核融合ターゲットを装填するように構成された注入機構と、前記注入機構に結合された輸送機構と、バレルに取外し可能に結合された核融合チャンバと、前記核融合チャンバから機械的に分離された追跡機構であって、前記核融合チャンバの中心近くの前記核融合ターゲットの予想位置、及び前記核融合ターゲットが前記予想位置に到達する時間を判定するように構成された追跡機構と、1又は複数のレーザビームを集束させるための前記ターゲット上の1又は複数の位置を判定するように構成された係合機構と、を備えたシステム。前記注入機構が、前記ターゲットを装填するための装填アセンブリと、前記ターゲットを加速するためのガスガンアセンブリと、を備える、請求項1に記載のシステム。前記ガスガンアセンブリが、約25psiの圧力を特徴とするガスを含む、請求項2に記載のシステム。前記ガスがヘリウム又はキセノンの1つを含む、請求項3に記載のシステム。前記輸送機構が、バレルと、前記核融合ターゲットを前記バレルに通すように構成された向き操作機構と、を更に備える、請求項1に記載のシステム。前記バレルが約10メートルの長さを特徴とする、請求項5に記載のシステム。前記追跡機構が、第1のレーザ発生器及び第1のレーザ受信器であって、前記第1のレーザ発生器が前記第1のレーザ受信器に向けられた第1のレーザビームを発生させる、第1のレーザ発生器及び第1のレーザ受信器と、第2のレーザ発生器及び第2のレーザ受信器であって、前記第2のレーザ発生器が前記第2のレーザ受信器に向けられた第2のレーザビームを発生させる、第2のレーザ発生器及び第2のレーザ受信器と、を更に備え、前記第1のレーザビームが前記第2のレーザビームの垂直方向上方に位置し、前記第2のレーザビームから第1の距離だけ離れている、請求項1に記載のシステム。前記第1の距離が0.2m以上1m以下である、請求項7に記載のシステム。前記係合機構が、前記核融合ターゲットに当たる光ビームを発生させるように構成された光源と、前記核融合ターゲットから散乱光を受けるように構成されたセンサと、前記散乱光に基づいて、レーザ源を制御するための補正パラメータを判定する回路と、を更に備える、請求項1に記載のシステム。横方向に沿って核融合チャンバの両側に配置された第1のレーザ送信器及び第1のレーザ受信器であって、前記第1のレーザ送信器が、前記第1のレーザ受信器に入射する第1のレーザビームを発生させる、第1のレーザ送信器及び第1のレーザ受信器と、前記横方向に沿って前記核融合チャンバの前記両側に配置された第2のレーザ送信器及び第2のレーザ受信器であって、前記第2のレーザ送信器が、前記第2のレーザ受信器に入射する第2のレーザビームを発生し、前記第2のレーザビームが、前記第1のレーザビームから垂直方向に第1の距離だけ離間している、第2のレーザ送信器及び第2のレーザ受信器と、前記第1及び第2のレーザビームに直交する方向に進む核融合ターゲットの速度を計算するように構成されたプロセッサと、を更に備えた追跡システム。前記第1の距離が0.2m以上1m以下である、請求項10に記載の追跡システム。前記横方向に沿って前記核融合チャンバの前記両側に配置された第3のレーザ送信器及び第3のレーザ受信器であって、前記第3のレーザ送信器が、前記第3のレーザ受信器に入射する第3のレーザビームを発生し、前記第3のレーザビームが、前記第2のレーザビームから垂直方向に第2の距離だけ離間している、第3のレーザ送信器及び第3のレーザ受信器を更に備えた、請求項10に記載の追跡システム。前記第2の距離が前記第1の距離と同一である、請求項12に記載の追跡システム。前記ターゲットに関連する傾斜角度を検出するように構成された1又は複数の画像センサを更に備えた、請求項10に記載の追跡システム。核融合チャンバに配置された核融合ターゲットに第1の光ビームを集束させるステップと、1又は複数の光学アセンブリを使用して前記核融合ターゲットから散乱光を集めるステップと、前記散乱光を使用して前記核融合ターゲットの画像を発生させるステップと、前記画像を使用して前記核融合ターゲット上の位置を特定するステップと、レーザビームの現在の集束点の座標を判定するステップと、前記現在の集束点の前記座標と前記特定された位置との差を判定するステップと、前記差に基づいて補正パラメータを判定するステップと、前記補正パラメータをレーザ制御システムに伝えるステップと、を含み、前記レーザ制御システムが、前記レーザビームを前記核融合ターゲット上の前記特定された位置に向けるように制御する、方法。光パルスが、前記レーザビームの第2の波長とは異なる第1の波長を特徴とする、請求項15に記載の方法。前記集束が第2の時間より前の第1の時間に行われ、前記第2の時間が、前記核融合ターゲットが前記核融合チャンバの中心近くの予想位置に到達すると予想されるときである、請求項15に記載の方法。前記第1の時間と前記第2の時間との差が20μs以上25μs以下である、請求項17に記載の方法。前記散乱光が、前記レーザビームの光学路とほぼ同様の光学路をたどる、請求項15に記載の方法。0022本発明は、一般に核融合炉に関する。より詳細には、本発明の実施形態は、核融合ターゲットを核融合チャンバに注入するためのシステム及び方法に関する。