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吉本 政弘; 高橋 博樹; 原田 寛之; 地村 幹; 不破 康裕; 林 直樹; 栗山 靖敏*; 澤邊 祐希*; 畠山 衆一郎*
Proceedings of 20th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.839 - 843, 2023/11
J-PARC 3GeVシンクロトロン加速器(RCS)では、加速器の安定性を監視する主要なビームモニタである、ビームロスモニタ、ビーム位置モニタ、ビーム電流モニタについて、既存システムの更新に向けた新しいビームモニタ用信号処理システムの開発を行っている。新システムは、TAGサーバーと3つの主要モニタに共通して使えるADCモジュールを組み合わせた構成になる。開発に際しての主な設計思想は、(1)J-PARCに特有の様々なビームタグ情報をTAGサーバーで集約し、タグ情報として各ADCモジュールに分配する、(2)ADCモジュールでビームモニタからの信号情報をADCでデジタル信号に変換し、FPGAにより各モニタに合わせた解析手法を切り替えながら高速解析処理を実施する、(3)ADCモジュールから約10秒程度の全ショット分の信号処理データをパッキングしてタグ情報をヘッダーに付加した解析データを定期的に出力する、また、任意の1ショット分のデータに対してタグ情報を付加したモニタデータをオンデマンドで出力する、ための2種類のフォーマットを準備する、(4)また生波形に加えて、FFT関連の解析途中のデータや、周回毎のバンチデータなどについて最新の4ショット分をADCモジュールの内部メモリに保存し、必要に応じてデータを読み出せるようにする、ことを目指した。本発表では、現在開発中の試作機によるタグ情報の読み込みとビームモニタ信号のデータ収集試験についての進捗を報告する。
林 直樹; 畠山 衆一郎; 三浦 昭彦; 吉本 政弘; 二ツ川 健太*; 宮尾 智章*
Proceedings of 7th International Beam Instrumentation Conference (IBIC 2018) (Internet), p.219 - 223, 2019/01
J-PARCは、多目的なユーザー実験施設であり、加速器の安定性は、重要な課題の一つである。安定的な運転を実現するには、インターロックが起こった事象を集め、解析し、その本質的な要因を調べる必要がある。J-PARCリニアックでは、ビームロスモニタ,電流モニタの波形が記録から事象の分類を行った。リニアックでは、ロスモニタ一台のみの発報事象が非常に多くなっており、その解析を行った。その結果、多くはビーム停止が不要であることが判明し、ロスモニタの新しい運転条件を決めて発報頻度が低減するか、確認を始めたところである。また、J-PARC RCSでは、インターロック時の詳しいビーム位置を記録するための新しい機器を導入し、事象の解析を進めている。本論文では、現在の状況と今後について報告する。
林 直樹; 加藤 裕子; 三浦 昭彦; 二ツ川 健太*; 宮尾 智章*
Proceedings of 5th International Beam Instrumentation Conference (IBIC 2016) (Internet), p.368 - 371, 2017/03
通常運転中のビームロス要因について調べることは、重要である。真の要因対策ができれば、将来的に、インターロックの発報回数を減らすことができ、加速器運転の安定化にも資することができるからである。J-PARCリニアックでは、限定的であるが、インターロック時のロスモニタ、ビーム電流の波形を、複数台のオシロスコープで記録している。加速空洞のインターロックにより、ビームロスが発生するのは当然であるが、より詳細に、どのモニターがより高いロス信号を受けるか、空洞インターロックとビームロスのパターンの関係性を知ることが大切である。特に興味があるのは、空洞など機器インターロックの発報はなくて、ロスモニタのみがインターロック発報する事象である。これらの幾つかについて、分析を行い、考えられる対策について紹介する。
山口 充孝; 鳥飼 幸太*; 河地 有木; 島田 博文*; 佐藤 隆博; 長尾 悠人; 藤巻 秀; 国分 紀秀*; 渡辺 伸*; 高橋 忠幸*; et al.
