レーザーを用いた大強度ハドロンビームの高精度電流・電位分布計測法の開発

激光高强度强子束高精度电流/电位分布测量方法的开发

基本信息

批准号：
17740178
负责人：
李成洙
金额：
$ 1.86万
依托单位：
High Energy Accelerator Research Organization
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17740178/
关键词：
加速器高性能レーザー素粒子実験実験核物理ビーム物理

项目摘要

本研究課題では、KEK陽子加速器の負水素イオンビームにYAGレーザーを照射し、ビーム強度分布と電位構造を直接計測する事を目標に定め、研究を実施した。その結果、非常に明確なビーム中性化データを取得し、極めて信頼性の高い測定手法を確立することに成功した。負イオンビームはレーザー照射により電子を1つ失い中性化される。17年度には既存の負イオンビーム加速器にYAGレーザー照射系を加えることと、中性化を確認するためめ電子収集検出器、電流モニター等の開発を行った。機器据付けを予定通り完了し、5mA〜30mAのリニアックビームに対してレーザー照射実,を実施したはぎ取られた電子はほぼ理論通りの割合と軌道を描き、電子収集検出器で観測された。中性化によるビーム電流の低下は下流側の電流モニターで検証し、実験の健全性をチェックしている。本測定により得られたビーム分布は、相互チェックの為に用意したビーム破壊型のワイヤーセンサーの測定とほぼ一致した。さらに、電子収集検出器のバイアス電圧をスキャンする事で収集電子の詳細なエネルギー分布を測定することにも成功した。はぎ取られた電子はイオンビームの速度に一致した運動エネルギーを持つが、はぎ取られた場所の空間電位に依存したエネルギー拡がりも持つ。収集電子の再ネルギーを詳細に測定することで、ビーム内部の空間電位を直接測定することに世界で初めて成功した。平成18年度には本計測システムを大強度陽子加速器J-PARCに適用する為の設計・検討を実施した。レーザープロファイルモニターと組み合わせて用いられる電流モニターの整備を進める一方、熱伝導の極めて良好な炭素材料を用いた電子検出器の設計・試作を行い、製作性や耐久性に問題が無いことを確認した。これら成果を線型加速器に関する国際会議(Linac2006)、及び第3回加速器学会年会において報告した。

在这项研究中，我们进行了一项研究，目的是将YAG激光照射到Kek质子加速器的负水骨离子束，并直接测量梁强度分布和潜在的结构。结果，我们获得了非常清晰的光束中和数据，并成功建立了非常可靠的测量方法。负离子束被激光照射中和，并被中和。在2017财年，将YAG激光照射系统添加到现有的负离子束加速器中，并开发了电子收集探测器，电流监视器等的开发以确认中和。设备的安装按计划完成，并实现了5mA至30mA Linak梁的激光照射，并且在理论上几乎是用电子收集探测器观察到的激光电子。在下游电流监视器上验证了由于中性而引起的束电流的减小，并检查了实验的健康。通过此测量获得的光束分布几乎与准备相互检查的梁的测量值相同。此外，通过扫描电子收集检测器的偏置电压，可以成功地测量收集电子的详细能量分布。去除的电子具有与离子光束速度相匹配的动能，但也扩大了取决于剥离位置的空间电势的能量。世界上首次成功测量了收集电子效果，以直接测量光束内部的空间电势。在2006年，进行了设计和检查，以将此测量系统应用于强度强度的J-PARC。虽然与激光剖面监视器相结合的当前监视器的维护，但我们使用极好的碳材料进行了热传导，以确认生产率和耐用性没有问题。这些结果在国际线性加速器会议（LINAC2006）和第三加速器的年度会议上进行了报道。