swift重离子的离子声学探测

Sebastian Lehrack; Walter Assmann; Markus Bender; Daniel Severin; Christina Trautmann; Jörg Schreiber; Katia Parodi

doi:10.1016/j.nima.2019.162935

swift重离子的离子声学探测

核实验 2020-01-08 v1 仪器与探测器

作者: Sebastian Lehrack , Walter Assmann , Markus Bender , Daniel Severin , Christina Trautmann , Jörg Schreiber , Katia Parodi

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摘要

位于射程末端附近的最大能量损失(Bragg峰)是离子在物质中阻止的特征，如果离子以足够短的束团沉积到介质中，则会产生声脉冲。这一所谓的离子声学效应已被研究数十年，主要用于天体物理应用，并且最近在质子治疗中因组织中精确射程测量而重新受到关注。在MLL串列加速器上用20 MeV质子进行详细的预备研究后，在GSI升级后的SIS18同步加速器上用能量约300 MeV/u的 $^{238}$ U和 $^{124}$ Xe离子束、以及能量约200 MeV/u的 $^{12}$ C离子进行了水中的离子声学射程测量，并使用快束提取获得1微秒脉冲长度。声学信号由基于标准压电的换能器以500 kHz平均频率在轴向几何下记录，并在时域和频域中评估。发现不同离子和能量的所得射程与Geant4模拟以及先前的测量一致，误差优于1%。鉴于离子声学在水中射程测量的高精度及其相对简单性，我们提出这种新方法用于GeV及以上能量重离子的阻止本领测量。我们的实验结果清楚地展示了离子声学粒子监测器的潜力，特别是对于未来加速器设施中预期非常强烈的重离子束。

关键词

离子声学效应 Bragg峰重离子射程 Geant4 质子治疗粒子监测器

引用

@article{arxiv.1903.12170,
  title  = {Ionoacoustic detection of swift heavy ions},
  author = {Sebastian Lehrack and Walter Assmann and Markus Bender and Daniel Severin and Christina Trautmann and Jörg Schreiber and Katia Parodi},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1903.12170},
  year   = {2020}
}

备注

22 pages, 15 figures, 3 tables, submitted to Nucl Instr Meth A

swift重离子的离子声学探测

摘要

关键词

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