Physics in Medicine & Biology, 61(9), p.3638 - 3644, 2016/05
被引用回数：10 パーセンタイル：99.10(Engineering, Biomedical)2012年にPhys. Med. Biol.誌にアクセプトされた原著論文("Beam range estimation by measuring bremsstrahlung", Phys. Med. Biol. 57 (2012) 2843)について、計算コードPHITSを用いた水中での炭素イオンの飛程に関して再計算したところ、飛程の値に間違いが見つかった。今後、制動輻射を用いたビームモニタリングに関する研究を行う上で無視することができない差異であるため、関連する記述内容も含め、訂正した原稿を投稿する。
山口 充孝; 長尾 悠人; 河地 有木; 佐藤 隆博; 藤巻 秀; 神谷 富裕; 鳥飼 幸太*; 島田 博文*; 菅井 裕之*; 酒井 真理*; et al.
International Journal of PIXE, 26(1&2), p.61 - 72, 2016/00
炭素線治療中にその軌道上の生体組織内で発生する局所的密度減少は、ブラッグピーク位置のシフトを引き起こし、誤照射の原因となる。この密度減少を炭素線照射中に確認できれば、誤照射を軽減する対策が立てられる。そこで、重粒子線治療で発生する二次電子による制動輻射のうち、発生量が多く効率的測定が可能な低エネルギー光子(63-68keV)による生体内の局所的密度減少の検出方法を開発している。今回、空気間隙による密度減少の存在の検出が可能かどうかをPHITSコードを用いたモンテカルロシミュレーションにより次のように評価した。ビーム軸方向の長さが50mm、奥行き200mm、高さ200mmのアクリルブロック2個を、ビーム軸方向に10mmの間隙を設けて設置した。また、検出器として、幅2.4mmのスリットを持つ鉛製コリメータとテルル化カドミウム製の検出素子を組み合わせた。炭素線を照射した際にビーム軸に対して垂直方向に放出される63-68keVの光子を検出したところ、その検出量に明らかな増減が確認できた。この結果は、間隙の存在を十分検出することが可能であることを示す。
吉本 政弘; 原田 寛之; 岡部 晃大; 金正 倫計
Proceedings of 54th ICFA Advanced Beam Dynamics Workshop on High-Intensity, High Brightness and High Power Hadron Beams (HB 2014) (Internet), p.143 - 147, 2015/03
横方向のビームハローは大強度ビーム加速器の性能を制限するもっと重要なパラメータの一つである。そのためJ-PARC3GeVシンクロトロンRCSのビーム強度増強を行うにはビームハローの測定は必須である。ビーム分布に対して中心の密度が濃い部分をビームコア、周辺の密度が薄い部分をビームテール、さらに外周に散在している部分をビームハローと呼んでおり、一般にビームハロー部はビームコアに対して1/10000
1/1000000程度の強度と言われている。そのために、ビームハローを測定するには6桁程度のダイナミックレンジが必要になるが、単体の装置でこれを実現することは非常に困難である。そこで、ワイヤースキャナーとビームロスモニタを組み合わせた新しいビームハローモニタを開発し、ビームを取り出した輸送ラインに設置した。ロスモニタのダイナミックレンジは3桁程度だが、感度領域の異なるロスモニタを複数台組み合わせることで、非常に広いダイナミックレンジを実現でき、コア部からテール部そしてハロー部迄を含むビームプロファイルを計測することが可能となった。
畠山 衆一郎; 吉本 政弘
Proceedings of 11th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.703 - 705, 2014/10
