Comparison of two data acquisition and processing systems of Moller polarimeter in Hall A of Jefferson Lab

Two data acquisition and processing systems are used simultaneously to measure electron beam polarization by Moller polarimeter in Hall A of Jefferson Lab (Newport News, VA, USA). The old system (since 1997) is fully functional, but is not repairable in case of malfunction (system modules are not manufactured anymore). The new system (since 2010) based on flash-ADC is more accurate, but currently requires more detailed adjustment and further improvement. Description and specifications of two data acquisition and processing systems have been given. The results of polarization measurements during experiments conducted in Hall A from 2010 to 2012 are compared.Для измерения поляризации пучка электронов мёллеровским поляриметром зала А лаборатории им. Джефферсона (Ньюпорт-Ньюс, Вирджиния, США) параллельно используются две системы сбора и обработки данных. Старая система (работает с 1997 года) полностью функциональна, но не подлежит ремонту в случае выхода из строя (модули системы сняты с производства). Новая система на базе флэш-АЦП (введена в эксплуатацию с 2010 года) предоставляет больше возможностей для улучшения точности измерений, но на данный момент требует более детальной настройки и дальнейших доработок. Представлены описание и характеристики двух систем сбора и обработки данных. Сравниваются результаты измерений поляризации во время экспериментов, проведенных в зале А с 2010 по 2012 годы.Для вимірювання поляризації пучка електронів мьоллерівським поляриметром залу А лабораторії ім. Джефферсона (Ньюпорт-Ньюс, Вірджинія, США) паралельно використовуються дві системи збору та обробки даних. Стара система (працює з 1997 року) повністю функціональна, але не підлягає ремонту в разі виходу з ладу (модулі системи зняті з виробництва). Нова система на базі флеш-АЦП (введена в експлуатацію з 2010 року) надає більше можливостей для покращення точності вимірювань, але на даний момент потребує більш детального налаштування і подальших доробок. Представлено опис та характеристики двох систем збору і обробки даних. Порівнюються результати вимірювань поляризації під час експериментів, проведених в залі А з 2010 по 2012 роки

Measuring channel of electron radiation absorbed power

The measuring channel of absorbed power of the electron radiation in the range 0.1...100 kW using a flow-type calorimetric absorber is described in the paper. The measuring circuit of the channel performs determination of cooling liquid temperature at the input and output of the absorber and also makes measurement of the flow rate of a cooling liquid. The absorbed power is calculated from the measured parameters and then is displayed and stored into the channel memory. The measured and calculated parameters are transferred to the external computer by means of serial interface of RS-232 type. The measuring channel has been made as a stand-alone module with a LCD display and control keypad. The measurement process is carried out both in off-line mode, and under control of the external computer.Описані склад і принцип роботи вимірювального каналу поглиненої потужності електронного випромінювання в діапазоні 0.1...100 кВт із використанням проточного калориметричного перетворювача. Вимірювальний тракт каналу здійснює контроль температури охолоджувальної рідини на вході і виході перетворювача, а також вимірювання її витрати. По цих параметрах визначається поглинена потужність електронного випромінювання з подальшим її відображенням на дисплеї і накопиченням у пам'яті каналу. При необхідності всі контрольовані й обчислені параметри передаються на зовнішню ЕОМ по послідовному інтерфейсові RS-232. Вимірювальний канал виконано у вигляді окремого пристрою з LCD-дисплеєм і клавіатурою для керування. Це дозволяє проводити вимірювання як в автономному режимі, так і під керуванням ЕОМ.Описан состав и принцип работы измерительного канала поглощенной мощности электронного излучения в диапазоне 0.1...100 кВт с использованием проточного калориметрического преобразователя. Измерительная цепь канала производит контроль температуры охлаждающей жидкости на входе и выходе преобразователя, а также измерение ее расхода. По этим параметрам производится определение поглощенной мощности электронного излучения с последующим ее отображением на дисплее и накоплением в памяти канала. При необходимости все контролируемые и вычисленные параметры передаются на внешнюю ЭВМ по последовательному интерфейсу RS-232. Измерительный канал выполнен в виде отдельного устройства с LCD-дисплеем и клавиатурой для управления. Это позволяет проводить измерения как в автономном режие, так и под управлением ЭВМ

Modernization of control system of the beam critical parameters at a LU-10 industrial electron accelerator

