Bm調整マニ

ExpR測定(1) 測定セットアップ

scnEDic● 測定量max Eout : Edeg出口位置での最大ビームエネルギー
これを、Al 相当 Range に変換した値 ExpR [μm]Edeg 厚 を変化させ、IC2 の電流値を測定し、照射位置での「Range 曲線」を取得する。
加速器からの電流量を IC1でモニターし、IC2 測定値を補正する。
得られた Range 曲線を、SRIM による IC2 中の⊿E計算値と比較: Fitting する。
この際、 ExpR 値 (１パラメータ) を仮定して 手動でメノコFit を行う。

● 照射実施中と同じセットアップで測定する。 即ち、● 準備手順➢ BeamSpot：
Au膜=IN、 Wob=ON で測定➢ ビームライン常設物： Au散乱膜、Kapton膜、IC1, PL1, Edeg
➢ User照射位置（Lair2位置)： IC2  この測定専用➢ 使用する検出器：
IC1, IC2
PL1 は不使用。でも常設物なので置いておく。
高Flux測定なので、HV = OFFしておく事！

[01] IC1を Kap膜フランジにはめる。
Edeg を下流にズラし、挿入スペースを確保。
IC1の保護カバー(両面あり)を、外し忘れない事！
IC1の Sig, HV ケーブルは常設のママ[02] PL1架台 を 設置； アルミ□穴板側 = 上流
PL1の保護カバーを、外し忘れない事！
IC1, Edeg と干渉して薄膜を破かない様に注意！
PL1の Sig, HV ケーブルを繋ぐ[03] Edeg 下流面を Lair1 に戻す
Lair1 は、Edeg装置毎に異なる。C～Kr用：Laisr1=145mm Xe用:=100mm[04]

IC2 を Xsld上に置き、Z=照射位置: Lair2 にする
Xsld の Z位置設定は、スライダーに書いてある。
IC2 の Sig, HV ケーブルは常設のママ
IC2 X=±0 center ; Beam 軸上 を確認[05] 各検出器の HV=ON
HV( IC1, IC2) = +400V ～ 3μA[06] E5退出前にEdeg = 0μm：all OUT を確認。 レーザー、照明=ON のママで良い。

Rev.230626

Bm調整マニ: ExpR測定

1Bm調整マニ

ExpR測定(２) LabViewで測定● 測定手順scnEDic

使用するVI : E5A_scanED.vi[11] ビーム強度調整
再確認： HV(PL1)=OFF, HV(IC1,IC2)=ON, Edeg=0μm
E5A_Plot.vi を見ながら、IC1, IC2 [A] ～ 前回値 ～ 1E-7[A] にする。

[12] VI 起動、パラメータ設定
通常は incotE5 上で .exe 版を起動する
タグ：Config で、① 「BmON保持 = 30sec」 「測定間隔=2000ms」 ： ２秒間隔で30秒測定② 「GrpMid」 「GrpMax」 ： 核種により右端の値に設定。プロット範囲指定。
タグ: Scanリスト で、③ 「EDcmdリスト」 を、④ からコピペする 《注11》③[13] VI 測定スタート
タグ：PltRaw の グラフ ⑤ を見守る
IC1 ： Edeg 上流側の電流値は、なるべく一定であること。
少々変動しても、次頁解析の時に、IC1でIC2を normalize する
IC2 ： Edeg 下流側の電流値が、BG レベルまで落ちきったら測定終了[14] VI の測定Log は、~¥LabView Data¥ scnEDic_yyyymmddhhmm.dat に保存される。

④※ IC2 の測定曲線が、前回の同Beam調整をほぼ再現していなかったら→ Thick 厚い方向にズレ： 保護カバーなど入っていないか？
Thick 薄い方向にズレ： IC2 設置位置が Lair2 より短い？ PL1が薄い？

