J. Plasma Fusion Res. Vol.95, No.10 (2019)４８３‐４８９

解説

マイクロメートルスケール水素クラスター発生装置の開発と multi-MeV 高純度陽子線の高繰り返し発生
Development of Micron-Scale Hydrogen Cluster Generation System
and High-Repetitive Generation of Multi-MeV, Pure Proton Beams
神 野 智 史，金 崎 真 聡１），松 井 隆 太 郎２），岸 本 泰 明２）， 小 田 啓 二１），
山 内 知 也１），上 坂 充，桐 山 博 光３），福 田 祐 仁３）
JINNO Satoshi, KANASAKI Masato１）, MATSUI Ryutaro２）, KISHIMOTO Yasuaki２）, ODA Keiji１）,
YAMAUCHI Tomoya１）, UESAKA Mitsuru, KIRIYAMA Hiromitsu３）and FUKUDA Yuji３）
東京大学大学院工学系研究科，１）神戸大学大学院海事科学研究科，２）京都大学大学院エネルギー科学研究科，
３）

量子科学技術研究開発機構関西光科学研究所（原稿受付：２
０
１
９年６月７日）レーザー駆動イオン加速技術において，ミクロンサイズの水素クラスターのクーロン爆発を利用して，高繰り返しで，multi-MeV の純陽子線を発生させる方法を提案した．本研究において，クライオスタットで冷却した
高圧水素ガスをパルスバルブに接続した円錐ノズルを介して真空中に噴射することによりミクロンサイズの水素
クラスターターゲットを発生させる装置を開発した．水素クラスターのサイズ分布は，散乱光の角度分布から
Mie 散乱理論に基づき，Tikhonov 正則化法を利用して数学的に見積もった．25 K，6 MPa の状態の水素を噴射した場合，クラスターの最大サイズは 2.15±0.1 μm であると見積もられた．その上で，J-KAREN-P 施設において水素クラスターをターゲットとした 0.1 Hz 高繰り返し陽子加速の実証実験を行った．トムソンパラボラスペクトロ
メーターを用いたエネルギー測定では，最大 7 MeV の純陽子線を観測した．高出力レーザーパルスとミクロンサ
イズ水素クラスターの相互作用過程に関する三次元 Particle-in-Cell（PIC）シミュレーションにおいては，レー
ザー伝搬方向に加速される 300 MeV におよぶ高指向性の準単色陽子発生が予測され，本手法は，将来的に高繰り返しの高エネルギー高純度陽子源の有力候補になる可能性を秘めている．
Keywords:
laser driven proton acceleration, hydrogen cluster, Mie scattering, coulomb explosion, PIC simulation, collisionless shock,relativistically induced transparency

１．はじめに

ト［１１，１２］らは，高繰返し（10 Hz），近赤外（0.75〜1.4 m）

レーザー駆動イオン加速は，従来の加速器における放電のレーザーを用いたレーザー駆動 multi-MeV 純陽子源の有領域をはるかに超える MV/μm オーダーの加速勾配を発生

望なターゲットとして関心を集めている［１３，１４］．

させることが可能であり，コンパクトな加速器として関心

我々は，ミクロンサイズの水素クラスターのクーロン爆を集めている［１，２］．薄膜ターゲットを用いたペタワット

発を利用して高繰り返しで multi-MeV の純陽子線を発生す

レーザーによる陽子加速において，100 MeV に近い最大エる方法を提案した［１５，１６］．最近のレーザー技術の進歩によ

ネルギーが近年報告された［３，４］．しかし，薄膜ターゲットり，ペタワットクラスレーザー［１７，１８］を用いて約 1022 W/cm2

における陽子加速は表面付着物質である水や炭化水素から［１９］の集光強度を達成することが可能となった．このようの陽子発生であり，薄膜を構成する高 Z 成分と共に加速さな強い場では，直径 3.0 μm までのミクロンサイズの水素クれる．そのため，応用の観点から望まれる，高繰り返しのラスター内のすべての電子を完全にはぎ取ることができ，純陽子線の実現を困難にしている．