本発明のある実施形態は、ターゲットが核融合チャンバに入ったときにターゲットを追跡し、ターゲットの位置についてのフィードバックを係合システムに伝えることに関する。本発明の他の実施形態は、追跡システムからの位置情報を使用してレーザを位置合わせすることにより、すべてのレーザがターゲット上の意図した位置で、意図した時間に確実にターゲットに当たるようにするための機構に関する。0023図1は、本発明の一実施形態によるシステム100の簡略概要図である。システム100は核融合チャンバ102を備える。ターゲット注入バレル104は、核融合チャンバ102に結合される。核融合ターゲット116はバレル104の遠位端から装填されて、バレル104を通って進み、核融合チャンバ102に入る。ターゲット116の構造及び機能の詳細が、同時係属の米国特許出願第号代理人整理番号第91920-823094号に示される。00241又は複数のレーザシステム108が、核融合チャンバ102内へ向けられて所定の時間にターゲット116に入射する複数のレーザビーム112を発生させる。一部の実施形態では、レーザシステム108は、aある出力を伝送するレーザビームを発生させるように構成された必要なレーザ発生機構と、b位置情報を受信して、レーザビームを適切に方向付けて、レーザビームが所望の時間に所望の位置でターゲット116に当たるように構成された制御機構とを備える。一部の実施形態では、レーザビーム112が2以上の方向からターゲット116に入射することができる。一部の実施形態では、最大500のレーザビームを使用して、ターゲット116が核融合チャンバ102内の所望の位置に到達したときに、ターゲット116を付勢することができる。0025ターゲット116が核融合チャンバ102に入るときにターゲット116の所定の速度を達成するために、ターゲット注入機構106を使用して、バレル104を通してターゲット116を加速することができる。注入機構106の詳細を以下に述べる。追跡及び係合システム110を、ターゲットが核融合チャンバ102を通って意図した位置に向かって進むときにターゲットを追跡するように構成することができる。追跡及び係合システム110は、ターゲットの速度及び位置についてのフィードバックをレーザシステム108に伝えることができる。追跡及び係合システムの詳細を以下に述べる。0026動作時に、ターゲット116をバレル104の遠位端から装填することができる。注入機構106を使用してターゲット116を注入した後、ターゲット116を所定の速度まで加速することができる。一部の実施形態では、所定の速度が約250m/秒である。ターゲット116が核融合チャンバ102に入ると、追跡及び係合システム110は、ターゲット116が核融合チャンバ102に入った点から核融合チャンバ102の中心近くにある最終目的地まで進むときに、ターゲット116を追跡することができる。一部の実施形態では、ターゲットが核融合チャンバ102内を進むときに、追跡及び係合システム110がターゲットの速度及び位置を判定する。追跡及び係合システム110は、この情報をレーザシステム108に伝える。これに応答して、レーザシステム108は、レーザビーム112をいつオンにするか、及びレーザビームの意図した目的地を判定して、すべてのレーザビーム112が意図した時間にターゲット上の所定の位置でターゲットに同時に当たるようにする。0027ターゲットが核融合チャンバ102内の所定の位置に到達すると、レーザシステム108はターゲット116に当たる複数のレーザビーム112を発生させることにより、ターゲット116内で核融合反応を開始する。0028本明細書に記載のシステム構成及び部品は例示的なものであり、変更及び修正が可能であることを理解されたい。更に、本明細書では、特定のブロックを参照してシステムを説明しているが、これらのブロックは説明の便宜上定義されたものであり、部品の特定の物理的配置を示すものではないことを理解されたい。更に、ブロックは、物理的に別個の部品に対応する必要はない。例えば、プロセッサをプログラミングすることにより、又は適切な制御回路を設けることにより、種々の動作を行うように、ブロックを構成することができ、種々のブロックは、初期構成が得られる方法に応じて再構成可能であっても、そうでなくてもよい。本発明の実施形態を、回路及びソフトウェアの任意の組合せを使用して実施される電子デバイスを備えた種々の装置において実現することができる。0029図1は、核融合反応チャンバの簡略概要図であることに注目されたい。当業者は、システム100を動作させるのに必要となり得るはるかに多くのシステム/部品があることを理解するだろう。しかし、簡潔にするために、このような更なるシステム及び部品は、本明細書では図示及び/又は記載されない。0030前述したように、一実施形態において、核融合システムは、特にターゲット注入システム、ターゲット追跡システム、及びターゲット係合システムを備えることができる。これらのシステムのそれぞれについて、以下で説明する。ターゲット注入システム0031図2は、本発明の一実施形態によるターゲット注入システムの概略図である。