2021 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)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 光周波数コム / 絶対測長干渉計 / エタロン / 自由スペクトル領域 / パルス間隔 / ボールレンズ / 測長網 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究計画では，J-PARCにおけるg-2/EDM精密測定実験にて用いられる陽電子飛跡検出器において，それを構成する40枚のベーンと呼ばれる板状センサアレイ間の姿勢変動が10μrad 以下であることを保証するために用いられる，高精度アライメントモニターの実現を目指して，基盤技術となる，絶対測長干渉計の開発，ボールレンズ光学系の開発，三次元座標導出の３つに取り組む．
絶対測長干渉計の研究開発では，偏波保持した光学系を用いることで，光学系を構成する光ファイバを伝播する二偏波成分の相互作用による干渉信号変動の影響を除去し，干渉計の長さ基準として用いるエタロン自由スペクトル領域(FSR)評価値の不確かさを抑え，干渉計性能を向上した．その結果，FSR評価値の最大差が， 従来の23 ppmから1.3 ppmと小さくなり，目標とする，ppmレベルの測長が実現可能であることが示された．
ボールレンズ光学系の開発では，試作した偏波保持対応した光学モジュールの評価を通して偏波保持の効果を確認した．さらに，シミュレーションと実験により光学モジュールの最適化を行い，ボールレンズの特性を決定する２パラメータ一つであるレンズ径は，コリメータ，リフレクタともに大きな程有利，屈折率については，コリメータとしては低いこと，リフレクタとしては 2近傍であることがそれぞれ望ましいとの見通しが得られた．設置スペースが限定される検出器内への実装を考慮すると，10 mm程度のレンズ径が適当であると考えられる．
三次元座標導出では，3D-CADを用いた検討を通して，検出器を構成するベーン上のセンサ近傍の3点に設置したリフレクタの位置を，ベーン上方に設置したコリメータから監視する形式が最適であるとの見通しが得られた．一方，システムの多チャンネル，自動化に際して，LabVIEWベースのシステムとその動作プログラムを作成した．
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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