残留ガスを用いた非破壊型ビームプロファイルモニタ(RGBPM)の開発

大強度ビームの位置および強度を正確に測定することは、 二次粒子生成標的へのビーム輸送を正確に行う上で、極めて重要です。 また、大強度ビーム環境下では、 ビーム軸を遮るようなモニタはビームロスを発生させるため、 放射線安全上好ましくありません。

この問題を解決するため、新しいモニタを開発しています。 ビームが通過するダクトは通常真空に保たれていますが、 残留ガスはわずかに存在しています。 ビームが通過したときに残留ガスがイオン化されて生成されるイオン対 (電子と陽イオンのペア) を電場によって 水平または鉛直方向に集めてやることによって、 ビームのプロファイルを測定することができます。 図1は残留ガスを用いたビームプロファイルモニタの試作一号機の写真です。

KEKの12GeV陽子加速器施設のニュートリノビームラインでの最初のテストの結果、 図2のようにビームに同期した信号が観測され、 モニタとして有望であることがわかりました。 今後様々な測定を行って、 実際の大強度ビームで使用に耐えるモニタを開発していきます。

図1　RGBPM試作一号機の写真。 内部にイオン対を鉛直下向きに集める電極部と、 信号増幅用の電子増倍管が取り付けられている。

図2　ビームテスト結果。 上側は既設のビーム強度モニタ (SEC) の生信号。 下側がRGBPMからの信号。 ビームに同期して動作しているのが見える。