Continuous control and monitoring of critical parameters of radiation processing of products is one of the requirements of the international standard ISO 11137. The current system to monitoring the parameters of radiation treatment of products at the LU-10 accelerator is being in operation for more than 15 years. The life-time of the mayor part of measuring modules is over, and those modules are no longer produced. Modernization of monitoring system with the use of the multi-functional USB modules, single-board mini-computers and EPICS control system (Experimental Physics and Industrial Control System) is considered. The architecture and software for a new monitoring system have been developed. Debugging and operation of the system in a test mode is performed.Безперервний контроль і моніторинг критичних параметрів радіаційної обробки продукції є одним з вимог Міжнародного стандарту ISO 11137. Діюча система контролю параметрів радіаційної обробки продукції на прискорювачі ЛП-10 працює більше 15 років. Велика частина вимірювальних модулів системи виробила свій ресурс і більше не виробляється. Розглянуто модернізацію системи контролю з використанням багатофункціональних USB-модулів, одноплатних міні-комп'ютерів та системи управління EPICS (Experimental Physics and Industrial Control System). Розроблена архітектура та програмне забезпечення для нової системи контролю параметрів радіаційної обробки. Проводиться налагодження і робота системи в тестовому режимі.Непрерывный контроль и мониторинг критических параметров радиационной обработки продукции является одним из требований Международного стандарта ISO 11137. Действующая система контроля параметров радиационной обработки продукции на ускорителе ЛУ-10 работает более 15 лет. Большая часть измерительных модулей системы выработала свой ресурс и больше не производится. Рассмотрена модернизация системы контроля с использованием многофункциональных USB-модулей, одноплатных мини-компьютеров и системы управления EPICS (Experimental Physics and Industrial Control System). Разработана архитектура и программное обеспечение для новой системы контроля параметров радиационной обработки. Проводится отладка и работа системы в тестовом режиме

The results of scientific cooperation of NSC KIPT and TJNAF (USA)

As a part of the spin-physics program at the Jefferson Laboratory (TJNAF), a Møller polarimeter has been developed to measure the polarization of electron beam of energies between 0.8 and 6.0 GeV. Since April 1998, regular measurements with the polarimeter are made. Kharkov scientists participated in 14 from 17 experiments, which were done in the Hall A. The most interesting published results are presented

Calibration of a system for on-line monitoring of electron energy and absorbed dose at an industrial accelerator LU-10

Particle beam energy and absorbed dose are critical parameters of product processing at industrial electron accelerators. For on-line monitoring of those parameters, a method based on measuring of distribution of the charge induced by irradiation in a wide-aperture stack-monitor, positioned behind an irradiated object, has been developed. A brief review of a control system for monitoring of the processing parameters created with the use of the EPICS package as well as the data of its operating experience at an LU-10 Linac of NSC KIPT are presented in the article. The procedure and results of calibration of the measuring channels within the electron energy range 8…10 MeV are described.Енергія частинок пучка і поглинута доза є критичними параметрами при обробці продукції на промислових прискорювачах електронів. Для on-line моніторингу цих параметрів розроблено метод, що є оснований на вимірюванні розподілу наведеного опромінюванням заряду у широкоапертурному стек-моніторі, який розміщено за оброблюваним об’єктом. Надано стислий огляд системи моніторингу та контролю параметрів обробки, що створена з використанням пакету EPICS, а також дані щодо досвіду її експлуатації на прискорювачі ЛУ-10 ННЦ ХФТІ. Описані процедура та результати калібрування вимірювальних каналів у діапазоні значень енергії електронів 8…10 МеВ.Энергия частиц пучка и поглощенная доза являются критическими параметрами при обработке продукции на промышленных ускорителях электронов. Для on-line мониторинга этих параметров разработан метод, основанный на измерении распределения наведенного облучением заряда в широкоапертурном стекмониторе, который находится за обрабатываемым объектом. Представлены краткий обзор системы мониторинга и контроля параметров обработки, созданной с использованием пакета EPICS, а также данные об опыте ее эксплуатации на ускорителе ЛУ-10 ННЦ ХФТИ. Описаны процедура и результаты калибровки измерительных каналов в диапазоне значений энергии электронов 8…10 МэВ

