2017 Fiscal Year Annual Research Report
過酷環境下における大強度パルスミューオンビーム診断手法の確立
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17H04841
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| Research Institution | High Energy Accelerator Research Organization |
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Principal Investigator |
上野 一樹 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 助教 (20587464)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 素粒子実験 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
J-PARCで実施する計画のミューオン電子転換過程探索実験（COMET）は10^-16以下の分岐比感度を目指しており、この達成には世界最大級大強度パルスミューオンビームの実現および最適化が必須である。最適化には専用のビーム診断が不可欠であり、現在そのための高分解能検出器開発を進めている。しかし、これまでにない大強度ビームであるが故、(1)取得ビームレート最適化のためのジオメトリ構築、(2)検出器の放射線耐性の確保、(3)粒子識別手法の確立が課題となってくる。本研究では、これらの課題の解決を進めている。
(1)については、検出器におけるヒットレートを2桁以上下げることを目標に進めている。シミュレーションスタディを進め、ジオメトリ等シミュレーション条件の設定を進めた。これを基にビームブロッカーの形状等の最適化を進める。
(2)については、安全率込で実験期間中において10^12n/cm^2の中性子量、1kGyのガンマ線吸収線量が見積もられており、それらに耐えられる信号処理システムの構築を目標とした研究を進めている。ソフトエラー対策を施したFPGAファームウェアの構築を進め、実際に照射試験を行い可能性を確かめた。ハードエラーに耐えうるパーツ選定も必須であるが、様々な民生パーツに対した照射試験を複数回行ったが、途中加速器施設のトラブルにより途中までしか進められなかった。
(3)については、検出器信号波形情報およびエネルギー、運動量を用いた手法に加え、飛行時間法を用いることで識別効率が向上することがわかっており、シミュレーションスタディを進めている。(1)同様条件設定はおおむね進められることができた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
放射線耐性パーツの選定において重要である照射試験が加速器施設のトラブルにより中止となってしまったため当初の予定通り進めることができなかったためその分遅れが生じたと判断した。ソフトエラー対策のファームウェア構築については試験を進めることができ、おおむね順調に進んだと考えている。レート対策、粒子識別法の確立のための研究についてはおおむね順調に進んでいると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
基本的には今年度から引き続き研究を進める予定である。放射線耐性パーツ選定については遅れが生じているため、加速器施設に振り替え試験を設定してもらい、巻き返しをはかる。一方、レート対策、粒子識別法の確立のための研究についてはシミュレーションスタディを継続して進め、さらに可能な限りプロトタイプ機の製作および試験も進めていきたいと考えている。
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