次世代型ミュー粒子・電子転換過程探索実験に向けたファイバー飛跡検出器の開発

2017 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 17K05470
• Research Institution: Osaka City University
• Principal Investigator: 清矢 良浩 大阪市立大学, 大学院理学研究科, 教授 (80251031)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: プラスチックシンチレーションファイバー / 応答時間

Outline of Annual Research Achievements

・荷電粒子に対するプラスチックシンチレーションファイバーの発光量の測定に関し，その基礎的側面の理解を深めるために，板状で厚さ 3 mm のプラスチックシンチレータ，および直径 0.7 mm のシンチレーションファイバーの光量測定を密封放射線源を用いて行った．特に，前者については，密封放射線源からの放射線のエネルギーの観点から，必ずしも貫通しない場合も考えられ，その影響も考慮した光量測定方法を見出すことができた．これにより，光量測定システム全体の理解が深まった．しかしながら，直径 0.1 mm の極細のプラスチックシンチレーションファイバー 1 本の光量測定は技術的に困難であった．
・直径 0.1 mm の極細のプラスチックシンチレーションファイバーをそのまま 10 本束ねたファイバーバンドルと，1 本ごとにアルミ蒸着し，他のファイバーとの光学的な干渉が無いように加工したものを 10 本束ねたファイバーバンドルを製作した．
・京都大学原子炉研究所線形電子加速器の電子ビームを用いて，上で製作したファイバーバンドルのビームテストを行った．パルスあたり 1e7 個の電子相当を照射し，飽和からの復帰時間を確認した．その結果，どちらも飽和からの復帰が遅いことを初めて明らかにした．
・上の結果より，太いファイバーの飽和は，現象論的には細いファイバーの和として考えられる部分が大きいこと，またアルミ蒸着によって光学的な干渉を抑えても飽和からの復帰が遅いことを初めて明らかにした．特に後者の結果が得られたことの原因は現在のところ不明であり，今後の新たな検討課題といえる．

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

・極細ファイバーのバンドル化については，反射材塗布よりも製作工程が簡単で確実に遮光できると期待されるアルミ蒸着で行うことができた．
・極細ファイバーをそのままバンドル化したものと，アルミ蒸着したものをバンドル化したものの両方のビームテストを行うことができ，復帰の早さを測定することができた．その結果，どちらも復帰が遅いことが分かった．
・一方，単一荷電粒子に対する光量測定については，0.1 mm ファイバー 1 本は技術的に困難であった．

Strategy for Future Research Activity

・アルミ蒸着した場合も復帰が遅かったので，まず目視によりアルミ蒸着面に異常が無いか確認し，何らかの原因があるのか確かめる．
・アルミ蒸着により光はファイバーの外面で反射すると考えられるが，今度は各ファイバー内での光子の多重散乱により飽和からの復帰が遅い可能性がある．従って，外に出ていく光を吸収するような方法を検討する．
・多チャンネル化に向けた取組を開始する．