注入システムは、ターゲット210をバレル204に装填するために使用可能な装填機構202を備えることができる。ガスガン206を使用して、バレル204を通してターゲット210を加速するための圧力を発生させることができる。ガスガン206により発生した高圧、及びターゲットがバレル204を通って進むときのターゲットの速度により、場合によって、バレル204が振動を受けるおそれがある。振動により、ターゲット210の速度及び/又は軌道が変化し得る。したがって、ターゲット210が意図した進路から逸れることがあり、望ましくない。振動を防止又は最小化するために、一部の実施形態では、クランプ機構208によってバレル204をその銃口でクランプする。一部の実施形態では、バレル204を最大10メートルの長さにすることができ、鋼、クロムライナを含む鋼、ダイヤモンド状炭素ライナを含む鋼等の材料から形成することができる。0032一部の実施形態では、ターゲット210は、バレル204を通って進むときに、4000m/s2~10000m/s2で加速される。低い加速度は注入システム部品にかかる応力を低下させる可能性があるため、低い加速度を有することが有利である。一実施形態では、ターゲット210がバレル204内にあるときに、ターゲット210の速度は50~500メートル/秒となり得る。このような高い速度及び加速度値で、バレル204の銃口がクランプされていない場合、その後のバレル204の振動によって、ターゲットが核融合チャンバに入るときにターゲットの軌道が変わるおそれがある。振動減衰特性及びアクティブ振動除去特性を加えて、バレルの振動を低減させることができる。一部の実施形態では、特定の軌道をターゲットに与えて、ターゲットが核融合チャンバに入るときにターゲットを位置合わせするために、バレル204が銃口に高精度口径を有する。0033ターゲットに所望の加速度を与えるために、本発明の実施形態は、前述したようにガスガン206を使用することができる。一部の実施形態では、ガスガン206は、ターゲットを加速するために、加圧されたヘリウムガスを使用することができる。しかし、キセノン、ネオン、アルゴン等の他のガスを使用してもよい。一部の実施形態では、ガスガン206内のガス圧力が1psi~200psiである。一実施形態では、ガス圧力を約25psiとすることができる。一部の実施形態では、ターゲットがバレルに注入される前に、所望の圧力になるまでバレル204にガスを充填する。他の実施形態では、ターゲット210がバレル204を通って進むときに、バレル204内の圧力を連続して上昇させることができる。所望のガス圧力を達成するために使用される方法にかかわらず、ターゲット210はバレル204を通って移動するときに加速する。一部の実施形態では、次のターゲットを加速するために、ガスガン206を再び充填しなければならない。一部の実施形態では、1秒に最大15のターゲットをバレル204内に注入することができる。そのため、ガスガン206は、5Hz~25Hzの繰返し率を有することができる。0034ターゲット210がバレル204を通って進むときに、バレル内のガスが放散することにより、移動中のターゲット210全体に加わる圧力が低下する。注入圧力又はターゲット210がバレル204に装填されるときに加わる圧力は、ターゲット210がバレルを通って進むときに生じ得るこの圧力低下を考慮して設定される必要がある。一部の実施形態では、冗長性のため注入機構が2以上のガスガン206を備えることができる。図3に示すように、本発明の一実施形態では、2以上のガスガン306をタレットに取り付けることができる。この場合、ガスガン306の1つが故障しても、別のガスガンに交換することができるため、核融合システムの休止時間が短くなる。故障したガスガン306を、次の保守サイクル中に交換することができる。0035一部の実施形態では、ターゲットは、バレルを通って進むときにバレルの内壁に接触し、摩擦を生じてターゲットを減速させるか、ターゲットに損傷を与えるか、又はこれらの両方を発生させるおそれがある。理想的には、摩擦なしでターゲットがバレルを通って進むことにより、ターゲットへの抵抗を減らして、所望の最終速度及び加速度をより容易に達成できるようにすることが有利である。図4は、本発明の一実施形態による、バレル内の摩擦を減らすための機構を備えたバレルの横断面図である。0036図4に示すように、ターゲット404がバレル402を通って進む。ターゲット404は、進むときにバレル402の内壁に接触し得る。これにより、ターゲット404とバレルの内壁との間に摩擦が生じる。ターゲット404が高速で進むため、この摩擦によってターゲット404、バレル402、又はこれらの両方に損傷を与えるおそれがある。損傷したターゲットは、限定されないが、核融合反応の失敗を含む他の考えられる問題を生じさせるため、損傷したターゲットを核融合チャンバに入れるのは望ましくない。また、バレルの摩耗によって、バレル402の早期の機械的故障が生じるおそれがあり、これは望ましくなく、バレルを組み込む核融合システムの保守費用が増加することになる。