We report on the cross-calibration of Thomson Parabola (TP) and Time-of-Flight (TOF) detectors as particle diagnostics, implemented on the most recent setup of the ALLS 100 TW laser-driven ion acceleration beamline. The Microchannel Plate (MCP) used for particle detection in the TP spectrometer has been calibrated in intensity on the tandem linear accelerator at the Université de Montréal. The experimental data points of the scaling factor were obtained by performing a pixel cluster analysis of single proton impacts on the MCP. A semi-empirical model was extrapolated and fitted to the data to apply the calibration also to higher kinetic energies and to extend it to other ion species. Two TOF lines using diamond detectors, placed at +6° and -9° with respect to the target-normal axis, were benchmarked against the TP spectrometer measurements to determine the field integrals related to its electric and magnetic dispersions. The mean integral proton numbers obtained on the beamline were about 4.1 × 1011 protons/sr with a standard deviation of 15% in the central section of the spectrum around 3 MeV, hence witnessing the high repeatability of the proton bunch generation. The mean maximum energy was of 7.3 ± 0.5 MeV, well in agreement with similar other 100 TW-scale laser facilities, with the best shots reaching 9 MeV and nearly 1012 protons/sr. The used particle diagnostics are compatible with the development of a high-repetition rate targetry due to their fast online readout and are therefore a crucial step in the automation of any beamline.

中文翻译：

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ALLS 100 TW 激光驱动离子加速光束线上的汤姆逊抛物线和飞行时间探测器交叉校准方法

我们报告了 Thomson Parabola (TP) 和飞行时间 (TOF) 探测器作为粒子诊断的交叉校准，在 ALLS 100 TW 激光驱动离子加速光束线的最新设置上实施。用于 TP 光谱仪中粒子检测的微通道板 (MCP) 已在蒙特利尔大学的串联直线加速器上进行强度校准。比例因子的实验数据点是通过对单质子对 MCP 的影响进行像素聚类分析获得的。外推半经验模型并拟合数据，以将校准也应用于更高的动能并将其扩展到其他离子种类。使用金刚石探测器的两条 TOF 线，放置在相对于目标法线轴的 +6° 和 -9°，以 TP 光谱仪测量为基准，以确定与其电磁色散相关的场积分。在光束线上获得的平均积分质子数约为 4.1 × 1011 质子/sr，在光谱中心部分 3 MeV 附近的标准偏差为 15%，因此见证了质子束产生的高重复性。平均最大能量为 7.3 ± 0.5 MeV，与其他类似的 100 TW 级激光设施非常一致，最佳发射达到 9 MeV，接近 1012 个质子/sr。由于其快速的在线读出，所使用的粒子诊断与高重复率目标的开发兼容，因此是任何光束线自动化的关键步骤。在光束线上获得的平均积分质子数约为 4.1 × 1011 质子/sr，在光谱中心部分 3 MeV 附近的标准偏差为 15%，因此见证了质子束产生的高重复性。平均最大能量为 7.3 ± 0.5 MeV，与其他类似的 100 TW 级激光设施非常一致，最佳发射达到 9 MeV，接近 1012 个质子/sr。由于其快速的在线读出，所使用的粒子诊断与高重复率目标的开发兼容，因此是任何光束线自动化的关键步骤。在光束线上获得的平均积分质子数约为 4.1 × 1011 质子/sr，在光谱中心部分 3 MeV 附近的标准偏差为 15%，因此见证了质子束产生的高重复性。平均最大能量为 7.3 ± 0.5 MeV，与其他类似的 100 TW 级激光设施非常一致，最佳发射达到 9 MeV，接近 1012 个质子/sr。由于其快速的在线读出，所使用的粒子诊断与高重复率目标的开发兼容，因此是任何光束线自动化的关键步骤。平均最大能量为 7.3 ± 0.5 MeV，与其他类似的 100 TW 级激光设施非常一致，最佳发射达到 9 MeV，接近 1012 个质子/sr。由于其快速的在线读出，所使用的粒子诊断与高重复率目标的开发兼容，因此是任何光束线自动化的关键步骤。平均最大能量为 7.3 ± 0.5 MeV，与其他类似的 100 TW 级激光设施非常一致，最佳发射达到 9 MeV，接近 1012 个质子/sr。由于其快速的在线读出，所使用的粒子诊断与高重复率目标的开发兼容，因此是任何光束线自动化的关键步骤。