Recently, a new high energy proton microscopy facility PRIOR (Proton Microscope for FAIR Facility for Anti-proton and Ion Research) has been designed, constructed, and successfully commissioned at GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung (Darmstadt, Germany). As a result of the experiments with 3.5–4.5 GeV proton beams delivered by the heavy ion synchrotron SIS-18 of GSI, 30 μm spatial and 10 ns temporal resolutions of the proton microscope have been demonstrated. A new pulsed power setup for studying properties of matter under extremes has been developed for the dynamic commissioning of the PRIOR facility. This paper describes the PRIOR setup as well as the results of the first static and dynamic proton radiography experiments performed at GSI.
REFERENCES
1.
C. L.
Morris
, N. S. P.
King
, K.
Kwiatkowski
, F. G.
Mariam
, F. E.
Merrill
, and A.
Saunders
, Rep. Prog. Phys.
76
, 046301
(2013
).2.
N. S. P.
King
, E.
Ables
, K.
Adams
, K. R.
Alrick
, J. F.
Amann
, S.
Balzar
, P. D.
Barnes
, Jr., M. L.
Crow
, S. B.
Cushing
, J. C.
Eddleman
, T. T.
Fife
, P.
Flores
, D.
Fujino
, R. A.
Gallegos
, N. T.
Gray
, E. P.
Hartouni
, G. E.
Hogan
, V. H.
Holmes
, S. A.
Jaramillo
, J. N.
Knudsson
, R. K.
London
, R. R.
Lopez
, T. E.
McDonald
, J. B.
McClelland
, F. E.
Merrill
, K. B.
Morley
, C. L.
Morris
, F. J.
Naivar
, E. L.
Parker
, H. S.
Park
, P. D.
Pazuchanics
, C.
Pillai
, C. M.
Riedel
, J. S.
Sarracino
, F. E. J.
Shelley
, H. L.
Stacy
, B. E.
Takala
, R.
Thompson
, H. E.
Tucker
, G. J.
Yates
, H.-J.
Ziock
, and J. D.
Zumbro
, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res., Sect. A
424
, 84
(1999
).3.
A. A.
Golubev
, V. S.
Demidov
, E. V.
Demidova
, M. M.
Kats
, S. B.
Kolerov
, V. S.
Skachkov
, G. N.
Smirnov
, V. I.
Turtikov
, A. D.
Fertman
, and B. Y.
Sharkov
, At. Energy
104
, 134
(2008
).4.
A. V.
Kantsyrev
, A. A.
Golubev
, A. V.
Bogdanov
, V. S.
Demidov
, E. V.
Demidova
, E. M.
Ladygina
, N. V.
Markov
, V. S.
Skachkov
, G. N.
Smirnov
, I. V.
Rudskoy
, A. P.
Kuznetsov
, A. V.
Khudomyasov
, B. Y.
Sharkov
, S. V.
Dudin
, S. A.
Kolesnikov
, V. B.
Mintsev
, D. N.
Nikolaev
, V. Y.
Ternovoi
, A. V.
Utkin
, D. S.
Yuriev
, N. S.
Shilkin
, V. E.
Fortov
, V. I.
Turtikov
, V. V.
Burtsev
, M. V.
Zhernokletov
, N. V.
Zavialov
, S. A.
Kartanov
, A. L.
Mikhailov
, A. V.
Rudnev
, M. V.
Tatsenko
, D. V.
Varentsov
, and L. M.
Shestov
, Instrum. Exp. Tech.
57
, 1
(2014
).5.
Y. M.
Antipov
, A. G.
Afonin
, A. V.
Vasilevskii
, I. A.
Gusev
, V. I.
Demyanchuk
, O. V.
Zyat’kov
, N. A.
Ignashin
, Y. G.
Karshev
, A. V.
Larionov
, A. V.
Maksimov
, A. A.
Matyushin
, A. V.
Minchenko
, M. S.
Mikheev
, V. A.
Mirgorodskii
, V. N.
Peleshko
, V. D.
Rud’ko
, V. I.
Terekhov
, N. E.
Tyurin
, Y. S.
Fedotov
, Y. A.
Trutnev
, V. V.
Burtsev
, A. A.
Volkov
, I. A.
