Development of high-speed intensity fluctuation monitor for high-intensity proton beam

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大強度陽子加速器(J-PARC)、主リングで30GeVに加速された陽子ビームは、遅い取り出し法を用いて5.3秒周期のうち約2秒間、疑似的な直流ビームとしてハドロン実験施設に取り出されている。遅い取り出しビームのビーム強度を増強していく上で、2秒間の取り出しビームの時間変動の一様性を改善することは大強度ビームの利点を最大限に生かすために重要である。本研究では、非接触で陽子ビームの強度の時間変動を1 ms以下の時間分解能で常時測定することができるビームデューティ測定モニタを開発し、大強度陽子ビームの品質向上に必要な信頼性の高い指標を常時提供することが目的である。本研究では、1 Pa 程度の残留ガス中を陽子ビームが通過する際に発生する電離電子を電場と磁場を用いて薄型のシンチレータへ衝突させ、発生したシンチレーション光を光ファイバーによって誘導し、光電子増倍管で増幅することによりビーム強度の変動を高速に検知できるビーム強度モニタを開発する。本研究で重要な点として、陽子ビームから約5 cm の距離にシンチレータを設置するため、陽子ビームに同期してして飛んでくるバックグラウンド粒子（ミューオン等）によって信号対バックグラウンド比率が影響される。この影響を評価するため、今年度はビームライントンネル内に薄型シンチレータおよび光電子増倍管を設置するためのテストジグを製作した。薄型シンチレータ、光ファイバを調達し、入荷後にテストジグの設計・製作を行った。