2013 Fiscal Year Research-status Report

K0稀崩壊実験の次期計画実現に向けた新素材を用いた長尺カロリメーターの基礎開発

Research Project

Project/Area Number	25400293
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Research Institution	Yamagata University
Principal Investigator	吉田浩司山形大学, 基盤教育院, 教授 (80241727)
Project Period (FY)	2013-04-01 – 2016-03-31
Keywords	粒子線検出器 / カロリメーター
Research Abstract	平成25年度は以下にあげる項目について研究をおこなった。(1) J-PARC E14 検出器のFront Barrel (FB) そのものの現時点での宇宙線等による性能評価。カロリメーター輻射体の経年劣化等のスタディを目的とする。(2) それに合わせて、集光系を構成している WLS Fiber の経年劣化についての評価。(3) いくつかの検出器デザインを評価するためのシーズデータの整備。(4) GEANT4シミュレーションのための計算機の準備。(5) 単純構造のサンドイッチカロリメーターのシミュレーションによる実測データとの食い違いの検証。(6) 東北大学電子光理学研究センター（ELPH）のポジトロンビームを使って「鉛＋プラスティック＋鉛ガラスのシンプルな系の応答を測定し、数百MeV領域におけるGEANT4計算のリファレンスデータの取得。また次年度以降にELPHのGeV-γビームを試作機のテスト実験等に利用できるよう、そこにおける新型の光子標識化装置の開発も推進した。それはエネルギー分解能1MeV以下、角度分解能5 deg以下を目指したMWDCとシンチレータホドスコープを組み合わせたシステムであり、MWDCフレームの製作、32ch Readout boardの試作、装置組上げのためのクリーンブースの整備等をおこなった。平成26年度には装置を組み上げシンチレーターホドスコープともども電子シンクロトロンに組み込む予定である。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 大きく研究の進展を見たのは以下の二点である。１．KEK E391aからJ-PARC E14にかけて使用されているサンドイッチカロリメーターの輻射体や集光系の性能について、経年劣化等も含めて理解が進んだこと。２．次年度以降におこなう試作カロリメーターのビームテストについて、その実施が想定されている東北大学電子光理学研究センターのGeV-γビームライン用の新型の光子標識化装置の開発が大きく進展したこと。エネルギー分解能1MeV以下のγビームが実用になれば、検出器の詳細なテストが可能になる。一方、研究の進捗が思わしくない点は、ベースデザインと数値シミュレーションにおいて、その実施の前段階の計算機の整備等に手間取ったこと。山形大学でのテストベンチの構成がまだ半ばであることなどである。総合的に勘案して、標記の評価とした。
Strategy for Future Research Activity	GEANT4を用いてγ線や荷電粒子線に対する応答を調べながら、検出器デザインの特性を把握し、検出器構造の最適解を探っていく。また、WLS Fiber や MPPCなどの光学系デバイスとの組み合わせについてもより良いデザインを追求する。以下について詳細な検討をおこなう。(1) 積層方式及びサンドイッチ構造 (2) 粒子線に対する検出器の応答 (3) 位置測定性能 (4) 検出器の時間応答。上記シミュレーションと並行して、シンチレーター、WLS Fiberなどの集光デバイス、光電子増倍管や MPPC などのフォトン・カウンティング・デバイスについても、それぞれ単体のベンチテストをおこなっておく。以上の結果を踏まえて、テストモジュールを設計・製作する。この検出器のサイズは1m程度のものとし、本番用のフルサイズの検出器の性能が十分に評価できるよう、集光系などの構造を種々工夫しておく。また東北大学電子光理学研究センターGeV-γビームライン用光子標識化装置を完成させ、加速器本体に組み込み、高分解能γビームラインを実現する。