ワイヤーチェンバーを用いた量産可能な大口径微弱光検出器の開発研究

• Project/Area Number: 17654048
• Research Category: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Particle/Nuclear/Cosmic ray/Astro physics
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 駒宮 幸男 東京大学, 大学院理学系研究科, 教授 (80126060)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 佐貫 智行 東京大学, 素粒子物理国際センター, 助手 (70323491) ; 小林 富雄 東京大学, 素粒子物理国際センター, 教授 (50126059)
• Project Period (FY): 2005 – 2006
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2006)
• Budget Amount: ¥3,100,000 (Direct Cost: ¥3,100,000); Fiscal Year 2006: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,300,000); Fiscal Year 2005: ¥1,800,000 (Direct Cost: ¥1,800,000)
• Keywords: 光検出器 / リニアコライダー / チェレンコフ光 / 陽子崩壊 / 大統一理論 / 微弱光検出器 / マルチワイヤーチェンバー / 光電面 / ガスゲイン / クエンチング効果 / 暗黒物質対消滅 / 高エネルギーニュートリノ

Research Abstract

本研究の目的は、安価で量産可能な代行系微弱光検出器にマルチワイヤーチェンバーを用い、プロトタイプを作成して動作原理を実証する事にある。平成18年度には、ATLAS実験で用いているThin Gap Chamberのワイヤー配置を小規模にした試作器を作成したものを用いて特にガス混合の試験を行なった。
光電面の配置に関しては、昨年から引き続き様々な検討を行なった。光電面をガス増幅するワイヤーから見えなくすることが本質的に重要であり、これによって二次的、三次的な電子による信号が長く続き結局は放電してしまう可能性を排除できる。最近Gas Electron Multiplier (GEM)を何段か用いて増幅を行ない初段のGEMの表面にCslを蒸着して光電面として用いている光検出器があることを知った。確かに光電面は増幅部分からは離れているが、GEMの増幅は小さく、且つ初段のGEMのガス増幅部分の近くに光電面があるので、問題の根本的な解決には成っていない。又、CsIは紫外線に感度があるが可視光には感度が無いので、この方向も難しい事が分かった。
天体観測のような一点から来る光は反射鏡やレンズなどで集められるが、陽子崩壊のように何処で起こるか分からなく且つサイズの大きい光源の光を集めることは出来ない。従って結局は光電面を広くとって、ガス増幅でローカルに信号を増幅させるか、HPDのように光電子を集めてAPDのような測定器に入射させるかしかない。HPDは複雑なダイノードが無いので作成工程は光電子増倍管に比べると圧倒的に簡単だが、20kV〜30kVもの高電圧を掛けるので、水中では使いたくない。以上の考察から、低い電圧で作動し最近市販化されたMPPCを用いてこれがどのくらいのエネルギーの電子にどのように感度があるか、ノイズが大きいのでいくつの電子まで敏感かなどの研究を行なっている。