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。

在这个研究主题中，我们通过用YAG激光照射Kek质子加速器的负氢离子束进行了研究，并直接测量梁强度分布和潜在的结构。结果，我们成功地获取了非常清晰的光束中和数据，并建立了一种非常可靠的测量方法。通过失去一个电子，通过激光照射对负离子束进行中和。在2017财年中，将YAG激光照射系统添加到现有的负离子束加速器中，并确认中和，我们开发了电子收集探测器，电流监视器等。按计划完成了设备的安装，并在5mA to -30maac beams上对剥离的电子进行了激光辐照，并与30ma linac束相待，并与电子收集探测器一起使用，并进行了驱动器，并进行了actrationders and trafort and trafort and trafort and trafort andort andort andort andort andort andort。使用下游电流监视器验证了由于中和引起的束电流的降低，以检查实验的完整性。通过此测量获得的光束分布几乎与制备用于相互检查的横梁破线传感器的测量几乎相同。此外，通过扫描电子收集检测器的偏置电压来测量收集电子的详细能量分布。剥离的电子具有与离子光束速度一致的动能，但也取决于剥离位置的空间电势。通过详细测量收集的电子的肾脏能力，它是世界上第一个成功测量梁内部空间电势的成功。在2006年，进行了设计和研究，将此测量系统应用于J-PARC高强度质子加速器。当我们正在研究可与激光轮廓监视器结合使用的当前显示器的维护时，我们还使用具有非常好的热导率的碳材料设计和原型的电子探测器，证实制造或耐用性没有问题。这些结果在国际线性加速器会议（LINAC 2006）和加速器协会的第三届年度会议上进行了报道。