《注11》 EDcmdリストは、２種類ある
・ラフスキャン用： ～15点 BraggPeak 位置の確認用
・本番測定用：～60点 BgPk付近を細かく。
更に Ebeam±2% をカバー
Excel表 ①準備_ED選_.xlsm を用いて準備し[後述]、④へコピペ、若しくは③へ直接コピペする。

⑤①②Rev.230626

Bm調整マニ: ExpR測定

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ExpR測定

Bm調整マニ(３) Excelで解析-1

scnEDic● データ読込み

使用するExcel : ②実験_scnEDic_*.xlsm[21] 解析用 Excel を開く②③

このファイルは、各Bm毎に異なるので、予め用意しておく事！

[22] LVデータを読み込む
前述の scnEDic_yyyymmddhhmm.dat を CSV で開く①

ファイル：開く： から、「コンマ区切り」「区切文字＝コンマ」で、列：日付 = 日付、 列：ED Ptn と、Att Num と Ptn の３列 = 文字列 を指定[23] シート：3_Log に CSV をコピペ
① : 12 行目 から 「貼付け：値」 でペースト 表示書式が崩れない様に！
今回測定の 最終行以降は「値：クリア」する [24]で読込まれない様② に、 .dat の File名 と、Note を記入する③ ラベル列 は、各 Edeg 厚さのRun の集計値(Avr, StD, Sum, Min, Max)[24] シート：3_Log選 で 集計値行のみを pick up：マクロ実行④ pick up 結果表示エリア を 「値：クリア」 しておく
⑤ の指定は Avr と StD の２通り ある
先ず Avr を指定して ⑥ Log選択ボタン を押し 《注21》④ pick up 結果： EDptn, Run#, IC1[A], IC2[A], 気温[℃], 気圧[hPa] 列を
シート：2_IC解析 の 列 ⑦a ～ ⑦e に 「貼付：値」でコピペ
次に StD を指定して再度 ⑥ を押し④ pick up 結果： IC1[A], IC2[A] 列をシート：2_IC解析 の 列 ⑧a ～ ⑧b に 「貼付：値」でコピペ⑤⑥[25] シート:2_IC解析 で、計算式記述行を調整④⑨ の部分は、⑦、⑧ のデータ点行数に合わせて、上行から「貼付：数式」 or 不要行を「数式と値クリア」する。

⑦a《注21》 [24] のコピペ作業では、シート：3_Log選 と 2_IC解析 の２画面表示にしておくと便利
だが、⑥ Log選択ボタン のマクロ実行が有効なのは、１画面目( [1]マークあり )のみです。これはExcelの仕様。

Rev.230626⑨⑦b ⑦c ⑧a ⑦d ⑧b

Bm調整マニ: ExpR測定⑦e3Bm調整マニ

ExpR測定(３) Excelで解析-2scnEDic④c④b③aX:⊿E(IC2)[MeV] : SRIM計算値 vs.
Y: IC2 [A]: 実測値 の 較正

④a②Fit①全体③b● Fitting 作業⑤⑥
● Fitting の説明① ： Range曲線 X: Edeg厚[μm] Y:⊿E(IC2) “計算値”② ： Fitting図 X:⊿E(IC2) [MeV] “計算値” vs Y: IC2 [A]Range曲線[MeV]で、実測vs計算を比較する為に、先ず⊿E [MeV] vs IC2 [A] を較正(Fitting) する