純粋なクーロン爆発を仮定すれば，加速される最大陽子エ

最 近 の 無 衝 突 衝 撃 加 速 に 関 す る 研 究 で，臨 界 密 度!
ネルギーは !%$&!!#""
MeV（"はクラスターの直径"!
!#（〜1019 cm−3）の 水 素 ガ ス タ ー ゲ ッ ト に CO2 レ ー ザ ー（μm））にもなる［２０］．例えば，1.6×1021 W/cm2 以上のピー（"!10 μm）を照射することにより，22 MeV までの狭いエ

ク強度のレーザーパルスで照射したとき，直径 1.2 μm の水

ネルギー広がりを持つ純陽子線発生が報告された［５］．こ素クラスターのクーロン爆発によって，陽子の最大エネルれに関連して，直径 10 μmまでの水素液滴［６，７］，2〜100 μm

ギーは 100 MeV と計算される．そこで我々は，理想的な厚の固体水素膜［８］，数十 μm 厚の固体水素リボン［９］，低ターゲットを生成するために，クライオスタットで冷却し温液体マイクロジェット［１０］，及び高密度水素ガスジェッ

た高圧水素ガスをパルスバルブに接続した円錐形ノズルを
corresponding author’s e-mail: fukuda.yuji@qst.go.jp

４８３!2019 The Japan Society of Plasma
Science and Nuclear Fusion Research

Journal of Plasma and Fusion Research Vol.95, No.10 October 2019

介して真空中に噴射することによりミクロンサイズの水素範囲を有する遮光ボックス内に取り付けられた光電子増倍クラスターを発生させる装置を開発した［１５，１６］．クラス器（R９１１０，浜松ホトニクス）（PMT1）を用いて測定されターサイズの評価において，レイリー散乱法が数十 nm のる．散乱光は，５３０±10 nm のバンドパスフィルターを抜クラスターサイズを評価するために利用されるのに対し

け，三つのアイリスを通過して PMT1 の光電陰極に緩く集［２１］，クラスターサイズが可視光波長のオーダー，すなわ

束される．PMT1 はレーザー焦点から 350 mm の距離に位

ち Mie 散乱領域である場合，散乱光の角度分布を測定する

置しており，角度分解は，駆動ステージ上に固定されたア必要がある．そこで，Mie 散乱に基づくクラスターサイズ

イリスにより 0.5 度に設定されている．入射レーザーパルの測定を実施した．

スのエネルギー変動を真空チャンバーの外部でモニターその上で，関西光科学研究所 J-KAREN-P 施設においてし，レーザー進行方向に直角に配置された PMT2 を基準信

水素クラスターをターゲットとした高繰り返し陽子加速の号として，ターゲットの濃度変動に起因する散乱光の強度実証実験を実施した．陽子のエネルギースペクトルは，リ変動をモニターすることで，散乱光強度を較正した．
図２は，ノズルの形状と，噴霧された水素ターゲットのアルタイムトムソンパラボラスペクトロメーターを用いて典型的なシャドウ画像とシュリーレン画像である．シュ

取得した．

リーレン画像では個々の粒子からの散乱光が強調され，ガ２．マイクロメートル水素クラスター発生装置の開発

スジェット中のクラスターの存在が明確に確認できた．

図１に Mie 散乱を用いた粒径測定のための実験装置を示

３．Mie 散乱によるマイクロメートル水素クラス
ターの同定

す［１５，
１６］．水素クラスターは，600 Hz までの繰り返し動作が可能な Even-Lavie パルスバルブ［２２］に接続された円計測される光の散乱角度分布 ""#は様々なサイズのク"錐ノズルを介して，ガス，液体または超臨界流体相の冷却ラスターからの散乱光を足し合わせたものになる．した

された高圧水素を真空中に膨張することによって生成されがって，サイズ分布を求めることは，次式の典型的な逆問る．パルスバルブを 10 K まで冷却できるクライオスタット

題を解くことである．

（住友重機械工業!RDK-408E2）に取り付け，真空チャン

"
#"
"#
"
!
"#
"#
"
!!"

バーの中心に置いた．

（１）

粒径が波長と同程度になると前方散乱が支配的（Mie 散

ここで,関数 !"［２３］"!
"#は各サイズに対する Mie 散乱理論

乱）になるので，散乱光の角度分布の異方性からクラスに基づく散乱係数の行列を表す.しかしながら,この逆行列

ターサイズ分布を推定した．図１に示すように，Q スイッを解くことでは,サイズ分布 #""#を一意的に決定できない.

