Development of high speed image delay tube

2019 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17K05477
• Research Institution: High Energy Accelerator Research Organization
• Principal Investigator: 家入 正治 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, 教授 (50192472)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: イメージ撮像管 / ストレンジネス / 核物理

Outline of Annual Research Achievements

長い画像保持時間を有し、露出時間の短い『超高速イメージ撮像管』の実現を試みた。この測定器は速い撮像素子による画像記録機能を有し外部からのトリガーも可能とする。これにより、加速器実験施設の大強度ビームの環境下で、数cmの領域で起こるハイペロンの生成・反応・崩壊の特徴的な軌跡を確実に認識できるようになり、ハイペロンが関わる散乱実験などの統計精度の向上、及び、測定限界の開拓などが可能となる。 超高速イメージ撮像管は、管の中の光電子の移動を制御して入力画像情報の「保持」と「選択」を行う。素粒子原子核反応を可視化して捉える手法において非常に強力な観測装置となる。特筆すべきは、通常の撮像管とは異なり、画像保持を蛍光体の残光時間特性に頼るシステムを構築する必要性がないため、装置としての撮影速度は原理的には外部トリガーによる露出時間のみで決まる事である。これらの性能を有する『超高速イメージ撮像管』の試験機を製作した。
光電効果の仕事関数が2.3eVの酸化金属材料を蒸着した入力窓材を用いて試験を進めた。この酸化金属は仕事関数の値が小さい上に、通常の撮像管や増倍管で使用されている材質に比べ、空気中に曝しても安定であり、かつ、潮解性はない。従って撮像管の解体・各部の改良・組み上げを幾度も試みる本開発には、適切な素材となる。 これまでの科研費で進めてきた開発試作機に酸化金属を蒸着した新しい窓材を入力側のセラミック枠に組み込んだ。また、撮像管本体の長さを変え、高電圧を印加し、波長が短いレーザー光などを入力に用いて、ゲート電極の電圧のいくつかの値に対する撮像管の基本性能試験を進めた。