Development of non-destructive beam monitor using Cherenkov radiation

2021 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18K11915
• Research Institution: Tohoku University
• 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)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: チェレンコフ回折放射光 / 非破壊ビームモニター

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回折放射光を用いた、非破壊ビームモニターの原理実証と、本原理を応用した非破壊ビームモニターシステムの構築を目指して研究行った。
これまでの理論考察及び実験結果から得られた知見に基づき、屈折率が1.5の高密度ポリエチレン（HDPE）製の中空誘電体を用いた実験セットアップを構築し、チェレンコフ回折放射光の観測と、それの分光に成功した。観測されたチェレンコフ回折放射光の強度は、中空誘電体に屈折率が1.03のシリカエアロゲルを用いた時と比べ、おおよそ10倍程度高くなり、概ね見積通りであった。またHDPEとビーム間の距離、すなわちインパクトパラメーターを変えて測定したスペクトルから、インパクトパラメーターが大きいと、高周波成分の減衰が大きくなることが確認された。これは理論的に予測される応答と矛盾しない。一方測定されたチェレンコフ回折放射光の主要な周波数は、予測された値と異なった。これについては、チェレンコフ回折放射光に、HDPEを固定する金属製ホルダーに起因する回折放射が重畳したことが原因となっている可能性が示唆され、詳細な調査を行っている。ビームモニターに、チェレンコフ回折放射光を応用する場合、放射強度のインパクトパラメーター依存性が本質的であり、その特性を明らかにするのは非常に重要である。本研究により、チェレンコフ回折放射光をビームモニターに応用するための基礎的な特性を明らかにすることができた。