シンチレーションファイバによるビームロス飛跡検出器の開発

J-PARCリニアックにおいて最大のビームロスが直線部ACS (Annular Corpled Structure Linac)部にて観測された。このビームロスはビーム粒子H^-がビームダクト内の残留ガスとの反応で発生するH^0が主原因と考えられている。このH^0は、電場を持たないため磁場の影響を受けず、発生した位置でのH^-の運動量をほぼそのまま保時するため、ほとんどがビームダクトに当たりH^+(陽子)に変換される。H^0数と陽子数は一対一対応をしているので、陽子を正確に計測することにより、損失したH^-の数、すなわちビームロスの絶対量を正確に見積もることが可能になる。本研究ではこの陽子計測のためシンチレーションファイバ検出器を開発した。既存の水平方向位置計測用検出器4面に加えて、鉛直方向位置計測用検出器2面を開発し、水平・鉛直位置の同時計測に成功した。また、信号ケーブルを従来のツイステッドペアケーブルを利用したものから多芯同軸ケーブルに変更することより正確な個別信号計測を可能とした。さらに光電子増倍管のダイノード信号によって、ファイバー6面を貫いた荷電粒子飛跡のトリガー信号の構築に成功し、信号-ノイズ比は、今までの加速器パルス信号を用いた場合に比較して一桁向上した。計測した荷電粒子のエネルギーは40-180MeVとなり、H^-から発生した陽子のエネルギー範囲と一致し、一方光速の電子によるバックグラウンド信号は検出されなかった。従ってこの検出器はほぼ陽子のみを計測できることがわかり、本研究はビームロスの絶対値測定の大きな一歩となった。

J-PARCリニアックにおいて最大のビームロスが直線部ACS (Annular Corpled Structure Linac)部にて観測された。このビームロスはビーム粒子H^-がビームダクト内の残留ガスとの反応で発生するH^0が主原因と考えられている。このH^0は、電場を持たないため磁場の影響を受けず、発生した位置でのH^-の運動量をほぼそのまま保時するため、ほとんどがビームダクトに当たりH^+(陽子)に変換される。H^0数と陽子数は一対一対応をしているので、陽子を正確に計測することにより、損失したH^-の数、すなわちビームロスの絶対量を正確に見積もることが可能になる。本研究ではこの陽子計測のためシンチレーションファイバ検出器を開発した。既存の水平方向位置計測用検出器4面に加えて、鉛直方向位置計測用検出器2面を開発し、水平・鉛直位置の同時計測に成功した。また、信号ケーブルを従来のツイステッドペアケーブルを利用したものから多芯同軸ケーブルに変更することより正確な個別信号計測を可能とした。さらに光電子増倍管のダイノード信号によって、ファイバー6面を貫いた荷電粒子飛跡のトリガー信号の構築に成功し、信号-ノイズ比は、今までの加速器パルス信号を用いた場合に比較して一桁向上した。計測した荷電粒子のエネルギーは40-180MeVとなり、H^-から発生した陽子のエネルギー範囲と一致し、一方光速の電子によるバックグラウンド信号は検出されなかった。従ってこの検出器はほぼ陽子のみを計測できることがわかり、本研究はビームロスの絶対値測定の大きな一歩となった。