2020 Fiscal Year Annual Research Report
Development of the alignment monitor for muon g-2/EDM experiment
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19H01930
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| Research Institution | High Energy Accelerator Research Organization |
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Principal Investigator |
久米 達哉 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 機械工学センター, 講師 (40353362)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
道畑 正岐 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (70588855)
三部 勉 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 教授 (80536938) [Withdrawn]
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | FSR / エタロン / 光周波数コム / 絶対測長干渉計 / ボールレンズ / 三次元座標導出 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
J-PARCにおけるg-2/EDM精密測定実験に用いられる陽電子飛跡検出器用高精度アライメントモニターの実現を目指して，その基盤技術となる1.絶対測長干渉計の開発，2.ボールレンズ光学系の開発，3.三次元座標導出の３つの課題に取り組む．
絶対測長干渉計の開発に関しては，その測長基準となるエタロンの自由スペクトル領域，FSRの不確かさppm～サブppmレベルでの評価を目指して，従来の長さ基準を用いた校正法に加えて，周波数基準を用いた校正法を検討した．エタロンを通過した光周波数コムのパルス繰返し周波数を，周波数カウンタにて直接測定する方法では，ノイズの影響を受け望まれるような結果が得られなかったが，エタロンに入力する光周波数コムのパルス繰返し周波数を走査しながら得られる畳み込み信号ピークを読み取る方法を考案し，それを用いることでppmレベルの校正が実現できた．さらに当該方法を用いることで，エタロンのFSRには，10数ppm/℃の温度特性があり，それをppmレベルで安定化させるには，エタロン温度を0.1℃単位で制御する必要があることが示された．
ボールレンズ光学系の開発では，ボールレンズをコリメータ，および，リフレクタとした絶対測長干渉計が動作することを実証した．さらに，測定対象となる検出器が動作する強磁場環境下への適用を考慮して，非磁性材料であるアルミ合金，および，エンジニアリングセラミクスを用いた小型(10 mmφ,長さ20 mm)光学モジュールを試作して，専用コリメータによるものと比較してそん色のない品質のコリメートビームが得られることを示した．
三次元座標導出については，12ノード24測長路の基本測長網と，その発展形となる20ノード48測長路の測長網を考案した．また，システムの自動化に際して，LabVIEWベースの走査鏡位置取得，干渉信号パルス間隔導出プログラムを作成した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
絶対測長干渉計の開発に関しては，当初目標のエタロンFSRの不確かさppmレベルでの評価が実現された．その一方で，現在使用するファイバエタロンでは，そのFSRに10 ppm/℃を超える温度特性があることが示され，その解決が新たな課題となった．
ボールレンズ光学系の開発に関しては，ボールレンズをコリメータ，および，リフレクタとした干渉計の動作が確認されると同時に，非磁性材料による試作小型光学モジュールより，高品質のコリメートビームが得られることが確認され，期待以上の進展が見られた．
三次元座標導出に関しては，部分的なシステム自動化の実現に留まり，当初計画である三次元座標導出動作検証システムの実現に対する，遅れとなっている．
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| Strategy for Future Research Activity |
絶対測長干渉計の開発に関しては，測長基準となるエタロンFSRの温度変化への対策を検討するとともに，FSR評価の不確かさをサブppmレベルに向上することで，干渉計性能を充分なものとする．
ボールレンズ光学系の開発に関しては，試作した光学モジュールを適用した干渉計性能を評価するとともに，アライメントモニターの干渉計測長網を実現する上で必要となる，多軸光学モジュールの実現に向けた検討を行う．
三次元座標導出に関しては，これまでの遅れを取り戻すため，外部システムハウスを用いる等してシステム動作の完全自動化を早急に実現した上で，それをベースとした三次元座標導出動作検証システムを構築する．
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Research Products
(5 results)