Electron beam Møller polarimeter at hall A, JLab

As a part of the spin-physics program at the Thomas Jefferson National Accelerator Facility (JLab), a Møller polarimeter has been developed to measure the polarization of electron beam of energies between 0.8 and 6.0 GeV. A unique design of this polarimeter was developed. A set of three quadrupole magnets provides an angular selection of the Møller electron pairs and a dipole magnet provides energy analysis. The test procedure and commissioning of the polarimeter are presented. The results of beam polarization measurements in long-term physical experiments, the correlation for the three-beam accelerator mode and other effects are discussed

Subsystem for control of isotope production with linear electron accelerator

One of advanced ways of isotope production for medicine is using of bremsstrahlung of the electron accelerator [1]. Therewith, this technology requires development of special target units, that can be operated under high radiation energy flow (up to 10 kW and more) and absorbed doze up to 10¹⁰ Gy. The conditions of high efficiency of the nuclide production and an isotope purity of them define requirements to the control and diagnostic systems. In this report the high-current LINAC subsystem for diagnostic and monitoring the basic technological parameters of isotope production (energy flux of bremsstrahlung photons and absorbed doze in the target, target activity, temperature and consumption of water cooling the converter and target) is described. The parallel printer port (LPT) of the personal computer is proposed to use as an interface with the measurement channels

A РС-controlled beam scanning system at the technological electron LINAC

The regulatory documents for a number of technological processes (sterilization and others) require that a continuous control and archiving of beam scanning regime should be provided. To meet these conditions at the radiation-technological facility with the electron linear accelerator LU-10 (10 MeV, 10 kW), an automated complex of scanner control was designed and put into operation. The complex is a CAMAC-based autonomous system controlled by a computer. It provides a programmed control of the beam scanning zone width proceeding from the assigned dimensions of the object under treatment, within 20 to 60 cm, with an automatic setting of the center of the zone in the middle of the object. The complex control also includes the possibility of correcting the position of the beam-scanning center in order to compensate the angle of beam entrance into the scanner electromagnet.Нормативные документы на ряд технологических процессов (стерилизация и др.) требуют обеспечения непрерывного контроля и архивирования режима сканирования пучка. Для выполнения этих условий на радиационно-технологической установке с линейным ускорителем электронов ЛУ-10 (10 МэВ, 10 кВт) разработан и введен в эксплуатацию автоматизированный комплекс управления сканером. Комплекс является основанной на стандарте КАМАК автономной системой под управлением РС. Он обеспечивает программное управление шириной зоны сканирования пучка, исходя из заданных размеров обрабатываемого объекта, в пределах 20…60 см с автоматическим выставлением центра зоны в середине объекта. Управление комплексом включает также возможность корректировки положения центра развертки пучка для компенсации угла его входа в электромагнит сканера.Нормативні документи на ряд технологічних процесів (стерилізація та ін.) вимагають забезпечення безперервного контролю й архивування режиму сканування пучка. Для виконання цих умов на радіационо- технологічній установці з лінійним прискорювачем електронів ЛУ-10 (10 МеВ, 10 кВт) розроблений і введений в експлуатацію автоматизований комплекс управління сканером. Комплекс є заснованою на стандарті КАМАК автономною системою під керуванням РС. Він забезпечує програмне управління шириною зони сканування пучка, виходячи з заданих розмірів оброблюваного об'єкта, у межах 20...60 см з автоматичним виставленням центра зони в середині об'єкта. Керування комплексом включає також можливість коректування положення центра розгортки пучка для компенсації кута його входу в електромагніт сканера

Formation and monitoring of secondary X-ray radiation under product processing with electron beam