J-PARCではLINACでACS空洞が導入され400MeVのビーム出力が可能となった。RCS (Rapid Cycling Synchrotron)においても、入射電磁石機器の電源を400MeV対応のものに入れ換えてビーム調整が行われた。当初より装置の不具合が多発するなどで、調整運転のスケジュールは非常に厳しいものとなり、ビームモニタを用いた各種パラメータの測定に要する時間の短縮が強く望まれた。本報告では、入射ビームのプロファイル測定に用いられるMWPM(Multi-Wire Profile Monitor)について、測定精度の向上、データ取得時間の短縮を目的とした信号処理系について述べる。
林 直樹; 廣木 成治; 木代 純逸*; 照山 雄三*; 豊川 良治; 荒川 大*; Lee, S.*; 三浦 孝子*; 外山 毅*
Proceedings of 2005 Particle Accelerator Conference (PAC '05) (CD-ROM), p.299 - 301, 2005/00
J-PARC(Japan Proton Accelerator Research Complex)ラピッドサイクリングシンクロトロンのためのビーム診断システムの開発を報告する。システムは、ビーム位置モニター(BPM),ビーム損失モニター(BLM),電流モニター(DCCT, SCT, MCT, FCT, WCM),チューンメーターシステム,324MHz-BPM,プロファイルモニター,ハローモニターからなる。BPMの電極は、静電タイプで、信号処理回路は、COD測定も、1周ごとの測定も可能となるようデザインした。5つのビーム電流モニターは、異なった時定数を持ち、全体で幅広い周波数帯域をカバーする。チューンメーターは、RFKOと信号ピックアップ電極で構成される。2種類のプロファイルモニターは、低強度のチューニングのためのマルチワイヤーモニターと非破壊の残留ガスモニターがある。
富澤 哲男; 木代 純逸; 廣木 文雄; 佐藤 進; 五十嵐 前衛*; Lee, S.*; 濁川 和幸*; 外山 毅*
Proceedings of 1st Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan and 29th Linear Accelerator Meeting in Japan, p.165 - 167, 2004/08
J-PARCではビーム診断系のビームモニター製作を進めている。この論文では、SDTL部ビーム位置モニターの現状を記述する。ストリップライン型モニターのインピーダンスは、筐体と電極の形状により調整する。4枚のストリップラインを用いたビーム位置モニターは、すでに中間輸送系(MEBT)で調整を行っている。幾つかのビーム状態におけるビーム位置測定の予備試験の結果も報告する。
佐藤 進; 富澤 哲男; 廣木 文雄; Lee, S.*; 五十嵐 前衛*; 池上 雅紀*; 上野 彰; 近藤 恭弘; 長谷川 和男; 外山 毅*; et al.
Proceedings of 1st Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan and 29th Linear Accelerator Meeting in Japan, p.467 - 469, 2004/08
J-PARC LINACではビーム位置検出器(BPM)として、ビーム輸送用チェンバー上にストリップ型ピックアップ電極(50
)を設置した構造を用いる。較正は(1)(ビーム模擬用に加速周波数324MHzを印加した)ワイヤによる設置前スキャン,(2)ビームを用いた設置後スキャン(BBC)の2段階である。電極形状設計とともに、既に初歩的な結果を得ているBBCを含め、ビーム位置測定の系統的較正について報告する。
富澤 哲男; 木代 純逸; 五十嵐 前衛*; Lee, S.*; 廣木 文雄
Proceedings of 28th Linear Accelerator Meeting in Japan, p.428 - 430, 2003/08
J-PARCリニアックで扱う大強度陽子ビームを安全に加速するためには、ビーム損失をいかに抑えられるかが重要なファクターであり、高品質ビームの発生や正確なビーム輸送とともに、ビーム診断系の役割が大切である。このビーム診断系に用いられるビームモニターには、目的に応じ電流モニター,位相モニター,ビーム位置モニター,プロファイルモニター,ビームサイズモニター,スクリーンモニター及びビーム損失モニターなどがあり、これらのビームモニターの現状における種類,配置及びデータ処理について報告する。