0037一実施形態では、複数のガスチャネル406をバレル402の内壁に組み込むことができる。ガスチャネル406を通してガスを注入することができる。注入されたガスは、ターゲット404の周りにガスのクッションを形成するため、ターゲット404がバレル402の内壁に接触するのを防止することができる。言い換えると、ターゲット404は、周囲のガスクッションによって浮遊又は浮上するため、ターゲット404とバレル402との間の摩擦を減らすことができる。一部の実施形態では、ガスが、ガスガン以外の外部源から注入される。他の実施形態では、前述したガスガンにより注入されるガスをバレル402内で循環させて、前記ガスクッションを形成するようにしてもよい。0038別の実施形態では、液体又は固体潤滑剤をバレル、又はバレル402に接触するターゲット404の部分に塗布することができる。使用可能な固体潤滑剤の一部の例として、MoS2、TS2及びグラファイトがある。使用可能な液体潤滑剤の一部の例として、ポリアルキレングリコールがある。一部の実施形態では、潤滑剤が加速プロセス中に相変化を呈し、例えば固体潤滑剤が液状又はガス状に変化し得る。0039図5は、本発明の実施形態による、ターゲットがバレルを通って移動するときにターゲットを加速するための機構を示す概略図である。図5に示すように、ターゲット502は、例えば、前述したガスガンを使用してバレル504に注入されると、バレル504を通って進む。バレル504の周囲には1又は複数の電磁石506が並んでいる。電磁石506は、作動されると、進行する磁界を発生し、この磁界の半径方向成分は導電性ターゲット502中に周方向渦電流を誘導する。この電流によって磁界を発生させ、磁界は進行波と相互作用してターゲット502を推進する。一部の実施形態では、ターゲット502がバレル504を通って進むときに、ターゲット502を回転させることが有利となり得る。この回転によって、ターゲット502がバレルを通って高速で進むときに、ターゲット502を安定させることができる。一部の実施形態では、バレル504の周囲に更なるコイルを加えて、ターゲットに所望の回転プロファイルを発生させることができる。一部の実施形態では、ターゲット502が1回転につき1~3メートルの速度で回転する。0040バレル内におけるターゲットと高温ガスとの相互作用を最小限に維持することが望ましい。ターゲットがバレル内の高温ガスに接触する時間が長くなるほど、ターゲットの温度が上昇して、核融合チャンバに入る前にターゲットに損傷を与えるおそれがある。また、前述したように、ターゲットが核融合チャンバに正しい速度及び軌道で入ることが有利である。所望の軌道を維持するために、ターゲットがバレルに入ったら、ターゲットの向きを操作して、バレルから出るときにターゲットが所望の軌道上にあるようにする必要があり得る。ターゲットがバレルを通って移動するときに、複数の技術を使用してターゲットの向きを操作することができる。例えば、一部の実施形態では、ターゲットを反磁性とすることができ、磁気集束光線を使用して、ターゲットをバレルに通すことができる。他の実施形態では、音波を使用してターゲットをバレルに通すことができる。0041前述したように、バレルは核融合チャンバに連結する。ターゲットは、バレルから出ると、核融合チャンバに入って核融合反応を受ける。毎秒約16のターゲットを核融合チャンバに注入することができるため、前に注入されたターゲットが核融合反応を受けているときでも、バレル内にターゲットの連続した流れがある。したがって、後に続くターゲット及びバレルの内面を、核融合反応の副産物による損傷から保護することが有利である。一部の実施形態では、核融合チャンバ内の核融合反応によって、中性子を発生させる。これらの中性子が、バレルと、更に上流の注入機構部品とにより吸収され得ることによって、熱が発生する。バレル及び他の部品の劣化を防止するために、この熱をかなり短い時間で放散させる必要がある。0042図6は、本発明の実施形態による、ターゲットが核融合チャンバに注入されたときにバレルを保護するために使用可能なシャッタ機構を示す。シャッタ機構602をバレル604に回転可能に結合することができる。シャッタ602は、1又は複数のスロット606を有することができ、ターゲットはこのスロット606を通って核融合チャンバへ進むことができる。また、シャッタ602は、1又は複数の閉鎖部608を有することができる。各閉鎖部608を、2つの隣接するスロット606間に配置することができる。一部の実施形態では、シャッタ602の回転を調節して、ターゲットがスロット606を介して核融合チャンバに注入された後に、核融合反応の期間、閉鎖部608がバレル604の開口を覆うことにより、バレル及び他の上流の部品を効果的に保護することができるようにする。一部の実施形態では、シャッタ602を毎分約450回転rpmの速度で回転させることができる。核融合チャンバ内での核融合反応中に発生した中性子を吸収するために、一実施形態では、シャッタ602を、中性子を吸収可能な材料、例えばコンクリートから形成することができる。一部の実施形態では、更なる冷却機構を使用して、中性子の吸収によりシャッタ602に蓄積された熱を放散させることが必要となり得る。