| 研究課題/領域番号 |
16032205
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
阪部 周二 京都大学, 化学研究所, 教授 (50153903)
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| 研究分担者 |
橋田 昌樹 京都大学, 化学研究所, 助手 (50291034)
飯田 敏行 大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (60115988)
佐藤 文信 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助手 (40332746)
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| キーワード | 高強度レーザー / 短パルスレーザー / クラスター / クーロン爆発 / 高エネルギーイオン |
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| 研究概要 |
クラスターを高強度短パルスレーザーを集光して実現できる高強光子場の中でイオン化し、そのクラスターイオン自身のクーロン反発力によりクラスターを爆発させ、高エネルギーイオンを発生することができる。この爆発により発生するイオンのエネルギーのエネルギー分布と最大エネルギーのレーザー強度比例則を最も単純な構造の水素クラスターにより調べた。つまり、高強度フェムト秒(100fs)レーザーにより水素クラスターをクーロン爆発させ発生したプロトンのエネルギー分布を実験的に調べた。レーザー強度の6x10^<16> W/cm^2下、10000個の水素原子クラスターより8.1keVのプロトンが観測された。エネルギー分布は球状一様密度クラスターの解析モデルで解釈でき、このモデルより得られる最大プロトンエネルギーのレーザー強度依存性は10^<16>-10^<17> W/cm^2のレーザー強度範囲で実験と良く一致し、10^<20>-10^<21> W/cm^2の強度での3次元PIC計算機シミュレーションの結果と接続するものである。
さらに、詳細なイオン化と爆発過程を調べるためにアルゴンのクラスターを用いて、爆発により発生するイオンのイオン荷数毎のエネルギー分布やレーザー偏光依存を調べた。その結果、2x10^<16> W/cm^2では15keV以下のイオンは等方的に発生しているのに対して、15keV以上のイオンは非等方に発した。また、BSI理論により予測されえる価数(7)よりも遥かに高い最大14価のイオンも観測された。1-7価のイオンは偏向に依存なくほぼ等方的に発生しているのに対して、8-14価のイオンはレーザー偏光に強く依存し非等方的に発生している。これらから、高い価数の非等方的に発生するイオンはレーザーの光場で加速された電子による衝突イオン化により発生したものであることが明らかとなった。
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