2016 Fiscal Year Annual Research Report
高運動量ハドロンビームを用いた精密ハドロン分光用大立体角汎用分析装置の開発
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16H02188
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
野海 博之 大阪大学, 核物理研究センター, 教授 (10222192)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
石川 貴嗣 東北大学, 電子光理学研究センター, 助教 (40400220)
白鳥 昂太郎 大阪大学, 核物理研究センター, 助教 (70610294)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | チャームバリオン / チャームハドロン / ダイクォーク / 重いクォーク / 大強度ビーム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では、J-PARCの高運動量高分解能大強度二次ビームを用いた欠損質量法によるチャームバリオンの新しい分光研究を切り拓くため、基幹装置となる大立体角汎用分析装置を開発する。本年度は、主に、以下の項目について研究を進めた。
1)多数の長尺ファイバーを精度よく整列させた、40㎝x60㎝以上の有感領域を持つ高速高分解能飛跡検出器（SFT)の開発を行った。まず、長尺ファイバーを精度よく整列させるための製造法を検討し、ファイバーを平面に並べて適当に調合したエポキシ樹脂で固める方法に基づいて試作機の制作を行い実用性を確認をした。高エネルギー電子ビームを用いて使用するファイバーの径についてMPPC光センサーを組み合わせることにより光量測定を行った。1㎜径と0.5㎜径のものについて十分な検出効率が得られることを確認した。SFTの空間分解能を測定するためにリファレンスとなる飛跡を測るドリフトチェンバーを制作した。
２）大立体角高分解能飛跡検出器として大型の多線式ドリフトチェンバーの設計を進めた。大強度のビーム部の通る部分の不感領域化を設計に取り入れるためのテストチェンバーとして既存のチャンバーを見出し、整備を開始した。
３）高計数率データに対応する高速データ処理機能を内蔵する電子回路の開発を進めた。とくに、高速時間応答に対応する高時間分解能TDCの開発を行い、テスト基盤上で20psの分解能を達成し、実用化にめどをつけた。PCファームを用いた高効率ストリーミング型データ収集システムの開発を進めるためのテストベンチを構築し、収集データのロードバランスを図るためのソフトウエア開発に着手した。
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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
１）SFTの開発として、長尺ファイバーを精度よく整列させる製造方法の検討が必要であった。ファイバーに張力をかけて両端を固定する方法と全面を樹脂で固める方法が検討され、後者の有効性について試作機を作って確認できた。
２）多線式ドリフトチェンバーの設計を進めるにあたって、大強度ビームにさらされる部分を不感化しつつワイヤーの冗長性を使って飛跡検出効率をキープできるかが肝であった。これを実際に試すために、既存のドリフトチェンバーを見出し、整備することにした。
３）大強度ビームを用いる実験のため、PCファームを用いたデータストリーミング型高速データ収集システムの開発は肝である。このため、ストリーミングデータとしてネットワーク上を通過するデータを交通整理し、効率よくデータを収集するためのロードバランスをとるソフトウエアの開発に着手したこと。
以上、おおむね当初の計画に沿って進展していると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの成果を踏まえつつ、計画に沿って研究を進める。
1)多数の長尺ファイバーを精度よく整列させた、40㎝x60㎝以上の有感領域を持つ高速高分解能飛跡検出器（SFT)の開発を引き続き行う。基本設計としは径1㎜のファイバーを用いる。一方、ビーム試験の結果、0.5㎜径のファイバーについて十分な検出効率が得られることを確認した。これにより、物質量を減らすとともに、空間分解能の向上が見込まれ、運動量分解能が向上すると期待できるので、これを用いたSFTの可能性を検討する。
２）大立体角高分解能飛跡検出器として大型の多線式ドリフトチェンバーの設計をさらに進める。整備した既存のチェンバーを用いて、大強度のビーム部の通る部分の不感領域化を試験し、その有効性を確認する。
３）高速時間応答に対応する高時間分解能TDCの開発を進め、実機レベルの電子回路開発に取り組む。PCファームを用いた高効率ストリーミング型データ収集システムについてソフトウエアの開発を進め、模擬的な環境で性能を評価する。
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[Journal Article] Development of a high-intensity photon-beam profile monitor2016
Author(s)
Takatsugu Ishikawa, Hisako Fujimura, Ryo Hashimoto, Yuki Honda, Takashi Ishida, Hiroki Kanda, Satoshi Kido, Yuji Matsumura, Manabu Miyabe, Ikuro Nagasawa, Ken'ichi Nanbu, Hajime Shimizu, Koutaku Suzuki, Ken Takahashi, Atsushi O Tokiyasu, Yusuke Tsuchikawa, Hirohito Yamazaki
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Journal Title
Conference Record of IEEE Nuclear Science Symposuim & Medical Imaging Conference 2016
Volume: -
Pages: -
Acknowledgement Compliant
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