アバランシェ再結合高密度プラズマによる高利得発振のモデリング

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15540478
• 研究機関: 広島国際学院大学
• 研究代表者: 尾田 年充 広島国際学院大学, 工学部, 教授 (60034550)
• 研究分担者: 難波 慎一 広島大学, 大学院・工学研究科, 助手 (00343294)
• キーワード: X線レーザー / アバランシェ再結合 / プラズマ分光 / 過渡的反転分布 / 高利得発振

研究概要

再結合プラズマによるx線レーザーは、装置の小型化が期待できるので多くの研究がなされてきたが、そのほとんどは準定常プラズマである。このようなプラズマでは、発振利得に上限があることはよく知られている。本研究の目的は、我々がアバランシェ再結合と呼んでいるきわめて過渡的な再結合過程が高密度プラズマで実現できて高利得のx線レーザーが可能であることを、数値的に示すことにある。
本年度の研究進捗状況は以下のようである。
1)低Zイオンの炭素やボロン等について、再結合プラズマの流体力学的振る舞いと衝突・放射モデルとを連結するコードの整備を行った。
2)再結合プラズマの生成には、荷電交換反応を利用するものもあり、x線レーザーへの応用が有望視されている。研究分担者の難波が中心となって、窒素7価イオンとヘリウム原子との荷電交換反応よるNVII9.9nm線などの期待される発振線について、時間発展型の衝突・放射モデルのよる数値的シミュレーションを行った。その結果の1例として、この荷電交換反応により、利得係数が28という高い値が可能であることが示された。
3)再結合プラズマ生成には、短パルスレーザー照射によるものと高速放電によるものの2方式を数値シミュレーションの対象とするが、後者に関連して、Heプラズマでの短パルスレーザー誘起蛍光の時間発展型衝突・放射モデルによる解析も行っている。
今後は、上記の2方式を想定して、低Zイオンのアバランシェ再結合プラズマの流体モデルと時間発展型衝突・放射モデルとを連結した数値シミュレーションを行う。

研究成果

• [文献書誌] K.Takiyama, S.Namba, S.Furukawa, T.Oda, T.Ohgo, B.W.James, D.Andruczy: "High-Sensitive LIF Measurements of Electric Field Perpendicular to Magnetic Field in Plasmas"Proc.11th Int.Sympo.Laser-Aided Plasma Diagnostics, Les Houch, France, Sept.29-Oct.2,2003. (2003)
• [文献書誌] S.Namba, N.Hasegawa, T.Kawachi, et al.: "Charge Exchange Recombination X-ray Laser in Non-Equilibrium Plasma due to an Interaction of Ultra-Short Pulse Laser and Cluster"The 45^<th> Annual Meeting of the Division of Plasma Physics. 48-7. 197 (2003)