ストレンジネス核物理実験のための超高速イメージ撮像管システムの開発

2013 Fiscal Year Annual Research Report

• Project Area: Nuclear matter in neutron stars investigated by experiments and astronomical observations
• Project/Area Number: 25105513
• Research Institution: High Energy Accelerator Research Organization
• Principal Investigator: 家入 正治 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 (50192472)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2015-03-31
• Keywords: イメージ撮像管 / ハイペロン-陽子散乱 / バリオン間相互作用 / 大強度二次ビーム / J-PARC / ストレンジネス

Research Abstract

ストレンジネスが関与する原子核反応の実験では数cmの範囲で注目する事象が完結する。反応点近傍や崩壊後の粒子群の軌跡を画像として測定する場合、狭い空間で、かつ、ビーム強度に耐えうる処理速度を有する技術が重要である。本研究により、これまでの実験での画像の受け入れ能力の上限（毎秒100000枚）を画期的に越える真の『超高速カメラシステム』を完成させる。これにより、J-PARCで実施予定のハイペロン-陽子散乱実験、および、ダブルハイパー核の探索実験に対応した「超高速イメージ撮像管」検出器システムを設計・構築し、検出器としての基本性能を評価した上で、実験への適用を試みる。
超高速イメージ撮像管は、真空管の中の光電子の移動を制御することにより、「長い画像保持時間」 と「短い画像選択時間」を実現する。この試作機を用いて基本性能の試験などを実施した。また、印加するパルス電源の高速化を図り、真空管の長さの最適化と時間特性の評価、及び、画像としてのデータ取得方式の設計を行った。 パルス電源について、負荷抵抗(50Ω)と最大印加電圧(600V)、パルスの立ち上がり時間(2ns)、パルス保持時間(2ns)、繰り返し周期(10kHz)、外部トリガーの入力、等の仕様を詰め、機種の設計と選定を行った。
並行して、入力側の光電面の素材の選定や出力側の蛍光基板の検討を進めた。さらに、主要パラメーターの設定、細部寸法の決定等を進めた。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

高速パルス電源の主要パラメータを検討した。しかしながら、パルス電源のトリガー時間や時間幅などを変数としたイメージ撮像管の出力特性等の十分な試験を行う事ができなかった。

Strategy for Future Research Activity

J-PARCにおける実験を念頭に置きながら、実用機の設計と試験を進める。特に、基本性能の試験等は、関連する研究分野やテーマを持つ研究室や研究者等と打合せ等を持ちながら連携して本研究を推進する事とする。