Ｎｅｗ ｈｉｇｈ ｈａｒｍｏｎｉｃ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ

2011 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 23740413
• 研究機関: 独立行政法人日本原子力研究開発機構
• 研究代表者: PIROZHKOV Alex 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 量子ビーム応用研究部門, 研究職 (00446410)
• 研究期間 (年度): 2011-04-28 – 2014-03-31
• キーワード: コヒーレントx線放射 / レーザー光の高次高調波 / レーザー光とプラズマの相互作用 / 超高強度レーザー / 相対論的プラズマ

研究概要

2011年度は、新しい高次高調波生成に関する研究は大きく進捗した。まず、原子力機構にて高次高調波生成の実験を行ない、高次高調波の角度分布やコヒーレンス、光源サイズの実験データを取得した。さらに高次高調波の強度が以前の実験よりも向上し、高い光子エネルギー（500 eV以上、以前は360 eV）も実現させることができた。2011年度に得られた実験データは、大変重要で興味深いものであり、この知見によって新しい高次高調波生成の理解は大きく進むといえる。現在の高次高調波の角度分布のスペクトルデータをシングルショットで計測するために、3チャンネルのフラットフィールド分光器を設計し、製作を開始した。これにより、高次高調波の分布のより詳細なデータが取得できる。高次高調波生成に関する最初の論文をPhysical Review Letters誌に発表した [A. S. Pirozhkov, et al., "Soft-X-Ray Harmonic Comb from Relativistic Electron Spikes," Phys. Rev. Lett. 108 (13), 135004-5 (2012)]。また、この成果をプレス発表し、朝日新聞に掲載された（3月15日朝刊）。4つの国際学会と1つの国内の学会にて、3件の招待講演を行ない、2件の口頭発表を行った。この2011年度に得られた成果は、小型レーザーで利用しやすい、デブリのでないガスジェットターゲットを用いた、次世代の小型コヒーレントX線源としての道を切り開くものである。本研究の成果は、重要で社会的にも高いインパクトがあるので、この新しいX線源とそれを用いた応用研究を迅速に進めるためには、大規模な研究展開が望まれる。

現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

The progress is extremely good. Within plan, I obtained experimental data on harmonics coherence and source size, and, above plan, on angular distribution. In 2011 experiment the spectra were much brighter and reaching higher photon energy: >500eV now, 360eV previously.Within plan, I designed and ordered parts of 3-channel x-ray spectrograph. Above plan, I learned alignment and operation of such device with collaborators from Rutherford Appleton Laboratory, UK.I published results in PRL (JAEA press release 3 Mar, article朝日新聞15 Mar 2012), made 5 presentations [3 invited] in 4 international &1 domestic conferences.

今後の研究の推進方策

The data obtained in the FY 2011 are extremely important and interesting, it will provide new information on the novel harmonics generation regime. I will perform careful data analysis and publish the results in high-impact factor journals.I will buy the remaining parts of the 3-channel flat-field spectrograph and assemble it.I will perform further experiments to elucidate properties of the harmonics x-ray source.

次年度の研究費の使用計画

I am going to use this year's budget (800,000 yen) and the money transfered from the previous year (8,501 yen), the total is 808,501 yen.I am going to participate in the international conference (ELI workshop), this will cost about 300,000 yen.I will use the rest of the money to the remaining parts of the 3-channel flat-field spectrograph (~500,000 yen).

研究成果

• [雑誌論文] Soft-X-Ray Harmonic Comb from Relativistic Electron Spikes (2012)
  • 著者名/発表者名: A. S. Pirozhkov, M. Kando, T. Zh. Esirkepov, P. Gallegos, H. Ahmed, E. N. Ragozin, A. Ya Faenov, T. A. Pikuz, T. Kawachi, A. Sagisaka, J. K. Koga, M. Coury, J. Green, P. Foster, C. Brenner, B. Dromey, D. R. Symes, M. Mori, K. Kawase, T. Kameshima, Y. Fukuda, L. Chen, I. Daito, K. Ogura, Y. Hayashi, H. Kotaki, H. Kiriyama, H. Okada, N. Nishimori, T. Imazono, K. Kondo, T. Kimura, T. Tajima, H. Daido, P. Rajeev, P. McKenna, M. Borghesi, D. Neely, Y. Kato, and S. V. Bulanov
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett 巻: 108(13) ページ: 135004-5
  • DOI: 10.1103/PhysRevLett.108.135004
  • URL: http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.108.135004
  • 査読あり
• [雑誌論文] Coherent x-ray generation in relativistic laser/gas jet interactions (2011)
  • 著者名/発表者名: A. S. Pirozhkov, M. Kando, T. Zh. Esirkepov, P. Gallegos, H. Ahmed, E. N. Ragozin, A. Ya. Faenov, T. A. Pikuz, J. K. Koga, H. Kiriyama, P. McKenna, M. Borghesi, K. Kondo, H. Daido, Y. Kato, D. Neely, and S. V. Bulanov
  • 雑誌名: Proc. SPIE (Proc. Int. Conf. X-Ray Lasers and Coherent X-Ray Sources : Development and Applications IX, Optics+Photonics Symposium, San Diego, USA, 23-25 August 2011, ed. J. Dunn and A. Klisnick) (Refereed proceedings paper) 巻: 8140 ページ: 81400A-16
  • DOI: 10.1117/12.892898
  • 査読あり
• [学会発表] High-Order Harmonic Generation in Gas Jet Targets by Relativistic Irradiance Lasers (2012)
  • 著者名/発表者名: A. S. Pirozhkov
  • 学会等名: Spring Meeting of The Physical Society of Japan
  • 発表場所: Kwansei Gakuin University, Japan
  • 年月日: 25 March 2012
• [学会発表] High-order harmonic generation in gas jet targets in the relativistic laser-plasma interaction regime (2011)
  • 著者名/発表者名: A. S. Pirozhkov
  • 学会等名: Plasma 2011
  • 発表場所: Ishikawa, Kanazawa, Japan
  • 年月日: 25 November 2011
• [学会発表] Coherent X-ray generation in relativistic laser - gas jet interactions (2011)
  • 著者名/発表者名: A. S. Pirozhkov
  • 学会等名: X-Ray Lasers and Coherent X-Ray Sources: Development and Applications, part of SPIE Optics+Photonics(招待講演)
  • 発表場所: San Diego, California, US
  • 年月日: 23 August 2011
• [学会発表] Relativistic high harmonic generation in gas jet targets (2011)
  • 著者名/発表者名: A. S. Pirozhkov
  • 学会等名: The 3rd International Symposium "Laser-Driven Relativistic Plasmas Applied to Science, Energy, Industry, and Medicine"(招待講演)
  • 発表場所: Kizugawa, Kyoto, Japan
  • 年月日: 2 June 2011
• [学会発表] New Coherent X-Ray Source Based on Relativistic High Harmonic Generation in Gas Jet Targets (2011)
  • 著者名/発表者名: A. S. Pirozhkov
  • 学会等名: III International Symposium "Topical Problems of Biophotonics - 2011"(招待講演)
  • 発表場所: St. Petersburg - Nizhny Novgorod, Russia
  • 年月日: 18 July 2011
• [備考] JAEA press release about my paper in Physical Review Letters:
  • URL: http://www.jaea.go.jp/02/press2011/p12030201/index.htmlSupplemental
• [備考] material of PRL:
  • URL: http://prl.aps.org/supplemental/PRL/v108/i13/e135004