| 研究課題/領域番号 |
16H04090
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| 研究機関 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 |
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研究代表者 |
三浦 永祐 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 分析計測標準研究部門, 上級主任研究員 (10358070)
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| 研究分担者 |
山崎 淳 名古屋大学, 工学研究科, 助教 (10436537)
黒田 隆之助 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 分析計測標準研究部門, 主任研究員 (70350428)
豊川 弘之 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 分析計測標準研究部門, 研究グループ長 (80357582)
藤原 健 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 分析計測標準研究部門, 研究員 (90552175)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | レーザー加速 / プラズマ / 量子ビーム / 高性能レーザー / レーザーコンプトン散乱γ線 / 中性子 |
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| 研究実績の概要 |
本研究は、高出力のフェムト秒レーザーパルスによって生成されるプラズマを利用した電子加速（レーザー加速）により発生する高エネルギー電子線とフェムト秒レーザーパルスを相互作用させ、レーザーコンプトン散乱により発生したγ線を用い、光核反応により中性子を発生することを目的としている。具体的には、レーザー加速により200 MeVのエネルギーの揃った準単色電子線を発生し、波長400 nmのフェムト秒レーザーパルスとのレーザーコンプトン散乱によって光子エネルギー1.7 MeV以上のγ線を発生し、ベリリウムでの光核反応を用いて中性子を発生する。
今年度はレーザー加速による200 MeV の準単色電子線発生のため、フェムト秒レーザー装置の高出力化に取り組んだ。実験に用いるレーザー装置では、フェムト秒レーザーパルスを一旦伸張し、高エネルギー化した後に圧縮する方式が採用されている。従来よりも溝本数の多い高反射率型の回折格子をパルス圧縮に用い、高出力化を図った。しかし、パルスの伸張と圧縮に用いる回折格子の溝本数が異なることになったので、プレパルスの少ない高品質なフェムト秒レーザーパルスを得るには、パルス伸張器も同時改造する必要があった。パルス伸張器および圧縮器の設計を行い、レーザー装置全体の改造を開始した。
レーザーの高性能化と並行して、γ線計測法、中性子計測器の検討を進めた。微弱光の検出が可能な光子計数デバイスを複数配置してアレイ化した中性子検出器を設計し、その製作に着手した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
レーザー加速準単色電子線の高エネルギー化を図るため、フェムト秒レーザー装置の高出力化すると共に、高品質な高出力フェムト秒レーザーパルスを得るため、大幅なレーザー装置全体の改造を強いられたが、その設計を完了し、装置改造にも着手できた。しかし、レーザーの高出力化に導入が不可欠であった高反射率型回折格子の納品に想定以上に時間を要したため、レーザーの高出力化を完了できなかった。その一方で、中性子検出器の設計、試作は順調に進捗している。プラス面とマイナス面が混在しており、全体として見れば進捗がやや遅れていると判断している。
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| 今後の研究の推進方策 |
フェムト秒レーザー装置の改造、高出力化を早急に完了し、電子加速実験を実施する。高エネルギーの準単色電子線を得るため、長さが5mm 程度の長尺ガスジェットを用い200 MeVの準単色電子線発生を試みる。レーザーコンプトン散乱によってMeV γ線を発生するため、フェムト秒レーザーパルスの2倍高調波（波長400 nm）発生にも取り組む。
また、レーザー駆動中性子発生を実証する実験も並行して進める。長さが1mm 程度のガスジェットを用い、エネルギーは50 MeV程度であるが、高い電荷量が得られる条件で準単色電子線を発生する。この電子線を鉛ターゲットに照射し、制動放射によって発生するγ線による光核反応を用いて中性子を発生する。この中性子を用いてこれまでに開発した中性子検出器の感度等の性能試験を実施する。
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