チ Nd:YAG レーザー（Quanta-Ray，Spectra Physics）の第実際には,測定に含まれるノイズなどの外的要因により,サ二高調波（532 nm）は，平凸レンズ（!!750 mm）でノズ

イズ分布は正負の値を持ち,スパイク状の現実とはかけ離ル出口から 5.7 mm の距離でクラスターターゲットに集束れた分布を持ってしまう.したがって,適切なサイズ分布をされる．このとき 1 μJ 以下まで減衰させたレーザーパルス

見出すために,次のように表現できる Tikhonov の正則化法

であり，偏光面は散乱面に垂直である．スポット径は 1/e2［２４］を採用した．

強度で直径 100 μm，レイリー長は 1 mm である．水素クラスターから散乱された光の角度分布は，１〜１０６度の駆動

図１! The Optical Society．
ミー散乱を用いたクラスターサイズ測定のための実験装置．Adapted with permission from
［１
５］

４８４

Commentary

図２

Development of Micron-Scale Hydrogen Cluster Generation System and High-Repetitive Generation of Multi-MeV, Pure Proton Beams

S. Jinno et al.

! IOP publishing．
6 MPa，25 K の水素を噴射した際のシャドウ画像とシュリーレン画像．Adapted with permission from
［１
６］

!! "
%#$
""""!
!%
"#

0.73 及び 0.32 μm と見積もられた．

（２）

ここで，""，!，!はそれぞれ，行列 "の転置行列，単位

４．J-KAREN-P レーザー照射実験

行列，正則化パラメータである．さらに，各測定の不確か

図４に示すように，レーザー駆動陽子加速実験は量子科

さの分散の逆数からなる重み関数$ を導入することで，散学技術研究開発機構関西光科学研究所（QST-KPSI）におい

乱角度分布を広い角度にわたって再現できるサイズ分布をて0.1 HzのPW級のレーザー施設であるJ-KAREN-P［１８］を導出することができる．

用いて行われた．供給されるレーザーはコントラスト比

!! "
%#$
""$""!
!%" $#１０−11，エネルギー 40 J，パルス幅 40 fs である．レーザーパ（３）

ルスは１５度の軸外し f/10 放物面鏡を用いて直径 20 μm のス

この Tikhonov 正則化法は不確かさ含む測定データから数

ポ ッ ト（1/e2 強 度）に 集 束 さ れ，タ ー ゲ ッ ト 上 で学的に安定な解を与える．この段階ではまだ，解の滑らか1020 W/cm2 のピーク強度を生じさせる．

さを表す正規化パラメータ !を任意に選択できる問題が残イオンのエネルギーを測定するために，トムソンパラボ

る．そこで，最適な !を合理的に決定するために，L カーブ

ラスペクトロメーター［２７］をレーザー伝搬方向に対して

法［２５］を採用した．また，この方程式を解くとき，非負の57.4 度の角度で設置した．構成要素として，レーザース

最小二乗法［２６］を用いて，サイズ分布 %の値が常に正であ

ポット位置から 1.4 m 離れて直径 300 μm のピンホールが設るという強い制限を加えた．以上のような操作をすること

置 さ れ，こ れ を 通 過 し た イ オ ン は，1.6 T の 磁 場 とによって，一意な 解 を 得 る こ と が で き る よ う に なった

400 V/mmの電場がかかった1000 mmの領域を飛行するこ

［１５，
１６］．

とにより，質量電荷比とエネルギーによって分離される．

本研究において，使用したノズル形状は，オリフィス直さらにイオンは 266.5 mm のフィールドフリーの領域を飛径 250 μm，円錐角４０度である．レーザーパルスとパルスバ

行した後，蛍光板付き MCP に入射される．このとき，イオ

ルブの開閉間隔を 0.25 Hz で同期させ，光の散乱角度分布

ンの到達箇所をCCDカメラでリアルタイムに観測する．検の測定を８回連続して実施した．圧力 6 MPa と温度２５及び出器のその名の通り，イオンの到達箇所はエネルギーに依50 K の水素ガスを真空中に噴射して生成した水素クラス

