超高強度レーザー励起マルチフレーム点エックスによる高速ランダム過渡現象の理解

2008 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 18204055
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 兒玉 了祐 大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (80211902)
• 研究分担者: 尾崎 典雅 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助教 (70432515) ; 羽原 英明 大阪大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (60397734)
• キーワード: プラズマフォトニックデバイス / 超高強度レーザー / 高エネルギー密度 / ランダム過渡現象 / シングルポンプアンドマルチプローブ

研究概要

本研究計画では、超高強度短パルスレーザーと高エネルギー密度電子制御プラズマデバイスにより、エムト秒時間分解keV-X線源を開発する。これにより、従来困難であった高速ランダム過渡現象を観測する手法を確立することである。20年度は効率的に電子ビームをガイドするためのマイクロパルスパワー励起ワイヤープラズマの生成、短バンチ高エネルギー電子発生するためのプラズマミラーの応用、電子ビームガイドのためのターゲット形状依存性を明らかにした。また本格的なマルチ点X線源測定のため結晶分光器の整備を行った。・マイクロパルスパワー励起ワイヤープラズマの生成
19年度、レーザー励起スイッチングによるマイクロパルスパワーを利用してワイヤーデバイスで強制的に逆起電流が供給される電位を高速につくることに成功した。20年度はこれを用いた高密度相対論電子流のガイデイングを実施する実験配置とレーザー同期を可能にした。
・短バンチ高エネルギー電子発生するためのプラズマミラーの応用
F値の小さなプラズマ集光ミラーを利用することで、レーザー強度を従来の集光法の10倍高めることができた。その結果、より高いエネルギーの荷電粒子成功にはじめて成功した。また相対論強度下で相対論振動するプラズマミラーにより、変調受けた反射光による電子加速を初めて実証した。これらは効率的なX線発生に重要な知見と新たな方式の可能性を広げるものである。
・電子ビームガイドのためのターゲット形状依存性
ワイヤーやテーバー状のターゲットによるガイドだけでなく、さらに凹面形状による超高強度レーザー
生成高エネルギー密度電子ビーム集光にはじめて成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Inhibition of fast electron energy deposition due to preplasma filling of cone-attached targets (2008)
  • 著者名/発表者名: S. D. Baton, M. Koenig, J. Fuchs, A. Benuzzi-Mounaix, P. Guillou, B. Loupias, T. Vinci, L. Gremillet, C. Rousseaux, M. Drouin, E. Lefebvre, F. Dorchies, C. Fourment, J. J. Santos, D. Batani, A. Morace, R. Redaelli, M. Nakatsutsumi, R. Kodama, et al
  • 雑誌名: Physics of Plasmas 15 ページ: 042706
  • 査読あり
• [雑誌論文] Superthermal and efficient-heating modes in the interaction of a cone target with ultraintense laser light (2008)
  • 著者名/発表者名: H. Nakamura, B. Chrisman, T. Tanimoto, M. Borghesi, K. Kondo, M. Nakatsutsumi, T. Norimatsu, M. Tampo, K. A. Tanaka, T. Yabuuchi, Y. Sentoku, R. Kodama
  • 雑誌名: Physical Review Letters 100 ページ: 045009
  • 査読あり
• [雑誌論文] Space and time resolved measurements of the heating of solids to ten million kelvin bya petawatt laser (2008)
  • 著者名/発表者名: M. Nakatsutsumi, J. R. Davies, R. Kodama, J. S. Green, K. L. Lancaster, K. U. Akli, et al
  • 雑誌名: New Journal of Physics 10 ページ: 043046
  • 査読あり
• [雑誌論文] Heating of solid target in electron refluxing dominated regime with ultra-intense laser (2008)