0043一部の実施形態では、冗長性を確保するために、シャッタ610の1又は複数のクラスタをバレル604に結合することができる。したがって、シャッタの1つが故障しても、別のシャッタに交換して休止時間を最小限に維持することができる。追跡システム0044前述した実施形態は、ターゲットの装填及びターゲットの核融合チャンバ内への注入に関する。ターゲットが核融合チャンバに入ったときに、所与の時間にターゲットの位置がわかることが有利であり、核融合反応を開始させるために、所望の時間及び位置でターゲットに適切に当たるようにレーザビームを位置合わせするようレーザシステムを制御することができるようにする。正しい時間及び位置でレーザをターゲットに当てることができないと、核融合反応を開始することができなくなるおそれがある。一実施形態では、核融合開始前のターゲットの所望の位置を、核融合チャンバの中心、又は核融合チャンバの中心近くにすることができる。このため、ターゲットが核融合チャンバに入るときにターゲットを効果的に追跡して、適切な時間にレーザシステムに信号を送り、レーザビームによりターゲットを付勢する必要がある。0045一部の実施形態では、追跡システムが、核融合チャンバ環境に関連したターゲットの位置及び速度を判定する。この判定に基づき、追跡システムは、ターゲットが核融合チャンバの中心又は核融合チャンバの中心近くにいつ到達するかを予測することができる。この情報に基づき、レーザ制御システムは、適切な時間にレーザビームを発射させることができる。0046図7Aは、本発明の一実施形態による追跡システムの概略図である。追跡システムは、1又は複数のレーザビーム送信器及び受信器を備えることができる。各対のレーザビーム発生器702及びレーザビーム受信器704は、核融合チャンバ706の両側に位置する。レーザビーム発生器702及び受信器704は、点火/注入誘導運動が追跡システム部品を妨害しないように、核融合チャンバ706から機械的に分離された支持機構714に取り付けられる。各レーザビーム発生器704により発生した追跡ビーム708は、ターゲット進路の方向に直交する方向に横切る。一部の実施形態では、複数のこのようなレーザビーム708を使用して、ターゲットが核融合チャンバ706を通って進むときにターゲットを追跡することができる。一実施形態では、最大5つのレーザビームを使用してターゲットを追跡することができる。複数の追跡ビーム708がある場合、追跡ビーム708は、図7Aに示すように垂直に積み重ねられる。一部の実施形態では、追跡ビーム708は、0.2m~1mの距離だけ離間している。一部の実施形態では、Nd:YAG、ダイオードレーザ等の種々のレーザ源のいずれかを使用して、追跡ビーム708を発生させることができる。0047各追跡ビーム708は、核融合チャンバ706に関連する1組の永久基準点に位置合わせされる。基準点は、正確な測定により、核融合チャンバと同一の座標系に位置する。したがって、核融合チャンバ706を参照して、追跡ビーム708の正確な座標がわかる。ターゲットは、核融合チャンバを通って移動するときに、各追跡ビーム708を通過する。ターゲットは、追跡ビーム708を通過するときに、追跡ビーム708を遮って影を作る。ターゲットの移動する影によって、1又は複数の高速ダイオード710aにより検出可能な時変信号が生成される。高速ダイオード710aにより検出された信号は、ターゲット712が図7Bに示すような追跡ビーム708の既知の垂直位置を通過する時間を伝える。0048ターゲットが連続する追跡ビーム708を通過すると、追跡ビーム708間の距離が既知であるため、ターゲットの速度を判定することができる。加えて、ターゲットが追跡ビーム708を通過する横方向即ちX位置を、ラインカメラ710b、例えば線形CCDアレイにより取り込まれた画像から判定することができる。一部の実施形態では、このような画像の高速な連続により、時間に対するターゲットの横方向位置を記録する。ターゲットが追跡ビーム708を通過するときの、この横方向位置の変化によって、ターゲットが核融合チャンバの中心に近付いたときに傾斜すると判定する。ターゲットが実際に傾斜していれば、レーザシステムを、ターゲット上の指定位置でターゲットに引き続き当たるように位置合わせしなければならない。0049ターゲットが各レーザビームを通過するときのターゲットの速度及び横方向位置についての情報に基づき、ターゲットが核融合チャンバの中心に近付いたときのターゲットの正確な位置を判定することができる。加えて、追跡システムは、ターゲットがその位置に到達する時間も判定することができる。前述したように、レーザシステムを正確に位置合わせするために、ターゲットの正確な端部位置及びターゲットがその位置に来る時間がわかることが重要である。0050一部の実施形態では、追跡システムが、追跡座標システムに対する水平ターゲット位置について約50μmの精度を提供することができる。特定の実施形態では、各追跡ビーム708を約0.25m間隔で離間させることができる。この場合、追跡システムは、約0.12m/秒の速度測定精度を提供することができる。