2020 Fiscal Year Annual Research Report
Development of high-resolution pulse-mode X-ray beam position monitor for an insertion device beamline
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18K11943
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| Research Institution | Japan Synchrotron Radiation Research Institute |
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Principal Investigator |
青柳 秀樹 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)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 光ビーム位置モニタ / パルス・モード計測 / マイクロストリップライン / 放射光ビームライン / ダイヤモンド・ヒートシンク |
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| Outline of Annual Research Achievements |
大型放射光施設SPring-8の挿入光源ビームラインにおいて大強度放射光ビームのパルス毎の位置計測を実現するために、「高分解能パルス・モード計測型光ビーム位置モニタ」の設計・製作・評価試験を実施した。このモニタは、(1) ダイヤモンド・ヒートシンクを用いたブレード型検出素子により大強度放射光ビームに対する耐熱性能の向上と、(2) マイクロ・ストリップライン伝送路を用いてインピーダンスを整合させることにより高い高周波特性の向上、を実現するものである。主な具体的な改良点は以下である。ブレード型検出素子については、分解能を向上させるために、ビーム軸に対して斜めに配置させることで実効的な量子効率を高くした。斜め配置を採用することで、放出光電子の発生量を光電子収集電極の印加電圧により制御することが可能となる。また、受光部先端での局所的な温度上昇を避けるために検出素子先端部をアーチ型とした。素子ホルダーについては、くさび型の押え金具を精度良く成形し、これを板バネにより適度に加圧する構造を考案して、検出素子の破損を防ぐとともに、素子両面での除熱により耐熱特性を向上させた。
本モニタの評価試験のために、偏向電磁石ビームラインにおいて基本的な動作を確認した。従来型光ビーム位置モニと同じDCモード計測における試験では、正常に位置測定が可能であることを確認した。空間電荷効果による信号量の変動を抑える効果が高いことを確認した。パルス・モード計測における試験では、半値全幅1nsの良好な単極性のパルス波形を観測した。また、差分回路を用いたアナログ位置信号のショット毎の分解能を評価したところ 0.03mm 程度であった。出力信号が約30倍となる挿入光源ビームラインにおいては分解能が 0.005mm程度に抑えられると期待できる。本モニタの挿入光源ビームラインにおける評価試験を準備している。
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