超小型シンチレータタイルをもちいたデジタルハドロンカロリメータの開発研究

• 研究課題/領域番号: 16028207
• 研究種目: 特定領域研究
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 理工系
• 研究機関: 信州大学
• 研究代表者: 竹下 徹 信州大学, 理学部, 教授 (70154995)
• 研究分担者: 川越 清以 神戸大学, 理学部, 助教授 (40183785)
• 研究期間 (年度): 2004 – 2005
• 研究課題ステータス: 完了 (2005年度)
• 配分額: 7,300千円 (直接経費: 7,300千円); 2005年度: 3,800千円 (直接経費: 3,800千円); 2004年度: 3,500千円 (直接経費: 3,500千円)
• キーワード: 素粒子実験 / カロリメータ / デジタル読み出し / シンチレータ / カロリーメータ / デジタルカロリメータ

研究概要

デジタルカロリメータを作るために種々のシミュレーションと細分化されたシンチレーターの読み出しについて研究した。
(1)シミュレーションで判ったこと
(1-1)電磁シャワー測定器とするためには、1cmx1cmのサイズでは不十分である。
(1-2)1cmx1cmの超小型サイズの測定器であってもハドロン相互作用に含まれる電磁シャワー成分(パイゼロ)の寄与は50GeV入射以上では無視できないこと。
これの解決策としては2ビットせみデジタル方式が対応可能である。ただし0,1,10,100MIP(最小エネルギーロス単位)と設定する。
(1-3)ハドロン相互作用の末裔である中性子の寄与は、シンチレーターを測定器に用いる場合、ガス測定器を用いるより重大な影響を及ぼす。これは時間情報を測定することにより、選別可能である。
この中性子の寄与をなくした場合、吸収物質に鉛を用いる場合、鉄を用いる場合に比べて、シャワー半径を小さくできる。
(2)超小型シンチレーターの製作と読み出し試験
(2-1)1cmx4cmx0.2cmのシンチレーターを製作し、波長変換ファイバー(直径1mm)からの通過荷電粒子によるシンチレーション光を観測した。今まで知られている、2.3p.e.(photon elelctron数)より大きく改善された5.6p.e.を得た。その理由は3MRadiant Mirror Filmを巻くことにより光量が増加したものと推測できる。
(2-2)波長変換ファイバーからの光を電気信号に変換する、素子の開発を行った。
半導体光センサーで磁場中で可動なもので、1mmx1mm程度の面積が光の受光面積で(波長変換ファイバーのサイズと合致)数千のピクセルに分割されているものを開発中である。各ピクセルはガイガーあるいは疑似ガイガーモードで入射光子1個に対し、信号1を出力する。