超高強度レーザープロトンによる高密度プラズマアクテイブ診断法に関する研究

2008 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 20026006
• 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)
• キーワード: 超高強度レーザー / プロトンビーム / アクティブ診断 / 高密度プラズマ / レーザー核融合 / プラズマミラー

研究概要

本研究の目的は、超高強度短パルスレーザーと物質との相互作用で生成する高密度かつ短パルスのMeVプロトンビームを使用して、レーザー核融合爆縮プラズマをアクティブに診断するシステムを開発することである。ここで言うプロトンアクティブプローブとはプロトンーリチウム核反応、プロトンバックライトの診断を同時に可能とする診断法である。これによりレーザー核融合燃焼プラズマ研究に必要不可欠である高密度爆縮プラズマの形状、密度、電磁界の空間分布を調べることが可能となる。このために、本研究では、短パルスレーザー生成高輝度プロトンビームをリチウムドープされた高密度プラズマに照射し、プロトンーリチウム核反応計測とプロトンバックライト画像計測を同時におこなう。以下の具体的な測定によりプラズマの密度分布、電界分布を診断するシステムを構築する。
本年度、以下の項目を具体的に実施した。
・プロトンバックライト解析コードの開発
モンテカルロ粒子輸送コードを利用し電磁場、散乱、吸収に関して観測対象の密度効果の詳細を調べた。散乱に関しては、散乱の影響を受けない実験配置を提案した。また散乱による象解析の可能性を示した。
・プロトンーリチウム核反応中性子を取り入れたハイブリッド法解析コードの開発
・プラズマミラーを用いたプロトンバックライト法を可能にする新実験手法の確立
通常の集光鏡ではできない小さなF値による集光を、プラズマミラーで初めて可能にした。結果としてプロトンビームエネルギーを3倍以上増加させることができた。この成果は、大阪大学FIREX計画用レーザーシステムに適したプロトンバックライトシステム確立に向けた新たな手法として重要な知見を与えるものである。
これらを実施するために、米英仏の施設での共同研究なども連携させ効率的なシステム開発を実施した。

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, R 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, A. Nishida, N. Ozaki, T. Norimatsu, Y. Aglitskiy, S. Atzeni, and A. Schiavi
  • 雑誌名: Physics of Plasmas 15 ページ: 042706
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fast Heating of Cylindrically Imploded Plasmas by Petawatt Laser Light (2008)
  • 著者名/発表者名: H. Nakamura, Y. Sentoku, T. Matsuoka, K. Kondo, M. Nakatsutsumi, T. Norimatsu, H. Shiraga, K. A. Tanaka, T. Yabuuchi, and R. Kodama
  • 雑誌名: Physical Review Letters 100 ページ: 165001
  • 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 Greinillet, A Morace, R Redaelli, M Nakatsutsumi, R Kodama, N Ozaki, T Norimatsu, J Rassuchine, T Cowan, F Dorchies, C Fourment and J J Santos
  • 雑誌名: Journal of. Physics : Conference Series 112 ページ: 022050
  • 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 Nakatutsumi, 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 and 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] 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] Proton Radiography of Field Distributions in Ultra-Intense-Laser Plasma Interactions with Pulse of MeV Proton Beams (2008)
  • 著者名/発表者名: 中村浩隆
  • 学会等名: 50th Annual Meeting of the Division of Plasma Physics, American PhySical Society
  • 発表場所: Dallas, USA
  • 年月日: 2008-11-18
• [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「Frontiers in Optics 2008」
  • 発表場所: Rrochester USA
  • 年月日: 2008-10-23
• [学会発表] 超高強度レーザー生成陽子ビームによるレーザープラズマ周辺電磁場分布時間発展計測 (2008)
  • 著者名/発表者名: 中村浩隆
  • 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: 2008-09-21
• [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 plasma 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