TECHNIQUE FOR DETERMINING THE KINETIC ENERGY OF A HADRON BEAM

• Main Authors: PAROL, Wiktor, KOZELA, Adam, KULESSA, Paweł
• Format: Patent
• Language: English; French
• Published: 06.09.2024
• Subjects: MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION; MEASURING; PHYSICS; TESTING

The subject of the invention is a technique for determining the kinetic energy of a hadron beam., using elements of the particle time of flight method, characterised in that all amplitudes for the measured signals SA(k) and SB(k) are recorded simultaneously from two detectors (A) and (B) located at a precisely defined distance L from each other and connected to a processing unit enabling the analysis of images recorded by both detectors, placed along the line of the studied hadron beam, over a period of time corresponding at least to 100 times the theoretical value for the time of flight of a hadron beam particle between the detectors (A) and (B), with time resolution at least on the level of 0.5 ns. An initial analysis of the SA(k) and SB(k) signals is carried out and signals with amplitude lower than the specified noise level and signals with a profile shape deviating from the determined reference profile are removed. Next, an analysis of the statistical correlation of signal profiles is carried out for SA(k) and SB(k) signals by shifting the recorded profile for the signal recorded by detector (B) with its recording basis step k, compared to the determined signal profile from the detector (A) until the maximum overlap of signal profiles is achieved for the signals SA(k) and SB(k). The multiple of steps k designated as TD is defined and used to shift the SB(k) signal compared to the SAk) signal, such that the function expressed with the following equation reaches its minimum: formula (I) The location of the global minimum of the R(TD) function is determined with the value of τ Dmin, which corresponds to the time of flight of hadrons between the detectors (A) and (B), expressed with the formula t=Δt*τDmin, where Δt is the length of a single step k. The kinetic energy value for the hadron beam is determined using the obtained time of flight t between the detectors A and (B) according to the known physical relationships for the given hadron beam. L'invention a pour objet une technique permettant de déterminer l'énergie cinétique d'un faisceau de hadrons à l'aide d'éléments du procédé de temps de vol de particules, caractérisée en ce que toutes les amplitudes relatives aux signaux mesurés SA(k) et SB(k) sont enregistrées simultanément par deux détecteurs (A) et (B) situés à une distance L définie précisément l'un de l'autre, et qui sont connectés à une unité de traitement permettant l'analyse d'images enregistrées par les deux détecteurs, placés le long de la ligne du faisceau de hadrons étudié, sur une période de temps correspondant à au moins 100 fois la valeur théorique associée au temps de vol d'une particule de faisceau de hadrons entre les détecteurs (A) et (B), avec une résolution temporelle d'au moins 0,5 ns. Une analyse initiale des signaux SA(k) et SB(k) est réalisée, et les signaux dont l'amplitude est inférieure au niveau de bruit spécifié ainsi que les signaux dont la forme de profil s'écarte du profil de référence déterminé sont éliminés. Ensuite, on réalise une analyse de la corrélation statistique de profils de signal pour les signaux SA(k) et SB(k) en décalant le profil enregistré pour le signal enregistré par le détecteur (B) à l'aide de son étape de base d'enregistrement k, par rapport au profil de signal déterminé par le détecteur (A) jusqu'à ce que le chevauchement maximal de profils de signaux soit obtenu pour les signaux SA(k) et SB (k). Le multiple des étapes k désigné comme TD est défini et utilisé pour décaler le signal SB(k) par rapport au signal SA(k), de sorte que la fonction exprimée avec l'équation suivante atteint son minimum : formule (I). L'emplacement du minimum global de la fonction R(TD) est déterminé avec la valeur de τ Dmin, qui correspond au temps de vol de hadrons entre les détecteurs (A) et (B), exprimé avec la formule t=Δt*τDmin, dans laquelle Δt est la longueur d'une seule étape k. La valeur d'énergie cinétique pour le faisceau de hadrons est déterminée à l'aide du temps de vol t obtenu entre les détecteurs A et (B) selon les relations physiques connues pour le faisceau de hadrons donné.