液体キセノンタイムプロジェクションチェンバーの二次元読み出しの基礎研究

• Project/Area Number: 12740158
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: 素粒子・核・宇宙線
• Research Institution: Waseda University
• Principal Investigator: 岡田 宏之 早稲田大学, 理工学総合研究センター, 助手 (20308258)
• Project Period (FY): 2000 – 2001
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2001)
• Budget Amount: ¥2,400,000 (Direct Cost: ¥2,400,000); Fiscal Year 2001: ¥500,000 (Direct Cost: ¥500,000); Fiscal Year 2000: ¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
• Keywords: 液体キセノン / マイクロギャップストリップ / 穴あき2次元ストリップ / マイクロギャップ・ストリップ / タイムプロジェクションチェンバー

Research Abstract

*マイクロギャップストリップによる電子増幅実験
2cm角のマイクロギャップストリップについて詳細な電場計算を行った結果、陰極と陽極間にわずか10ボルトの電圧を印加するだけで、2〜3x10^6V/cm強電場が発生することが分かった。3回テストを行ったが、いずれの場合も放電により十分に電圧を印加することが出来なかった。これは陰極と陽極を絶縁する厚さ2μmの石英が冷却或いは液化中に破損したことが原因であると考えられる。今後、ストリップ部分をゆっくりと-100℃まで冷却した後、液化を開始する方法を試みる積もりである。
*穴あき2次元ストリップ(GEMグリッド)によるテスト
まず、ストリップの穴の中とその前後の電場計算を行い、陽極から発生したすべての電気力線がストリップの穴を通って陰極まで到達するような電場強度と穴の大きさを決定した。それと同時に、電子の拡散の影響を調べるためキセノンガスを用いて電子の透過率をテストした。ストリップの穴の直径が800μmの時、2気圧の純粋キセノンの場合透過率が約80%であったが、それに数%の水素ガスを混入した場合ほぼ100%の透過率が得られた。これにより電気力線が正しいことと、電子の拡散の影響が確認できた。以上の、計算とガスによるテスト結果から、ストリップの穴の大きさを1mm、間隔を2mm、絶縁物の厚さを0.3mmでx、yの読み出しがそれぞれ11チャンネルの試作検出器を回路用のプリント基板で製作し、液体キセノンを用いたテストを開始した。
ガスを用いたテストでは、電離信号と同時にシンチレーション光の観測も同時に行った。その結果、非常に安定した比例蛍光の発生を確認した。