一実施形態では、追跡システムが約4mradの傾斜測定精度を提供することができる。一部の実施形態では、更なる精度が必要な場合に、追加の追跡ビーム708を配置することができる。0051一部の実施形態では、核融合チャンバの中心近くの領域を画定することができる。核融合反応を確実に順調に開始することができるように、ターゲットをこの画定された領域内に位置させることが望ましいとされ得る。本実施形態では、例えば過度の傾斜によりターゲットがこの領域外まで行った場合、レーザシステムがターゲット上の所望の位置にレーザビームを向けることができないため、核融合反応を開始することができないおそれがある。したがって、一実施形態では、追跡システムは、ターゲットが画定された領域内に入ると予想されるか否か、及び予想される場合、いつ入るかを判定することができる。0052一部の実施形態では、追跡ビーム708を定期的に調節して、追跡ビーム708の位置を測定した基準に維持しなければならないことがある。複数の要因により、追跡ビームの位置合わせが元の位置から逸れるおそれがある。例えば、振動による機械的緩和及び追跡システム部品の定期的な保守により、追跡ビームの位置がずれることがあり得る。追跡ビームを正確な位置に維持することが重要であるため、必要であれば追跡ビームを定期的に点検して位置合わせし直すことが必要となり得る。係合システム0053前述したように、追跡システムにより、ターゲットが核融合チャンバの中心近くで終わる場所及びその時間をかなり正確に推定することができる。しかし、核融合反応の開始が、レーザビームが所望の時間にターゲット上の指定位置に正確に当たることに依存しているため、ターゲットが追跡ビームのうちの最後のビームを通り、核融合チャンバの中心近くの予想位置に近付くときに、より詳細な測定が必要となり得る。このより精密な制御機構は、本明細書で係合システムと呼ばれる。一部の実施形態では、ターゲットが核融合チャンバの中心近くの位置に到達すると推定される数秒前に、係合システムが作動される。特定の実施形態では、ターゲットが核融合チャンバの中心近くの位置に到達すると推定される約23μs前に、係合システムが作動される。理想的には、係合システムは、ターゲットがその位置に到達する前に、実用的に可能な限り遅く作動され得る。一部の実施形態では、係合システムは、ターゲットが推定位置から約7mm離れているときに作動される。0054係合システムの目的は、最終的にターゲットに当たるレーザビームの方向を細かく調整することである。すべてのターゲットが前のターゲットと同じ位置で終わるわけではないことに注目されたい。したがって、レーザビームを、各ターゲットについて調節することが必要となり得る。ターゲットが判定された位置に到達する予定よりも少し前に係合システムを作動させることにより、指定位置でターゲットに当たるようにレーザビームの最終的な位置合わせ及び位置決めが可能になる。0055図8は、本発明の一実施形態による追跡システムとともに係合システムを示す概略図である。係合システムは、1又は複数の係合パルス810を発生させる1又は複数の係合源図示せずを備える。一部の実施形態では、係合源を、355ナノメートル、10ナノ秒の光パルスを出力して、約60μj/cm2のフルエンスでターゲットの端部を照らすレーザとすることができる。1又は複数の係合パルス810は、ターゲット802上の1又は複数の基準又は特徴を照らす。ターゲットの性質により、ターゲットは係合パルス810からの光を散乱させる。係合ビームの入射角は、複数の主レーザビームラインにより、散乱光の集光に合わせて最適化される。一部の実施形態では、係合パルス810が、垂直軸から約39度ずれた角度で入射する。一部の実施形態では、散乱光が、最終的にターゲットに当たって核融合反応を開始するレーザビームと同じ経路に沿ってしかし逆方向に通過する。散乱光は、1又は複数の係合センサ804により検出される。各係合センサ804をレーザ制御システム806と関連させることができる。説明を容易にするために、単一の係合パルス及び単一のレーザビームのみを図8に示すことに注目されたい。当業者は、実際には、複数の位置でターゲットに当たることのできる複数の係合パルス及び複数のレーザビームがあり得ることを理解するだろう。また、単一の係合パルスから散乱した光は、複数のレーザビームに関連した複数のビーム路に入ることができる。0056ターゲット802からの散乱光は、光学素子アセンブリ808により捕捉されて、係合センサ804に伝送される。一部の実施形態では、係合センサ804が、主レーザ位置合わせビームのサンプルを抽出するビームスプリッタと、散乱した係合光のサンプルと比較するためにビームを逆反射するコーナキューブと、一対の直交する向きの線形CCDアレイカメラと、散乱光を使用してターゲットの端部をラインカメラ上に撮像するための光学素子とを備える。係合センサ804は、散乱光を受けると、散乱光の方向をターゲットに当たるレーザビームの方向と比較することができる。前述した速度及び軌道情報とともにこの情報を使用することにより、係合システムは、正しい位置にレーザビームを向ける必要があり得る補正を計算することができる。