存して放物線を描く．エネルギースペクトルは，トムソン

ターに対して測定した光の散乱角度分布を図３（左）に示

パラボラ内でのイオンの軌道計算に基づき，検出放物線にす．横軸は測定角度，縦軸は規格化された散乱光強度であ沿って算出される．

る．プロットは測定値であり，曲線は前段で説明した解析

トムソンパラボラスペクトロメーターを用いて陽子線の的方法に基づくフィッティング曲線である．８回測定されリアルタイムエネルギー分析を行った．図５は噴射する水

た散乱角度分布を再現するフィッティング曲線に対する水素の条件が圧力 6 MPa，温度 25 K の場合での，典型的な陽素クラスターのサイズ分布を図３（右）に示す．

子線検出画像である［１６］．原点の信号は，照射されたター温度が上昇すると，大きなサイズのクラスターの生成がゲットから発生した中性粒子による信号である．このと少なくなることがわかった．シリカ標準粒子を用いた原理

き，最大エネルギー 7 MeV の純陽子線が検出された．繰り実証実験で設定した判断基準によれば，８回の測定で８回返し測定すると，3 MeV 以上の高エネルギー成分が観測さ出現し，サイズが１８％の変動幅内でバンチを形成する場

れる割合は約１６％であった．一方，50 K の条件ではエネル

合，真のピークとみなす［１５］．その結果，２５及び 50 K でのギースペクトル分布の変動は小さく，最大エネルギーは安最大サイズはそれぞれ，2.15±0.10 及び 0.59±0.03 μm で定して約 1.8 MeV であった．このように水素クラスター

あった．また，これらの温度での平均サイズはそれぞれ，

ターゲットを用いることで不純物のない multi-MeV 陽子発
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Journal of Plasma and Fusion Research Vol.95, No.10 October 2019

図３ （左）
ミー散乱を用いたクラスターサイズ測定において，圧力 6 MPa，温度 25 K 及び 50 K の水素を噴射することで生成された水素ク
ラスターから散乱された光の角度分布．プロットと実線は，それぞれ８つの連続した行われた測定データとフィッティング曲線である．破線は測定限界のノイズレベルを表す．（右）８回の測定のフィッティング曲線に対応する水素クラスターのサイズ分布．
! IOP publishing．
Adapted with permission from［１６］図４J-KAREN-P レーザー施設を用いた，水素クラスターをターゲットとするレーザー駆動陽子加速実験の装置概略図．

生を 0.1 Hz の高繰り返しで実現した．

素クラスターのクーロン爆発に大きく影響しない．クーロ
ン爆発の運動を解析するために，格子サイズを 80 nm に設定した．波長 ""810 nm，パルス幅 #!
$$#"40 fs の直線偏"５．将来実験のためのシミュレーション
将来的に高強度レーザーパルスとミクロンサイズの水素光レーザーパルスを，)"160 nm に置いたアンテナからクラスターの相互作用により予測される結果について，プ!)方向に伝搬させた．J-KAREN-P での実験 を 想 定 し，

ラズマ粒子コード EPIC3D コード［２８］を用いて，三次元レーザーパルスのピーク強度は 1.0×1022 Wcm−2（レーParticle-in-Cell（PIC）シミュレーションにより調べた．

ザ ー の 規 格 化 振 幅 #!"#$に 相 当 す る．こ こ で，

直径 1.2 μm，電子密度 4.6×1022 cm−3（＝26.8&%）の単一#!"$!!
%&$）に設定した．パルスのピークは '"60 fs でク

水素クラスターを"'"")"10.24 μm，"("20.48 μmの系の

ラ ス タ ー の 中 心 を 通 過 す る．シ ミ ュ レ ー シ ョ ン で は中心に置いた．ただし，&%はレーザーの波長 ""810 nm'"150 fs まで追跡した．透明な境界条件を )方向に，周期に対するプラズマの臨界密度である．クラスターは電子密境界条件を (と *方向に設定した．初期条件として，完全19

