Development of the electromagnetic calorimeter capable of BG separtation with low cost

2023 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 22K03667
• Research Institution: High Energy Accelerator Research Organization
• Principal Investigator: 塩見 公志 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, 研究機関講師 (40648036)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2025-03-31
• Keywords: 電磁カロリメタ / 測定器 / 素粒子実験

Outline of Annual Research Achievements

高性能のサンプリング電磁カロリメーターの開発に向けて、クラレ社が新たに開発した波長変換ファイバーY6の性能評価を行った。Y6はこれまでによく使われていたY11よりも発光波長の減衰時間が早いため、電磁カロリメーターの時間分解能を向上できる可能性がある。小型のプラスチックシンチレーター(EJ200,サイズ:200mm×200mm×5mm)に10mm間隔で溝をほり、波長変換ファイバーを埋め込む。波長変換ファイバーの両側をそれぞれに束ねて、光電子増倍管に繋げる。これをY6、Y11に対し製作し、評価用の試作機とした。試作機を東北大学先端量子ビーム科学研究センターの電子ビームに照射して、Y6とY11の違いについての評価を行った。まずオシロスコープで波形を取得することで、減衰時間の評価を行った。Y11が6.4nsに対して、Y6は1.3nsであり、Y6の早い応答を確かめることが出来た。また、電子ビームの貫通事象に対する平均獲得光電子数を評価したところ、Y11の22光電子に対して、Y6は15光電子と得られる光量は70%程度になってしまうことがわかった。
また、シャシュリック型のサンプリングカロリメーターの試作器の製作のために1cm間隔に穴が彫られたプラスチックシンチレーターと鉛板を購入して、試作機の製作方法の考案を進めた。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

2023年度はY6の性能評価を単体試験で行うことに注力したので、シャシュリック型のサンプリングカロリメーターの試作機の製作をすることが出来なかった。その反面、新しく開発されたY6の性能を十分に理解することが出来たので、全体として順調に進展していると評価できる。

Strategy for Future Research Activity

まずは放射長が1X0程度の非常に小型なシャシュリック型のサンプリングカロリメーターの試作機を製作して、宇宙線での光量テストを行う。それと同時にY6の光量で十分なエネルギー分解能が得られるかの見積もりをシミュレーションを用いて行う。その後、放射長が10X0程度の試作機を製作し、電子ビームに照射して性能評価を行う。

Causes of Carryover

2023年度はY6の性能評価を単体試験で行うことに注力したので、シャシュリック型のサンプリングカロリメーターの試作機の製作をすることが出来なかった。そのため、シャシュリック型のサンプリングカロリメーターの試作機にかかる費用等が繰越となった。次年度使用額は試作機の制作に必要なプラスチックシンチレーター、鉛板、その加工費に使用する。また、ビーム照射試験への準備費用や旅費にも使用する。