実測点
青点： BraggPk手前
赤点： BgPk超え①拡大
実測点 青点： ⊿E(IC2) “計算値”
予想線 5本： ExpR±5,10μm “計算値”[31] 実測値→ シート：params へ記入③a : 平均温度、気圧 を③b ： Book内名前定義 AirT, AirP へ記入[32] Fitting 範囲 を指定④a : IC2[A] の peak点を探し(橙塗にする)、その「行番号」を④b : に記入④c : が Fit結果で、②Fit の緑線 に相当※ BgPk超え: Nuclear Stopping 優勢領域？ では、Fitからズレ大きくなる[33] ExpR値 を メノコで振る⑤ : Book内名前定義 ExpR を変化させ、①拡大 の 赤線: ExpR±0 [μm] が良く合う値にする 《注3１》[34] ⑥ に、ExpR 決定値 を記入《注31》 “良く合う” とは？
➢ BgPk を超えて 「⊿Eが半分落ちた付近」で、赤線: ExpR±0 と重なるような ExpR値を採用する事にしている。
➢ “合い具合”は、核種によって異なる。
重核：Kr, Xe では、Range曲線計算値とよく合う
軽核：C, Ar では、実測Peakが鈍り、落ちきってからTail が伸びる。
※これは、厚いEdeg使用による、E straggling や 核反応による軽粒子放出が原因か？
➢ 尚、[33] で ExpR を振ると、当然のことながら、④c と ②Fit の 実測点と Fit線 も変化するので、①図 と ②図 の”合い具合” もにらみながら、ExpR 値をメノコで振る事！

シート: 2_IC解析 を 印刷して、Userへ提供する。 以上で完了
Rev.230626

Bm調整マニ: ExpR測定

4Bm調整マニ

ExpR測定(４) scnEDic パラメータ (予め準備必要）

scnEDic①準備Kr_ED選_*.xlsm を用いる。このファイルは核種毎に異なるので予め準備しておく事！

① ⊿E計算表④a④b ④c⑤⑥● 測定すべき Edeg組合せ を決める
[42] シート：1a_ED考 で、②③● ExpR “予想値” を予め計算しておく

先ず ⑥列を 「値：クリア」しておく④a,b,c が Edeg組合せ(厚さ順でsort済)の一覧表③ ExpR Book内名前定義 を [41] ② の値に順次設定⑤ ⊿Eclc が IC2 中での⊿E値なので、この数字一覧をにらみながら、⑥ 測定点マーク欄 に コメント文字を記入すると、⑦ シート:1b_ED考図 に、赤点が１つづつ増える
この赤点の間隔をにらみながら、⑥を調整する※ BgPk付近は密に選択する事！

⑦以上の操作を [41] 1)～3) の ExpR 全てについて繰返す[41] シート：params で、① 上流からの ⊿E 計算表 を用いて、以下の場合の ExpR 予想値を計算し、② に結果を記入しておく
1） PL1 有り(照射実施用) の場合の ExpR
2) PL1 無しの場合： PL1交換時に必ず測定する事！
3) 1) と 2) それぞれの場合で更に、加速器からの Ebm が δEbm = ± 2 [%]変動した場合の ExpR も計算しておく
Rev.230626● 測定点の抽出[43] シート：2a_ED選 で、先ず ⑧b 表を 「値：クリア」しておく⑧a ボタンを押す と、⑥ でコメント文字を記入した行だけを抽出して、⑧b に pick up してくれる

Bm調整マニ: ExpR測定⑧a⑧b5ExpR測定

Bm調整マニ(参考) ExpR fit でやっている事-1

scnEDic⑤b⑤a③b③b①③a②a ②b④a②c②d④c④b[81] ① Edeg 組合せ -> total 厚 Th0 に変換

表右以降は、残差計算等《注82》 IC2 の内部構造[82] ②a Th1 = ExpR – Th0 : Edeg 出口位置での「残りRange」
ExpR の定義 = “ Eout = 0 となる Al 相当Range “ より明らか。
「残りRange」 は、単位：Al 厚 の次元に於ける引き算で求まる。
※ コレが、ExpR という 「１パラメータ量」 を導入した理由である 《注81》[83a] ②b Eout [MeV/u] = srRng2E( Th1 ) : Edeg 出口での Beam E: Ebm
Range → Energy は、一意な関数で変換可能なので、残りRange [μm] → Eout [MeV/u] へ変換する。 SRIMfit関数:srRng2E() 使用
その後は、SRIMfitで各物質厚を通過後の Ebm を計算する。

