Scintillateur

L’ensemble scintillateur, comme le montre la figure 1, est un dispositif diagnostique de faisceaux utilisé principalement pendant la mise en service des lignes de faisceaux. On peut aussi utiliser les scintillateurs pour résoudre les problèmes d’optique ionique ou pour déterminer les caractéristiques des faisceaux extraits aux ports de sortie des cyclotrons H− avant la conception d’une ligne de faisceaux ou d’une cible.


Figure 1: Coupe transversale de l’ensemble scintillateur isométrique


Caractéristiques et usages

L’ensemble scintillateur est monté dans l’assemblage du sélecteur de cible à l’extrémité aval de la ligne de faisceaux Un courant de faisceau de particules chargées de moins de 3 microampères à une énergie cinétique de 14 MeV peut bombarder le scintillateur. À l’endroit où le faisceau frappe le scintillateur à quartz, le quartz scintille, émettant une lumière visible que l’on peut observer à l’aide d’une caméra en circuit fermé, sur un écran de contrôle en circuit fermé ou en image “en direct” sur un ordinateur portatif.

Il est supposé que la tache de faisceau scintillée est essentiellement linéaire en fonction de l’intensité du faisceau. En observant et notant l’image scintillée en fonction du réglage de l’accélérateur (source d’ions, aimant principal, Radiofréquence, dépouilleur, vide) ou en fonction du réglage de la ligne de faisceaux (aimant de guidage XY, aimants quadripôles), l’opérateur peut déterminer la taille et la forme du faisceau, et le centrer en fonction du réglage de l’accélérateur et de la ligne de faiseaux.

L’opérateur essaie généralement de trouver la combinaison de réglages capable de produire au mieux une tache de faisceau centrée et circulaire ayant le diamètre de l’ouverture de cible nominale. Le support de scintillateur indiqué à la figure 2 a des fils croisés avec les lettres T =Haut, L= Gauche, R= Droite, B= Bas incisées afin de pouvoir vérifier l’orientation et la position de la tache de faisceau. Le support de scintillateur est usiné avec précision à un diamètre de 24,00 mm si bien qu’un logiciel d’analyse d’image utilisé pour analyser les images de taches de faisceaux enregistrées a un point de repère précis à l’intérieur de l’image pour calibrer l’échelle de longueur.


Figure 2: Support de scintillateur vu en plan et en coupe transversale.


Caractéristiques de Rendement Technique

Puissance de faisceau maximale:

42 watts

Courant maximal pour proton de 14 MeV:

3 microampères

Durée d’exposition maximale à la puissance de faisceau maximale:

2 heures

Ouverture de l’assemblage pour calibration optique:

∅24.00 mm

Orientation des incisions des fils croisés:

haut, gauche, droite

Caractéristiques techniques de l’interface:

Matériau scintillant:

quartz, 19mm par ∅32 mm

Région à vide fonctionnelle:

vide poussé (~10-6 Torr)

Joint à vide:

joint annulaire

Dispositif de montage:

monture au port de cible dans une région à vide fonctionnelle TRIUMF ou monture à la demande

Dispositif de prise de vue recommandé:

45 miroir placé à 45 degrés d’une caméra en circuit fermé.*†. Image captée par un ordinateur équippé d’un capteur d’écrans†

Analyse des données:

logiciel d’analyse d’image tel qu’Optimetric†.

Voir la figure 3 montrant un modèle d'installation .

*La caméra n’est pas placée en ligne directe avec le scintillateur dans l’axe des particules chargées, cela augmenterait le dommage causé par les neutrons. Il y a même un risque que les pixels de la caméra soient endommagés par les neutrons immédiatement après un bombardement dans le cas où la caméra est à 90 degrés de l’axe du faisceau. La vie utile d’une caméra est d’environ 2 heures. Choisissez une caméra en circuit fermé de base n’ayant ni circuitrie de traitement évoluée ni carte de circuits imprimés aux proprietés spéciales avancées car elles peuvent être rapidement endommagées dans le champ de neutrons.

†Ces instruments et logiciels peuvent ou non être fournis avec l’ensemble scintillateur selon vos besoins.


Figure 3: Montage typique de ligne de faisceaux, scintillateur, miroir, caméra en circuit fermé et station de contrôle..


 


Figure 4: Protons de 14 MeV à une intensité de 0,6 µA sur une ligne de faisceaux #2 à scintillateur à quartz installé au port supérieur du sélecteur de cible. VQM maintenu à 44,0 A. HQM varié (de gauche à droite): 51,0 A, 53,0 A, 55,0 A, 60,0 A, 61,5 A.