酒井 卓郎; 岩瀬 康弘*; 山本 幸伍*; 磯山 悟朗*; 奥田 修一*; 大熊 重三*; 西村 榮一*; 佐伯 清*; 小林 明*; 冨増 多喜夫*
Proc. of the 20th Linear Accelerator Meeting in Japan, 0, p.239 - 241, 1995/00
電子加速器で加速されたビームのマイクロパルスの構造を知ることは、加速器内で実際に起っている物理現象を知る上で重要である。しかしながらこのような高速現象を知る手段は限られており、同時に複数のパラメーターを測定することは難しかった。今回、28MeVの電子ビームが鏡面を通過する際に放出される遷移放射の可視部をTVカメラに取り付けた高速時間ゲートイメージインテンシファイヤーを用いて検出して、電子ビームの空間分布とその時間変化をマクロパルス内において測定した。また、45°偏向後のエネルギー分散の生じる場所での測定を行い、マクロパルス内におけるビームのエネルギー変化に関する情報を得ることに成功した。
*
PNC TJ1607 94-002, 60 Pages, 1994/03
大強度加速器放射線場におけるドシメトリーで重要となる広域かつ挟あい・複雑空間における線量率分布測定に対して、プラスチックシンチレーションファイバーを用いた新しい放射線空間分布センシング手法の開発と適用性を評価した。特に、中性子空間線量率分布の測定性能とノーマルファイバーを接続した長距離測定仕様における位置検出特性について実験的評価を行い、基本的な技術の確立と性能確認を行うとともに、従来の中性子やガンマ線サーベイメータで空間線量率マッピングを行うこととほとんど遜色のない結果が、極めて効率的に得られることを実証した。また、本手法を加速器ビーム損失モニターとしても活かすため、対になって測定されるべき加速器ビーム特性のモニター法についても検討を加えた。特に、我々のグループが開発している電子線形加速器用のビームモニタリング手法の中で、非破壊型かつ簡便であるという観点から、空気中または真空中で使用する多線式ビームプロファイルモニター及び同軸ケーブル用コネクターを用いたビームバンチ・ポジションモニターの有用性を示した。
米原 博人; 鈴木 寛光; 青木 毅; 米山 勝治*; 上山 泰男*; 佐々木 泰*; 永淵 照康*; 林 壮一郎*; 横溝 英明
Proc. of the 1993 Particle Accelerator Conf., 0, p.2039 - 2041, 1993/00
SPring-8(大型放射光施設)のシンクロトロンの仕様およびレイアウトが決定した。本シンクロトロンは、電子および陽電子をリナックから1GeVで入射し、8GeVまで加速した後、ストレージリングへ入射するものである。繰り返し周期は、1Hzで、軸上の一回転入射方式を採用している。これまでに全ての研究開発が終了し、成果を得ている。例えば、高周波加速空洞では、250kWの入力電力が可能であることが確認され、キッカー電磁石においては、100nsec以下の立ち上がり時間が達成された。シンクロトロンのマシンの製作は1993年より開始し、1997年には完成する予定である。本論文では、シンクロトロンの性能および各機器の仕様の中で、主にラティス、入出射方式、マグネット、真空システム、高周波加速システム、ビームモニタ、ビーム輸送系およびタイミングシステムについて記述する。
河合 視己人; 秋場 真人
JAERI-M 82-209, 18 Pages, 1982/12
JT-60NBI原型ユニット用の多チャンネル型光ビームモニタの試験を行った。イオン源の角度調整量にして
0.06
以内(水平軸)の精度でビーム中心軸の検出が可能で、また、フィラメン卜発光分などのバックグランド光の影響は狭帯域フィルターの設置により除去可能であった。これらのことにより、多チャンネル型光ビームモニタは、JT-60NBIのビーム中心軸の検出器としても実用可能なことがわかった。
河合 視己人; 大賀 徳道; 奥村 義和; 柴田 猛順
JAERI-M 8778, 14 Pages, 1980/03
強い中性水素ビームの中心軸の検出のための多チャンネル光ビームモニタを試作した。100ms以下の短時間内にビームプロファイルが再現性良く測定でき、中心軸検出が可能であるとわかった。
館盛 勝一
JAERI-M 7534, 10 Pages, 1978/02
