2018 Fiscal Year Research-status Report
チェレンコフ光計測による非破壊ビームモニターの原理実証
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18K11915
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
南部 健一 東北大学, 電子光理学研究センター, 技術専門職員 (00422072)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | チェレンコフ光 / ビーム診断 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
電子ビームが誘電体近傍を通過するときに放射するチェレンコフ光計測による非破壊ビームプロファイルモニターの原理実証とリアルタイム非破壊プロファイルモニターシステムの構築を目指し研究を行った。電子が誘電体近傍を通過する際に放射するチェレンコフ光の強度は誘電体と電子の距離に依存することが知られているが、理論考察の結果、円柱状の穴を有する誘電体（ラジエーター）の穴の内部を電子ビームが通過する場合、ビーム通過位置が穴の中心からずれると、放射されるチェレンコフリングの輝度にコントラストが生じ、このコントラスト（方位角分布）からビーム位置をモニターできる可能性が示唆された。そこで東北大学電子光理学研究センターの試験加速器(t-ACTS)のビーム診断部に実験装置を設置し、穴あきラジエーターを用いた場合のチェレンコフ光の発生と、電子ビームの位置依存性などについて確認することとした。ラジエーターはt-ACTSのビームパラメータを考慮してパラメータを決定し作製した。穴あきラジエータ中を電子ビームが通過する際のチェレンコフ光の一次元強度分布から、チェレンコフ光の発生を確認することができた。また本実験のパラメータから理論的に求まるチェレンコフ光の主要な周波数は1.2THzであったが、実験の結果、観測されたチェレンコフ光の主要な周波数帯域は0.9THzとなり、理論的に予想された値と近い値となった。また本実験により電子ビームとラジエーターとの距離に依存してチェレンコフ光の強度が変化することが確認でき、この応答特性を非破壊ビーム位置モニターへ応用できる可能性を見出すことができた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
電子ビームが誘電体近傍を通過するときに放射するチェレンコフ光について理論検証を行い、ラジエータとして使用するシリカエアロゲルのパラメータを決定し作製した。また原理実証実験に使用する直線導入器を備えた真空容器をt-ACTSのビーム診断部に設置した。実験準備が予定より早く完了したため、当初は次年度に行う予定であった原理実証実験を11月から開始し、穴あきラジエーターを用いた場合のチェレンコフ光の測定に成功した。また電子ビームとラジエーターとの距離に依存してチェレンコフ光の強度が変化することを実験的に確認できた。上述の成果により、本研究はおおむね順調に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度に原理実証実験を行い、穴あきラジエーターを用いたチェレンコフ光の発生を確認することができた。実験結果からシングルショットでのビーム計測を行うためには、チェレンコフ光の高輝度化が必須である。そのためラジエーターの材質や形状等について詳細な検討を進め評価試験を行う。これらの検討と実験結果をまとめて学会発表を行う。
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