補正値はその後レーザ制御システム806に送られ、レーザ制御システム806はレーザビームの方向を調節して、レーザビームがターゲット802の最終予想位置に位置合わせされるようにする。ターゲットが所望の位置に到達すると、レーザ制御システム806は主レーザビームを発射させてターゲットに照射する。0057前述したように、それぞれ係合パルスを発生させることのできる2以上の係合源があってもよい。一部の実施形態では、最大8つの係合源を配置して、4つが上から、4つが下からターゲットを照らすようにすることができる。各ビームをターゲットの位置に正確に向けることに関して正確なデータを発生させるのに十分な方向に、確実に光が散乱されるようにするために、必要なだけ多くの係合パルスを有することが有利となり得る。0058一部の実施形態では、係合パルスが、レーザビームとは異なる波長を有することができる。一部の実施形態では、係合動作中にターゲットから反射される光は、光学素子アセンブリ808から出るレーザビームとは異なる角度で光学素子アセンブリ808に入る。これは、係合パルスが作動されるときに、レーザビームがターゲットの位置とは異なる位置に向けられるために生じる。したがって、係合パルスからの散乱光は、光学素子アセンブリ808を通って係合センサ804へ戻る最適に満たない経路をたどる。光学素子アセンブリ808は回折格子であるため、入射する光の向きを波長に応じて操作する。レーザビームとわずかに異なる波長を有する係合パルスを使用することにより、光学素子アセンブリ808は散乱光の向きを異なって操作して、散乱光がより最適な経路で光学素子アセンブリ808を通って進むようにすることができる。一実施形態では、光学素子アセンブリ808を越えて散乱光がたどる経路が、光学素子アセンブリ808を通って進むレーザビームの経路と同じになるように、係合パルスの波長が選択される。0059前述したように、核融合反応を開始するために、レーザビームが意図した位置でターゲットに当たることが重要である。従来の方法では、ターゲット、例えば球面ターゲットからの鏡面反射により、ターゲット上の単一の位置を特定することができる。鏡面反射は、表面からの光が鏡状に反射することであり、単一の入射方向からの光が単一の出射方向に反射される。これに基づき、レーザをすべてその位置に向けることができる。しかし、これは、ターゲットを付勢して核融合反応を開始する最適な方法ではないことがある。本発明の実施形態では、ターゲット上の複数の位置が特定され、レーザビームが、特定された位置に所望の時間に入射するよう制御される。0060一部の実施形態では、ターゲットからの散乱光を使用して、ターゲットの画像を形成する。これにより形成されたターゲットの画像は、レーザビームを集束させるターゲット上の位置を決める際に使用される。位置が決まると、レーザ制御システム806は、各レーザビームを、特定された位置の1つに所望の時間に当てるように操作することができる。ターゲット上の位置を特定しやすくするために、一部の実施形態では、1又は複数の特定の特徴がターゲット上に含まれていてもよい。このような特徴は、ターゲット上の所望の位置を迅速且つ正確に特定するのを助けることができる。例えば、ターゲットの端部は、ターゲットの画像が散乱光から構成されるときに区別可能な特徴を生じさせる特別なコーティングを有することができる。この区別可能な特徴を、その後、レーザビームを集束させるターゲット上の他の位置を特定するための基準として使用することができる。0061前述したように、ターゲットからの鏡面反射は、ターゲット上に単一の輝点を生じさせる。このため、ターゲットの画像を構成することがより困難になり得る。したがって、鏡面反射を避けることが有利である。一実施形態では、係合源の位置を調節して、鏡面反射を低減又はなくすことができる。係合パルスがターゲットに当たるときに鏡面反射が確実に最小になるように、係合源の位置を選択する。ターゲットの形状が、鏡面反射を最小にするように設計されていてもよい。0062前述したように、ターゲットが意図した位置に到達することが予想される時間に近付いたときに、係合パルスを作動させることが有利である。しかし、a散乱光を係合センサに戻すように伝送するため、b補正パラメータを判定するため、c意図した位置にレーザビームを向けるようにレーザ源を制御するため、及びdレーザを発射させて、レーザビームがターゲットに当たるようにするために、十分な時間を割り当てる必要がある。したがって、係合パルスの作動が遅すぎると、このような後続の動作を行う十分な時間がなくなるおそれがある。他方、係合パルスの作動が早すぎると、散乱光が集められて補正パラメータを判定した後にターゲットが経路を変えるおそれがあるため、正確な補正パラメータが得られないおそれがある。この場合、レーザビームはターゲット上の意図した位置に集束することができない。一部の実施形態では、ターゲットが意図した位置に到達すると予想される約20~25μs前に係合パルスを作動させる。一部の実施形態では、音響光学ビーム偏向器を使用して、判定された補正値に基づきレーザビームの向きを操作することができる。