Диагностика поперечного профиля пучка ионов по рентгеновскому излучению облучаемой мишени

В предстоящих экспериментах по нагреву мишеней интенсивным пучком тяжелых ионов в рамках проекта FAIR (Facility for Antiproton and Ion Research) измерение профиля пучка на мишени имеет большое значение для получения оптимального энерговклада в облучаемом материале и интерпретации экспериментальных результатов. Предложен метод диагностики поперечного распределения интенсивности ионов на мишени по регистрации рентгеновского излучения, возникающего в мишени под действием ионного пучка. В данной работе с помощью численного кода Geant4 была разработана и построена полномасштабная модель эксперимента и выполнено численное моделирование рентгеновской диагностики ионного пучка. Тестирование предложенного метода и сравнение с результатами моделирования выполнено в экспериментах на ускорителе UNILAC в GSI (Германия) с пучком ионов Au+26 с энергией 11.4 МэВ/а.е.м., проходящим через медную мишень толщиной 10 мкм. Рентгеновское изображение мишени формировалось с помощью камеры-обскура на CsI сцинтилляторе и регистрировалось с помощью цифровой sCMOS камеры с усилителем яркости.

1. Mintsev V. et al. // Contrib. Plasma Phys. 2016. V. 56. Nos. 3–4. P. 281–285.

2. Schönberg K. // Plasma Phys. 2020. V. 27. No. 4. P. 043103.

3. Pikuz S.A., Efremov V.P., Rosmej O. et al. // J. Phys. A: Math. Gen. 2006. V. 39. No. 17. P. 4765.

4. Geant4 Toolkit http://geant4-userdoc.web.cern.ch/geant4-userdoc/UsersGuides/ForApplicationDeveloper/fo/BookForApplicationDevelopers.pdf.

5. Geant4 Toolkit, physicslist http://geant4-userdoc.web. cern.ch/geant4-userdoc/UsersGuides/PhysicsList-Guide/fo/PhysicsListGuide.pdf.

6. Geant4 Toolkit, Low Energy Electromagnetic Physics https://geant4.web.cern.ch/node/1620.