100万トン陽子崩壊・ニュートリノ観測用装置に使用する光センサーの開発研究

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13554006
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 塩澤 真人 東京大学, 宇宙線研究所, 助手 (70272523)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 鈴木 厚人 東北大学, 理学研究科, 教授 (00100818) ; 中村 健蔵 高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 教授 (10011735) ; 伊藤 好孝 東京大学, 宇宙線研究所, 助教授 (50272521) ; 久嶋 浩之 浜松ホトニクス(株), 電子管事業本部, 専任部員(研究職) ; 西川 公一郎 京都大学, 理学研究科, 教授 (60198439)
• Keywords: 大型光電子増倍管 / HPD / 陽子崩壊 / ニュートリノ

Research Abstract

本年度は、100万トン装置に利用可能な光センサーの候補を、ダイオードを内臓したHPD(Hybrid Photo Detector)にしぼり、以下の開発研究を行った。
1.5インチHPD試作品の特性研究
5インチの光電子増倍管バルブとダイオードを組み合わせたHPD試作品の諸特性を測定した。信号の立ち上がりが非常に早く、現在普及している光電子増倍管に比較して、非常に優秀であることが確かめられた。また増幅率が期待通り5万倍ほどであることが確認され、アンプと組み合わせて使用できることが確認された。
2.HPDに使用するアンプ、高電圧電源を含む電子回路の検討、開発
HPDを作動させるために、ダイオードを20kVほどの高電圧下で動作させる回路の検討と、5インチHPD試作品を用いた実験を行った。高電圧上の微弱信号を対圧コンデンサーとアンプを接続して読み出すことに成功し、原理的に可能であることを示した。また、光量や時間の測定精度も問題ないことが確かめられた。
3.13インチHPD試作品の製作
大型化へ向けた次のステップとして、既存の13インチ光電子増倍管のバルブにダイオードを組み込んだHPD試作品を製作し動作させることに成功した。今後、基本特性の評価とともに、問題点、改良点を明らかにしていく。
以上の開発により、大型HPDの優れた基本特性と製作可能性が確かめられたと考える。今後は、大量生産に向けた、大型HPDと電子回路の最適なデザイン検討と開発を進めていく予定である。