度 4.0×10 cm−3にイオン化した水素プラズマを用いた．衝突緩和は考慮せ（＝0.024&%）のバックグラウンド水素ガ

ず，プラズマを無衝突プラズマとして扱った．

スで囲まれている．このレベルのバックグラウンドでは水
４８６

Commentary

図５

Development of Micron-Scale Hydrogen Cluster Generation System and High-Repetitive Generation of Multi-MeV, Pure Proton Beams

S. Jinno et al.

マイクロチャネルプレート（MCP），蛍光板および CCD
カメラを備えたトムソンパラボラスペクトロメーターを用いて検出した陽子信号．Reprinted with permission from
! IOP publishing．
［１６］

図６（a）に相互作用の初期段階（!!46.7 fs）における空図６間の電子密度分布を示す．大部分の電子はローレンツ力により生じる相対論的効果により図中にあるようにレーザー
伝搬方向に沿って振動運動をする．相対論的透明化の効果
により，レーザーパルスのピークは水素クラスターに完全に侵入できる．レーザーパルスが通過した後は，1.24％ の電子が剥がされず残る．そのため，クラスター中心部は強く正に帯電し，ほとんど純粋なクーロン爆発が生じる．
図６（b）に示すように，!!107 fs で電子がレーザー伝搬方
向に移動するため，陽子のクーロン爆発は非等方的にな

集光強度1×1022 Wcm−2 のレーザーと直径1.2 μmの水素クラスターとの相互作用の 3D PIC シミュレーションの結果．
（a）t ＝ 46.7 fs における３次元電子密度分布．クラスター内部の電子はレーザー電場により相対論的効果によりレーザ ー 伝 搬 方 向 に 沿 っ て８周 期 の 振 動 運 動 を す る．（b）
t ＝ 107 fs における陽子の三次元エネルギー分布．高エネル
ギー陽子は水素クラスターの異方的なクーロン爆発によって前方に加速される．（c）
t ＝ 149.3 fs における加速陽子のエネルギースペクトル．（a），（b）
における底面の図 は，
z ＝ 5.12 μm の２次元断面図である．破線の円は直径 1.2 μmの水素クラスターの初期位置を示す．レーザーパルスは＋y!IOP方向に伝搬する．Adapted with permission from［１
６］
publishing．

り，レーザー伝搬方向の先端で陽子のエネルギーが最大となる．図６（c）に加速された陽子のエネルギースペクトル高繰り返し化が実現されれば，100 Hz を越える超高繰り返を示す．高エネルギー側で観測されたカットオフは，陽子しの multi-MeV 純陽子線発生が可能である．レーザー駆動

がクーロン爆発によって加速されることを示している．最陽子線は原理的に極めて高い加速電場を発生することがで大エネルギーは 115 MeV と高く，これは相対論効果を含まきるとして，加速器の入射器といった利用の他に，極めてない簡単なクーロン爆発モデル［２０］で予測された100 MeV

短い陽子パルスという特性から，陽子照射誘起局所加熱より大きい．

［３０］，陽子線パルスラジオリシス，励起電子の緩和の時分

さらに，集光強度とクラスターサイズがある範囲に最適

解分析［３１］などの応用研究が考えられる．

化されていると，クーロン爆発とは全く異なる現象がクラ

例えば，高エネルギーイオンが固体へ入射すると，飛跡

スター内部で引き起こされるとが明らかとなった［２９］．すに沿って高密度の電離を生じさせる．急峻な電離密度は急

なわち，クラスター表面に発生した衝撃波がクラスターの速な拡散に伴い，ピコ秒スケールで，二次イオン化のカス中心に向かって伝播・収束する過程でその強度が約８倍にケード及び長寿命励起状態や化学反応種の形成をもたら増強されることを発見した．また，増強された衝撃波にす．高密度電離に応答して，物質がどのように緩和するか，

よって，レーザー光の進行方向に陽子線が短時間で効率よあるいは相互作用中に生成される反応種による反応経路にく高エネルギーに加速されることを確認し，加速されていついての実験的研究は，従来の加速器を用いても行われてる陽子線に対して，クラスターの中心部まで侵入したレーいるが［３２］，その時間分解能はパルス長やプローブタイミ

ザー光により後押しされて圧縮される効果とクラスター外

ングのジッターにより制限されている．このような中間状部のプラズマが作る電場により追加速される効果，が相乗態の寿命を研究することは，イオン照射された物質におけ的に加わるメカニズムによって，光速の６５％に相当する

