Development of high-resolution pulse-mode X-ray beam position monitor for an insertion device beamline

• Project/Area Number: 18K11943
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 80040:Quantum beam science-related
• Research Institution: Japan Synchrotron Radiation Research Institute
• Principal Investigator: Aoyagi Hideki 公益財団法人高輝度光科学研究センター, 光源基盤部門, 主幹研究員 (20416374)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2020)
• Budget Amount: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000); Fiscal Year 2020: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000); Fiscal Year 2019: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2018: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
• Keywords: 光ビーム位置モニタ / 放射光ビームライン / パルスモード計測 / マイクロストリップライン / ダイヤモンドヒートシンク / パルス・モード計測 / ダイヤモンド・ヒートシンク / 量子ビーム / 放射光 / 加速器 / ビーム位置モニタ / 挿入光源 / ビーム位置モニター

Outline of Final Research Achievements

To realize a pulse-by-pulse beam position measurement of high-intensity synchrotron radiation beam at the SPring-8 insertion device beamlines, we attempted to improve heat resistance and position resolution by improving a blade-type detection element using a diamond heatsink substrate. As a result of evaluation tests in a bending magnet beamline, we observed good unipolar pulse waveforms with the full width at half maximum of 0.9 ns. The shot-by-shot resolution was evaluated to be 10 μm or less. It was also confirmed that the heat resistance performance is satisfactory.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

放射光施設において、放射光ビームのパルス毎の動態を把握することにより、時分割計測等の利用実験の更なる高度化に寄与すると期待される。しかしながら、大強度放射光ビー ムラインの放射光ビームのパルス毎の位置を計測することは出来なかった。この目的を達成するために、私たちが世界に先駆けて提案し、原理を実証したマイクロ・ストリップライン構造の光電面を用いたパルス・モード計測型検出素子の技術を発展させることで、実用化に近づいた。

Research Products

• [Journal Article] Pulse-mode x-ray beam position monitor prototype for a synchrotron radiation beam line (2021)
  • Author(s): Aoyagi Hideki、Furukawa Yukito、Takahashi Sunao、Watanabe Atsuo
  • Journal Title: Physical Review Accelerators and Beams Volume: 24 Issue: 3
  • DOI: 10.1103/physrevaccelbeams.24.032803
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] SPring-8における新設計の傾斜配置型光位置モニタと蓄積リングのフィリング・ パターンによる影響削減 (2020)
  • Author(s): 青柳秀樹, 古川行人, 高橋 直
  • Organizer: 第17回日本加速器学会年会
• [Presentation] Inclined X-ray Beam Position Monitors to Reduce Influence of Filling Pattern for the SPring-8 Photon Beamlines (2020)
  • Author(s): H. Aoyagi, Y. Furukawa, S. Takahashi
  • Organizer: 9th International Beam Instrumentation Conference
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Evaluation and Reduction of Influence of Filling Pattern on X-Ray Beam Position Monitors for SPring-8 (2019)
  • Author(s): Hideki Aoyagi, Yukito Furukawa, Sunao Takahashi
  • Organizer: 10th International Particle Accelerator Conference
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] X-ray beam position monitor to mitigate influence of filling pattern at SPring-8 (2019)
  • Author(s): 青柳 秀樹、高橋 直
  • Organizer: 第16回 日本加速器学会年会
• [Presentation] SPring-8蓄積リングにおける光位置モニタの性能と光軸変動の観測 (2018)
  • Author(s): 青柳 秀樹、古川 行人、高橋 直
  • Organizer: 第15回日本加速器学会年会
• [Presentation] Demonstration of a Newly Developed Pulse-by-pulse X-Ray Beam Position Monitor in SPring-8 (2018)
  • Author(s): Hideki Aoyagi, Yukito Furukawa, Atsuo Watanabe, Sunao Takahashi
  • Organizer: 7th International Beam Instrumentation Conference
  • Int'l Joint Research