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

2018 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

・大量の荷電粒子（バースト）照射によるシンチレーションファイバー ＋ MPPC 読み出し系の飽和現象の理解と，飽和からの数 100 ns 程度で素早く復帰し，単一荷電粒子検出が可能となるファイバー飛跡検出器の要素技術開発研究を進めた．
・前年度に，0.1 mm の極細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 本ずつアルミ蒸着したものを 10 本束ね，相互の光学的干渉が無いファイバーバンドルを製作し，電子バーストを照射した．その結果，両者とも，バーストによる飽和後の反応復帰が，太いファイバーと同様に遅いことを初めて明らかにした．
・光学的な干渉を排除したバンドルにおいても復帰が遅かった原因は不明であるが，可能性として，アルミにより光がファイバー外面で反射し，大量の光がファイバー内で多重散乱を起こして留まることが考えられる．そこで今年度は，ファイバー外部に出た光を吸収するために，吸収率が高い黒塗料をそれぞれのファイバーに塗布して 10 本束ねたバンドルを製作した．
・京都大学複合原子力科学研究所の線形電子加速器電子ビームを用い，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 個程度の電子バーストを照射したところ，依然として飽和しており，復帰も大きく改善したようには見えなかったが，1e6 個以下のビーム強度においてはバースト後数 100 ns で単一電子の検出が可能であった．ビームテストは2月に行われたため，詳細なデータ解析が終了していない．今後，データ解析を進め，定量的に比較検討していく．

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

・当初の計画では 30 チャンネルのファイバー飛跡検出器の製作を開始する予定であったが，飽和からの復帰時間改善のアイデアとして，黒塗料を塗布したファイバーバンドルの製作およびビームテストによるデータ取得を行った．
・ビームテストが2月であったため，データ解析がやや遅れている．

Strategy for Future Research Activity

・これまで取得したビームテストデータを解析し，定量的に理解する．
・宇宙線を用いたシンチレーションファイバーの光量測定を行い，密封放射線源による測定と比較しながら光量測定の基礎的理解を深める．
・黒塗料を塗布したファイバーバンドルにおいても，飽和からの復帰時間に大幅な改善は無かったと思われる．大光量に対する光センサー+読み出し回路系の応答速度をより詳細に定量的に測定する．
・計画していた多チャンネル化にむけた取り組みを開始する．

Causes of Carryover

主としてビームテストに関連する旅費支出の見積と実支出の差により生じたものである．多チャンネル化に向けた取り組みにおいて，読み出し回路製作費等に使用する．