る欠陥濃度の時間依存性や放射線生物学における細胞死や300 MeV のエネルギーをもち，かつ指向性の高い陽子線バ

修復速度との関係を理解するために重要である．

ンチが発生することを突き止めた．

将来的には，先進的なペタワットレーザーと組み合わせ
た 300 MeV にもおよぶ指向性準単色陽子線発生が期待さ

６．展望

れる［２９］．本手法は，ビームに不純物を含まず，再現性が以上のように，水素クラスターターゲットを用いること高く，ロバストであることから，応用研究の発展のために，

により，レーザー駆動陽子加速において，0.1 Hz の高繰り極めて有望である．

返しで純陽子線発生を実証した．将来的にレーザー装置の
４８７

Journal of Plasma and Fusion Research Vol.95, No.10 October 2019［１
８］H. Kiriyama et al., IEEE J. Sel. Topics Quantum Electron
21, 1601118 (2015).
［１９］A.S. Pirozhkov et al., Opt. Express 25, 20486 (2017).
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［１４］D. Margarone et al., Phys. Rev. X 6, 041030 (2016).
［１５］S. Jinno et al., Optics Express 25, 18774 (2017).
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［１７］C. Danson et al., High Power Laser Sci. Engin. 3, e3 (2015).

神 野 智 史東京大学大学院工学系研究科原子力専攻助教．レーザー駆動イオン加速のターゲット
開発や加速イオンのリアルタイムエネル
ギー分析などの実験の高度化を進めている．一方で原子力機構や量研の大型施設の大学共同利用推進の窓口業務を行っている．

!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
お

だ

けい

じ

小 田 啓 二神戸大学大学院海事科学研究科教授．「放射線安全」をキーワードに，放射線防護の考え方や防護計測手法の開発を主テーマとしている．その他，陸上交通網や通信網が遮断される原子力災害時に船舶を用いて海上から放射線モニタ リ ン グ を 行 う と い う シ ス テ ム を 提 案（http://www.
research.kobe-u.ac.jp/gmsc-m3project/index.html）
．しかし，
２
０
１
９年度から理事・副学長（産学連携）となったため，ほとんど研究に費やせる時間がなくなりました．

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さか

みつる

上 坂

うえ

充

東京大学大学院工学系研究科原子力専攻教授，日本学術会議連携会員，日本原子力学会会長（H２８，
２
９）．S バンド（2.856 GHz）極
短パルス電子ライナックの開発・計測・放射線化学応用，99Mo/９９mTC/225Ac 生成用 S バンド高出力
電子ライナック設計，可搬型 X バンド（9.3―11.424 GHz）電子
ライナック X 線・中性子源による橋梁検査・福島燃料デブリ
その場成分分析，卓上レーザー誘電体加速システムの放射線生物学応用．娘が昨年結婚．Age-shooting が夢（誰も信じず）．

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!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

!!!!!!!!!!!!!!!!!! !!!!!!!!!!!!!!!!! !!!!!!!!!!!!!

し

まつ

い

りゅう

た

ろう

松 井 隆 太 郎
２０
１
９年３月京都大学大学院エネルギー科学研究科博士後期課程修了．博士（エネル
ギー科学）．現在，京都大学大学院エネル
ギー科学研究科エネルギー基礎科学専攻エ

ネルギー物理学講座特定研究員．高強度レーザーと物質の相互作用により生じる極限プラズマ中での多彩な構造とダイナ
ミクス，および，それによるイオン加速メカニズムについて，
粒子シミュレーションにより研究しています．プラズマ物理
では，個々の荷電粒子（イオンと電子）の電磁場中での動きを追跡するだけでは不十分で， 集団的なふるまい というマクロな視点で現象を眺めることで理解できるところに面白さがあると考えています．この 集団的なふるまい については，現象を規定する物理量（自由度）があまりに膨大であるため，まだ知られていない現象がたくさん潜んでいます．
大学院在学中に先生方に学んだ，「自然科学に謙虚に向き合う姿勢」を肝に銘じながら，プラズマの 集団的なふるまいの正体を理解するべく，日々の研究に取り組んでいます．

