2015 Fiscal Year Annual Research Report
高ルミノシティLHCに向けたATLASミューオン検出器システムの高度化
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15H02092
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
越智 敦彦 神戸大学, 理学研究科, 助教 (40335419)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
川本 辰男 東京大学, 素粒子物理国際研究センター, 准教授 (80153021)
片岡 洋介 東京大学, 素粒子物理国際研究センター, 特任助教 (20508379)
増渕 達也 東京大学, 素粒子物理国際研究センター, 特任助教 (20512148)
齋藤 智之 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 特別研究員 (50749629)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 素粒子実験 / LHC / ATLAS / 粒子測定技術 / MPGD / マイクロメガス / トリガ検出器 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題は、世界最高エネルギーの陽子・陽子衝突加速器であるLHC実験の今後のルミノシティアップグレードへ向けて、ミューオン飛跡検出とトリガ能力を格段に向上させるために導入される新たな検出器「マイクロメガス」を開発・生産・完成させ、物理成果への展開を目指すものである。平成27年度においては、交付申請書の研究実施計画の通り、主に以下の(1)-(3)の研究を実施した。
(1) 高抵抗ストリップ薄膜の効率的な量産手法開発：ATLAS マイクロメガス検出器の心臓部品となる陽極ストリップの生産にあたって、炭素スパッタとスクリーン印刷による両手法の比較検討を行った。この結果、いずれも大型検出器を実現するのに十分な性能を持つことが導かれ、最終的には生産コストに優れているスクリーン印刷を採用することを決定した。この結果については、国際会議 MPGD2015（イタリア）にて発表を行った。
(2) 大強度放射線による動作試験； 小型(10cm×10cm)のマイクロメガス検出器を複数試作し、神戸大学海事科学部タンデム加速器による大強度中性子環境下、及び CERN GIF++ におけるセシウム137大強度γ線照射施設における動作試験を行った。この結果、例えばγ線照射に関しては、ATLAS 実験30年分相当の線量の照射においても検出器の動作性能にはほとんど影響がないものの、検出器表面にシリコンベースの残渣物が堆積することなどが判明した。
(3) 量産に向けた高抵抗薄膜の品質の研究： 一枚当たり約 1m2の大きさを持つ高抵抗薄膜について、400μm間隔の細線パターンの画像的確認、及び全面にわたる表面抵抗値マップを効率よく測定するための手法の開発研究を行った。この結果、薄膜１枚あたり約5分程度で品質評価のためのデータを取得できるようになり、ATLASアップグレードで必要な2000枚の高抵抗薄膜の品質管理へ向けての目途がついた。この結果は物理学会第71回年次大会などで発表した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度前半では、マイクロメガスの抵抗電極の素材として提案していた二つの量産手法、炭素スパッタによる手法と炭素ペーストのスクリーン印刷、について性能評価を行い、それぞれの手法の改良を行った上で、最終的にいずれも性能的な問題はないこと、コスト面でスクリーン印刷が優れていることなどを導き出した。また、検出器のエージングの試験を行い、ATLAS 30年分のγ線に相当する照射量での動作を確認し、日本で生産予定のマイクロメガス検出器の電極部分の大型薄膜部品の検査体制を確立するなど、検出器のアップグレードに関する品質確認・管理体制に関する研究を推進した。これらは研究実施計画に含まれていた通りの結果であり、研究はおおむね順調に進展していると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成２８年度より、いよいよマイクロメガス検出器の量産が始まる。これまでに得られた成果を用いて、より品質や性能に優れた検出器本体の作製を目指すために、量産する検出器部品の個々の品質の検査手法の開発や、結果として得られる性能パラメータのデータベースの開発が必要となる。また採用となったスクリーン印刷による抵抗薄膜の抵抗値コントロールには若干の問題が残っており、量産までの短い期間を使ってその解決をすることも重要である。
また、今後の検出器の動作を物理成果へ結び付けるために、信号読出しとトリガのためのトラック情報を高速に生成する方法の開発研究や、ATLAS のシステム内での信号シミュレーションなども行う必要がある。特にマイクロメガス検出器のトリガシステムとしての評価は平成２８年度中にシミュレーションスタディを通じて行う予定である。
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