原子核表面におけるπ中間子分布の実験研究

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14540267
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 酒見 泰寛 大阪大学, 核物理研究センター, 助教授 (90251602)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 若狭 智嗣 大阪大学, 核物理研究センター, 助手 (10311771) ; 畑中 吉治 大阪大学, 核物理研究センター, 教授 (50144530)
• Keywords: ガス電子増幅 / 荷電粒子検出器 / GEM

Research Abstract

原子核中での核子とπ中間子の相互作用、および核力の短距離成分を実験的に調べるために、Coherent Pion Productionの測定を計画した。この反応は、陽子ビームから放出された仮想π中間子が原子核中の核子との相互作用を繰り返すことによって最終的に実π中間子が生成されるものであり、その反応確率は核子とπ中間子の相互作用の強さに依存する。今年度は、生成されるπ中間子を測定するために、位置分解能力50〜100μm、高検出効率の性能をもつガス電子増幅検出器(Gas Electron Multiplier : GEM)の開発を行った。
(1)電子を増幅する電極は、厚さ50μmのカプトンの両面に銅を蒸着し、直径70μmの穴を多数あけた膜から構成される。電極膜の両面に高電圧を印加することで、電極穴に急激な電場勾配が形成され、高電場中で電子のガス増幅が行われる。今回の開発では、電極膜の耐久性を高めるため印加する電圧をさげ、電極を多段にすることで増幅度をあげる設計を行った。
(2)増幅電子の読み出しには、1枚の基盤で荷電粒子の2次元位置情報を得ることができるように、200μmピッチのストリップを水平方向および垂直方向に並べた積層構造を持つ基盤を製作した。ストリップからの信号読み出しには、128チャネルの信号を一時的にパイプラインバッファーに蓄積しておき、順次マルチプレクサを通して1本のシリアルラインでアナログデータを高速に転送する。これらの機能をもつアナログ信号読み出しカードをGEM検出器に直接とりつける構造とした。Field Programmable Gate Array (FPGA)を用いて、アナログ信号読み出しカードの増幅度、読み出し速度等を遠隔で制御するようにした。
上記開発と平行して、GEM電極にかわる新しいガス電子増幅のための電極材質の設計を行った。基板上に柱状に成長させたカーボンナノチューブは、高分解能の位置情報を持ちながら電子増幅を行う可能性を検討した。

Research Products

• [Publications] H.Kitagawa, Y.Sakemi, T.Yamanishi: "Polarized light flavor anti-quarks from Drell-Yan processes of H+polarized-N→ polarized l±+1±+X"Phys. Rev. D. 67(印刷中). (2003)
• [Publications] Y.Sakemi, HERMES collaboration: "The HERMES dual radiator ring imaging cherenkov detector"Nucl. Instrum. Meth. A. 479. 511-530 (2002)