2019 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、特にビームブロッカーの形状についてのデザインを昨年度に引き続き進めた。現時点でさらに1桁程度低減させるための研究を継続中である。
(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。昨年度までに開発したソフトエラー対策を施したFPGAファームウェアの実機プロトタイプへの実装を完了した。更なる改良も見込んでいるが、現時点で最低ラインはクリアしていると考えている。ハードエラーに耐えうるパーツ選定も必須であるが、概ね実機に使用可能である候補を見つけることができたため、それらを用いた実機デザインまで完了させた。
(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いる。昨年度の研究からさらに時間分解能の向上が有効であることが判明しており、それを踏まえたシミュレーションによる最適化スタディを進めた。
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| Research Progress Status |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Journal Article] Radiation hardness study for the COMET Phase-I electronics2020
Author(s)
Nakazawa Yu、Fujii Yuki、Gillies Ewen、Hamada Eitaro、Igarashi Youichi、Lee MyeongJae、Moritsu Manabu、Matsuda Yugo、Miyazaki Yuta、Nakai Yuki、Natori Hiroaki、Oishi Kou、Sato Akira、Uchida Yoshi、Ueno Kazuki、Yamaguchi Hiroshi、Yeo BeomKi、Yoshida Hisataka、Zhang Jie
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Journal Title
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment
Volume: 955
Pages: 163247～163247
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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