の除去過程をもとに、ポリイミドカプセルの作成条件を設定することにより、はじめて、ポリイミドカプセルをエマルジョン法で作成することが可能となった。エマルジョン法を汎用高分子以外に適用したはじめての例であり、作成費用の削減、適応材料の広がりを与える意味でも意義深い。

研究成果

• [文献書誌] Keiji Nagai, Tomohiro Takaki, Takayoshi Norimatsuほか1名: "Fabrication of Highly Spherical Millimeter-Sized Poly(amic acid) Capsule By Removing Non-Volatile Solvent."Macromol. Rapid Commun.. 22(16). 1344-1347 (2001)
• [文献書誌] Keiji Nagai, Takayoshi Norimatsu ほか2名: "INTELLIGENT TARGET MATERIALS TO CONTROL LASER ABLATION"Fusion Sci. Technol.. (印刷中). (2002)
• [文献書誌] Keiji Nagai, Hidetsugu Yoshidaほか4名: "Uniform Laser Ablation via Photovoltaic Effect of Phthalocyanine/Perylene derivative"Appl. Surf. Sci.. (印刷中). (2002)
• [文献書誌] Keiji Nagai, ほか4名: "Microstructures of Ultralow-density Foam Plastics Obtained by Altering the Coagulant Alcohol"Jpn. J. Appl. Phys.. (印刷中). (2002)
• [文献書誌] Keiji Nagaiほか2名: "Organic Functional Materials for IFE target"Proceedings of Inertial Fusion Sci. & Eng., 2001. (印刷中). (2002)
• [文献書誌] Keiji Nagaiほか2名: "Organic Functional Materials for IFE target"Ann.Prog.Rep.Institute of Laser Engineering, Osaka Univ. (印刷中). (2002)
• [文献書誌] N.Ozaki, Y.Sasatani, Keiji Nagaiほか13名: "Planar Shock Wave Generated by Uniform Irradiation From Two overlapped Partially Coherent Laser Beams."J. Appl. Phys.. 89(5). 2571-2575 (2001)
• [文献書誌] T.Norimatsu, Keiji Nagai, ほか2名: "Issues in Capsule Fabrication and the Injection into a Wet-Walled IFE Reactor"Fusion Eng. Design.. 55(4). 387-396 (2001)
• [文献書誌] Keiji Nagaiほか5名: "Drastic Photoluminescence Quenching of Perylene Derivative Membrane with Phthalocyanine Coating"Chem.Lett.. (4). 354-355 (2001)
• [文献書誌] Keiji Nagaiほか6名: "Photo-reflection and laser-ablation properties of phthalocyanine/perylene derivative dilayer"Synth. Met.. 121(2). 1445-1446 (2001)
• [文献書誌] Y.-G.Kang, K.Nishihara, K.Nagai, ほか8名: "Blast-wave-sphere interaction using a laser-produced plasma : An experiment motivated by supernova 1987A"Phys. Rev. E. 64(4). 47462 (2001)
• [文献書誌] Y.-G.Kang, K.Nishihara, K.Nagai, ほか8名: "Laboratory Simulation of the Collision of Supernova 1987A with Its Circumsteller Ring Nebula"Plasma Phys. Rep. 27(10). 892-902 (2001)