2015 Fiscal Year Annual Research Report
超低速ミュオンビームにおける高精度ビームプロファイルモニターの開発
Publicly Offered Research
| Project Area | Frontier of Materials, Life and Elementary Particle Science Explored by Ultra Slow Muon Microscope |
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| Project/Area Number |
26108712
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
佐藤 朗 大阪大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (40362610)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | ミューオン / 超低速ミュオン / ビームモニター / 無機シンチレーター / 高分解能 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、J-PARC物質・生命科学研究施設（MLF）で開発を進めている超低速ミュオンに用いる高感度かつ高精度なビームプロファイルモニターを開発するものである。本プロファイルモニターは、陽電子通過により発光する蛍光板、光学レンズ系、高感度カメラ、画像収集システムにより構成される。
第2年度の研究では、まず、より高発光の蛍光体として近年開発された無機シンチレーターであるGAGG(Ce)を採用することとした。YAG(Ce)の3倍以上の発光量を有し、発光波長、蛍光寿命も適当で有り、潮解性を持たないので真空中に直接設置することができる。ミュオンの崩壊電子がGAGG(Ce)を通過する際の発光を観測するので、GAGG(Ce)の厚さが位置分解能悪化の要因となる。そこで、直径20mm、厚さ10~20μmの極薄GAGG(Ce)を製作し、本プロファイルモニターの蛍光体として採用した。光学倍率4倍、光学分解能2μmの光学レンズ系により、GAGG(Ce)からの光を集光、カメラ素子へと結像させる。カメラのCCDは-80℃まで冷却し、熱電子による画像ノイズを極力抑えた。J-PARC-MLFにおいて、パルス電子ビームをGAGG(Ce)に照射し、発光の様子をカメラで撮影し、画像の性能を評価した。GAGG(Ce)は高発光であるが、微弱な長寿命蛍光成分があり、画像の背景成分としてノイズの原因となることが判明したが、撮影のタイミングをビームパルスと同期させて、GAGG(Ce)の初期発光時のみCCDを露光させることで、この問題を解決した。パルスビームに同期させた短時間露光の画像を合成することで、薄型蛍光板からの微弱光を十分な低ノイズレベルで撮影することに成功した。今後は、本システムをJ-PARC-MLFの超低速ビームラインに組み込むシステムに再構成し、実際の超低速ビームのビームプロファイルを測定する計画である。
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| Research Progress Status |
27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 |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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