高強度フェムト秒レーザーを用いたポジトロンエミッター生成に関する研究

高强度飞秒激光产生正电子发射器的研究

基本信息

批准号：
14780405
负责人：
佐藤文信
金额：
$ 1.86万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2004
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14780405/
关键词：
フェムト秒レーザー高強度レーザークラスタークーロン爆発原子衝突高エネルギー発生超高強度レーザー高エネルギーイオン発生ポジトロンエミッター核反応高強度レーザープラズマ高エネルギーイオンクラスターターゲット消滅γ線高速電子

项目摘要

本研究では、テーブルサイズの高強度フェムト秒レーザーを利用したポジトロンエミッターの生成に関して調べた。高強度フェムト秒レーザーの集光によって作りだす、強光電場の作用(クーロン爆発)によって高エネルギーイオンを発生させて、高エネルギーイオンとターゲット原子の核反応によるポジトロンエミッター生成を考案した。5TWの高強度フェムト秒レーザー(京都大学化学研究所)を用いて、クラスターターゲットに照射し、発生するイオンのエネルギースペクトルを調べた。開発したクラスターターゲットは、10^<-3>Paの真空領域で、平均サイズ10^<19>atom/clusterまでのクラスターを生成することが可能である。水素、アルゴンガスを用いたレーザー・クラスター相互実験では、発生イオンの最大エネルギーは、9keV、500keVであった。アルゴンクラスターは水素クラスターと比較して、高い価数のイオン(Ar^+〜Ar^<7+>)発生が得られること、ファンデルワールス力が強くサイズの大きいクラスター生成が容易であることなどの要因で、高い強度のクーロン爆発が生じて、イオン発生の最大エネルギーが1桁以上高くなっていることが判った。従って、高強度レーザーとクラスターの相互を利用した^<11>C,^<13>N,^<15>O,^<18>Fなどのポジトロンエミッターを生成を想定した場合、^<14>N^1H_3,^1H_2^<16>O,^<14>N_2H_3、^1H_2^<18>Oなどのクラスターターゲットが有効であると結論付けた。(利用する核反応は、^<14>N(p, a)^<11>C,^<16>O(p, a)^<13>N,^<14>N(d, n)^<15>O,^<18>O(p, n)^<18>F、発生イオン^<14>N,^<16>O,^<18>Oのエネルギーがそれぞれの核反応閾値を超える。)また、さらに高いレーザー強度が得られれば、高強度フェムト秒レーザーとクラスターの相互作用によるポジトロンエミッター生成が可能であると結論付けた。

在这项研究中，我们研究了使用桌子大小的高强度飞秒激光器产生正电子发射器。我们通过高强度飞秒激光聚焦产生的强光电场（库仑爆炸）的作用产生高能离子，并设计了一种通过高能离子与目标原子之间的核反应产生正电子发射器的方法。使用5TW高强度飞秒激光器（京都大学化学研究所）照射簇目标并检查产生的离子的能谱。所开发的团簇靶可以在10^-3Pa的真空区域中生成平均尺寸高达10^19原子/团簇的团簇。在使用氢气和氩气的激光簇相互实验中，产生的离子的最大能量分别为9keV和500keV。与氢团簇相比，氩团簇可以生成高价离子（Ar^+至Ar^<7+>），具有较强的范德华力，并且可以容易地生成大团簇。发生高强度库仑爆炸，离子产生的最大能量提高了一个数量级以上。因此，如果我们假设^<11>C、^<13>N、^<15>O、^<18>F等正电子发射体是利用高强度激光与团簇的相互作用产生的, ^<14> 我们得出结论，N^1H_3、^1H_2^<16>O、^<14>N_2H_3、^1H_2^<18>O 等聚类目标是有效的。（使用的核反应为 ^<14>N(p, a)^<11>C,^<16>O(p, a)^<13>N,^<14>N(d, n)^ < 15>O，^<18>O(p， n)^<18>F，产生的离子^<14>N、^<16>O、^<18>O的能量超过它们各自的核反应阈值)。此外，如果可以获得更高的激光强度，我们的结论是，通过高强度飞秒激光器和簇的相互作用可以产生正电子发射器。