Belle測定器の高抵抗板検出器をスーパーKEKBで使うためのガスの研究

2005 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16028216
• Research Institution: Osaka City University
• Principal Investigator: 寺本 吉輝 大阪市立大学, 大学院理学研究科, 助教授 (50163928)
• Keywords: Belle / 高抵抗板検出器 / 高レート

Research Abstract

高いバックグラウンド中でも検出効率の低下の少ないガスを探すため,3つの考え方に基づいてテストした.
1番目の方法は,高いバックグラウンドで検出効率が低下する理由は,ガラス電極を流れる電流が増加するためであると考え,信号の小さいガスを探した.その結果アルゴン38%,イソブタン16%テトラフルオロエタン40%6フッ化イオウ6%のガスは信号の大きさが200pCでありBelleで標準でつかっているガスの600pCの1/3で2Hz/cm**2のバックグラウンドのレートに対して,Belleで標準につかっているガスより検出効率が5-10%高くなるものが得られた.
2番目の方法として,特に信号の小さいということにこだわらず,ともかく高いバックグラウンドで検出効率が高いガスをさがした.試みたのはアルゴン,イソブタン,テトラフルオロエタン,6フッ化イオウ,ヘリウムの5種類のガスをいろいろな混合比で混ぜることであるが,このなかで最も検出効率が高かったのはアルゴン28%,イソブタン16%,テトラフルオロエタン21%,6フッ化イオウ6%,ヘリウム29%の混合の場合で2Hz/cm**2のバックグラウンドのレートに対して検出効率は80.6%であった.このガスの信号の大きさはかける電圧によって大きく変わるので,Belleの標準ガスとの比較は難しい.このガスは比較的低い電圧で動作するが,それでもバックグラウンドのあるときの動作電圧領域は9.5kV程度で高すぎる.電圧が高すぎるとチェンバーを傷める可能性がある.また,スーパーKEKBで使うには10Hz/cm^<**>2程度のバックグラウンドに耐える必要があり,まだ不十分である.
3番目の方法は,ガラス電極を傷つけないことを主眼にした.東北大学で始められた方法で,動作電圧をバックグラウンドがゼロの時のプラトーの肩に固定して,バックグラウンドのレートを変えたときに検出効率を測定した.テストしたガスはBelleの標準ガスをベースに6フッ化イオウを0.5%,1.O%,2.0%と増やして行きあくまでチェンバーに負担をかけない方法をとった.このテストでは,バックグラウンドをあげるとプラトーの肩からすぐに落ち,高いバックグラウンドに耐えられるガスは現在のところ見つかっていない.
まとめると,スーパーKEKBのレートには難しいが,比較的高いバックグラウンドに耐えられるガスは見つかった.ただし,そのようなガスの動作電圧は高くチェンバー電極の損傷のテストは今後の課題である.