報告書番号

H01

タイトル（和文）

超短パルス高強度レーザーを用いた高エネルギーイオン加速装置の開発

タイトル（英文）

Development of energetic ion accelerator using ultra short high intensity laser

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

陽電子放出断層撮影に応用できる1～10MeV級イオン源開発を目的とし、テーブルトップ高繰り返し低エネルギーレーザー装置の使用を前提とした装置開発を行った。最重要研究課題は繰り返し運転可能な膜厚10um以下のテープターゲット装置開発と前置増幅器レベルで達成可能な30mJのレーザーエネルギーでも1E18W/cm2以上の強度を実現する集光光学系開発の二つである。開発したデフォーマブルミラー制御システムとテープターゲット装置を用いたプロトン加速の結果、レーザーエネルギーが30mJでも1MeV級のプロトンを1E6/MeV/shotのフラックスで生成できることを明らかにした。本成果は、前置増幅器レベルのレーザーエネルギーでも高速イオンが得られることを実証したものである。同時に、本レーザー装置の繰り返し周波数であれば、このフラックスは陽電子放出核種の一つである11Cの製造に必要な粒子数に到達している。

概要 （英文）

We developed a laser ion accelerator for the production of 1-10MeV ions, which is applicable to Positron Emission Tomography (PET), by use of tabletop high-repetition-rate small-energy TW laser system. Our two important issues are the development of tape target driver for the irradiation at a high repetition rate with foils of less than 10um in thickness, and the development of tight focusing system for the intensities of more than 1E18W/cm2 with laser energy of 30mJ that is available from a preamplifier. As a result, using the developed deformable mirror system and tape target driver, we obtained 1MeV energetic protons of which flux was 1E6/MeV/shot with laser energy of only 30mJ. This shows the possibility of energetic ion productions using the output energy of a preamplifier. In addition, ion flux of 1E6/MeV/shot is sufficient for the production of 11C when the repetition rate of the laser pulses is 10Hz.

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