  • 著者名/発表者名: M. Nakatsutsumi, R. Kodama, Y. Aglitskiy, K. U. Akli, D. Batani, S. D. Baton, F. N. Beg, A. Benuzzi-Mounaix, S. N. Chen, D. Clark, J. R. Davies, R. R. Freeman, J. Fuchs, J. S. Green, C. D. Gregory, P. Guillou, H. Habara, R. Heathcote, D. S. Hey, K. Highbarger, P. Jaanimagi, M. H. Key, M. Koenig, K. Krushelnick, K. L. Lancaster, et al
  • 雑誌名: Journal of Physics : Conference Series 112 ページ: 022063
  • 査読あり
• [雑誌論文] Recent experiment on fast electron transport in ultra-high intensity laser interaction (2008)
  • 著者名/発表者名: D Batani, S Baton, M Koenig, P Guillou, B Loupias, T Vinci, C Rousseaux, L Gremillet, A Morace, R Redaelli, M Nakatsutsumi, R Kodama, N Ozaki, T Norimatsu, J Rassuchine, T Cowan, F Dorchies, C Fourment, J J Santos
  • 雑誌名: Journal of Physics : Conference Series 112 ページ: 022048
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enhanced energy localization and heating in high contrast ultra-intense laser produced plasmas via novel conical micro-target design (2008)
  • 著者名/発表者名: J Rassuchine, E d'Humieres, S Baton, J Fuchs, P Guillou, M Koenig, R Kodama, M Nakatsutsumi, T Norimatsu, D Batani, A Morace, R Redaelli, L Gremillet, C Rousseaux, F Dorchies, C Fourment, J J Santos, J Adams, G Korgan, S Malekos, Y Sentoku, T E Cowan
  • 雑誌名: Journal of Physics : Conference Series 112 ページ: 022050
  • 査読あり
• [学会発表] 極小F値集光プラズマミラーを用いた高エネルギープロトンの生成に関する研究 (2009)
  • 著者名/発表者名: 今亮
  • 学会等名: 日本物理学会2009年春季大会
  • 発表場所: 立教大学
  • 年月日: 2009-03-27
• [学会発表] HIGH ENERGY DENSITY ELECTRONS CONTROLLED BY ULTRA-INTENSE LASER COUPLED WITH A MICRO-PULSE POWER DISCHARGED FIBER (2009)
  • 著者名/発表者名: A. Nishida
  • 学会等名: Fundamentals and Applications of Microplasmas
  • 発表場所: San Diego, California, USA
  • 年月日: 2009-03-01
• [学会発表] レーザーによる高エネルギー密度新物質材料・新デバイス創生の可能性 (2009)
  • 著者名/発表者名: 兒玉了祐
  • 学会等名: プラズマ科学シンポジウム2009
  • 発表場所: 名古屋大学
  • 年月日: 2009-02-02
• [学会発表] 超高強度場のための極小F値集光プラズマミラーに関する研究 (2009)
  • 著者名/発表者名: 今亮
  • 学会等名: レーザー学会学術講演会第29回年次大会
  • 発表場所: 徳島大学
  • 年月日: 2009-01-11
• [学会発表] Novel Matter and Devices in High Energy Density Science with High Power Lasers (2008)
  • 著者名/発表者名: 兒玉了祐
  • 学会等名: 米国光学会(OSA)第92回年会「Frontiersin Optics 2008」
  • 発表場所: Rrochester USA
  • 年月日: 2008-10-23
• [学会発表] 超高強度場のための極小F値集光プラズマミラーに関する研究 (2008)
  • 著者名/発表者名: 今亮
  • 学会等名: 日本物理学会2008年秋季大会
  • 発表場所: 岩手大学
  • 年月日: 2008-09-20
• [学会発表] Elliptical piasma mirror for focusing laser light (2008)
  • 著者名/発表者名: 今亮
  • 学会等名: GCOE第1回学生主催国際会議 SCIENT2008
  • 発表場所: 大阪大学
  • 年月日: 2008-07-31
• [学会発表] High Energy Density Electrons Controlled by Ultara-intense laser coupled with a Micro-Pulse power (2008)
  • 著者名/発表者名: A. Nishida
  • 学会等名: GCOE第1回学生主催国際会議 SCIENT200
  • 発表場所: 大阪大学
  • 年月日: 2008-07-31