피코초 강렬한 레이저 가속 양성자 진단을 위한 소형 온라인 양성자 분광계
소환
Teng, J., Shan, LQ, Zhu, B., Deng, ZG, He, SK, Yuan, ZQ, Qi, W., Wang, HL, Wei, H., Yan, YH, Huang, H., Zhang , TK, Wang, WW, Yi, T., Zhang, F., Yu, MH, Yang, L., Lu, F., Yang, ZH, Zhang, B., Cui, B., Tian, C., Zhou, KN, Wu, YC, Su, JQ, … Gu, YQ(2023). 피코초 강렬한 레이저 가속 양성자를 진단하기 위한 소형 온라인 양성자 분광계입니다. AIP 발전 , 13 (11), 115008. https://doi.org/10.1063/5.0171418
키워드
- 양성자 분광계
- CMOS 플레이트 검출기
- 피코초 강렬한 레이저
- 전자기 펄스(EMP)
- 신틸레이터 스크린
- 광섬유 플레이트(FOP)
- 레이저 구동 이온 가속
- 톰슨 포물선 분광계(TPS)
- 에너지 스펙트럼
- 변환 효율
- Geant4 몬테카를로 시뮬레이션
- Xingguang-III 레이저 시설
- CsI 신틸레이터
- DRZ-high Gd2O2S 신틸레이터
- GAGG(Ce) 섬광체
짧은
양성자 스펙트럼을 안전하고 효율적으로 측정하기 위해 CMOS 플레이트 검출기에 기반한 소형 온라인 양성자 분광계가 개발되었습니다.
요약
이 기사에서는 강력한 피코초 레이저로 가속된 양성자 에너지를 측정하는 데 사용되는 온라인 양성자 분광계의 새로운 설계를 제시합니다. 분광계는 신틸레이터 스크린, 광섬유 플레이트(FOP) 및 CMOS 센서로 구성된 CMOS 플레이트 검출기를 사용합니다. 신틸레이터 스크린은 양성자 에너지를 가시광선으로 변환하며, 이는 FOP에 의해 수집된 후 CMOS 센서에 의해 감지됩니다. 알루미늄 하우징은 레이저-플라즈마 상호 작용 중에 생성되는 강력한 전자기 펄스(EMP)로부터 시스템을 보호합니다.
연구진은 CsI, DRZ-high Gd2O2S 및 GAGG(Ce)의 세 가지 신틸레이터 스크린의 검출기 반응을 분석했습니다. 결과는 이 방법이 CMOS 센서만 사용하는 것보다 피코초 레이저로 가속된 양성자를 검출하는 데 더 효과적인 것으로 나타났습니다. 분광계는 Xingguang-III 레이저 시설에서 테스트되었으며, 다양한 신틸레이터를 사용하여 EMP를 효과적으로 차폐하고 양성자 신호를 기록했습니다. 50μm 두께의 GAGG 신틸레이터를 사용하는 시스템의 공간 분해능은 주로 입구 핀홀 크기와 핀홀, 양성자 소스 및 검출기 사이의 거리에 따라 달라집니다. 이 연구는 더 높은 양자 수율을 갖는 더 얇은 신틸레이터와 더 얇은 알루미늄 호일을 사용하면 저에너지 양성자의 검출을 더욱 향상시킬 수 있음을 시사합니다.