Ivanin
, S. A.
Kartanov
, Y. P.
Kuropatkin
, A. L.
Mikhailov
, K. L.
Mikhailyukov
, O. V.
Oreshkov
, A. V.
Rudnev
, G. M.
Spirov
, M. A.
Syrunin
, M. V.
Tatsenko
, I. A.
Tkachenko
, and I. V.
Khramov
, Instrum. Exp. Tech.
53
, 319
(2010
).6.
Y. M.
Antipov
, A. G.
Afonin
, I. A.
Gusev
, V. I.
Demyanchuk
, O. V.
Zyat’kov
, N. A.
Ignashin
, A. V.
Larionov
, A. V.
Maksimov
, A. A.
Matyushin
, A. V.
Minchenko
, M. S.
Mikheev
, V. A.
Mirgorodskii
, V. N.
Peleshko
, V. D.
Rud’ko
, V. I.
Terekhov
, N. E.
Tyurin
, and Y. S.
Fedotov
, At. Energy
114
, 359
(2013
).7.
A. V.
Maksimov
, N. E.
Tyurin
, and Y. S.
Fedotov
, Tech. Phys.
59
, 1393
(2014
).8.
B.
Sharkov
and D.
Varentsov
, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res., Sect. A
733
, 238
(2014
).9.
M.
Durante
and H.
Stöcker
, J. Phys.: Conf. Ser.
373
, 012016
(2012
).10.
D.
Varentsov
, A.
Bogdanov
, V. S.
Demidov
, A. A.
Golubev
, A.
Kantsyrev
, P. M.
Lang
, D. N.
Nikolaev
, N.
Markov
, F.
Natale
, L.
Shestov
, P.
Simoniello
, G. N.
Smirnov
, and M.
Durante
, Phys. Med.
29
, 208
(2013
).11.
M.
Prall
, P.-M.
Lang
, C.
LaTessa
, F.
Mariam
, F.
Merrill
, L.
Shestov
, P.
Simoniello
, D.
Varentsov
, and M.
Durante
, J. Phys.: Conf. Ser.
599
, 012041
(2015
).12.
M.
Prall
, M.
Durante
, T.
Berger
, B.
Przybyla
, C.
Graeff
, P.-M.
Lang
, C.
LaTessa
, L.
Shestov
, P.
Simoniello
, C.
Danly
, F.
Mariam
, F.
Merrill
, P.
Nedrow
, C.
Wilde
, and D.
Varentsov
, “High-energy proton imaging for biomedical applications
,” Nat. Sci. Rep.
(submitted).13.
F. E.
Merrill
, A. A.
Golubev
, F. G.
Mariam
, V. I.
Turtikov
, and D.
Varentsov
, AIP Conf. Proc.
1195
, 667
–670
(2009
).14.
T.
Mottershead
, D.
Barlow
, B.
Blind
, G.
Hogan
, A.
Jason
, F.
Merrill
, K.
Morley
, C.
Morris
, A.
Saunders
, and R.
Valdiviez
, in Particle Accelerator Conference, PAC 2003
(IEEE
, 2003
), Vol. 1
, pp. 702–770.15.
F. E.
Merrill
, E.
Campos
, C.
Espinoza
, G.
Hogan
, B.
Hollander
, J.
Lopez
, F. G.
Mariam
, D.
Morley
, C. L.
Morris
, M.
Murray
, A.
Saunders
, C.
Schwartz
, and T. N.
Thompson
, Rev. Sci. Instrum.
82
, 103709
(2011
).16.
A. N.
Gerberg
, S. B.
Muho
, Y. D.
Rabinovich
, and V. S.
Skachkov
, Instrum. Exp. Tech.
1
, 49
(1980
).17.
K.
Halbach
, Nucl. Instrum. Methods
169
, 1
(1980
).18.
A. V.
Kantsyrev
, Vl. S.
Skachkov
, V. A.
Panyushkin
, A. A.
Golubev
, A. V.
Bogdanov
, A. V.
Bakhmutova
, E. M.
Ladygina
, N. V.
Markov
, O. S.
Sergeeva
, Vic. S.
Skachkov
, A. I.
Semennikov
, V. I.
Turtikov
, D. V.
Varentsov
, L. M.
Shestov
, M. E.
