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

2009 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, 工学研究科, 教授 (80211902)
• 研究分担者: 尾崎 典雅 大阪大学, 工学研究科, 助教 (70432515) ; 羽原 英明 大阪大学, 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 / X線イメージング / 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、高時間分解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。21年度は超高強度短パルスレーザーと固体との相互作用で発生する高エネルギー密度電子ビームを細線プラズマでガイドし、ドット状のX線エミッターを配置した微小多点光源の可能性評価と2)細線プラズマからのX線のイメージング用の光源として性能評価を行った。
・レーザー誘起MeV電子による高速マルチポイントX線放射
マイクロドットの銅とニッケルをエミッターとしたコーンワイヤーターゲットによるkeV領域のX線放射を調べた。レーザーが照射されたコーン先端と共に、銅、ニッケルからの発光が確認された。コーンターゲットで生成された相対論電子ビームがワイヤーをサブミリメートルの距離を伝播し、Kα線を発光させることが可能であることが明らかとなった。また計算より本方式で期待できるkeV領域Kα-X線の時間幅は50fs以下であることが明らかになった。
・ワイヤープラズマからのX線放射によるイメージングの評価
超高強度レーザーをワイヤーデバイスに照射した際に発生するkeV領域X線と平板にレーザーを集光し発生するX線によるイメージングの違いを評価した。ワイヤーデバイスでは電子がガイドされ小さな発光体となるため、単純に平板にレーザーを集光するより高い空間分解(10ミクロンオーダー)が得られることが実験的にも明らかになった。またこのX線を利用し、レーザー駆動衝撃波が固体中を伝搬する様子を10psの時間分解で撮影することに成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Study of plasma heating induced by fast electrons (2009)
  • 著者名/発表者名: A.Morace, A.Magunov, D.Batani, R.Redaelli, C.Fourment, J.J.Santos, G.Malka, A.Boscheron, A.Casner, W.Nazarov, T.Vinci, Y.Okano, Y.Inubushi, H.Nishimura, A.Flacco, C.Spindloe, M.Tolley
  • 雑誌名: Phys.Plasmas 16 ページ: 122701_1-122701_9
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ultra-fast switching of light by absorption saturation in vacuum ultra-violet region (2009)
  • 著者名/発表者名: H.Yoneda, Y.Inubushi, T.Tanaka, Y.Yamaguchi, J.Kawanishi, S.Morimoto, M.Nagasono, A.Higashiya, M.Yabashi, T.Ishikawa, H.Ohashi, H.Kimura, R.Kodama
  • 雑誌名: Optics Express 17 ページ: 23443-23448
  • 査読あり
• [雑誌論文] Highly efficient easily spectrally tunable X-ray backlighting for the study of extreme matter states (2009)
  • 著者名/発表者名: B.Loupias, F.Perez, A.Benuszzi-moumaix, N.Ozaki, M.Rabec Le Gloahec, T.A.Pikuz, A.Ya Faenov, Y.Aglitskiy, M.Koenig
  • 雑誌名: Laser Part.Beams 27 ページ: 601-609
  • 査読あり
• [雑誌論文] Direct density measurement of shock-copmressed iron using hard x rays gemerated by a short laser pulse (2009)
  • 著者名/発表者名: E.Brambrink, H.G.Wei, B.Barbrel, P.Audebert, A.Benuzzi-Mounaix, T.Boehly, T.Endo, C.D.Gregory, T.Kimura, R.Kpdama, N.Ozaki, H.-S.Park, M.Koenig
  • 雑誌名: Phys.Rev.E 80 ページ: 056407_1-056407_5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Energy Increase in Multi-MeV Ion Acceleration in the Interaction of a Short Pulse Laser with a Cluster-Gas Target (2009)
  • 著者名/発表者名: Y.Fukuda, A.Ya.Faenov, M.Tampo, T.A.Pikuz, T.Nakamura, M.Kando, Y.Hayashi, A.Yogo, H.Sakaki, T.Kameshima, A.S.Pirozhkov, K.Ogura, M.Mori, T.Zh.Esirkepov, J.Kogal, A.S.Boldarev, V.A.Gasilov, A.I.Magunov, T.Yamauchi, R.Kodama, P.R.Bolton, Y.Kato, T.Tajima, H.Daido, S.V.Bulanov
  • 雑誌名: Phys.Rev.Lett. 103 ページ: 165002_1-165002_4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Measurements of fast electron scaling generated by petawatt laser systems (2009)
  • 著者名/発表者名: Tsuyoshi Tanimoto, H.Habara, R.Kodama, M.Nakatsutsumi, Kazuo A.Tanaka, K.L.Lancaster, J.S.Green, R.H.H.Scott, M.Sherlock, Peter A.Norreys, R.G.Evans, M.G Haines, S.Kar, M.Zepf, J.King, T.Ma, M.S.Wei, T.Yabuuchi, F.N.Beg, M.H.Key, P.Nlison, R.B.Stephens, H.Azechi, K.Nagai, T.Norimatus, K.Takeda, J.Valente, J.R.Davies
  • 雑誌名: Phys.Plasmas 16 ページ: 062703
