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2007 年度 実績報告書

偏光X線分光法による超高強度レーザー生成プラズマ中のエネルギー輸送診断

研究課題

研究課題/領域番号 18340187
研究機関大阪大学

研究代表者

西村 博明  大阪大学, レーザーエネルギー学研究センター, 教授 (60135754)

研究分担者 長友 英夫  大阪大学, レーザーエネルギー学研究センター, 准教授 (10283813)
城崎 知至  大阪大学, レーザーエネルギー学研究センター, 特任研究員 (10397680)
藤岡 慎介  大阪大学, レーザーエネルギー学研究センター, 助教 (40372635)
阪部 周二  京都大学, 化学研究所, 教授 (50153903)
甲斐 健師  大阪大学, 日本原子力研究開発機構・量子ビーム応用研究部門, 研究員 (70403037)
キーワード超高強度レーザー / 高速電子輸送 / 偏光分光 / X線分光診断 / レーザープラズマ診断
研究概要

超高強度レーザーと物質との相互作用の結果、数10keV〜数MeVのエネルギーをもつ高速電子が発生しプラズマ内部を伝搬し、背景プラズマを加熱するとともに、高エネルギーイオンやピコ秒パルスX線、γ線などが放射される。粒子シミュレーションの予測によると、レーザープラズマ相互作用の結果生まれる高速電子の速度分布は、初期、きわめて非等方であり、プラズマ伝搬中に局所的電磁界を介して急速に緩和し、最終的に高温の等方プラズマが形成されると考えられる。レーザープラズマにおい、非等方な高速電子とプラズマ中のイオンとの衝突の結果、放射X線は偏光すると考えられる。このように、放射X線の偏光度を測定することにより、高密度プラズマ中の高速電子の非等方速度分布とその変化の様子を測定することが可能となる。本研究は、超高強度レーザープラズマ中の高速電子輸送に着目し、放射される偏光X線分光からその速度分布の直接観測を可能にする(1)新しいプラズマ診断法を開発するとともに、(2)高速電子輸送からX線放射過程までを統合した新しい計算コードによるシミュレーション解析手法を確立して、高密度プラズマ中の高速電子輸送を解明することを目的としている。
本年度は以下の研究を実施した。(1)H18年度実施した偏光X線分光に関する実験のデータの解析を進め、ターゲット深さ方向(密度勾配を遡る方向)に沿って負の偏光度から正の偏光度に移り、最終的に無偏光になることから、高速電子速度分布の異方性がレーザー電界方向から密度方向に沿った異方性への変化を結果を初めて見いだした。(2)従来の実験でえた結果を基に、塩素Heα線の偏光度に関する高励起状態も含めたレート方程式解法を構築し、高密度領域における弾性衝突による偏光度の低下を定量的に解析した。(3)塩素トレーサが適さない高温プラズマへの研究展開を図るため、銅をトレーサとした偏光X線分光器を整備した。

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2007

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (1件)

  • [雑誌論文] Analysis of X-ray polarization to determine the three-dimensionally anisotropic velocity distributions of hot electrons in ultra-high intensity laser produced plasma2007

    • 著者名/発表者名
      Y. Inubushi, T. Kai, T. Nakamura, S. Fujioka, H. Nishimura, and K. Mima
    • 雑誌名

      Phys. Rev. E 75

      ページ: pp026401-1-5

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Integral cross section with magnetic sublevels and polarization degree of He-like Clions by electron impact2007

    • 著者名/発表者名
      T. Kai, S. Nakazaki, T. Kawamura, H. Nishimura, and K. Mima
    • 雑誌名

      Phys. Rev A 75

      ページ: 012703-1-8

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Polarization of Hea Radiation due to Anisotropy of Fast-Electron Transport in Ultraintense-Laser-Produced Plasmas2007

    • 著者名/発表者名
      T. Kawamura, T. Kai, F. Koike, S. Nakazaki, Y. Inubushi, and H. Nishimura
    • 雑誌名

      Phys.Rev. Lett. 99

      ページ: 1150-1-4

    • 査読あり
  • [学会発表] 偏光X線分光法による衝突輻射モデルと電子衝突磁気副準位別断面積の理論的研究2007

    • 著者名/発表者名
      甲斐健師, 河村徹, 犬伏雄一, 西村博明, 中村龍史, 城崎知至, 長友英夫, 中崎忍, 藤岡慎介, 三間圀興
    • 学会等名
      日本物理学会2007年秋季大会
    • 発表場所
      北海道大学
    • 年月日
      20070900

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公開日: 2010-02-04   更新日: 2016-04-21  

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