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2023 年度 研究成果報告書

レーザー駆動電子雲の高時間分解計測とその集団ダイナミクスの解明

研究課題

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研究課題/領域番号 22K14021
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分14010:プラズマ科学関連
研究機関国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構

研究代表者

小島 完興  国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 関西光量子科学研究所 量子応用光学研究部, 主任研究員 (40815156)

研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2024-03-31
キーワード高強度レーザー / イオン加速 / ビーム物理
研究成果の概要

スペクトルイメージング技術に基づき、電子雲の高時間分解計測技術を開発した。高強度レーザーを2分割し、イオン加速用のメインレーザーで生成された電子雲の影をプローブレーザーで測定した。その結果、電子雲はレーザー照射後わずか2psでターゲットの横方向に直径約150umまで急速に拡大した。その後、ナイフエッジを用いて、イオン加速に寄与する電子雲の面積を定量化した。その結果、ナイフエッジの立体角制限に制約されたエネルギーカットオフ近傍の高エネルギー陽子は、約25umの限られたソース領域(電子雲)からしか加速できないことが実証された。レーザー駆動イオンの良好なエミッタンスは小さなソースサイズに起因した。

自由記述の分野

レーザー・プラズマ相互作用

研究成果の学術的意義や社会的意義

レーザー駆動イオン加速の加速プロセスはわずか数ピコ秒で生じる。その速さ故に、これまでの研究では実験値は時間積算で取得され、加速プロセスの理解は時間分解したシミュレーションとの比較によって主に進められてきた。本研究では、近年発展したスペクトラルイメージング技術を用いてレーザー駆動イオン加速において加速管の役割を果たす電子雲膨張の高時間分解観測に取り組んだ。急速に膨張する電子雲を定量的に計測できるようになった。今後この計測技術を用いることでレーザー駆動イオン加速の安定性の向上に寄与する計画である。

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公開日: 2025-01-30  

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