前述した係合技術を各ターゲットについて行うことができる点に注目されたい。0063図9は、本発明の一実施形態による、ターゲットを追跡するためのプロセス900のフロー図である。例えば図7A及び7Bに示す追跡システムにより、プロセス900を実行することができる。ステップ902で、核融合ターゲットが核融合反応チャンバに入る。ステップ904で、ターゲットが核融合チャンバを横方向に横切る第1の追跡ビームを通過する。ステップ906で、レーザビームと交差する核融合ターゲットにより生じた影が、1又は複数のセンサにより捕捉されて、ターゲットの到達時間、追跡ビームに対するターゲットの横方向位置、及びターゲットの傾斜を判定する。一部の実施形態では、同様の画像を、直交する追跡ビーム上でセンサにより同時に取り込むことができる。ステップ908で、核融合ターゲットは第2の追跡ビームを通過する。2つの追跡ビーム間の距離と、ターゲットが第1の追跡ビームから第2の追跡ビームへ行くのにかかる時間とに基づき、ステップ910でターゲットの速度が判定される。加えて、ターゲットの更なる画像を取り込んで、傾斜及び横方向位置の変化を判定することができる。速度情報を使用して、ターゲットが核融合チャンバの中心近くの位置に到達すると予想される時間を判定する。蓄積された横方向位置及び傾斜の情報と速度測定値との組合せにより、ターゲットの軌道が画定されるステップ912。ステップ914で、時間情報がレーザ制御システムに送られて、レーザ制御システムが正しい時間にレーザを発射する準備ができるようにする。外挿された軌道は、ターゲットが核融合チャンバの中心近くに到達するときに係合システムの動作範囲内にあるか否かを示す。0064図9に示す特定のステップにより、本発明の一実施形態による、核融合ターゲットを追跡する特定の方法が提供されることを理解されたい。代替形態により、他の順序のステップも実行することができる。例えば、本発明の代替形態は、前述したステップを異なる順で実行することができる。更に、図9に示す個々のステップが、個々のステップに応じた種々の順序で実行され得る複数のサブステップを含んでいてもよい。更に、特定の用途に応じて、更なるステップを追加又は除去してもよい。当業者は、多くの変更、修正、代案を認めるだろう。0065図10は、本発明の一実施形態によるターゲットを係合するためのプロセス1000のフロー図である。例えば図8に示す係合システムにより、プロセス1000を実行することができる。0066核融合ターゲットは核融合チャンバに注入される。核融合ターゲットが核融合チャンバの中心近くの最終目的地に近付くと、光パルスがターゲットに集束されてターゲットを照らす1002。前述したように、一部の実施形態では、複数の光パルスをターゲット上に集束させることができる。光は核融合ターゲットに当たった後に複数の方向に散乱される。核融合チャンバの周りに配置された複数の光学素子アセンブリが散乱光を集め1004、集めた光を関連する係合センサに戻すように操作する。各係合センサ及び関連する回路が、集められた散乱光を使用して核融合ターゲットの画像を発生させる1006。発生した画像に基づき、係合システムは、関連するレーザビームが核融合反応の開始の一部として集束される、ターゲット上の少なくとも1つの位置と、核融合ターゲットが意図した位置に到達するときの位置の将来の座標とを特定することができる1008。その後、係合センサは、レーザビームの現在の集束点の座標を判定する1010。一部の実施形態では、現在の集束点の座標は、核融合ターゲット上の特定された位置の将来の座標と同一となり得る。他の実施形態では、これらの座標が異なっていてもよい。0067係合システムは、その後、現在の集束点の座標とターゲット上の特定された位置との差を判定し1012、判定された差に基づいて補正パラメータを判定する1014。その後、補正パラメータがレーザ制御システムに伝達されて、レーザビームを特定された位置の将来の座標に向けるように制御する1016。0068図10に示す特定のステップにより、本発明の一実施形態による、レーザシステムを制御する特定の方法が提供されることを理解されたい。代替形態により、他の順序のステップを実行することができる。例えば、本発明の代替形態は、前述したステップを異なる順で実行することができる。更に、図10に示す個々のステップが、個々のステップに応じた種々の順序で実行され得る複数のサブステップを含んでいてもよい。更に、特定の用途に応じて、更なるステップを追加又は除去してもよい。当業者は、多くの変更、修正、代案を認めるだろう。0069本発明の記載は例示及び説明のために示されたものである。この記載は網羅的なものではなく、また本発明を記載された正確な形に限定するものではない。前述した教示に照らして多くの修正及び変更が可能である。実施形態は、本発明の原理及び実際の適用を最良に説明するために選択され記載されたものである。この記載により、当業者は、種々の実施形態において、特定の使用に適した種々の修正とともに、本発明を最良に使用し実践することができる。本発明の範囲は以下の特許請求の範囲により定義される。