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ふく

だ

ゆう

じ

福 田 祐 仁量子科学技術研究開発機構 関西光科学研
究所上席研究員，大阪大学レーザー科学研究所招へい教授．平成５年慶応義塾大学理
工学部化学科 卒業．平成１０年東京大学大

学院理学系研究科化学専攻博士課程修了．博士（理学）．専門は，高強度レーザーを用いた高エネルギー密度科学．特に，学部学生の頃から慣れ親しんだクラスターを用いて世界的に類のないユニークな陽子加速研究を展開している．レーザー
加速された陽子線を世の中の役に立てること，また，数年前からは，宇宙線の統計加速の注入問題とレーザー衝撃波駆動
粒子加速との類似点に着目し，宇宙線加速をモデルにしてレーザーで「光速」に近い陽子加速を実現すること，をめざした研究に日々打ち込んでいる．

!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

さと!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

の!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

じん!!!!!!!!!!!!! !!!!!!!!!!!!!!!!! !!!!!!!!!!!!!!!!!!

!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

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［２２］U. Even, Adv. in Chem. 2014, 636042 (2014).
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［３０］T.G. White et al., Sci. Reports 2, 889 (2012).
１］B. Dromey et al., Nat. Commun. 7, 10642 (2016).
［３［３２］G. Baldacchino, Rad. Phys. Chem. 77, 1218 (2008).

４８８!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

Development of Micron-Scale Hydrogen Cluster Generation System and High-Repetitive Generation of Multi-MeV, Pure Proton Beams

金 崎 真 聡神戸大学大学院海事科学研究科助教．２０１４年神戸大学大学院海事科学研究科博士課程後期課程修了，博士（工学）．主な研究分野
は，固体飛跡検出器 CR-39 を用いたレーザー加速イオン計測で，最近では，CR‐
３
９以外のエッチング
型固体飛跡検出器や原子核乾板を駆使したイオン計測手法の開発を行なっている．近頃は，運動しても減りにくくなった
体重と格闘中です…．

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!!!!!!!!!!!!!!!!!!

うち

とも

や

神戸大学大学院海事科学研究科教授．固体飛跡検出器として知られる CR‐
３
９中のイオ
ントラック形成機構にこだわり続けている．物質名称はポリアリルジグリコール
カーボネート．その繰返し構造に電子が一個やってくると中央に位置するエーテルが切断され，もう一つ別の電子がやってくるとカーボネートエステルが二酸化炭素を放出して壊れてしまう．わずか２個の電子で数 nm スケールの損傷が生まれるのが CR‐
３９の他にない特徴です．自転車通勤していま
す．

きし

もと

やす

あき

岸 本 泰 明京都大学大学院エネルギー科学研究科教授．１９８
１年広島大学修士課程修了，１９８
４年
大阪大学博士課程修了，日本原子力研究所・那珂研究所（現量子科学技術研究開発

機構）を経て，２０
０
４年より現職．トカマクを中心としたプラ
ズマの乱流輸送やレーザーと物質との相互作用に関する理論・シミュレーション研究などに従事．核融合の実現とともに，「プラズマとは，形のないものから形を創出する媒質で，構造の起源を問う学術・応用研究」との考えに基づいて，物質の電離過程や放電・雷現象なども含め，幅広いプラズマ現象に興味を持って研究を行ってい ま す（HP: http://www.
center.iae.kyoto-u.ac.jp/kishi/index.html）．

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きり

やま

ひろ

みつ

桐 山 博 光量子科学技術研究開発機構 関西光科学研
究所 先端レーザー技術開発グループリー
ダー．同志社大学大学院理工学研究科連携大学院教授．１
９
９
８年大阪大学大学院工学研
究科電気工学専攻博士後期課程修了，博士（工学）．研究分野
は，超高強度レーザーシステム，高平均出力固体レーザーシ
ステムなどの研究開発．最近ではこれらのレーザーシステムの利用研究にも興味を持っている．趣味は旅行，子どもと遊ぶこと．

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やま

山 内 知 也!!!!!!!!!!!!!!!!!!

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さと!!!!!!!!!!!!!!!!!

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ま!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

さき!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

かな!!!!!!!!!!!!!!!!

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S. Jinno et al.

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Commentary

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