エアロゲル・チェレンコフ・ホドスコープの開発研究

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09225207
• Research Institution: The High Energy Accelerator Research Organization
• Principal Investigator: 飯嶋 徹 高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 助手 (80270396)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 足立 一郎 高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 助手 (00249898) ; 榎本 良治 高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 助手 (80183755) ; 住吉 孝行 高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 助教授 (30154628)
• Keywords: シリカエアロゲル / チェレンコフ検出器 / ホドスコープ / 小型光電子増倍管

Research Abstract

本研究では、高計数率実験での使用を想定し、シリカエアロゲルを用いたエアロゲル・チェレンコフ・ホドスコープの開発研究を行った。研究の骨子と得られた結果は、以下の如くである。
1.シリカエアロゲルの透過率の最適化
シリカエアロゲルの透過率改善を目指して、原料材料混合比、ゲル熟成期間、超臨界抽出条件の最適化を行い、波長400nmの光に対して約45mmの透過長が得られた。この透明度の高さは世界最高のものである。
2.モンテカルロ・シミュレーションによる検出器デザインの最適化
エアロゲル内で発生したチェレンコフ光のカウンター内での伝搬と光検出器による受光効率を推定するためのモンテカルロ・シミュレーション・プログラムを整備し、検出器デザインの最適化を行った。その結果、1.5cm×1.5cm×5cm程度のカウンターボックスにエアロゲルを封入し直径1cm程度の小型光電子増倍管を両端に取り付けたホドスコープ単位検出器に対して約7photo-electronの光量が得られることがわかった。
3.光電子増倍管の選定とテスト
発生したチェレンコフ光の受光用として小型光電子増倍管のテストを行った。これらの光電子増倍管はメタル・チャンネル・ダイノードを用いており、100ガウス程度の磁場中でも動作可能であることが確認された。
以上で得られた結果は、エアロゲル・チェレンコフ・ホドスコープに、将来の実験での応用可能性があることを示している。今後は、デザインしたホドスコープのビームテストを行ってその有効性を示し、モンテカルロ計算と詳細に比較して可能な改善点を探る必要がある。

Research Products

• [Publications] R.Suda: "Moute-Carlo Simulation for an Aerogel Cernkov Counter" Nuclear Instruments and Methods in Physics Research. (発表予定).
• [Publications] M.H.R Khan: "The monitoring system for the aerogel Cherenkov counter for the BELLE detector" Nuclear Instruments and Methods in Physics Research. (発表予定).
• [Publications] T.Iijima: "Study on fine-mesh PMTs for detection of aerogel Cherenkov light" Nuclear Instruments and Methods in Physics Research. A387. 64-68 (1997)