超プルトニウム元素等の分離に用いる抽出剤di(2-ethyl-hexyl)phosphoric acid(DEHPA)の放射線分解を調べる研究の一環として、60MeV電子線および制動X線による照射実験を行った。その場合、試料の吸収線量を測定するために熱量計を利用した。すなわち、線量率既知の
線により予め補正した熱量計を、60MeV電子加速器の試料照射位置に置き、ビーム位置モニターでビーム電流を測定しながら熱量計の応答を記録した。得られたビーム電流と試料の吸収線量との検量線を用いれば、ビーム位置モニターのみで照射試料の吸収線量を推定することができる。DEHPAと同時に水も照射して両者の結果を比較したが、60MeV電子線あるいはX腺照射では、吸収線量に差は認められなかった。
北村 遼; 平野 耕一郎
not registered
【課題】荷電粒子ビームとの間の相互作用によるプローブの熱負荷が大きな場合であっても、荷電粒子ビームのビームプロファイルを安定して測定する。 【解決手段】ダクト20の内部を紙面垂直方向上向き又は下向きに荷電粒子ビームのバンチBが通過する。このバンチBがビームプロファイルの測定対象となる。ここでは、導電性のプローブ10A、10Bが用いられており、ビーム照射時において各々に誘起される電流が測定可能とされる。これによって、荷電粒子ビームの横方向(X方向、Y方向)のビームプロファイルが測定される。ダクト20よりも左側には、縦方向のビームプロファイルの測定のために、コリメータ30、RFデフレクタ電極40、コリメータ50、電子検出器60、偏向電磁石70が設けられている。プローブ10A、10Bは、高配向性グラファイトで構成される。
山口 充孝; 長尾 悠人; 菅井 裕之*; 酒井 真理*; 河地 有木; 佐藤 隆博; 神谷 富裕; 藤巻 秀; 荒川 和夫*; 鳴海 一雅
no journal, ,
炭素線治療においてビーム軌道上の空洞の発生はブラッグピークのシフトによる誤照射の原因となり、その発生を照射中に検出できれば、誤照射の影響を軽減する対策を講じることが可能となる。今回、人体を模したアクリル製ターゲット中の空洞を、検出視野が広く短時間測定に有利なマルチスリット型ガンマカメラで検出できるかどうかを、PHITSコードを用いたモンテカルロシミュレーションで次のように評価した。計算条件として(1)中心に半径2.5mm、長さ10mmの円柱形の空気空洞をもつ、半径50mm、長さ100mmの円柱形アクリルターゲットに、(2)入射エネルギー290MeV/uの炭素12ビームを、ビーム軸がターゲット及び空気空洞の回転中心軸と一致するよう入射させた。(3)放出光子測定のため、マルチスリット型コリメータ(鉛製)と検出器(テルル化カドミウム製)からなるガンマカメラを配置し、炭素ビームを照射した際にビーム軸に対し垂直方向に放出される光子を算出した。その結果、空洞の存在する領域と存在しない領域とで検出器へ到達する63-68keVの光子数に明らかな差があり、ビーム軌道上の空洞が十分検出可能であることが示された。
原田 寛之; Saha P. K.; 米田 仁紀*; 道根 百合奈*; 小野田 元喜*; 山田 逸平; 柴田 崇統*; 佐藤 篤*; 金正 倫計
no journal, ,
大強度陽子加速器では、線形加速器で加速された負水素イオンの2つの電子を円形加速器の入射点に設置された荷電変換用炭素膜にて剥ぎ取り、陽子へと変換しながら多周回にわたり入射することで、大強度陽子ビームを形成している。この入射手法は、炭素膜に大量のビームを通過させる破壊型の方式であり、その膜への熱負荷などによる膜の短寿命化、膜で散乱された陽子が周辺機器に衝突することによる機器の高放射化が、大強度ゆえに世界的な課題となっている。そこでJ-PARCでは、さらなる大強度出力に向けて、炭素膜に代わる非破壊型の「レーザー荷電変換入射」の方式を考案し、その原理実証実験に実施すべく、開発を進めている。さらにこの技術を応用して、破壊型のワイヤーに代わり、レーザーによる「非破壊型のビーム分布計測モニタ」の開発を行っている。現在までに400MeVの負水素イオンビームへのレーザー照射に向け、約70mの長距離のレーザー光路を新たに構築した。本発表では、レーザー荷電変換入射や非破壊ビームモニタの概要を紹介し、本実験遂行に重要な光路構築に関する準備状況を報告する。