When conducting an industrial radiation processes at an electron accelerator, a part of the beam energy is transformed into bremsstrahlung radiation. In such a way, the mixed e,X-radiation is formed in the area behind an irradiated object. The intensity of the electron and photon components in the radiation is determined by the energy and power of the primary electron beam, as well as by the parameters of the object and devices located behind it. In paper, the characteristics of the e,X-radiation accompanying the product processing by a scanning electron beam with energy 8…12 MeV at a LU-10 Linac of NSC KIPT are studied. The conditions for obtaining a source of secondary X-rays in the state of electronic equilibrium, as well as its monitoring using an extended free-air ionization chamber are explored. Such an extra-source of radiation can be used for carrying out various non-commercial programs like radiation tests, sanitization of archival materials and cultural heritage objects, etc.При проведенні радіаційно-технологічних програм на прискорювачі електронів частина енергії пучка трансформується в гальмівне випромінювання. Як наслідок, в області за об'єктом формується потік мішаного e,X-випромінювання. Інтенсивність його електронного та фотонного компонентів визначається енергією і потужністю первинного пучка електронів, а також параметрами об’єкта та розміщених за ним пристроїв. Досліджені характеристики e,X-випромінювання, що супроводжує обробку продукції скануючим пучком електронів з енергією 8…12 МеВ на промисловому прискорювачі ЛП-10 ННЦ ХФТІ. Вивчені умови отримання джерела вторинного гальмівного випромінювання в стані електронної рівноваги, а також його моніторингу з використанням протяжної вільно-повітряної іонізаційної камери. Таке додаткове джерело випромінювання може бути використано для проведення різних некомерційних програм, наприклад, радіаційних випробувань, санітарної обробки архівних матеріалів, об’єктів культурної спадщини та інше.При проведении радиационно-технологических программ на ускорителе электронов часть энергии пучка трансформируется в тормозное излучение. В результате, в области за объектом формируется поток смешанного e,X-излучения. Интенсивность его электронного и фотонного компонентов определяется энергией и мощностью первичного пучка электронов, а также параметрами объекта и размещенных за ним устройств. Изучены характеристики e,X-излучения, которое сопровождает обработку продукции сканирующим пучком электронов с энергией 8…12 МэВ на промышленном ускорителе ЛУ-10 ННЦ ХФТИ. Исследованы условия получения источника вторичного тормозного излучения в состоянии электронного равновесия, а также его мониторинга с использованием протяженной свободно-воздушной ионизационной камеры. Такой дополнительный источник излучения может быть использован для проведения некоммерческих программ, например, радиационных испытаний, санитарной обработки архивных материалов, объектов культурного наследия и т.п

Application of cathodoluminescence for on-line monitoring of regime of an industrial electron accelerator

Continuous monitoring of critical parameters of an industrial electron accelerator provides quality of product processing. For that purpose, the methods of contact-free diagnostics of processing regime are developed. One of them is based on application of a wide-aperture stack-monitor for on-line measurement of beam current, electron energy, and also the mean absorbed dose over the plain of beam scanning in an irradiated object [1]. In the work, the conditions of application of cathodoluminescence (CL), accompanied action of accelerated electrons on amorphous dielectrics, for adjustment of the stack-monitor, and also for measuring in on-line mode the dose in a point of control as well as of distribution of the electron flux density on the surface of the object, is studied. It is shown, that titanium dioxide, keeping the radiation-optical yield at an accumulated dose of up to 4 MGy, can be considered as a promising material for manufacturing of CL detector.Безперервний моніторинг критичних параметрів промислового прискорювача електронів забезпечує якість обробки продукції. З цією метою розробляють методи безконтактної діагностики режиму обробки. Одним з таких методів є on-line моніторинг струму пучка, енергії електронів і середнього значення поглинутої дози в оброблюваному об’єкті в площині сканування пучка, що базується на використанні широкоапертурного стек-монітора. Досліджені умови застосування катодолюмінесценції (КЛ), яка супроводжує дію прискореними електронами на аморфні діелектрики, для юстирування стек-монітора, а також вимірювання в on-line режимі величини поглинутої дози в контрольній точці та розподілу щільності потоку електронів на поверхні оброблюваного об'єкту. Показано, що як перспективний матеріал для виготовлення КЛ-детектора може бути використаний діоксид титану, який зберігає величину радіаційно-оптичного виходу при інтегральній поглинутій дозі до 4 МГр.Непрерывный мониторинг критических параметров промышленного ускорителя электронов определяет качество обработки продукции. С этой целью разрабатывают методы бесконтактной диагностики режима обработки. Одним из таких методов является on-line мониторинг тока пучка, энергии электронов и среднего значения поглощенной дозы в плоскости сканирования пучка, основанный на использовании широкоаппертурного стек-монитора. Исследованы условия применения катодолюминесценции (КЛ), сопровождающей воздействие ускоренными электронами на аморфные диэлектрики, для юстировки стек-монитора, а также измерения в on-line режиме величины поглощенной дозы в контрольной точке обрабатываемого объекта и распределения плотности потока электронов на его поверхности. Показано, что в качестве перспективного материала для изготовления КЛ-дозиметра может быть использован диоксид титана, который сохраняет величину радиационно-оптического выхода при интегральной поглощенной дозе до 4 МГр