| 研究課題/領域番号 |
19K03900
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分15020:素粒子、原子核、宇宙線および宇宙物理に関連する実験
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| 研究機関 | 東北大学 (2020)
大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構 (2019) |
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研究代表者 |
古田 久敬 東北大学, ニュートリノ科学研究センター, 学術研究員 (50467023)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2021-03-31
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| 研究課題ステータス |
中途終了 (2020年度)
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| 配分額 *注記 |
3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2021年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円)
2020年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2019年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
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| キーワード | 紫外LED / 液体シンチレータ / キャリブレーションシステム / 2次発光 / ステライルニュートリノ / ニュートリノ |
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| 研究開始時の研究の概要 |
PMT電荷非線形の効果をin-situで測定できるシステムを開発する。液体シンチレータの時間特性を模擬するため、任意波形ジェネレータで紫外LEDをドライブさせ、且つJSNS2検出器内z-axis上で可動な光源システムを開発し、実験感度の向上を目指す。
研究1年目でシステムのR＆Dを行いシステムを完成させる。研究2年目で、JSNS2検出器に実装し、実機を使った電荷非線形性の測定を行い、期待される波形再構成アルゴリズムの開発を行う。研究最終年度は、実機で溜まった事象統計をすべて使用し、実験感度曲線を算出するための感度解析を行う。
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| 研究実績の概要 |
電荷非線形性は、PMTゲインにも依存しているため、実験中のPMTゲインの変動の可能性を考慮すると、in-situでPMT非線形性を測定できるシステム(PMT_NLS) の開発が不可欠である。このPMT_NLSは、電荷量期待値(PMTへの立体角)を知る必要があるため、検出器内の設置位置が既知の状態で大きな光量を出せる点光源 のシステムである必要がある。低予算で実現可能で且つ取り回しが非常に簡単であることを考慮して、紫外LEDを液体シンチレータ内で2次発光させるシステムを 開発する。
LEDシステムの詳細としては、紫外LEDの光を光ファイバーを用いて液体シンチレータに送り込み、液体シンチレータを2次発光させて等方的に光らせるものであ る。またファイバーの先端位置を、ステッピングモータを使って実装予定のJSNS2実験検出器内中心軸z方向に自由に位置決めできるすステムである。
昨年度でPMT_NLSの試作機を作成し、実験室レベルでの性能評価試験を行った。本年度では、実際にJSNS2実験用検出器に実装し、実機を使った電荷非線形性の測定を行った。測定結果を解析したところ、試作機の実験室でのLED発光等方性が要求性能を満たしていないことがわかった。そのため、LEDの波長をいくつか変更し、等方性の向上を目指した実験室レベルの試験を行っていたが、現時点で要求性能に達していないため、実用化のためには、さらなる改良が必要である。
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