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This study focused on the small concrete spalling caused by internal defects of time dependent behavior and investigated the relationship between spalling resistance and vibration properties using laser hammering system. By referring the laboratory test data, it was succeeded to detect for small spalling by using the raster scan measurement. In addition, the specimen’s vibration property data was simulated by the modelling of internal defect’s spalling resistance with spring constant. Finally, based on the verification of the issues and advancement of diagnostic by comparing human diagnostics method applying the existing tunnel lining, an effective way of implementing the laser hammering system was suggested.

我々は軟Ｘ線レーザによる材料表面の加工学理の解明と、材料表面の直接加工への展開を目的とした研究を行っている。フェムト秒軟Ｘ線自由電子レーザーによるシリコンおよび石英の表面加工実験から、軟Ｘ線レーザの発振波長を材料に合わせて最適化させ、なおかつ集光径を十分に小さくできれば、熱的影響を受けた意図しない構造の無い無欠陥加工が実現できること、そして、軟Ｘ線レーザをナノメートルサイズに集光できれば、集光径と同等のナノメートルスケールのパターンの加工が可能となることの知見を得た。ここで得た成果は、超短パルス・短波長光源である軟Ｘ線レーザや高次高調波による表面微細加工の大きな可能性を示すものである。

フェムト秒レーザーアブレーションでは、固体中の電子と格子の衝突によるエネルギーの拡散時間よりもパルス幅が十分に短いため熱的な影響が従来の加工手法と比較して著しく小さくできる特徴がある。特にアブレーション閾値近傍では、表面にナノメートル級の微細構造が自発的に形成されることが広く知られており、新たな微細加工手法として期待されているが、微細・高速かつ長時間に渡る現象であるため、そのダイナミクスの実験的な理解は未だ十分ではない。本研究では、物質の表面状態の時間空間分解観測に最適な軟Ｘ線（波長13.9 nm(89 eV)）をプローブ光源とすることで、膨張する金属(Au)表面（Ablation Front: AF）及び表面から剥離した薄膜層（Spallation Shell: SS）の観測に成功し、アブレーションによりクレーターが形成されるまでの描像を明らかにした。本手法は、金属以外の様々な物質に対しても適用が可能であり、現在精力的に研究が進められている加工シミュレーターのベンチマークとしての役割が期待できる。

量研関西研では,レーザー駆動イオン加速機構によって生じる炭素ビームの横方向エミッタンスを明らかにすることに取り組んでいる。同時加速される陽子ビームから炭素ビームを弁別することが困難であるために，炭素ビームの横方向エミッタンスが評価された例はない。現在, 四重極磁石による核種の磁場弁別とダブルスリット法とを組み合わせた炭素ビーム横方向エミッタンス診断系の開発を進めている。 本発表では, 数理的な考えを診断装置に組み込むことによる, 観測誤差の低減に関して報告する予定である。, 第69回応用物理学会春季学術講演会

近年，炭素イオンなどを用いた重イオンビームによるガン治療は成功を収めている．一般的に，直線もしくはシンクロトロン型の粒子加速器が高エネルギー重イオンビーム生成のために使用されるが，それらの加速器は広く医療機関に行き渡らせるにはサイズが大きすぎるという問題を持つ．そのためコンパクトな加速器の実現が求められている．レーザー粒子加速器は，未来の加速器の候補の一つである． 量子科学技術研究開発機構では，高い治療効果が明らかになっている重イオンがん治療装置の高性能化・小型化を目指す“量子メス”プロジェクトを進めている．この次世代の小型重イオンがん治療装置は，重イオンビームの鋭いブラッグピークと，少ない内部散乱による腫瘍への高い線量集中性を持っている．これによって正常組織へのダメージを少なく抑え，より多くのがんを極めて短期間で治療できることが期待され、手術に代わる可能性を秘めている． 現在提案されている第５世代重イオンがん治療装置（量子メス）は，イオン入射器・超伝導シンクロトロン・ビーム輸送系・超伝導回転ガントリーから構成されている．装置を小型化するためには，体積の大部分を占める入射器とシンクロトロンの小型化が不可欠である．レーザー駆動イオン加速は非常に大きな加速勾配を持つことからこの小型化の要求に応える技術として期待されている．既存のイオン入射器をレーザー駆動方式で置き換えるためには，小型のレーザーモジュールの開発とそれを用いたレーザー駆動による数MeV/uの炭素イオンの加速が必要である．そこで，三次元電磁粒子コードによって実験に即したシミュレーションを実施することにより，加速炭素イオンの定量評価を行った．また，加速に有利な６価の炭素イオンを生成するためのレーザー条件を理論的に求め，シミュレーションによる妥当性評価を行った．, 日本物理学会第77回年次大会

量研・ 関西研では 、超電導シンクロトロンとレーザー駆動炭素インジェクターを組み合わせた重粒子線治療装置の量子メスの開発を進めている。この開発では、 TNSA 法 により、4MeV/ 核子の炭素を発生させ入射することを目標としているが、レーザー駆動加速イオンの特徴であるピコ秒領域の極短パルス大電流という炭素ビームが「ビーム輸送系を介して超伝導 シンクロトロン のアクセプタンスに入射できるのか」という点については十分な検討がされていない。そこで、ビーム診断系および輸送系コンポーネント（磁石、静電レンズ）通過時 に生じる磁場および電場（空間電荷効果以外の外力）による 非線形性の増大に関して計算できるように整備した。今回はそれらの 結果と、量子メス実験用プラットホームでペッパーポット式のエミッタンスモニタで求めた数十keV級低エネルギーのイオンビームのエミッタンス量の結果を比較検討したので報告する。, 日本物理学会第76回年次大会