サブ臨界密度プラズマ中での磁気渦の生成消滅過程の解明と荷電粒子加速への展開

亚临界密度等离子体中磁涡旋的产生和消失过程的阐明及其在带电粒子加速中的应用

• 批准号: 22604004
• 负责人: 福田 祐仁
• 金额: $ 2.16万
• 依托单位: Japan Atomic Energy Agency
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2010
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2010 至 2012
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22604004/
• 关键词: レーザー加速器; フラズマ; レーザー駆動イオン加速; クラスター; 高強度レーザー

本研究では、1.プラズマ中の磁場計測、2.クラスターターゲットの評価、3.プラズマシミュレーション、の3項目を効果的に融合させ、クラスターを含むプラズマ中での磁気渦生成の最適条件、磁場に蓄えられたエネルギーが効果的にイオンのエネルギーに変換される条件を探り、レーザー駆動イオン加速の高エネルギー化(核子あたり80MeV以上)のための手法を開発することを目的としている。H22年度は、1.プローブレーザー光のファラデー効果を利用した磁場計測法、及び、プロトンバックライトを用いた電磁場計測法に関する検討を行い、2.散乱法・干渉法によるクラスターターゲット評価装置の設計を行った。3.プラズマ粒子シミュレーションでは、レーザー(波長800nm、レーザー強度3×10^<19>W/cm^2)に照射されたクラスターの電離過程、エネルギー吸収過程、クラスター崩壊過程の詳細を解析し、イオン加速におけるクラスター半径依存性を評価した。その結果、半径が200nmの時は、クーロン爆発と両極性拡散が重畳し、大きな加速(核子あたり16 MeV程度)となることが分かった。また、H22年3月に実施したクラスターターゲットによるイオン加速実験結果の解析を進めるため、原子力機構高崎研のTIARAイオン照射施設を用いた固体飛跡検出器(CR-39)の校正実験を実施した。その結果、核子あたり50 MeV程度のエネルギーを有するヘリウムイオンが生成している可能性が高いことが示された。さらに、トムソンパラボラ、蛍光スクリーン、及び、CCDカメラを組み合わせたリアルタイムイオン検出器の動作試験に成功した。なお、本研究は、最先端・次世代研究開発支援プログラム(課題名:革新的レーザー駆動イオン加速手法の開発)に採択されたことによる重複受給制限のため、H23年度以降は辞退となる。

在这项研究中，我们将有效地整合以下三个项目：1.等离子体中的磁场测量，2.簇目标的评估，以及3.等离子体模拟该项目的目的是探索有效储存能量的条件。转换为离子能量，并开发一种增加激光驱动离子加速能量（每个核子超过 80 MeV）的方法。 2012财年，我们将1.研究利用探测激光的法拉第效应的磁场测量方法和利用质子背光的电磁场测量方法，2.利用散射和干涉测量方法设计簇目标评估设备。 3. 在等离子体粒子模拟中，我们详细分析了激光（波长800nm，激光强度3×10^<19>W/cm^2）照射团簇的电离过程、能量吸收过程和团簇塌缩过程），并分析了电离过程、能量吸收过程和团簇塌陷过程，评估了团簇半径对加速度的依赖性。结果发现，当半径为200 nm时，库仑爆炸和双极扩散重叠，产生很大的加速度（每个核子约16 MeV）。此外，为了推进2012年3月进行的使用簇靶的离子加速实验结果的分析，我们使用TIARA离子照射设备进行了固态径迹探测器（CR-39）的校准实验。日本原子能机构高崎实验室。结果表明，很有可能产生每个核子能量约为50 MeV的氦离子。此外，我们成功测试了结合了汤姆逊抛物线、荧光屏和 CCD 相机的实时离子检测器的操作。请注意，由于被选为尖端下一代研究和开发支持计划（标题：创新激光驱动离子加速方法的开发），因此由于重复资助的限制，该研究将从 2017 财年起被拒绝。

项目成果

イオン加速方法、イオン加速装置、及び、イオンビーム照射装置、医療用イオンビーム照射装置

离子加速法、离子加速器、离子束照射装置、医用离子束照射装置

• 发表时间: 2010

レーザー駆動粒子加速研究における固体飛跡検出器の利用と課題

固态径迹探测器在激光驱动粒子加速研究中的应用和挑战

• 发表时间: 2011
• 作者: 福由祐仁

クラスターターゲットを用いたイオン加速

使用簇靶的离子加速

• 发表时间: 2010
• 作者: 福田祐仁; 他23名
• 通讯作者: 他23名

Intense and Reproducible K_α.Emissions from Micron-Sized Kr Cluster Target Irradiated with Intense Femtosecond Laser Pulses

强飞秒激光脉冲照射微米级 Kr 团簇目标的强且可重复的 K_α 发射

• 发表时间: 2010
• 影响因子: 1.5
• 作者: 林由紀雄;福多祐仁; 他8名
• 通讯作者: 他8名

Novel ion acceleration in the interaction of a short pulse laser with a cluster-gas targe

短脉冲激光与簇气体靶相互作用中的新型离子加速

• 发表时间: 2010
• 作者: 福田祐仁