Rodionova
, M.
Endres
, P.-M.
Lang
, D. H. H.
Hoffmann
, and S.
Udrea
, “Permanent magnet quadrupole lenses for prototype of PRIOR proton microscope
,” Instrum. Exp. Tech.
(to be published).19.
C. T.
Mottershead
and J. D.
Zumbro
, in Particle Accelerator Conference, 1997
(IEEE
, 1997
), Vol. 2
, pp. 1397
–1399
.20.
21.
P.-M.
Lang
, “Aufbau und test des protonenmikroskops PRIOR (construction and test of the PRIOR microscope)
,” Ph.D. thesis, Technische Universität
, Darmstadt, 2015
.22.
V. S.
Skachkov
, M. A.
Kozchekin
, R. P.
Koujbida
, V. I.
Lulevich
, A. V.
Selin
, and O. S.
Sergeeva
, in Particle Accelerator Conference, 1993
(IEEE
, 1993
), Vol. 4
, pp. 2853
–2855
.23.
A.
Golubev
, A.
Kantsyrev
, O.
Sergeeva
, Vl. S.
Skachkov
, V. S.
Skachkov
, and V.
Turtikov
, in 2nd Workshop on High Energy Proton Microscopy, HEPM-2010
(IPCP, Chernogolovka
, Russia
, 2010
).24.
H.
Takeda
, T.
Kubo
, K.
Kusaka
, H.
Suzuki
, N.
Inabe
, and J. A.
Nolen
, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res., Sect. B
317
, 798
(2013
).25.
C. L.
Morris
, E.
Ables
, K. R.
Alrick
, M. B.
Aufderheide
, P. D.
Barnes
, Jr., K. L.
Buescher
, D. J.
Cagliostro
, D. A.
Clark
, D. J.
Clark
, C. J.
Espinoza
, E. N.
Ferm
, R. A.
Gallegos
, S. D.
Gardner
, J. J.
Gomez
, G. A.
Greene
, A.
Hanson
, E. P.
Hartouni
, G. E.
Hogan
, N. S. P.
King
, K.
Kwiatkowski
, R. P.
Liljestrand
, F. G.
Mariam
, F. E.
Merrill
, D. V.
Morgan
, K. B.
Morley
, C. T.
Mottershead
, M. M.
Murray
, P. D.
Pazuchanics
, J. E.
Pearson
, J. S.
Sarracino
, A.
Saunders
, J.
Scaduto
, A. E.
Schach von Wittenau
, R. A.
Soltz
, S.
Sterbenz
, R. T.
Thompson
, K.
Vixie
, M. D.
Wilke
, D. M.
Wright
, and J. D.
Zumbro
, J. Appl. Phys.
109
, 104905
(2011
).26.
G. R.
Lynch
and O. I.
Dahl
, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res., Sect. B
58
, 6
(1991
).27.
C. R.
Danly
, F. E.
Merrill
, D.
Barlow
, and F. G.
Mariam
, Rev. Sci. Instrum.
85
, 083305
(2014
).28.
M.
Schanz
, “Einfluss protoneninduzierter strahlung auf NdFeB-Permanentmagnete
,” Bachelor thesis,TU Darmstadt
, 2013
.29.
M.
Schanz
, M.
Endres
, O.
Deppert
, A.
Kantsyrev
, P.-M.
Lang
, T.
Lienig
, K.
Loewe
, N.
Markov
, O.
Gutfleisch
, L.
Shestov
, and D.
Varentsov
, “High energy proton induced radiation damage on PRIOR rare earth permanent magnet quadrupoles
,” Laser Part. Beams
(unpublished).30.
A. W.
DeSilva
and J. D.
Katsouros
, Phys. Rev. E
57
, 5945
(1998
).31.
D.
Sheftman
and Y. E.
Krasik
, Phys. Plasmas
17
, 112702
(2010
).32.
D.
Sheftman
, D.
Shafer
, S.
Efimov
, and Y. E.
Krasik
, Phys. Plasmas
19
, 034501
(2012
).33.
G. R.
Gathers
, Int. J. Thermophys.
4
, 149
(1983
).© 2016 AIP Publishing LLC.
2016
AIP Publishing LLC
You do not currently have access to this content.
