高エネルギー電子によるレーザー核融合爆縮コアプラズマ電磁場診断

利用高能电子进行激光聚变内爆核心等离子体电磁场诊断

基本信息

批准号：
08J00602
负责人：
中新信彦
金额：
$ 1.15万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至 2010
项目状态：
已结题

项目摘要

レーザー電子加速によって発生する電子の特性を理解し、さらに単色・高エネルギー・超短パルスの電子線を用い、レーザーと固体の相互作用で発生する電磁場の変化を高速時間分解で捉えることに成功した。高強度レーザーをガス中に照射すると相対論領域の速度で、100フェムト秒以下の超短パルス電子線を発生させることができる。これを光同期が可能な別の高強度レーザーと固体との相互作用部分に照射することで、その電子線の曲げられる様子から発生した電磁場の様子を評価した。二つのレーザーのタイミングを変化させることで、その電磁場の時間変化を観測した。この電子は相対論的速度と非常に短い時間幅を持つため、100フェムト秒以下の時間分解能が達成できた。電子プローブの結果、レーザーと固体の相互作用によって固体内部で高速電子が発生し、それが固体内部から放出されてできる電場が、固体が金属の場合は自由電子が高速電子放出後の正電荷の部分に流れるため、急速にその電場の領域が拡大するのに対し、誘電体の場合は自由電子が存在しないため電場の領域が拡大しないことを観測することができた。本研究においてレーザー電子加速によって発生する電子線によって超高速の電磁場のプローブが可能であることを証明した。将来、レーザー核融合の爆縮や高速点火の際に発生する電磁場の評価にも適用可能で、電子プローブの結果からレーザー核融合の高効率な点火方法を検討することができると考えられる。

通过了解激光电子加速产生的电子特性，利用单色、高能、超短脉冲电子束，我们成功捕捉到了激光与固体相互作用产生的电磁场变化，具有高速度时间分辨率。当高强度激光照射到气体中时，可以以相对论区的速度产生小于100飞秒的超短脉冲电子束。通过将其照射到固体和另一种可以光学同步的高强度激光器之间的相互作用区域，他们评估了电子束弯曲产生的电磁场。通过改变两个激光器的定时，我们观察到电磁场随时间的变化。由于这些电子具有相对论速度和极短的时间跨度，因此可以实现小于 100 飞秒的时间分辨率。由于电子探针的作用，由于激光和固体之间的相互作用，固体内部产生了高速电子，这些电子从固体内部发射出来，从而产生了电场。对于电介质来说，由于没有自由电子，电场不会扩大，而由于电场在一定区域内流动，电场会迅速扩大。在这项研究中，我们证明可以使用激光电子加速产生的电子束探测超高速电磁场。未来，它可以应用于激光聚变内爆和高速点火过程中产生的电磁场的评估，并且认为电子探针的结果将使我们能够研究激光聚变的高效点火方法。