2003 Fiscal Year Annual Research Report
宇宙ステーション搭載用全吸収型カロリメータの基礎開発
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14540282
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| Research Institution | Kanagawa University |
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Principal Investigator |
吉田 賢二 神奈川大学, 工学部, 助手 (90260984)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鳥居 祥二 神奈川大学, 工学部, 教授 (90167536)
田村 忠久 神奈川大学, 工学部, 助手 (90271361)
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| Keywords | 宇宙線 / 宇宙物理 |
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| Research Abstract |
宇宙ステーション搭載用全吸収型カロリメータ(TASC)に使用する無機結晶シンチレータとして、BGO結晶と鉛タングステン(PWO)結晶を候補として取り上げ、読み出し試験を行った。その結果、PWO結晶はBGO結晶に比べて安価であるものの発光量がBGO結晶の〜1/50であることを確認した。BGO結晶がフォトダイオード(PD)で読み出せるのに対し、PWO結晶の読み出しにはPMTかアバランシェPD(APD)といった高増幅率のセンサーが必要になることから、BGO結晶を使ったTASCのモンテカルロ・シミュレーションや性能評価実験を行った。TASCが果たす重要な機能である電子と陽子の選別能力をモンテカルロ・シミュレーションにより評価すると、TASCの底に位置するBGO結晶層でのシャワーのエネルギーと横広がりの関係を使うことによって、TbV領域の電子に対して〜10^<-6>という陽子除去能力を達成できることが分かった。この性能を実際に評価するために、BGO結晶ログ(2.5cm×2.5cm×30cm)2本を10層重ね、下3層ではシャワーの横広がりを考慮して両側にさらに2本のBGO結晶ログを配置したビーム実験用のBGO検出器を製作した。BGO結晶の読み出しにはフォトダイオードを使用している。2003年9月に欧州原子核共同研究所(CERN)の陽子加速器(SPS)において、電子(50GeV,100GeV)、陽子(150GeV)、ミューオン(120GeV)の各ビームをこのBGO検出器に照射して性能評価実験を行った。シミュレーションによって開発したTASCでの陽子除去手法をビーム実験用検出器の一番底のBGO結晶ログに適用すると、これまでのエネルギー損失量のみの手法にシャワーの横広がりを考量することにより、陽子除去能力が向上することを確認することができた。
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[Publications] T.Kobayashi, Y.Komori, K.Yoshida, J.Nishimura: "The Most Likely Sources of High-Energy Cosmic-Ray Electrons in supernova Remnants"The Astrophysical Journal. 601. 340-351 (2004)
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[Publications] S.Torii, T.Tamura, N.Tateyama, K.Yoshida, et al.: "The CALorimetic Electron Telescope, CALET, Mission for the International space station"Proc.of the 28th ICRC. 4. 2177-2180 (2003)
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[Publications] J.Chang, S.Torii, K.Kasahara, T.Tamura, K.Yoshida, et al.: "Expected Performance of CALET from Simulation"Proc.of the 28th ICRC. 4. 2185-2188 (2003)
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[Publications] Y.Katayose, K.Anraku, Yoshida, S.Torii, T.Tamura, et al.: "Development of Total Absorption calorimeter of CALET"Proc.of the 28th ICRC. 4. 2197-2200 (2003)
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[Publications] K.Yoshida, S.Torii, T.Tamura, et al.: "Scientific Performance of the CALET Instrument for the 20MeV-10TeV Gamma-ray Observation"Proc.of the 28th ICRC. 5. 2791-2794 (2003)
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[Publications] K.Yoshida, T.Kobayashi, Y.Komori, J.Nishimura: "The Origin of High Energy Cosmic-Ray Electrons and Nearby Supernova Remnants"Proc.of the 28th ICRC. 4. 1993-1996 (2003)