  • 査読あり
• [雑誌論文] Relativistic plasma shutter for ultraintense laser pulses (2009)
  • 著者名/発表者名: Stephen A.Reed, Takeshi Matsuoka, Stepan Bulanov, Motonobu Tampo, Vladimir Chvykov, Galina Kalintchenko, Pascal Rousseau, Victor Yanovsky, Ryousuke Kodama, Dale W.Litzenberg, Karl Krushelnick, Anatoly Maksimchuk
  • 雑誌名: App.Phys.Lett. 94 ページ: 201117_1-201117_3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Study of ultraintense laset propagation in overdense plasmas for fast ignition (2009)
  • 著者名/発表者名: A.L.Lei, K.A.Tanaka, R.Kodama, K.Adumi, H.Habara, Y.Kitagawa, K.Kondo, T.Matsuoka, T.Tanimoto, T.Yabuuchi, K.Mima, K.Nagai, H.Nagatomo, T.Normatsu, K.Sawai, K.Suzuki, Wei Yu, Han Xu, X.Q.Yang, L.H.Cao, H.B.Cai, Y.Sentoku, A.Pukhov, R.Kumar, R.Snavely, R.Freeman, Min Yu, J.Zheng
  • 雑誌名: Phys.Plasmas 16 ページ: 056307_1-056307_6
  • 査読あり
• [雑誌論文] Geometrical optimization of an ellipsoidal plasma mirror toward tight focusing of ultra-intense laser pulse
  • 著者名/発表者名: A.Kon, M.Nakatsutsumi, S.Buffechoux, Z.L.Chen, J.Fuchs, Z.Jin, R.Kodama
  • 雑誌名: J.Phys. Accepted
  • 査読あり
• [雑誌論文] Plasma photonic devices with complex refractive index in EUV region
  • 著者名/発表者名: Y.Inubushi, S.Morimoto, T.Tanaka, Z.L.Chen, Z.Jin, Y.Mizuta, H.Yoneda, J.Ishida, Y.Yamaguchi, M.Nagasono, M.Yabashi, A.Higashiya, T.Ishikawa, H.Kimura, H.Ohashi, R.Kodama
  • 雑誌名: J.Phys. Accepted
  • 査読あり
• [学会発表] 高出力レーザーによる無衝突衝撃波の形成と計測 (2010)
  • 著者名/発表者名: 森田太智
  • 学会等名: 日本物理学会 2010年年次大会
  • 発表場所: 岡山大学、岡山県
  • 年月日: 2010-03-23
• [学会発表] レーザー衝撃超高圧下のダイヤモンドに関するX線散乱計測実験 (2010)
  • 著者名/発表者名: 實井辰也
  • 学会等名: 平成21年度衝撃波シンポジウム
  • 発表場所: 埼玉大学、埼玉県
  • 年月日: 2010-03-19
• [学会発表] レーザーによる高エネルギー密度科学 (2010)
  • 著者名/発表者名: 兒玉子祐
  • 学会等名: 学術会議シンポジウム"物性物理学・一般物理学分野の大型施設の現状と将来"
  • 発表場所: 日本学術会議講堂、東京都
  • 年月日: 2010-01-27
• [学会発表] Focusing Ultraintense Laser by an Aspheric Plasma Mirror with Super Small F-Number (2009)
  • 著者名/発表者名: A.Kon
  • 学会等名: The Sixth International Conference on Inertial Fusion Sciences and Application(IFSA2009)
  • 発表場所: San Francisco, U.S.A
  • 年月日: 2009-09-09
• [学会発表] Plasma Photonic Devices with Complex Refractive Index in Euv Region (2009)
  • 著者名/発表者名: Y.Inubushi
  • 学会等名: The Sixth International Conference on Inertial Fusion Sciences and Application(IFSA2009)
  • 発表場所: San Francisco, U.S.A
  • 年月日: 2009-09-08
• [学会発表] High Energy Density Sate, Material and Device with High Power Lasers (2009)
  • 著者名/発表者名: Ryosuke Kodama
  • 学会等名: The 8th Pascific Rim Conference on Lasers and Electro-Pptics(CLEO/Pacific Rim 2009)
  • 発表場所: Shanghai, China
  • 年月日: 2009-08-31
• [学会発表] Development of hard x-ray radiograph for simultaneous shock diagnostics with VISAR and SOP (2009)
  • 著者名/発表者名: T.Endo
  • 学会等名: 22nd AIRAPT ; Joint AIRAPT-22 & HPCJ-50 ; International Conference on High Pressure Science and Technology
  • 発表場所: Tokyo, Japan
  • 年月日: 2009-07-29
• [学会発表] Hard x-rays as a diagnostic tool for warm dense matter (2009)
  • 著者名/発表者名: Erik Brambrink
  • 学会等名: 16th APS Topical Conference on Shock Compression of Condensed Matter
  • 発表場所: Nashville, Tennessee, USA
  • 年月日: 2009-07-02
• [学会発表] Study of High Energy Density Electrons with Ultra Intense Laser Light in Micro Pulse Power Discharged Fiber (2009)
  • 著者名/発表者名: A.Nishida
  • 学会等名: 17th International Pulsed Power Conference
  • 発表場所: Washington, DC, USA
  • 年月日: 2009-07-01