プラズマの局所加熱を可能にするターゲット開発に必要な基礎プロセスの解明

2005 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 17540476
• 研究機関: 独立行政法人日本原子力研究開発機構
• 研究代表者: 河内 哲哉 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 量子ビーム応用研究部門, 研究副主幹 (40343941)
• 研究分担者: 内海 隆行 山口東京理科大学, 工学部, 教授 (50360433) ; 佐々木 明 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 量子ビーム応用研究部門, 研究副主幹 (10215709) ; 長谷川 登 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 量子ビーム応用研究部門, 研究職 (50360409) ; 錦野 将元 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 量子ビーム応用研究部門, 研究職 (70370450) ; 越智 義浩 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 量子ビーム応用研究部門, 研究職 (20370372)
• キーワード: プラズマ物理 / レーザー科学 / X線レーザー / 干渉計測 / 流体シミュレーション

研究概要

プラズマの局所加熱を可能とするターゲットを製作するために、まず流体シミュレーションを用いたターゲットの設計を行った。設計で得られた形状のターゲットの製作を微細加工業者に依頼し製作した。それらのターゲットを用いて、実際にレーザー照射によるプラズマの生成実験を行った。具体的には10^<12>W/cm^2程度の照射強度のレーザー光をターゲットに照射し、生成したプラズマの電子密度空間分布をウオラストンプリズムを用いた干渉計により100フェムト秒の時間分解能で観測した。電子密度空間分布の時間発展を計測することにより、励起レーザー光照射後、1から1.5nsの時間帯にプラズマの微少(直径30ミクロン程度)の領域が、くさび状の急峻な密度勾配に囲まれることを見い出した。今後、この時間帯に高強度励起レーザーパルス(加熱用パルス)を入射し、レーザー光は急峻な密度勾配にガイドされる形でプラズマの微少な領域のみを加熱できることを調べる必要がある。
また、10^<12>W/cm^2程度の照射強度のレーザー光を二段に分けて、ターゲットに照射することで電子密度が10^<18>〜10^<19>cm^<-3>の局所的に密度の低い部分がターゲット表面から100ミクロン程度の位置に生成することを見い出した。これはX線レーザー発振に有利な軸励起の可能性を示しており重要だと考えられる。現段階ではこの密度分布のくぼみの出現は二段照射の励起レーザーパルスの強度比、およびパルスの時間間隔に敏感であり、今後最適化を行う必要がある。

研究成果

• [雑誌論文] Recent progress in X-ray laser research in JAERI (2005)
  • 著者名/発表者名: T.Kawachi, K.Nagashima, M.Kishimoto, N.Hasegawa, M.Tanaka, Y.Ochi, M.Nishikino, H.Kawazome, R.Tai, K.Namikawa Y.Kato
  • 雑誌名: Proceedings of SPIE : Soft x-ray lasers and Application VI 5919 ページ: 59190L-1-59190L-11