2013 Fiscal Year Annual Research Report
Ｂｅｌｌｅ‐ＩＩ実験のための高性能新型粒子識別装置の開発
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24244035
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan University |
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Principal Investigator |
住吉 孝行 首都大学東京, 理工学研究科, 教授 (30154628)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
足立 一郎 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, 准教授 (00249898)
川崎 健夫 新潟大学, 自然科学系, 准教授 (00323999)
河合 秀幸 千葉大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (60214590)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 粒子識別装置 / リングイメージチェレンコフ検出器 / シリカエアロゲル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究で要となる光検出器のHAPDは放射線損傷が予想されたが、浜松ホトニクス社によりそれらへの対策が取り入れられた48本のHAPDが製造され、KEKに納品された。そのために自動検査システムを完成させ、48本のHAPDの評価を実施した。評価内容は高電圧印加試験（リーク電流測定）、感度の一様性、ノイズ量、クロストーク等々である。若干の不一致はあったものの、ほぼ浜松ホトニクス社での検査結果と良い一致が見られ、大量生産開始にめどがついた。
RICH検出器の輻射体として屈折率が1.05～1.06 の複層型のシリカエアロゲルを使用する。今年度は最終仕様に従って、約50枚のシリカエアロゲルを製作・評価を行い、クラックの有無や屈折率の一様性などを測定し、実機に使用できる性能を有していることが判った。
実機には480本のHAPDが搭載されるが、それらの感度や、シリカエアロゲルの透過率、ミラーの反射率などの経年変化をモニターするためのシステムの設計がH24年度に行われた。LED を光源とし、光ファイバーを用いて一定量の光を測定器内の各所から入射させる方式を採用したが、当初予定した方法では十分な光分布の一様性が得られなかったので少し設計を変更して仕様にあうシステムを試作した。新しい試作品では十分な性能が得られることが判明した。
HAPD には８ｋV の高電圧が印加される。480 台のHAPD に高電圧を印加出来るシステムを試作しその評価を行ったが、ランプアップ・ダウンの時間が仕様通りにできていないことが判ったが、ソフトウェアの改良で対応できた。
また、フロント・エンドとなるASIC は、実機では約1800 個を使用する。その受け入れ検査システムとして同時に6個のASICの性能検査ができるシステムを試作した。少し設計に不具合があったものの、性能検査には十分に使える物が完成した。
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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
検出器の要となるHAPDの最終仕様が決まり、浜松ホトニクスによって48本が頭出しとして製造され納品された。それに合わせて、かねてより開発していた高電圧印加試験、感度の一様性、ノイズ量、クロストーク等々を自動的に測定する受け入れ検査システムが稼働を始め、性能評価を行った結果、9割以上が仕様を満たす製品であることが判り、今後の大量生産にGOを出すことが出来た。
輻射体として屈折率が1.05～1.06 の複層型のシリカエアロゲルを使用するが、2種類の製法でどちらも十分に仕様を満たす輻射体が製造できることが判明し、開発に支障がないことが判った。今後はよりクラックの入らない製法を取り入れて大量生産に移るだけである。
実機には480本のHAPDが搭載されるが、それらの感度や、シリカエアロゲルの透過率、ミラーの反射率などの経年変化をモニターするためのシステムの開発を行っている。当初計画した方法ではHAPDに対して一様な光量を導入できないことが判ったが、ファイバーの先端にマイクロレンズを導入することで一様な光分布を得ることが出来たので、このシステムで十分モニターできると考えられる。
HAPD にはそれぞれ８ｋV の高電圧が印加される。そのために高電圧電源システムを試作し評価を行った。一部仕様を満たさない部分が有ったが、若干のソフトウェアの変更で対応できた。今後は大量生産を実施するだけの状況にある。
また、フロント・エンドとなるASIC は、実機では約1800 個を使用する。そのための同時に6個のASCIを検査できる受け入れ検査システムが完成した。平成26年度に大量生産されるが、十分対応可能である。検出器建設に必要な開発項目はすべてクリアされており、後はそれぞれのコンポーネントを順次製造して、装置全体の組み上げに向けた最終準備をスタートする段階に到達している。
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| Strategy for Future Research Activity |
上記で記載したように、シリカエアロゲルを輻射体とするリングイメージ検出器の製作に向けて順調に準備が進んでいる。光検出器に関してはHAPDの大量生産が浜松ホトニクスで開始され、本研究で受け入れ検査システムが完成したことから、順次受け入れを進めていく。輻射体のシリカエアロゲルも試作品でほぼ期待通りの性能が得られることが判ったので、よりクラックの少ない製法を採用して、大量生産に入る予定である。光検出器やシリカエアロゲルの経年変化をモニターするLED+光ファイバーシステムを試作し、測定器全体に一様な光を導入できるシステムへの目途がったので、H26年度はそれを完成させる。HAPDからの電機信号を読み出すためのASICに関しても、H26年度に大量生産が始まるが、受け入れ検査システムも完成しており、H26年度中には必要な数のASICをそろえることが可能と考えている。それらをリュブリアナ大学で開発している基板にマウントすれば、読み出しシステムは完成する。
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