论文介绍：GeV 光子实时束流剖面监测仪的研制及其在加速器设施中的应用

基本信息

• 标题：Development of a real-time beam profile monitor for GeV photons and its application in accelerator facilities
• 作者：Ryoko Kino, Sho Nagao, Takeru Akiyama, Hiroyuki Fujioka, Tomomasa Fujiwara, Tatsuhiro Ishige, Kosuke Itabashi, Shunsuke Kajikawa, Masashi Kaneta, Masaya Mizuno, Satoshi N. Nakamura, Kotaro Nishi, Ken Nishida, Kazuki Okuyama, Fumiya Oura, Koga Tachibana, Yuichi Toyama, Daigo Watanabe（共 18 位作者）
• arXiv 编号：arXiv:2405.17904 [physics.ins-det]
• 提交/修订日期：2024 年 5 月 28 日提交（v1），2024 年 11 月 2 日修订（v2）
• 期刊信息：Nuclear Inst. and Methods in Physics Research, A, Volume 1070, 2025, Page 169992
• DOI：https://doi.org/10.1016/j.nima.2024.169992

主题分类

• 主分类：Instrumentation and Detectors (physics.ins-det)
• 交叉分类：Nuclear Experiment (nucl-ex)

摘要（中文翻译）

本文提出了一套用于 GeV 光子束流的实时束流剖面监测系统，应用于日本东北大学加速器与放射性同位素科学研究中心（RARiS，前身为 ELPH）御峰站点 BM4 束流线。该系统在原有用于下游监测的高速束流剖面监测仪（BPM）基础上，新增了用于上游和中游段的新研制 BPM，从而提升了对整条束流线的监测能力。文章报告了新研制 BPM 的探测机制以及集成监测系统的实际测量结果。

新 BPM 由塑料闪烁光纤（plastic scintillation fibers）与硅光电倍增管（silicon photomultipliers, SiPM）构成，可实现高精度、实时的测量。数据采集采用流式 TDC（streaming TDC），该固件常用于 J-PARC 强子实验厅，可对计数率达数十 MHz 的高强度光子束进行实时探测。在统计量充足的情况下，该 BPM 实现了 10 μm 的 1 秒束流剖面测量精度。该系统将为 BM4 光子束流线未来的物理实验提供重要支持，并对加速器相关研究作出显著贡献。

关键词

GeV 光子束、束流剖面监测仪（BPM）、塑料闪烁光纤、硅光电倍增管（SiPM）、streaming TDC、实时监测、BM4 束流线、东北大学 RARiS/ELPH