2018 Fiscal Year Research-status Report
次世代大型検出器のための液体キセノンシンチレータ内の光散乱過程の研究
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18K03673
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| Research Institution | Yokohama National University |
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Principal Investigator |
中村 正吾 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 准教授 (50212098)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 液体キセノン / シンチレータ / 光散乱 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，新たな散乱長測定実験を行なって液体キセノン中の光の散乱強度の波長依存性を調べ，理論と比較することを通じて光散乱過程の詳細を明らかにする。この実験では，外部光源で細い光ビームを生成して液体キセノン中に入射し，前方において散乱光と減衰した一次光の両方を強度分布も含めて測光することによって散乱強度を評価する。
初年度である今年度は，主に，散乱光と減衰した一次光を測定する測光系の研究開発を中心に行なった。最初に，液体キセノンの主たるシンチレーション光である真空紫外光の強度分布の測定手法について幅広く検討を行なった。そして，光センサの選択肢の少なさから真空紫外光の直接的な測光は行なわず，蛍光板により可視光に波長変換してから真空槽外の画像センサで測光する方法を採用して，具体的に種々の蛍光板と画像センサの組み合わせを比較検討した。その結果，最終的にRHEED用の蛍光板と高感度CMOSカメラの組み合わせが現状では最適であると判断して第一候補に選び，実際に，適切な応答特性が期待される蛍光板を設計して発注しCMOSカメラには産業用カメラを選定してそれぞれ導入した。このような組み合わせは，液体キセノンに関する実験では前例がない新しい設計の光学系であると思われる。
その他，外部光源の波長可変で細い光ビームの実現方法についても，従来の計画案についてさらに検討を加え，光学系にコリメータを追加して光ビームの質を上げることとした。このような，真空紫外領域を含む波長可変で細いビームの光源の導入も，液体キセノンに関する実験では前例がない。なお，液体キセノンのシンチレーション光に赤外光が含まれていることが本研究で行なう実験にどのように影響するかについても検討した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究で開発し使用する実験装置の核心部は，十分に細い光ビームを発する外部光源と，真空紫外光の散乱光と減衰した一次光の強度分布を決定する測光系の２つである。前者の外部光源は，準備研究を含めて，これまでの初期の設計に加え改良を行なって試験に入るところであり，また後者の測光系も，蛍光板と高感度なCMOSカメラを導入して試験に入っていることなどから，概ね予定通りに進捗していると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
CMOSカメラは，液体キセノンに関連する実験の測光系での利用について前例を聞かないため，他分野でCMOSカメラを常用している近隣の研究者からアドバイスを受けることによって利用技術のスキルアップを図る。
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| Causes of Carryover |
データ取得の系としてVME規格の電子回路系を導入する予定であったが，代替策として高性能かつ費用対効果も高いDRS4チップを利用した回路系の利用が最近になって有力な候補に挙がり，導入する物品の決定が年度をまたぐこととなったため。
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