【研究分野】量子ビーム科学

【研究領域課題番号】16H03904 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

クラスタービーム / レーザーアブレーション / 飛行時間質量分析 / 金属クラスター / 共有結合クラスター / 飛行時間分析 / クラスタービーム波形 / クラスター / 衝撃波 / 分光計測 / 原子間力顕微鏡

【研究成果の概要】

高エネルギー加速器の候補クラスターイオン源の一つとしてレーザーアブレーションクラスター源を開発し、生成クラスターのサイズ分布とフラックス波形がクラスター形成条件にどのように依存するかを詳細に調べた。 レーザアブレーションによってシリコンまたはアルミニウムの蒸気を発生させ、高圧ヘリウムガスで急冷することによって、蒸気中の原子数に対して約0.1％の効率で約100個の構成原子を有するクラスターをレーザーパルス当たり1000億個以上生成できることを示した。 また，ヘリウムガス圧力とクラスター源の内部構造を変えることで、クラスターサイズ分布とフラックス波形をある程度制御できることを明らかにした。

【研究の社会的意義】

近年，加速可能なイオンの比電荷に原理的な制約がない誘導加速シンクロトロンが発明され，核子あたり1MeV以上の高エネルギーまでクラスターイオンを加速することが原理的に可能になった．この新技術により，巨大な分子であるクラスターイオンを固体物質の内部まで深く照射することが可能になれば，従来の単原子イオンビームによる材料改質やイオン注入，がん治療とは全く異なる放射線効果を基盤とした量子ビーム科学の新しいフロンティアが拓かれると期待されている．本研究は，レーザーアブレーション技術を用いたクラスター生成手法について幅広い動作条件のもとでその特性を調査し加速器用クラスター源としての成立性を明らかにした．

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2016-04-01 - 2019-03-31

【配分額】18,590千円 (直接経費: 14,300千円、間接経費: 4,290千円)