[83b] ②c E00 = srEnewGas( Eout, Lair2, Tair, Pair ) : 照射位置での Ebm[83c] ②d ⊿Eｃｌｃ = e5adE_IC( E00, Tair, Pair, IC2各種膜厚 ) : IC2中での ⊿E
IC2 の構造 《注82》 を考慮して、各層の膜厚通過後の Ebm を計算し、最終的に、収集電極両側の空気層での⊿E [MeV] を求める。

[84a] ③a IC1 [A] 測定値 : Edeg 上流側の Bm電流測定値 について、③b IC1avr [A] 測定中の平均値を求め、⑤c
実測点 (x,y) = ( ②d , ④b )青点： BraggPk手前
赤点： BgPk超え = ( ②d , ④c )※ 一連の測定中に、加速器からのBm量が変動する場合もあるので、

IC2_Sld_My
IC2_Sld_Al
IC2_Gap_Air1
IC2_HV_My
IC2_HV_Al
IC2_Gap_Air2
IC2_Elc_My
IC2_Elc_Al

IC1,2常用4.0 [μm] シールド膜 Mylar 無し
0.1 [μm] シールド膜 Al 無し
5.5 [mm] Air Gap シールド～HV膜間2.0 [μm] HV印加膜 Mylar ムキだし
0.1 [μm] HV印加膜 Al： 片面蒸着？
2.0 [mm] Air Gap HV～電極膜間Elc_Mylar
2.54 [μm] 電極膜 Mylar Gapは片方のみ
Elc_Al0.20 [μm] 電極膜 Al > ExpR を指定

IC2Sld_Mylar
Sld_Al
Gap_Air1
HV_Mylar
HV_Al
Gap_Air2[84b] ④a IC2 [A] 測定値 : 照射位置の Bm電流測定値 を、④b IC2norm [A] = IC1avr / IC1 * IC2 で normalize 補正する
④ｃ は、 ④b と同値だが、 ⑤a BraggPk手前の範囲外(Pk超え)の値のみ 《注81》 “ExpR 計算方式” で考慮しているのは、➢ Edeg出口より下流にある物質(空気とIC2膜) を通過する際の⊿E だけである➢ それより上流の物質(Au膜, Kap, PL1中の構造物) の”厚さ測定誤差”には影響しない[84c] ⑤a 直線Fit範囲指定を考慮して、➢ 但し、ExpR実測値は次の要因で変動する。
⑤b 直線近似 Excel LINEST()関数 を用いて、加速器からの Ebm の変動 や 上流物質厚の変動(PL1を交換した時、他に邪魔モノがある時)②d ⊿Eｃｌｃ [MeV] vs ④b IC2norm [A] の補間式を求め、➢ 更に、Edeg Al板の厚さ測定精度 が、このRange測定の精度を決める。
⑤c 緑線でプロット。 同図中に、実測点も表示。
Rev.230626

Bm調整マニ: ExpR測定

6ExpR測定

Bm調整マニ(参考) ExpR fit でやっている事-2①b③全体

scnEDic

④全体

①a③拡大

④拡大
計算点 (x,y) = ( ②a , ②c )偏差予想線 ５本 をプロット①拡大シート：2_IC解析 で、左記計算値と比較②a ②b ②c[85] シート：1_IC計算 で ExpR± 5,10 μm の Range 曲線 を別途計算している①a ： Edeg厚さ [μm] 方向の計算 step 指定※ BgPk付近は、細かい step で計算が必要①b ： ExpR ± 偏差 [μm] 方向の計算 step 指定※ ビーム核種によって 偏差step を変える。軽粒子は step大きく②a ： Th0 [μm] : 計算する Edeg厚さ②b ： Erng [MeV/u] = srRng2E( [ExpR±偏差] - Th0 ) Edeg出口の Ebm②c ： ⊿Eｃｌｃ [MeV] = e5adE_IC( E00, Tair, Pair, IC2各種膜厚 ) : IC2中での ⊿E③ ： 計算結果をプロット[86] シート：2_IC解析 で④ ：上述の計算値と、実測点を比較表示する

Rev.230626Bm調整マニ: ExpR測定

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