2018 Fiscal Year Research-status Report
大立体角ガンマ線検出器を用いたハドロン相互作用の解明
| Project/Area Number |
17K05462
|
|---|
| Research Institution | Tohoku University |
|---|
Principal Investigator |
宮部 学 東北大学, 電子光理学研究センター, 助教 (10613672)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
|
| Keywords | 原子核実験 / ハドロン物理 / 電磁カロリメーター |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は大立体角電磁カロリメーターBGOeggと新たに開発するFoward Gamma(FG)検出器群を用いてハドロンの相互作用を解明することを目的としている。
BGOeggは20放射長のBGO結晶1320本からなり、実験室系における全立体角は80％以上に及ぶが前方24度までは全く感度がない。ハドロン間相互作用を調べるためには入射ビームが高エネルギーになり、結果として標的から生成される粒子の一部は前方に散乱される。このため前方の不感領域は影響が大きい。また不感領域に生成ガンマ線が逃げるとバックグラウンドを増大させてしまう。
これらを克服するため本研究ではFG検出器を導入する。FGは20放射長のPWO結晶252本から構成され角度分解能2度以上で生成ガンマ線を測定することができる。このFG検出器をBGOeggの不感領域である前方に設置することで立体角を補完し、バックグラウンド事象を抑制することができる。
前年度に検出器本体の設置を行い一部チャンネルの動作確認を行うことに成功した。今年度は残りの大部分のチャンネルの読み出しのための準備を行った。夏のビームタイムオフ時期に実験室内にADC読み出しのためのディレイケーブル配線を行い8割程度のチャンネルの読み出しが可能になった。
一方本研究のために新たに設計・製作したFG用荷電判別用ホドスコープは前年度にSPring-8/LEPS2にBGOegg下流にインストールし動作確認及び性能評価を行った。こうして得られた成果は時間分解能と位置分解能の評価を行った結果より性能を向上するため現在電子光理学研究センターで再製作を行っている。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
前年度はFG検出器本体を東北大学・電子光理学研究センターに輸送し装置の修正と動作確認を行った。高圧印可システム等の修正を行った後に宇宙線による出力信号を確認した後電子光理学研究センターの陽電子ビームラインに於いて動作確認・性能評価実験を行った。全252チャンネルの内5x5の25チャンネルを用いて陽電子ビームで各チャンネルエネルギー較正を行った後、エネルギー分解能・位置分解能・角度依存性の測定を行った。これらの結果により本実験の際の検出器の応答をより正確に評価できる様になった。その後にSPring-8/LEPS2実験等へと輸送しビームライン上に設置を完了した。
FG用に新規製作した荷電判別用ホドスコープは厚さ5mmで600mm×70mmないし280mm×40mmの短冊状のシンチレーターを組み合わせて水平・垂直方向それぞれ2層の構成になっている。また荷電判別用ホドスコープは読み出しにMulti-Pixel Photon Counter(MPPC)を用いており、これに独自設計の読み出し回路を製作し信号読み出しを行う。
こうして完成した荷電判別用ホドスコープとFGをSPring-8/LEPS2のBGOeggの下流に設置し性能評価実験を行った結果さらなる改良のために一旦解体し電子光理学研究センターで再制作を行っている。荷電判別用ホドスコープの光量を増やすためライトガイドの製作、読み出し回路のさらなる改良を現在行っている。
|
| Strategy for Future Research Activity |
研究の中心検出器であるFG本体と荷電判別用ホドスコープが完成し一応の目標性能を達成したが、今後改善すべき点が見つかったのでそれを解決する。
・FG検出器
FG検出器の読み出し回路の整備を行う。FG本体は全チャンネル信号出力が確認されたが、全チャンネル信号を同時に読み出すためのケーブル、回路がそろっていない。これまでにディレイケーブルを含めて8割程度の敷設が終了している。残りのケーブル類と出力信号を分割しADC・TDCを取得する回路類がそろっていない。今年度中にこれらの製作及び調達を行う。
・荷電判別用ホドスコープ
前年度2月に行われたテスト実験の結果、解析の結果得られた時間分解能等を見ると予想していた値より悪く特にMPPCから離れると極端に分解能が悪くなることから発生した光が予想よりもMPPCに到達していないと考えられる。このためライトガイドの製作を行い光量収集の向上を目指す。
以上の様な改良を行った上で2019年度後半にはFG及び荷電判別用ホドスコープを全チャンネル読み出せる様にし性能評価実験を1ヶ月程度行いη′中間子やf2中間子の生成実験を行う。
|
| Causes of Carryover |
荷電判別用ホドスコープのさらなる改良を行うために読み出し回路を再設計していたが年度末までに完成することができなかったため発注を行えなかった。次年度早々に開発を完了し製作を行う予定である。
|
