研究課題
本研究では，レーザーとプラズマの相互作用におけるイオンビームの輸送と追加速方法の探索を目的とした。高強度短パルスレーザー技術の進展により，レーザー加速のイオンビームの研究・利用が現実味を帯びてきた。イオン加速のメカニズムを研究する段階から，その制御を行うことに研究が移行しつつある。レーザー生成のイオンビームを，粒子線がん治療・材料改変や基礎研究他の実用に供するためには，様々な制御が必要であり，目的に合った粒子エネルギー，エネルギースペクトル，ビーム長，イオンビーム広がりなどの制御の高度化が欠かせない。本研究では，コンピュータシミュレーションにより，このレーザー生成イオンビームの輸送と追加速方法を探索し，近い将来における実用への道につなげることを目的とした。本年度は，2枚の薄膜ターゲットと２つのレーザーパルスを用いる事で，イオンビームのバンチングとコリメーション及びイオンビームバンチ全体の追加速にも成功した。１枚目の薄膜で，既に加速され入射されてきたイオンビームバンチの後方を加速する。１枚目の薄膜の厚みを調整することで，第１パルスレーザーが1枚目の薄膜を通過し２枚の薄膜ターゲットまで到達することで，イオンビームの前方のイオン速度を減速し，バンチングを効果的に実現することが出来た。また第２レーザーパルスを入射することで，2枚目の薄膜ターゲットにビームを追加速するための加速電場を形成することが出来た。追加速されたプロトンエネルギーを２００MeV程度に上昇させることができた。更に，２枚目のターゲットの後方に，半径がレーザースポットサイズの半分程度の大きな穴を複数あけることで，バンチングされ追加速されたイオンビームの横方向の広がりを抑えることにも成功した。本研究により，イオンビームのバンチング，コリメーション，追加速を実現する方法を見つけることができた。
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すべて 国際共同研究 (4件) 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 2件、 査読あり 2件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 2件)
Physics of Plasmas
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Plasma Physics and Controlled Fusion
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