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Scintillating fiber detector for the beam loss proton measurements at J-PARC linac

J-PARCリニアックにおけるビームロス陽子測定のためのシンチレーティングファイバー検出器

Konstantinova, O.*; 佐甲 博之; 丸田 朋史*; 三浦 昭彦

Konstantinova, O.*; Sako, Hiroyuki; Maruta, Tomofumi*; Miura, Akihiko

J-PARCリニアックの直線部下流、ACS(Annular Coupled Structure)セクションでは、H$$^{0}$$によるビームロスが問題になり、強度を上げる上で障害となった。そのためJ-PARCリニアックにおいてビームロス陽子を測定するためのシンチレーティングファイバー検出器を開発した。検出器は上流4面、下流4面のファイバー面からなり、上流側、下流側は飛行時間測定のため1.6mの間隔をあけた。ファイバー8面を貫通した荷電粒子は陽子または電子であるが、これらは飛行時間で識別する。ビームレートの絶対値を測定し、ビームパルスあたり、1.8-3.2$$times$$10$$^{5}$$であった。またH$$^{+}$$/H$$^{-}$$比は0.7-1.8$$times$$10$$^{-8}$$となり、残留ガスの圧力からの見積もり2.7$$times$$10$$^{-8}$$に近い値となった。さらに陽子のエネルギーは80-120MeVと測定され、シミュレーションの平均値90MeVと無矛盾となった。

The highest beam loss has been observed at the ACS (Annular Coupled Structure) section in the J-PARC linac. We have developed a scintillating fiber detector for beam loss proton measurements at J-PARC linac. It consists of 4 upstream fiber planes and 4 downstream fiber planes. The upstream and downstream planes are separated by 1.6 m for time-of-flight measurements. A charged particle which passes through the 8 planes are either a proton or an electron, which can be distinguished by time-of-flight. We measured the absolute proton beam loss rates of 1.8-3.2$$times$$10$$^{5}$$. The ratio of H$$^{+}$$/H$$^{-}$$ was 0.7-1.8$$times$$10$$^{-8}$$, which is closed to the estimated value of 2.7$$times$$10$$^{-8}$$ from residual gas pressure. The energy of protons was measured to be 80-120 MeV, which was consistent with the average simulated value of 90 MeV.

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